聚烯烃工业粉尘静电爆炸的危险与应对策略

第7卷第3期中国安全生产科学技术Vol 7 No 32011年3月Journal of Safety Science and TechnologyMar.2011文章编号:1673-193X(2011)-03-0093-04聚烯烃工业粉尘静电爆炸的危险与应对策略刘继臻(神华集团安全监察局,北京100011)摘要:随着我国聚烯烃粉体生产的迅猛发展粉体生产过程中的静电爆炸事故也相应增多。该文介绍了网外粉尘静电爆炸研究的进展和国内粉尘静电爆炸事故的主要现象。近期外的研究特点主要是逐渐采用工业规模的实验装置取代实验室的基础研究,着重开展∫料仓放电的危险研究和与放电燃爆有关的基础研究包括安全评价和工业控制条件的推荐研究。国内粉尘静电爆炸事故主要仔在的现象有设计缺欠或不合理,装置扩能改造时忽视了脱挥或通风的配套改造,处理不合格料或过渡时应急处理不当,操作失误或不规范破坏料仓通风控制,料位计选型不当,增加高能放电引燃儿率。针对分析出的问题和现象,文章提出了查清运行装置的具体事故隐患进行防止聚烯烃料仓粉尘静电爆炸的可接受研究和可操作性研究,开展粉尘静电爆炸的危险教育,提高员工的安全意识和应急处理能力等应对策略。关键词:工业粉体,静电爆炸事故,应对策略中图分类号:X932文献标识码:ADiscussion on hazard and countermeasures of static electricexplosion by polyolefin industrial dustLIU Ji-zhenShenhua Group corporatio limited, Beijing 100011, China)Abstract: With the rapid development of polyolefin powder production in China, the static electric explosion acci-dents during the polyolefin powder production process occurred more frequently. In this paper, the overseas re-search progress of static electric explosion by dust and the main phenomena of domestic static electric explosioncidents by dust were introduced. The characteristics of overseas research were mainly to gradually replace the fun-damental research in laboratory by the experimental devices in industrial scale, the research on hazard of silo discharge and the fundamental research about discharge blasting were emphasized, including the recommended studyon safety evaluation and industry control condition. The main existing phenomena of domestic dust static electric explosion accidents included lacking of design or unreasonable design; ignoring the assorted transformation of devolatilization or ventilation when conducting capacity expansion transformation of devices; disposing unqualified materialor improper emergency disposal when transition; improper or non-standard operation; damaging the ventilation con-trol of silo; wrong option of level indicator; increase the probability of high-energy discharge ignition. Aiming at theanalyzed problems and phenomena, the countermeasures were proposed, such as examine the specific accident hid-den trouble of running devices, conducting acceptability study and operability study to prevent static electric explo-sion by dust in polyolefin silo, performing hazard education of中国煤化工, and improve thesafety consciousness and emergency disposal capability of employCNMHGKey words: industrial powder; static electric explosion accident; countermeasure中国安全生产科学技术第7卷近一、二十年我国聚烯烃粉体生产正经历一个2m都存在静电引燃的危险。料仓直径对料堆表面迅猛发展时期,引人注目的是粉体生产过程中的静放电能量有十分重要的影响料仓直径越大越危险。电爆炸事故也相应增多。据不完全统计,1986-实险表明,料堆表面单次放电最大电荷转移量(4q)2000年国内粉体料仓曾发生70余起静电爆炸事是料仓直径的28次方函数(4q=D2),放电能量故,200年后又发生十余起静电爆炸事故。国外同(W)是料仓直径的336次方函数(W=D)。期的粉尘静电爆炸比例也相当多,如日本在1972(4)料仓中可燃气体浓度(C)对粉尘混合空间1981年,1982-1991年,1992-2001年,相继发生的最小点火能(ME)有至关重要的影响:MEM=335、258、142起粉尘静电爆炸火灾事故,位列静电事故之首。这一现象除与聚烯烃工业发展过快和防MIE OM|Ed)),其中ME为气体的最小点火MIE静电燃爆应用研究跟不上需求外,也与人们的认知能,ME4为粉尘的最小点火能,Cp为气体引燃的敏程度有关。这些脱节现象严重制约了当前粉体工业感浓度。实验表明,多数聚烯烃粉尘当可燃气浓度的安全生产和继续发展。了解聚烯烃粉体静电燃爆≥0.5%w时,杂混粉尘的最小点火能MEF约≤的自身规律和失误教训,对制定当前对策,扭转现行10mJ,有可能被锥形放电引燃(锥形放电能量约≤管理的漏洞,是非常必要的。10mJ,放电周期约26-71S)。因此研究者(CIBA)建议,把可燃气浓度<0.5%w作为料仓通风控制1国外近期的研究与进展的设计依据。20世纪七、八十年代是国际粉体静电的研究2国内事故现象与危险分析热。这一时期的研究有如下特点:一是逐渐采用工业规模的实验装置取代实验室的基础研究,如瑞士、事故汇编有时是最好的“安全指南”,国内粉尘英国、日本等相继开展了全尺寸料仓的风送起电研静电爆炸事故主要存在以下现象。究,包括不同容积、不同负荷和气候条件等影响因素(1)设计缺欠或不合理,往往是事故频发的的研究;二是着重开展了料仓放电的危险研究和与根源放电燃爆有关的基础研究,包括安全评价和工业控如某厂引进HDPE装置时,装置气体回收能力制条件的推荐研究等。上述研究的主要结论如下:不足,物料实际含挥量高达1%-2%,粉体料仓先(1)通过料仓放电研究和高速摄像证实“堆积后发生十余次爆炸事故。1996年、1997年两条生产状态高绝缘性大颗粒粉体的放电是粉尘云的引燃线增设脱气仓后,物料挥发分降到50pm以下,事源”。料仓内的放电形式,主要有料堆表面的锥形故趋势基本得到抑制。放电,金属突出物对料堆的放电,罐壁粘壁料的传播某厂1996年引进LDPE装置时,颗粒料仓净化型刷形放电和脱落的剥离放电,金属突出物对粉尘风口设置偏高(在锥体上沿通风带处),下方锥体料云的雷状放电等。成脱气盲区,且反吹风口伸出尺寸较长(距罐壁200(2)影响风送起电的因素较多,包括物料的形-300mm),容易发生放电,不合格品料仓(99年状与尺寸、风速、负荷、管壁沉积物的厚度、空气湿度“5.25”)、掺合料仓(2000年“10.25”)、脱气仓等,对具体设备和管线很难用函数关系来预测他们(2002年“1.22”)相继发生爆炸着火爆炸部位均的起电量。与已往研究结论不同的是:①无论高湿在反吹风口附近。度还是低湿度,都可以产生高起电过程;②从放电效某厂引进LDPE装置,料仓净化风采用集中供应来说,1-10mm粗颗粒比lmm以下细颗粒有更风方式,由于供风距离远,冬季风温低,罐区最远处大的放电能量最危险的是粗细料混合输送两贮料罐在1997年“1.4"(12°罐)、1996年“1.16(3)料仓静电燃爆的危险性是料仓直径(D)、(35°罐)发生爆炸着火。两次爆炸都是在净化后物料中值尺寸(M)和粉尘引燃相当能量(ME)的函(14-17h)送料过程中发生的。当时环境气温-数(D万F计算表明聚烯烃料仓直径大于℃件代℃.料合净化风口筛网冻堵料仓中国煤化工发了料仓的静电爆炸。CNMHG收稿日期:2010-12-12某厂LDE装置混合仓曾多次发生闪爆和堵第3期中国安全生产科学技术料。事后检查,该料仓内共分7个分割单元,但反吹某厂LDPE装置1999年5月25日生产高熔融净化风口只有5个,几次闪爆都在没设通风口的盲指数料时,反应不正常、出现不合格料,当送到T305区内,应与料仓内通风分配不当有关不合格品料仓时发生静电闪爆。2002年11月22某厂LDPE装置脱气仓曾发生数次闪爆。调查日该装置因仪表故障临时停车,将不合格料送进发现该仓通风分配不合理:进料风为2700m3/h,底T306处理再送到T301脱气仓时发生闪爆。部净化风为400m3/h(1"管)或600m3/h(2"管),且某厂2PP装置在2000年生产高熔融树脂料,采采取一只管集中进风。进料时仓内可燃气为0.2-用国产催化剂时因反应不好,粉料粒径细汽蒸效果0.26%wt,停止进料时(100t)仓内可燃气骤升到不好(出现过零料)物料含挥量高,在2月12日和0.68%wt,(超过0.5%w危险界线)。料仓改造前9月16日掺合仓曾发生两次爆炸。(99年9月)进料11米高时曾发生过静电闪爆某厂PP装置不合格品料仓在1995年曾发生3某厂LDPE装置分析仓(603A/B)投产不久即次闪爆,三次事故均与生产高熔融树脂料时反应不发生3次闪爆,1991年“11.6”、2001年“2.10”又发好、物料含挥量高有关。生闪爆。几次事故都是在进完料后(20t),切换分析某厂新建HDPE装置1991年1月采用冷凝枝仓不久发生的。这些事故都与切换料仓后净化N2术,初期反应不好出现不合格料,当送到中间料仓时风压低(300mmH2O)净化风量不足等有关。(50)发生了闪爆。有资料表明,在2000年前国内聚烯烃料仓的2001年6月8日,某厂 LLDPE装置试用己烷冷68起爆炸事故统计中,与通风设计缺欠有关的有49凝技术,反应不好、物料含挥量高,当将物料送进掺起,约占72%。因此在物料风送静电普遍较高的条合仓时(156t),发生了爆炸着火。件下,料仓通风设计不足或不合理就成了诱发料仓(4)设备出故障,没有及时处理或处理不当静电爆炸的主要诱因。①通风仪表故障(2)装置扩能改造时忽视了脱挥或通风的配套某厂2PE装置三通阀在1997年11月13日突改造然失灵,去V503A的料切向ⅤS03F仓时物料大部分如某厂IDPE装置在1979-1989年间完成5漏向V503C仓,但该仓反吹净化风未启动,进料次扩能改造,年加工能力由6万∪a提到7.8万υa,59.5%料位时(112m3)该仓发生静电爆炸。某厂但在1987-1998年间料仓相继发生9次静电爆炸HDPE装置在1988年“11.7”也出现过类似事故:均事故。主要原因是扩能改造后生产节奏和负荷提化作业时将2仓的15t料送3仓,但3仓顶分配阀高但料仓通风能力不足。如抽气贮槽(200m3)进未到位,大部分漏向4·仓,结果使已停机75min的料风为284m/min,净化风为24m3/min,扩能改造4‘仓发生静电爆炸。后贮槽内可燃气体高达08%wt(是0.5%w的1.6②掺混管断裂倍)。计算表明,如果将贮槽内可燃气体控制0.5%某厂HDPE摻合仓(B)内的4只掺混管断裂,w以下净化风量至少应提到467m3/min2006年4月29日该仓进料124t时,物料刚好到其某厂PP装置在1987-1988年完成扩能改造中的一只断裂管位置(悬空7m)时发生爆炸着火。后,年加工能力由14万ta提高到19万Ua,但在③切粒机故障1989-1994年间料仓发生12次爆炸事故。调查发1989年9月2日,某厂PP装置切粒机断两把现,改造后于燥器N2压力降到0.2-0.4Mpa(设计刀,带故障运行,产生“带尾巴料”,风送物料时粉尘值为0.6Mpa),物料含挥量高达2000-300pm(设增多,掺合Ih后料仓爆炸。1991年7月3日再次计要求