小本體聚丙烯粉塵爆炸及防治措施

司明理

摘 要：本文通過分析小本體聚丙烯粉料加工企業在造粒等環節可能存在的粉塵爆炸問題，探索提出粉塵防爆治理措施，并通過工程實踐證明安全防治措施是切實可行的，為國內煉油行業小本體聚丙烯粉料深加工，甚至是工貿行業中的塑料加工企業的粉塵防爆提供有效借鑒。

關鍵詞：小本體聚丙烯粉料;造粒加工;粉塵爆炸

近年來，我國接連發生粉塵爆炸事故，特別是2014年震驚全國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產安全造成巨大損失。事故發生后，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爆炸，殺傷力巨大。這些事故的發生，引起黨和國家的高度重視，相關部門組織開展粉塵防爆專項治理活動，全國的粉塵爆炸事故起數和死亡人數顯著下降。但國內的許多企業對粉塵防爆的治理還存在著盲區，特別是國內部分石油煉廠的小本體聚丙烯生產單位，受工藝條件的局限性，決定了一般小本體聚丙烯生產裝置的產品絕大多數都是粉料，然后就直接包裝外銷，轉入下游塑料加工行業再進一步的造粒，或者其他的深加工。對國內的這種直接加工小本體聚丙烯粉料的塑料加工企業來說，在聚丙烯粉料造粒環節中，對粉塵的危害性普遍認識不足，粉塵防爆治理投入嚴重不足。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車間為例，分析在粉料加工環節存在的問題及治理措施。

1 粉塵爆炸的危害現狀分析

1.1 粉塵的來源

小本體聚丙烯粉料造粒加工的主要環節如下框圖：

在這幾個環節中，主要的危害見表1。

1.2 車間設備設施存在的問題

①造粒車間廠房為三層框架結構，但窗戶作為廠房的泄爆口，未經核算在爆炸時能否有效進行泄爆，窗戶的結構也不能實現有效泄爆;②造粒車間廠房無防雷措施;③車間的幾個主要產塵點，都未設置有效的除塵設施，不僅危害崗位員工身體健康，同時可能形成爆炸性粉塵云;④造粒車間二樓攪拌機使用的是皮帶傳動，但未安裝速差傳感器和自動防滑保護裝置;二樓攪拌機控制室內安裝有攪拌機的配電柜和控制柜，都是非防爆電氣;二樓通風用軸流風機為非防爆電氣;攪拌機與上部加料口和下部排料口連接部位密封不嚴，在加料、攪拌或者排料過程中粉塵逸出，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，但后來車間增加的電器線路或用電設備布線使用的是塑料槽盒，且三樓有自行增設的非防塵爆多用插線板。

1.3 粉塵防爆管理方面的問題

①車間管理和技術人員對塑料粉塵爆炸風險認識不足，聚丙烯粉塵爆炸的風險識別和隱患排查不全面，對員工的粉塵爆炸知識培訓不到位;②未配備工業吸塵器定期除塵，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動火作業前未仔細清理10m范圍內的積塵，沒有嚴密堵塞作業現場10m范圍內的全部樓面和墻壁上的孔洞等，沒有打開動火作業點所處樓層10m半徑范圍內的所有門窗，便于泄爆;④檢修作業未明確規定不準使用鐵器敲擊墻壁、金屬設備、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急預案和組織相關的演練。

1.4 粉塵爆炸的風險分析

1.4.1 粉塵云

在聚丙烯粉料造粒生產過程中，從表1可以看出，配制助劑、加料、攪拌這三個環節都存在著粉塵逸出，尤其是人工加料往攪拌機中傾倒聚丙烯粉料，以及用攪拌機混合時和排料時，都會造成粉塵飛揚并懸浮于廠房的有限空間內，可能引發粉塵爆炸。

1.4.2 點火源分析

在造粒加工生產環節中，最可能的點火源就是靜電：人工從編織袋內傾倒粉料時，粉料與外包裝物編織袋體摩擦、分離時，都會產生高壓靜電荷;攪拌機的槳葉在聚丙烯料粉中高速攪拌積累大量高壓靜電荷，在放料時向周圍低電荷物體放電;現場人員在作業活動中身上靜電荷放電。其次就是明火：主要有現場的不防爆電氣設備在開關、啟動、閉合或斷開時產生的火花;另一種就是維修動火的明火、檢修中非防爆工機具敲打設備;還有可能的明火有現場機動車尾氣管噴火、工人違章在現場抽煙等。第三種點火源就是雷電，夏季可能因雷擊造粒生產廠房而成為點火源。

1.4.3 粉塵爆炸其他因素分析

粉塵爆炸的五個要素：可燃性粉塵、氧氣、點火源、粉塵擴散、受限空間，通過上述分析，我們可以看到，在聚丙烯粉料造粒加工的生產過程中五個要素全都具備。聚丙烯粉塵云的引燃溫度為430℃，爆炸下極限為20g/m3，最小點火能量為25mJ，粉塵分級為ⅢB，危險性質為非常危險，在車間空氣中的允許濃度為5mg/m3，近四年車間現場粉塵監測結果如表2。從表2的監測數據可以看出，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的情況，會造成崗位操作工塵肺病，若控制不好，還可能會發生粉塵爆炸。

2 治理思路

造粒車間粉塵防爆治理工作最早開始于2015年，根據國家相關要求，開展粉塵防爆專項治理活動，將造粒車間粉塵防爆治理項目確定為公司級安全隱患項目，請設計院做方案全面治理，但設計院按車間所提粉塵防爆設計委托，經現場勘察后，提出除保留造粒車間主體框架廠房外，將對廠房內的所有電氣線路、設備全部拆除，采取電氣控制移位和主要設備重新選型的整套方案，改造金額預算為780萬元，而且改造期間至少要停產半年。設計院的方案經車間和公司多次討論后，從原先的被動泄爆、抗爆，調整為主動吸塵、除塵，降低粉塵爆炸危險區域等級和消除引火源的思路，立足對現有設備的改造為主，輔以必要的電氣搬遷，最終在2016年投資153萬元，完成了造粒車間的粉塵防爆隱患項目，比原方案降低投資80%，對生產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造粒廠房屋面增設防雷設施;③造粒車間一樓助劑配制間新增一組袋式脈沖除塵器，保障崗位員工職業健康;三樓加料間新增一組袋式脈沖除塵器，在每個加料口附近設置側吸口，并能實現每個側吸口單獨開關;袋式除塵器所用脈沖氣體動力源為氮氣，吸塵罩口安裝適當的金屬網，以防止鐵片、螺釘等物被吸入與管道碰撞產生火花，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設一個清理口;除塵器設在廠房外一樓地面，并與廠房之間增設防爆墻;④造粒車間二樓攪拌機的原有非防爆配電柜和控制柜，全部搬遷到配電室內，只在二樓的攪拌機控制室設防爆操作柱;攪拌機上安裝速差傳感器和自動防滑保護裝置，實現皮帶打滑時自動聯鎖停攪拌機運轉;二樓軸流風機全部更換為防爆型;對二樓與三樓之間樓板上孔洞進行密封，防止粉塵從三樓漏下產生粉塵;密封攪拌機與上加料口和下接料斗之間的聯接，在連接處增加靜電跨接;⑤拆除廠房內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;⑥在生產現場增配移動式工業除塵器，建立粉塵班班清掃制度，班班交接;嚴禁在生產現場使用空氣線清掃設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程，生產之前至少提前10min啟動除塵器，系統停機時應先停生產設備，至少10min后關掉除塵器并將濾袋清灰，將粉塵全部從灰斗內卸出;定期檢查除塵器工作狀態，出現漏塵、漏風和清灰故障立即停機維修，配備防爆工具對除塵器進行檢修，嚴禁用工具敲擊除塵器各金屬部件;⑧對車間所有粉料輸送管線和除塵器管線作可靠的靜電跨接，進入廠房的所有機動車輛必須安裝防火罩;⑨完善粉塵場所動火作業管理制度，作業前仔細清除現場10m半徑內的粉塵、封堵孔洞;⑩形成車間至少每月一次粉塵專項檢查，公司每季度至少一次粉塵治理專項督查制度;?開展粉塵危害崗位危害因素辨識與評價，加強崗位員工粉塵防爆安全知識培訓;制訂粉塵爆炸專項應急預案，并通過不斷演練持續完善。

4 實施后效果及經驗教訓

2016年7月實施完造粒車間粉塵防爆隱患治理項目后，現場粉塵得到了有效控制，年底的車間粉塵檢測結果全部合格，從往年的28%合格率，上升到了如今的100%合格率（見表3）。通過對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節多年存在粉塵超標、危害員工職業健康的頑疾，而且以最安全經濟的措施達到了小本體聚丙烯粉料再加工環節粉塵防爆的治理效果。