小本體聚丙烯粉塵爆炸及防治措施

司明理

摘 要：本文通過(guò)分析小本體聚丙烯粉料加工企業(yè)在造粒等環(huán)節(jié)可能存在的粉塵爆炸問(wèn)題，探索提出粉塵防爆治理措施，并通過(guò)工程實(shí)踐證明安全防治措施是切實(shí)可行的，為國(guó)內(nèi)煉油行業(yè)小本體聚丙烯粉料深加工，甚至是工貿(mào)行業(yè)中的塑料加工企業(yè)的粉塵防爆提供有效借鑒。

關(guān)鍵詞：小本體聚丙烯粉料;造粒加工;粉塵爆炸

近年來(lái)，我國(guó)接連發(fā)生粉塵爆炸事故，特別是2014年震驚全國(guó)的江蘇省蘇州昆山市中榮金屬制品有限公司“8·2”特別重大爆炸事故，共造成146人死亡、114人受傷，給人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大損失。事故發(fā)生后，許多人在痛心疾首、扼腕嘆息，驚訝于小小粉塵居然也能引發(fā)爆炸，殺傷力巨大。這些事故的發(fā)生，引起黨和國(guó)家的高度重視，相關(guān)部門組織開展粉塵防爆專項(xiàng)治理活動(dòng)，全國(guó)的粉塵爆炸事故起數(shù)和死亡人數(shù)顯著下降。但國(guó)內(nèi)的許多企業(yè)對(duì)粉塵防爆的治理還存在著盲區(qū)，特別是國(guó)內(nèi)部分石油煉廠的小本體聚丙烯生產(chǎn)單位，受工藝條件的局限性，決定了一般小本體聚丙烯生產(chǎn)裝置的產(chǎn)品絕大多數(shù)都是粉料，然后就直接包裝外銷，轉(zhuǎn)入下游塑料加工行業(yè)再進(jìn)一步的造粒，或者其他的深加工。對(duì)國(guó)內(nèi)的這種直接加工小本體聚丙烯粉料的塑料加工企業(yè)來(lái)說(shuō)，在聚丙烯粉料造粒環(huán)節(jié)中，對(duì)粉塵的危害性普遍認(rèn)識(shí)不足，粉塵防爆治理投入嚴(yán)重不足。本以新疆天利高新石化股份有限公司小本體聚丙烯粉料造粒生產(chǎn)車間為例，分析在粉料加工環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題及治理措施。

1 粉塵爆炸的危害現(xiàn)狀分析

1.1 粉塵的來(lái)源

小本體聚丙烯粉料造粒加工的主要環(huán)節(jié)如下框圖：

在這幾個(gè)環(huán)節(jié)中，主要的危害見表1。

1.2 車間設(shè)備設(shè)施存在的問(wèn)題

①造粒車間廠房為三層框架結(jié)構(gòu)，但窗戶作為廠房的泄爆口，未經(jīng)核算在爆炸時(shí)能否有效進(jìn)行泄爆，窗戶的結(jié)構(gòu)也不能實(shí)現(xiàn)有效泄爆;②造粒車間廠房無(wú)防雷措施;③車間的幾個(gè)主要產(chǎn)塵點(diǎn)，都未設(shè)置有效的除塵設(shè)施，不僅危害崗位員工身體健康，同時(shí)可能形成爆炸性粉塵云;④造粒車間二樓攪拌機(jī)使用的是皮帶傳動(dòng)，但未安裝速差傳感器和自動(dòng)防滑保護(hù)裝置;二樓攪拌機(jī)控制室內(nèi)安裝有攪拌機(jī)的配電柜和控制柜，都是非防爆電氣;二樓通風(fēng)用軸流風(fēng)機(jī)為非防爆電氣;攪拌機(jī)與上部加料口和下部排料口連接部位密封不嚴(yán)，在加料、攪拌或者排料過(guò)程中粉塵逸出，且連接部位未作可靠靜電跨接;⑤造粒車間原電器線路采用鍍鋅鋼管套管保護(hù)，但后來(lái)車間增加的電器線路或用電設(shè)備布線使用的是塑料槽盒，且三樓有自行增設(shè)的非防塵爆多用插線板。

1.3 粉塵防爆管理方面的問(wèn)題

①車間管理和技術(shù)人員對(duì)塑料粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)不足，聚丙烯粉塵爆炸的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和隱患排查不全面，對(duì)員工的粉塵爆炸知識(shí)培訓(xùn)不到位;②未配備工業(yè)吸塵器定期除塵，車間清掃除塵制度不完善，車間二樓有員工使用空氣線吹掃工作服上粉塵的情況;③動(dòng)火作業(yè)前未仔細(xì)清理10m范圍內(nèi)的積塵，沒有嚴(yán)密堵塞作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)10m范圍內(nèi)的全部樓面和墻壁上的孔洞等，沒有打開動(dòng)火作業(yè)點(diǎn)所處樓層10m半徑范圍內(nèi)的所有門窗，便于泄爆;④檢修作業(yè)未明確規(guī)定不準(zhǔn)使用鐵器敲擊墻壁、金屬設(shè)備、管道及其他物體，也未配備必要的防爆工具;⑤車間未制訂粉塵爆炸應(yīng)急預(yù)案和組織相關(guān)的演練。

1.4 粉塵爆炸的風(fēng)險(xiǎn)分析

1.4.1 粉塵云

在聚丙烯粉料造粒生產(chǎn)過(guò)程中，從表1可以看出，配制助劑、加料、攪拌這三個(gè)環(huán)節(jié)都存在著粉塵逸出，尤其是人工加料往攪拌機(jī)中傾倒聚丙烯粉料，以及用攪拌機(jī)混合時(shí)和排料時(shí)，都會(huì)造成粉塵飛揚(yáng)并懸浮于廠房的有限空間內(nèi)，可能引發(fā)粉塵爆炸。

1.4.2 點(diǎn)火源分析

在造粒加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，最可能的點(diǎn)火源就是靜電：人工從編織袋內(nèi)傾倒粉料時(shí)，粉料與外包裝物編織袋體摩擦、分離時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生高壓靜電荷;攪拌機(jī)的槳葉在聚丙烯料粉中高速攪拌積累大量高壓靜電荷，在放料時(shí)向周圍低電荷物體放電;現(xiàn)場(chǎng)人員在作業(yè)活動(dòng)中身上靜電荷放電。其次就是明火：主要有現(xiàn)場(chǎng)的不防爆電氣設(shè)備在開關(guān)、啟動(dòng)、閉合或斷開時(shí)產(chǎn)生的火花;另一種就是維修動(dòng)火的明火、檢修中非防爆工機(jī)具敲打設(shè)備;還有可能的明火有現(xiàn)場(chǎng)機(jī)動(dòng)車尾氣管噴火、工人違章在現(xiàn)場(chǎng)抽煙等。第三種點(diǎn)火源就是雷電，夏季可能因雷擊造粒生產(chǎn)廠房而成為點(diǎn)火源。

1.4.3 粉塵爆炸其他因素分析

粉塵爆炸的五個(gè)要素：可燃性粉塵、氧氣、點(diǎn)火源、粉塵擴(kuò)散、受限空間，通過(guò)上述分析，我們可以看到，在聚丙烯粉料造粒加工的生產(chǎn)過(guò)程中五個(gè)要素全都具備。聚丙烯粉塵云的引燃溫度為430℃，爆炸下極限為20g/m3，最小點(diǎn)火能量為25mJ，粉塵分級(jí)為ⅢB，危險(xiǎn)性質(zhì)為非常危險(xiǎn)，在車間空氣中的允許濃度為5mg/m3，近四年車間現(xiàn)場(chǎng)粉塵監(jiān)測(cè)結(jié)果如表2。從表2的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，聚丙烯助劑等其他粉塵在造粒車間的配料間、聚丙烯粉塵在三樓加料間都有超標(biāo)的情況，會(huì)造成崗位操作工塵肺病，若控制不好，還可能會(huì)發(fā)生粉塵爆炸。

2 治理思路

造粒車間粉塵防爆治理工作最早開始于2015年，根據(jù)國(guó)家相關(guān)要求，開展粉塵防爆專項(xiàng)治理活動(dòng)，將造粒車間粉塵防爆治理項(xiàng)目確定為公司級(jí)安全隱患項(xiàng)目，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)院做方案全面治理，但設(shè)計(jì)院按車間所提粉塵防爆設(shè)計(jì)委托，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察后，提出除保留造粒車間主體框架廠房外，將對(duì)廠房?jī)?nèi)的所有電氣線路、設(shè)備全部拆除，采取電氣控制移位和主要設(shè)備重新選型的整套方案，改造金額預(yù)算為780萬(wàn)元，而且改造期間至少要停產(chǎn)半年。設(shè)計(jì)院的方案經(jīng)車間和公司多次討論后，從原先的被動(dòng)泄爆、抗爆，調(diào)整為主動(dòng)吸塵、除塵，降低粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)和消除引火源的思路，立足對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的改造為主，輔以必要的電氣搬遷，最終在2016年投資153萬(wàn)元，完成了造粒車間的粉塵防爆隱患項(xiàng)目，比原方案降低投資80%，對(duì)生產(chǎn)也未造成較大的停工影響。

3 具體治理方案

①造粒車間窗戶按泄爆要求進(jìn)行改造，使之滿足泄爆面積和泄爆要求;②造粒廠房屋面增設(shè)防雷設(shè)施;③造粒車間一樓助劑配制間新增一組袋式脈沖除塵器，保障崗位員工職業(yè)健康;三樓加料間新增一組袋式脈沖除塵器，在每個(gè)加料口附近設(shè)置側(cè)吸口，并能實(shí)現(xiàn)每個(gè)側(cè)吸口單獨(dú)開關(guān);袋式除塵器所用脈沖氣體動(dòng)力源為氮?dú)猓鼔m罩口安裝適當(dāng)?shù)慕饘倬W(wǎng)，以防止鐵片、螺釘?shù)任锉晃肱c管道碰撞產(chǎn)生火花，袋式除塵器上安裝控爆泄壓口、隔爆裝置，除塵管道水平段每隔6m設(shè)一個(gè)清理口;除塵器設(shè)在廠房外一樓地面，并與廠房之間增設(shè)防爆墻;④造粒車間二樓攪拌機(jī)的原有非防爆配電柜和控制柜，全部搬遷到配電室內(nèi)，只在二樓的攪拌機(jī)控制室設(shè)防爆操作柱;攪拌機(jī)上安裝速差傳感器和自動(dòng)防滑保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)皮帶打滑時(shí)自動(dòng)聯(lián)鎖停攪拌機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn);二樓軸流風(fēng)機(jī)全部更換為防爆型;對(duì)二樓與三樓之間樓板上孔洞進(jìn)行密封，防止粉塵從三樓漏下產(chǎn)生粉塵;密封攪拌機(jī)與上加料口和下接料斗之間的聯(lián)接，在連接處增加靜電跨接;⑤拆除廠房?jī)?nèi)的非防塵爆多用插線板，將所有塑料槽盒電氣穿線改為鍍鋅鋼管套管保護(hù);⑥在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)增配移動(dòng)式工業(yè)除塵器，建立粉塵班班清掃制度，班班交接;嚴(yán)禁在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用空氣線清掃設(shè)備和工作服上的粉塵;⑦完善新增的兩套布袋式脈沖除塵器安全操作規(guī)程，生產(chǎn)之前至少提前10min啟動(dòng)除塵器，系統(tǒng)停機(jī)時(shí)應(yīng)先停生產(chǎn)設(shè)備，至少10min后關(guān)掉除塵器并將濾袋清灰，將粉塵全部從灰斗內(nèi)卸出;定期檢查除塵器工作狀態(tài)，出現(xiàn)漏塵、漏風(fēng)和清灰故障立即停機(jī)維修，配備防爆工具對(duì)除塵器進(jìn)行檢修，嚴(yán)禁用工具敲擊除塵器各金屬部件;⑧對(duì)車間所有粉料輸送管線和除塵器管線作可靠的靜電跨接，進(jìn)入廠房的所有機(jī)動(dòng)車輛必須安裝防火罩;⑨完善粉塵場(chǎng)所動(dòng)火作業(yè)管理制度，作業(yè)前仔細(xì)清除現(xiàn)場(chǎng)10m半徑內(nèi)的粉塵、封堵孔洞;⑩形成車間至少每月一次粉塵專項(xiàng)檢查，公司每季度至少一次粉塵治理專項(xiàng)督查制度;?開展粉塵危害崗位危害因素辨識(shí)與評(píng)價(jià)，加強(qiáng)崗位員工粉塵防爆安全知識(shí)培訓(xùn);制訂粉塵爆炸專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，并通過(guò)不斷演練持續(xù)完善。

4 實(shí)施后效果及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

2016年7月實(shí)施完造粒車間粉塵防爆隱患治理項(xiàng)目后，現(xiàn)場(chǎng)粉塵得到了有效控制，年底的車間粉塵檢測(cè)結(jié)果全部合格，從往年的28%合格率，上升到了如今的100%合格率（見表3）。通過(guò)對(duì)造粒車間粉塵的以除塵、降塵為主線的綜合治理措施，不僅根治了粉料造粒加工環(huán)節(jié)多年存在粉塵超標(biāo)、危害員工職業(yè)健康的頑疾，而且以最安全經(jīng)濟(jì)的措施達(dá)到了小本體聚丙烯粉料再加工環(huán)節(jié)粉塵防爆的治理效果。