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)有限責任公司長沙卷煙廠，湖南 長沙 410007）

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

膨脹煙絲；風險識別；工業(yè)控制；安全保障

1 引言

以二氧化碳為主要介質(zhì)的煙絲膨脹技術在國內(nèi)外被廣泛應用[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胞組織內(nèi)部，并通過排液、降壓等手段，形成干冰煙絲。通過輸送振動設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、二氧化碳氣體、蒸汽組成的高溫高速工藝氣體接觸。在輸送過程中，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)過連續(xù)冷卻后進入回潮設備回潮成成品煙絲。本質(zhì)安全是指通過設計等手段使生產(chǎn)設備或生產(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備和燃燒爐，因此通過設計、構建安全保障體系等手段使生產(chǎn)設備或生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性，具有重要意義。

2 危險有害因素分析及控制

以冷端為例，膨脹煙絲生產(chǎn)過程中可能存在的主要危險有害因素有[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 風險分析

膨化煙絲線壓力容器設備包括浸漬器、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)線的核心設備，它的主要用途是利用二氧化碳的物理特性，通過二氧化碳液體對煙絲進行浸漬，并經(jīng)排液、降壓，形成干冰煙絲。儲罐用于貯存純凈的二氧化碳液體，當工藝罐中二氧化碳的重量達到設定值的下限時，補償泵自動啟動，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)運行。工藝罐單元的主體是一臺臥式壓力容器，為浸漬工藝提供二次增壓用的二氧化碳氣體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氣體，當罐內(nèi)的壓力升高到設定值時，低壓壓縮機啟動，將二氧化碳氣體從低壓罐送入高壓罐，高壓壓縮機啟動，將二氧化碳氣體從高壓罐壓縮并經(jīng)制冷單元冷卻后，送入工藝罐重復使用。

2.1.2 安全保障措施

2.1.2.1 設計制造

膨化煙絲線所使用的壓力容器，需經(jīng)特種設備監(jiān)督檢驗所檢驗合格，并出具特種設備制造監(jiān)督檢驗證書，證明壓力容器制造符合國家安全規(guī)范。在安裝過程中，由屬地特種設備檢測研究所對制造設計的材料及安裝方的資質(zhì)進行審核，安裝完成后對壓力容器進行檢驗，檢驗合格后，出具壓力容器安裝監(jiān)督檢驗結論報告，以符合國家安全技術要求。膨脹煙絲生產(chǎn)線的壓力容器管道經(jīng)過質(zhì)量技術監(jiān)督局指定的特種設備檢驗檢測有限公司檢驗檢定，分別對管道進行Χ射線拍照檢測、滲透檢測及高于設計壓力1.5倍現(xiàn)場打壓檢測，合格后出具相關證書。此后按要求每6年全面檢驗1次。

2.1.2.2 自動控制

以工藝閥站自動控制為例，為防止工藝罐中的液態(tài)二氧化碳因壓力過低而凝固成干冰，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，當加熱器組的溫度傳感器檢測的溫度值是負值時，才允許根據(jù)工藝罐的壓力逐步啟動加熱器組，否則禁止啟動加熱器。壓力傳感器控制加熱器組的啟動、停止。當工藝罐的壓力超過設定值時，壓力開關動作，禁止加熱器啟動并報警。

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)，當設備或管道內(nèi)的介質(zhì)壓力升高超過設定壓力值時，安全閥會自動起跳，向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來防止管道或壓力容器壓力超過規(guī)定數(shù)值，起到保護作用。所有安全閥需按要求每年檢驗1次。

2.1.2.4 人防管理

例如，設置二氧化碳監(jiān)護小組4人進行周期巡檢，采取四班三運轉(zhuǎn)模式，24 h值班，每2 h巡檢1次并記錄，當發(fā)現(xiàn)壓力容器超壓預警后，可手動進行排氣降壓處理。同時，為保證工藝罐壓力不超過設定值，崗位操作工定期手動開啟制冷機組，并做好記錄。這樣工藝罐就不需進行手動排放，最大限度地減少二氧化碳的浪費，降低消耗。

2.2 二氧化碳凍傷危害與安全保障措施

2.2.1 風險分析

干冰或液態(tài)二氧化碳蒸發(fā)時會吸收大量的熱，人體直接接觸會造成皮膚凍傷，嚴重時會導致肌肉組織壞死。

2.2.2 安全保障措施

2.2.2.1 技術設計

二氧化碳存儲罐體、管道、法蘭接口以及相關安全附件在出廠時全部由廠家完成氣密性試驗，在到廠安裝完成后經(jīng)過質(zhì)監(jiān)單位的現(xiàn)場檢測并出具報告，二氧化碳排空管出口均設置在人員無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，膨脹線冷端設備除部分因技術原因無法實施保溫處理之外，其他罐體、管道、法蘭接口均使用保溫材料嚴格實行保溫處理。保溫棉材質(zhì)可采用硅酸鋁，厚度約 6 cm，導熱系數(shù)=0.021（W/m·K）。該保溫材料絕熱性能較好，且具有綠色無害、吸水阻燃、密封穩(wěn)固的特點。

2.2.2.2 管理制度

貯罐超壓手動排氣時，人員必須謹慎操作，并確認排氣口附近無人員逗留。生產(chǎn)過程進入傳輸槽進行打掃時，必須確保上方浸漬器內(nèi)部無煙絲，謹防有結塊煙絲下落造成人員受傷。生產(chǎn)調(diào)試過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防護和應急用品。一旦發(fā)生人員凍傷，應迅速脫離寒冷環(huán)境盡快復溫，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 風險分析

二氧化碳氣體密度較空氣大，量少時對人體無危害，但當其超過一定量時會影響人的呼吸，導致血液中的碳酸濃度增大，酸性增強，并產(chǎn)生酸中毒。比如，空氣中二氧化碳含量超過6%時，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 技術設計

二氧化碳罐體、管道、法蘭接口以及相關安全附件在出廠時完成氣密性試驗，安裝完成后經(jīng)過現(xiàn)場檢測并出具報告。管道閥門連接處采用金屬石墨纏繞墊密封，當停機時間超過3個月以上時，需進行重新打壓檢驗。生產(chǎn)過程中，如果出現(xiàn)超壓泄放，則二氧化碳氣體全部通過排空管道通到戶外并迅速散開，不會對室內(nèi)人員造成危害。

關鍵位置配置二氧化碳氣體探測器，安裝位置距地面高度約40 cm，信號聯(lián)動強排風機。當二氧化碳氣體檢測達到設置值時，相應區(qū)域的排風風機全部聯(lián)動啟動[4]，直至環(huán)境中的二氧化碳濃度恢復正常。

2.3.2.2 管理制度

定期對二氧化碳氣體探測器進行校驗，定期測試二氧化碳氣體探測器與排風風機、排風系統(tǒng)聯(lián)鎖是否正常。加強檢查巡視，將二氧化碳是否泄漏納入周期巡檢內(nèi)容。

3 結語

保障設備設施本質(zhì)安全和安全穩(wěn)定運行是安全生產(chǎn)的前提。本文以干冰膨絲法冷端設備為例，從設備制造、自動控制、安全裝置、人防管理等方面，圍繞壓力容器爆炸、凍傷危害、窒息危害風險分析與安全控制措施，進行了系統(tǒng)探討。通過采取相應的安全技術措施和管理措施，構建安全保障體系，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)的順利進行。

［1］劉廣洲.新型煙絲膨脹裝置的設計［J］.機械制造與自動化，2014（6）：223-224.

［2］中國標準化研究院，中國安全生產(chǎn)科學研究院，遼寧省安全科學研究院.GB/T 13861—2009 生產(chǎn)過程危險和有害因素分類與代碼［S］.北京：中國標準出版社，2009.

［3］GB 6441—1986 企業(yè)職工傷亡事故分類［S］.北京：中國標準出版社，1986.

［4］YC/T 384—2018 煙草企業(yè)安全生產(chǎn)標準化規(guī)范［S］.北京：中國標準出版社，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，安全技術員，注冊安全工程師、機械設計工程師，主要從事卷煙制造安全技術和消防管理工作。

〔編輯：張思楠〕