膨化硝銨炸藥生產線安全技術革新關鍵問題的研究方向

膨化硝銨炸藥是一種高性能、低能耗、低成本、高安全，具有我國自主知識產權的粉狀工業炸藥。20世紀90年代初以來，已在全國80多家工廠進行了技術轉讓，已建成膨化硝銨炸藥生產線50多條。這些生產線工藝技術的產品質量穩定，性能優良，但也存在著生產線工藝環節多、勞動定員多、工人勞動強度大、自動化控制水平不高、經濟成本高、存在一定安全風險等問題。相當一部分的炸藥生產廠家還沒有進行技術改造，繼續沿用幾十年前的輪輾機和手工裝藥設備，與國外全連續化、自動化生產工藝相比差距甚大，進行安全技術改造的任務十分迫切。

為此，海峽科化永安分公司(原福建永安化工廠)在新建2萬噸／年的膨化硝銨炸藥生產線中進行技術改造和革新，在關鍵技術采用在線密度檢測裝置、空心槳葉涼藥機、懸掛軌道運輸車、工業炸藥自動包裝工藝、將硝酸銨溶液直接應用于炸藥生產、提升PLC控制技術和實時監控技術水平等安全技術，并與福建省勞動保護科學研究所開展工藝安全技術“產學研”合作，以實現炸藥生產工藝的連續化、生產設備及操控自動化以及安全管理全過程控制技術，最終全面提高企業的安全生產技術水平和安全管理水平。

一、生產線工藝簡介

膨化硝銨炸藥的生產過程：硝酸銨經破碎、溶解，在溶解過程中加入適量的膨化劑后，經儲料罐進入膨化罐膨化，形成內含大量微氣泡的自敏化膨化硝銨，膨化硝銨經粉碎進入混藥器與復合油、木粉和食鹽充分混合成膨化硝銨炸藥半成品，再經篩涼藥、裝藥、包裝成膨化硝銨炸藥。

二、安全技術革新主要解決的關鍵技術問題

1 采用在線密度檢測裝置

膨化硝銨炸藥的生產是通過硝銨改性提高感度的，膨化硝銨的堆積密度是衡量膨化質量的關鍵指標。原有的生產系統中，大多是將膨化硝銨人工裝車進行密度檢測，或取少量樣品檢測堆積密度，這一方面難以保證檢測精度，另一方面由于人工操作可能造成一定的安全隱患。而采用在線密度檢測裝置，可實現在線精確檢測，提高生產連續化和自動化水平，同時減少了該危險工序的作業人員人數。

研究方向是利用堆積密度的檢測原理，與有關廠家合作開發在線密度檢測儀，以實現定時定周期自動對在線半成品進行密度檢測，將密度值傳送到自動控制系統，由控制系統對密度值是否符合作出判斷，對不合格品系統自動打開下料口返工處理。該裝置的應用可使半成品質量得到控制，杜絕不合格品進入下一道工序。

2 采用空心槳葉涼藥機

粉狀炸藥傳統使用的是圃盤式涼藥機，占地面積大，產能低。空心槳葉涼藥機原來主要應用于化工行業的干燥工序，該設備熱交換面積大，由于槳葉具有自清潔功能，因此換熱效果好，能夠滿足大產能要求。成品涼藥機內置雨淋系統，本質安全性較高。

研究方向是對引進的空心槳葉涼藥機裝備及在生產線上的配套技術進行本質安全分析，提出降低或消除工藝操作危險的措施，提出工藝和裝置改進方案。

3 采用懸掛軌道運輸車

由于民爆物品本身的危險性較高，原來工序間轉運方式大多借助人工，自動化程度低、勞動強度較大。本研究將引進運用于煙草行業的智能化輸送小車，并對之進行改良并提高裝載能力，以用于制藥工房與裝藥工房之間的成品運輸。根據工藝要求，該輸送系統應能實現物料自動上料、輸送和下料，無需人員操作。經計算，按年產2萬噸的輸送任務計劃，該環節大約可減少操作人員十余人，大大降低工人勞動強度和減少與危險品的接觸時間，提高工藝流程的本質安全性。

研究方向主要是對輸送小車吊運、上下料過程可能出現的狀況進行故障模式和影響分析，查找該系統的薄弱環節，以采取適當的對策和改善方法。

4 采用工業炸藥自動包裝工藝

國內炸藥的包裝形式主要采用人工包裝，人員多(原單班人員約20人)，效率低(原每小時僅3噸)，本生產線將引進和采用自動包裝技術，實現成品炸藥～條龍自動化包裝。從上卡、浸蠟、中包、裝箱、封箱、運輸全部實現自動化操作，以淘汰傳統的手工包裝方式，減少單班人員，提高生產效率，實現自動計量與控制。

研究方向是對自動包裝工藝過程潛在危險進行識別，分析可能發生的事故類型，定性評價事故可能的后果，并對可能發生的主要事故類型進行事故樹分析，查找工藝和設備可能存在的隱患，最后進行本質安全分析，提出改進意見。

5 硝酸銨溶液直接應用于炸藥生產

與國內產、銷、用互相獨立分離的經營模式不同，國外歐美發達國家實行的是從原料提供、炸藥生產到爆破服務的“一條龍”經營模式，從而實現效益的最大化。借鑒國外這種先進的生產方式，海峽科化公司擬與永安雙華化工公司合作，將生產的硝銨溶液直接通過槽車運輸，作為新生產線的生產原料，改變了原來提供結晶硝酸銨成品的做法，減少結晶、包裝及重新溶解的能源和材料消耗，縮短了工藝流程，減少原有工序所需的硝酸銨破碎工、搬運工、操作等人員，降低了整條生產線的風險程度。

研究方向是對本工藝過程進行危險和可操作性研究，指出各類工藝過程參數偏差和由偏差造成的后果，進而提出工程系統和控制系統(報警、連鎖、程序)設計的依據和指導意見。

6 提升PLC控制技術和實時監控技術水平

在自動化技術應用上，海峽科化永安分公司于20世紀90年代初就開始將PLC控制技術應用膨化硝銨炸藥的生產上，保證了生產過程的可靠性。本次膨化硝銨炸藥生產線將繼續采用PLC控制技術，在原有基礎上進行適應性改進和優化，進一步提高自動化水平，以實現硝銨、水、半成品等物料從上料到成品繳庫裝車自動上料、輸送，運用在線密度檢測、流量檢測、沖板流量計、減量稱、各稱量模塊實現物料精確計量，混藥實時動態配比等功能。整個生產過程的控制，可在防護土堤外的控制室內進行遠程控制并全部完成，大大減少在線作業人員數量，提高操作精準性，有效避免誤操作。

研究方向是對生產線全系統進行預先危險分析和風險矩陣分析，查找系統中各主要裝置和工段的風險等級，為PLC關鍵點位控制和實時監控對象提供參考依據，以全面提升PLC控制技術和實時監控技術水平。

三、應用前景及效果

通過對生產線安全技術革新關鍵問題的研究，對整個生產工藝過程和監控技術進行替代、改進、整合和優化，立足高標準、高技術、高產能、高本質安全度，集中國內外炸藥生產先進技術水平，同時吸收、借鑒其它行業的先進的技術和設備，最大程度上實現危險作業環境中的人機隔離操作、遠程監控、自動化生產。

該生產線實現后，可達到核定年產能2萬噸膨化硝銨炸藥的生產能力，成為全國膨化硝銨炸藥生產線單條最大產能的生產線。新生產線實現膨混聯建，采用全自動中包生產線，膨混及中包全過程自動控制，大大減少在線生產線人員。由于人員減少，產量提高，生產效率將至少提高50％，并可較大程度擴大新增利潤水平。

在安全生產方面，本生產線將作為全系統、全過程炸藥生產本質安全技術應用的先行范例，全面提升生產過程的自動化和遠程控制水平，強化安全監控技術和能力，大大提高安全生產管理技術和管理水平，降低和消除安全生產事故的發生，實現炸藥生產線生產過程的本質安全化，最終成為國內民爆行業自動化程度最高、產能最大、在線人員最少、本質安全度最高的生產線。