干冰膨脹線冷端安全保障體系初探

李賓，王振平，向光

干冰膨脹線冷端安全保障體系初探

李賓，王振平，向光

（湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司長(zhǎng)沙卷煙廠，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

以干冰膨絲法冷端設(shè)備為例，針對(duì)膨脹煙絲生產(chǎn)工藝過(guò)程和設(shè)備可能存在的危險(xiǎn)有害因素，從設(shè)備制造、自動(dòng)控制、安全裝置、人防管理等控制對(duì)策措施方面進(jìn)行了系統(tǒng)探討。

膨脹煙絲；風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別；工業(yè)控制；安全保障

1 引言

以二氧化碳為主要介質(zhì)的煙絲膨脹技術(shù)在國(guó)內(nèi)外被廣泛應(yīng)用[1]。其主要原理是利用二氧化碳的物理特性，用具有一定壓力的二氧化碳液體浸漬煙絲，使二氧化碳液體充分浸入煙絲細(xì)胞組織內(nèi)部，并通過(guò)排液、降壓等手段，形成干冰煙絲。通過(guò)輸送振動(dòng)設(shè)備將干冰煙絲均勻地送入升華器，在升華管中干冰煙絲與由空氣、二氧化碳?xì)怏w、蒸汽組成的高溫高速工藝氣體接觸。在輸送過(guò)程中，煙絲與工藝氣體充分混合并被加熱，高溫氣流使煙絲中的干冰急劇升華、水分急劇蒸發(fā)，煙絲得到充分膨脹形成膨脹煙絲，經(jīng)過(guò)連續(xù)冷卻后進(jìn)入回潮設(shè)備回潮成成品煙絲。本質(zhì)安全是指通過(guò)設(shè)計(jì)等手段使生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性，即使在誤操作或發(fā)生故障的情況下也不會(huì)造成事故。干冰膨絲加工裝置主要由“冷端”和“熱端”兩大類工藝設(shè)備組成，主要包括浸漬器、貯罐、工藝罐、高壓回收罐、低壓回收罐等壓力容器類特種設(shè)備和燃燒爐，因此通過(guò)設(shè)計(jì)、構(gòu)建安全保障體系等手段使生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性，具有重要意義。

2 危險(xiǎn)有害因素分析及控制

以冷端為例，膨脹煙絲生產(chǎn)過(guò)程中可能存在的主要危險(xiǎn)有害因素有[2-3]壓力容器爆炸危害、凍傷危害、窒息危害等。

2.1 壓力容器爆炸危害與安全保障措施

2.1.1 風(fēng)險(xiǎn)分析

膨化煙絲線壓力容器設(shè)備包括浸漬器、貯罐、工藝罐、高壓回收罐、低壓回收罐。浸漬器是二氧化碳膨脹煙絲生產(chǎn)線的核心設(shè)備，它的主要用途是利用二氧化碳的物理特性，通過(guò)二氧化碳液體對(duì)煙絲進(jìn)行浸漬，并經(jīng)排液、降壓，形成干冰煙絲。儲(chǔ)罐用于貯存純凈的二氧化碳液體，當(dāng)工藝罐中二氧化碳的重量達(dá)到設(shè)定值的下限時(shí)，補(bǔ)償泵自動(dòng)啟動(dòng)，將貯罐中的二氧化碳液體泵入工藝罐，保證生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行。工藝罐單元的主體是一臺(tái)臥式壓力容器，為浸漬工藝提供二次增壓用的二氧化碳?xì)怏w和浸漬工藝提供浸泡煙絲用的二氧化碳液體，回收浸漬器回流的二氧化碳液體，也從回收系統(tǒng)接收冷凝的二氧化碳液體。高、低壓回收罐的作用主要是平衡浸漬器的壓力，回收浸漬器中的二氧化碳?xì)怏w，當(dāng)罐內(nèi)的壓力升高到設(shè)定值時(shí)，低壓壓縮機(jī)啟動(dòng)，將二氧化碳?xì)怏w從低壓罐送入高壓罐，高壓壓縮機(jī)啟動(dòng)，將二氧化碳?xì)怏w從高壓罐壓縮并經(jīng)制冷單元冷卻后，送入工藝罐重復(fù)使用。

2.1.2 安全保障措施

2.1.2.1 設(shè)計(jì)制造

膨化煙絲線所使用的壓力容器，需經(jīng)特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所檢驗(yàn)合格，并出具特種設(shè)備制造監(jiān)督檢驗(yàn)證書(shū)，證明壓力容器制造符合國(guó)家安全規(guī)范。在安裝過(guò)程中，由屬地特種設(shè)備檢測(cè)研究所對(duì)制造設(shè)計(jì)的材料及安裝方的資質(zhì)進(jìn)行審核，安裝完成后對(duì)壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后，出具壓力容器安裝監(jiān)督檢驗(yàn)結(jié)論報(bào)告，以符合國(guó)家安全技術(shù)要求。膨脹煙絲生產(chǎn)線的壓力容器管道經(jīng)過(guò)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局指定的特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)有限公司檢驗(yàn)檢定，分別對(duì)管道進(jìn)行Χ射線拍照檢測(cè)、滲透檢測(cè)及高于設(shè)計(jì)壓力1.5倍現(xiàn)場(chǎng)打壓檢測(cè)，合格后出具相關(guān)證書(shū)。此后按要求每6年全面檢驗(yàn)1次。

2.1.2.2 自動(dòng)控制

以工藝閥站自動(dòng)控制為例，為防止工藝罐中的液態(tài)二氧化碳因壓力過(guò)低而凝固成干冰，在工藝罐的下部安裝有3組電加熱器。為保證工藝罐中的二氧化碳液體完全覆蓋加熱器組，當(dāng)加熱器組的溫度傳感器檢測(cè)的溫度值是負(fù)值時(shí)，才允許根據(jù)工藝罐的壓力逐步啟動(dòng)加熱器組，否則禁止啟動(dòng)加熱器。壓力傳感器控制加熱器組的啟動(dòng)、停止。當(dāng)工藝罐的壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作，禁止加熱器啟動(dòng)并報(bào)警。

2.1.2.3 安全附件

冷端安全閥安裝在壓力容器和管道上，屬于全啟式安全閥，正常狀態(tài)下處于常閉狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)的介質(zhì)壓力升高超過(guò)設(shè)定壓力值時(shí)，安全閥會(huì)自動(dòng)起跳，向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來(lái)防止管道或壓力容器壓力超過(guò)規(guī)定數(shù)值，起到保護(hù)作用。所有安全閥需按要求每年檢驗(yàn)1次。

2.1.2.4 人防管理

例如，設(shè)置二氧化碳監(jiān)護(hù)小組4人進(jìn)行周期巡檢，采取四班三運(yùn)轉(zhuǎn)模式，24 h值班，每2 h巡檢1次并記錄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力容器超壓預(yù)警后，可手動(dòng)進(jìn)行排氣降壓處理。同時(shí)，為保證工藝罐壓力不超過(guò)設(shè)定值，崗位操作工定期手動(dòng)開(kāi)啟制冷機(jī)組，并做好記錄。這樣工藝罐就不需進(jìn)行手動(dòng)排放，最大限度地減少二氧化碳的浪費(fèi)，降低消耗。

2.2 二氧化碳凍傷危害與安全保障措施

2.2.1 風(fēng)險(xiǎn)分析

干冰或液態(tài)二氧化碳蒸發(fā)時(shí)會(huì)吸收大量的熱，人體直接接觸會(huì)造成皮膚凍傷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致肌肉組織壞死。

2.2.2 安全保障措施

2.2.2.1 技術(shù)設(shè)計(jì)

二氧化碳存儲(chǔ)罐體、管道、法蘭接口以及相關(guān)安全附件在出廠時(shí)全部由廠家完成氣密性試驗(yàn)，在到廠安裝完成后經(jīng)過(guò)質(zhì)監(jiān)單位的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)并出具報(bào)告，二氧化碳排空管出口均設(shè)置在人員無(wú)法接觸到的安全位置。為了防止人員直接接觸到低溫二氧化碳，膨脹線冷端設(shè)備除部分因技術(shù)原因無(wú)法實(shí)施保溫處理之外，其他罐體、管道、法蘭接口均使用保溫材料嚴(yán)格實(shí)行保溫處理。保溫棉材質(zhì)可采用硅酸鋁，厚度約 6 cm，導(dǎo)熱系數(shù)=0.021（W/m·K）。該保溫材料絕熱性能較好，且具有綠色無(wú)害、吸水阻燃、密封穩(wěn)固的特點(diǎn)。

2.2.2.2 管理制度

貯罐超壓手動(dòng)排氣時(shí)，人員必須謹(jǐn)慎操作，并確認(rèn)排氣口附近無(wú)人員逗留。生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)入傳輸槽進(jìn)行打掃時(shí)，必須確保上方浸漬器內(nèi)部無(wú)煙絲，謹(jǐn)防有結(jié)塊煙絲下落造成人員受傷。生產(chǎn)調(diào)試過(guò)程中不可直接接觸干冰煙絲，以防低溫造成皮膚受傷。如果因工藝檢查接觸干冰煙絲，需戴好防凍手套。配備防凍手套、防凍服、正壓式呼吸器等勞動(dòng)防護(hù)和應(yīng)急用品。一旦發(fā)生人員凍傷，應(yīng)迅速脫離寒冷環(huán)境盡快復(fù)溫，或采取安全措施后盡快送往醫(yī)院救治。

2.3 窒息危害與安全保障措施

2.3.1 風(fēng)險(xiǎn)分析

二氧化碳?xì)怏w密度較空氣大，量少時(shí)對(duì)人體無(wú)危害，但當(dāng)其超過(guò)一定量時(shí)會(huì)影響人的呼吸，導(dǎo)致血液中的碳酸濃度增大，酸性增強(qiáng)，并產(chǎn)生酸中毒。比如，空氣中二氧化碳含量超過(guò)6%時(shí)，可能引起人重度缺氧窒息甚至死亡。

2.3.2 安全保障措施

2.3.2.1 技術(shù)設(shè)計(jì)

二氧化碳罐體、管道、法蘭接口以及相關(guān)安全附件在出廠時(shí)完成氣密性試驗(yàn)，安裝完成后經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)并出具報(bào)告。管道閥門連接處采用金屬石墨纏繞墊密封，當(dāng)停機(jī)時(shí)間超過(guò)3個(gè)月以上時(shí)，需進(jìn)行重新打壓檢驗(yàn)。生產(chǎn)過(guò)程中，如果出現(xiàn)超壓泄放，則二氧化碳?xì)怏w全部通過(guò)排空管道通到戶外并迅速散開(kāi)，不會(huì)對(duì)室內(nèi)人員造成危害。

關(guān)鍵位置配置二氧化碳?xì)怏w探測(cè)器，安裝位置距地面高度約40 cm，信號(hào)聯(lián)動(dòng)強(qiáng)排風(fēng)機(jī)。當(dāng)二氧化碳?xì)怏w檢測(cè)達(dá)到設(shè)置值時(shí)，相應(yīng)區(qū)域的排風(fēng)風(fēng)機(jī)全部聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)[4]，直至環(huán)境中的二氧化碳濃度恢復(fù)正常。

2.3.2.2 管理制度

定期對(duì)二氧化碳?xì)怏w探測(cè)器進(jìn)行校驗(yàn)，定期測(cè)試二氧化碳?xì)怏w探測(cè)器與排風(fēng)風(fēng)機(jī)、排風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)鎖是否正常。加強(qiáng)檢查巡視，將二氧化碳是否泄漏納入周期巡檢內(nèi)容。

3 結(jié)語(yǔ)

保障設(shè)備設(shè)施本質(zhì)安全和安全穩(wěn)定運(yùn)行是安全生產(chǎn)的前提。本文以干冰膨絲法冷端設(shè)備為例，從設(shè)備制造、自動(dòng)控制、安全裝置、人防管理等方面，圍繞壓力容器爆炸、凍傷危害、窒息危害風(fēng)險(xiǎn)分析與安全控制措施，進(jìn)行了系統(tǒng)探討。通過(guò)采取相應(yīng)的安全技術(shù)措施和管理措施，構(gòu)建安全保障體系，可有效減少安全事故的發(fā)生或消除事故隱患，以確保安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

［1］劉廣洲.新型煙絲膨脹裝置的設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械制造與自動(dòng)化，2014（6）：223-224.

［2］中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院，中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院，遼寧省安全科學(xué)研究院.GB/T 13861—2009 生產(chǎn)過(guò)程危險(xiǎn)和有害因素分類與代碼［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

［3］GB 6441—1986 企業(yè)職工傷亡事故分類［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1986.

［4］YC/T 384—2018 煙草企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2018.

TS43

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.13.021

2095－6835（2020）13－0058－02

李賓（1985—），男，碩士研究生，安全技術(shù)員，注冊(cè)安全工程師、機(jī)械設(shè)計(jì)工程師，主要從事卷煙制造安全技術(shù)和消防管理工作。

〔編輯：張思楠〕