膨化硝銨炸藥生產(chǎn)線安全技術(shù)革新關(guān)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(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的粉狀工業(yè)炸藥。20世紀(jì)90年代初以來，已在全國(guó)80多家工廠進(jìn)行了技術(shù)轉(zhuǎn)讓，已建成膨化硝銨炸藥生產(chǎn)線50多條。這些生產(chǎn)線工藝技術(shù)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，性能優(yōu)良，但也存在著生產(chǎn)線工藝環(huán)節(jié)多、勞動(dòng)定員多、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、自動(dòng)化控制水平不高、經(jīng)濟(jì)成本高、存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)等問題。相當(dāng)一部分的炸藥生產(chǎn)廠家還沒有進(jìn)行技術(shù)改造，繼續(xù)沿用幾十年前的輪輾機(jī)和手工裝藥設(shè)備，與國(guó)外全連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)工藝相比差距甚大，進(jìn)行安全技術(shù)改造的任務(wù)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(chǎn)線中進(jìn)行技術(shù)改造和革新，在關(guān)鍵技術(shù)采用在線密度檢測(cè)裝置、空心槳葉涼藥機(jī)、懸掛軌道運(yùn)輸車、工業(yè)炸藥自動(dòng)包裝工藝、將硝酸銨溶液直接應(yīng)用于炸藥生產(chǎn)、提升PLC控制技術(shù)和實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)水平等安全技術(shù)，并與福建省勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所開展工藝安全技術(shù)“產(chǎn)學(xué)研”合作，以實(shí)現(xiàn)炸藥生產(chǎn)工藝的連續(xù)化、生產(chǎn)設(shè)備及操控自動(dòng)化以及安全管理全過程控制技術(shù)，最終全面提高企業(yè)的安全生產(chǎn)技術(shù)水平和安全管理水平。

一、生產(chǎn)線工藝簡(jiǎn)介

膨化硝銨炸藥的生產(chǎn)過程：硝酸銨經(jīng)破碎、溶解，在溶解過程中加入適量的膨化劑后，經(jīng)儲(chǔ)料罐進(jìn)入膨化罐膨化，形成內(nèi)含大量微氣泡的自敏化膨化硝銨，膨化硝銨經(jīng)粉碎進(jìn)入混藥器與復(fù)合油、木粉和食鹽充分混合成膨化硝銨炸藥半成品，再經(jīng)篩涼藥、裝藥、包裝成膨化硝銨炸藥。

二、安全技術(shù)革新主要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

1 采用在線密度檢測(cè)裝置

膨化硝銨炸藥的生產(chǎn)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(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。原有的生產(chǎn)系統(tǒng)中，大多是將膨化硝銨人工裝車進(jìn)行密度檢測(cè)，或取少量樣品檢測(cè)堆積密度，這一方面難以保證檢測(cè)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(cè)裝置，可實(shí)現(xiàn)在線精確檢測(cè)，提高生產(chǎn)連續(xù)化和自動(dòng)化水平，同時(shí)減少了該危險(xiǎn)工序的作業(yè)人員人數(shù)。

研究方向是利用堆積密度的檢測(cè)原理，與有關(guān)廠家合作開發(fā)在線密度檢測(cè)儀，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)定周期自動(dòng)對(duì)在線半成品進(jìn)行密度檢測(cè)，將密度值傳送到自動(dòng)控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)對(duì)密度值是否符合作出判斷，對(duì)不合格品系統(tǒng)自動(dòng)打開下料口返工處理。該裝置的應(yīng)用可使半成品質(zhì)量得到控制，杜絕不合格品進(jìn)入下一道工序。

2 采用空心槳葉涼藥機(jī)

粉狀炸藥傳統(tǒng)使用的是圃盤式?jīng)鏊帣C(jī)，占地面積大，產(chǎn)能低。空心槳葉涼藥機(jī)原來主要應(yīng)用于化工行業(yè)的干燥工序，該設(shè)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(chǎn)能要求。成品涼藥機(jī)內(nèi)置雨淋系統(tǒng)，本質(zhì)安全性較高。

研究方向是對(duì)引進(jìn)的空心槳葉涼藥機(jī)裝備及在生產(chǎn)線上的配套技術(shù)進(jìn)行本質(zhì)安全分析，提出降低或消除工藝操作危險(xiǎn)的措施，提出工藝和裝置改進(jìn)方案。

3 采用懸掛軌道運(yùn)輸車

由于民爆物品本身的危險(xiǎn)性較高，原來工序間轉(zhuǎn)運(yùn)方式大多借助人工，自動(dòng)化程度低、勞動(dòng)強(qiáng)度較大。本研究將引進(jìn)運(yùn)用于煙草行業(yè)的智能化輸送小車，并對(duì)之進(jìn)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(yùn)輸。根據(jù)工藝要求，該輸送系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)上料、輸送和下料，無需人員操作。經(jīng)計(jì)算，按年產(chǎn)2萬噸的輸送任務(wù)計(jì)劃，該環(huán)節(jié)大約可減少操作人員十余人，大大降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和減少與危險(xiǎn)品的接觸時(shí)間，提高工藝流程的本質(zhì)安全性。

研究方向主要是對(duì)輸送小車吊運(yùn)、上下料過程可能出現(xiàn)的狀況進(jìn)行故障模式和影響分析，查找該系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，以采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策和改善方法。

4 采用工業(yè)炸藥自動(dòng)包裝工藝

國(guó)內(nèi)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(shí)僅3噸)，本生產(chǎn)線將引進(jìn)和采用自動(dòng)包裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)成品炸藥～條龍自動(dòng)化包裝。從上卡、浸蠟、中包、裝箱、封箱、運(yùn)輸全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，以淘汰傳統(tǒng)的手工包裝方式，減少單班人員，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)量與控制。

研究方向是對(duì)自動(dòng)包裝工藝過程潛在危險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，分析可能發(fā)生的事故類型，定性評(píng)價(jià)事故可能的后果，并對(duì)可能發(fā)生的主要事故類型進(jìn)行事故樹分析，查找工藝和設(shè)備可能存在的隱患，最后進(jìn)行本質(zhì)安全分析，提出改進(jìn)意見。

5 硝酸銨溶液直接應(yīng)用于炸藥生產(chǎn)

與國(guó)內(nèi)產(chǎn)、銷、用互相獨(dú)立分離的經(jīng)營(yíng)模式不同，國(guó)外歐美發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)行的是從原料提供、炸藥生產(chǎn)到爆破服務(wù)的“一條龍”經(jīng)營(yíng)模式，從而實(shí)現(xiàn)效益的最大化。借鑒國(guó)外這種先進(jìn)的生產(chǎn)方式，海峽科化公司擬與永安雙華化工公司合作，將生產(chǎn)的硝銨溶液直接通過槽車運(yùn)輸，作為新生產(chǎn)線的生產(chǎn)原料，改變了原來提供結(jié)晶硝酸銨成品的做法，減少結(jié)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(yùn)工、操作等人員，降低了整條生產(chǎn)線的風(fēng)險(xiǎn)程度。

研究方向是對(duì)本工藝過程進(jìn)行危險(xiǎn)和可操作性研究，指出各類工藝過程參數(shù)偏差和由偏差造成的后果，進(jìn)而提出工程系統(tǒng)和控制系統(tǒng)(報(bào)警、連鎖、程序)設(shè)計(jì)的依據(jù)和指導(dǎo)意見。

6 提升PLC控制技術(shù)和實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)水平

在自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用上，海峽科化永安分公司于20世紀(jì)90年代初就開始將PLC控制技術(shù)應(yīng)用膨化硝銨炸藥的生產(chǎn)上，保證了生產(chǎn)過程的可靠性。本次膨化硝銨炸藥生產(chǎn)線將繼續(xù)采用PLC控制技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)和優(yōu)化，進(jìn)一步提高自動(dòng)化水平，以實(shí)現(xiàn)硝銨、水、半成品等物料從上料到成品繳庫(kù)裝車自動(dòng)上料、輸送，運(yùn)用在線密度檢測(cè)、流量檢測(cè)、沖板流量計(jì)、減量稱、各稱量模塊實(shí)現(xiàn)物料精確計(jì)量，混藥實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)配比等功能。整個(gè)生產(chǎn)過程的控制，可在防護(hù)土堤外的控制室內(nèi)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制并全部完成，大大減少在線作業(yè)人員數(shù)量，提高操作精準(zhǔn)性，有效避免誤操作。

研究方向是對(duì)生產(chǎn)線全系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)先危險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析，查找系統(tǒng)中各主要裝置和工段的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，為PLC關(guān)鍵點(diǎn)位控制和實(shí)時(shí)監(jiān)控對(duì)象提供參考依據(jù)，以全面提升PLC控制技術(shù)和實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)水平。

三、應(yīng)用前景及效果

通過對(duì)生產(chǎn)線安全技術(shù)革新關(guān)鍵問題的研究，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝過程和監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行替代、改進(jìn)、整合和優(yōu)化，立足高標(biāo)準(zhǔn)、高技術(shù)、高產(chǎn)能、高本質(zhì)安全度，集中國(guó)內(nèi)外炸藥生產(chǎn)先進(jìn)技術(shù)水平，同時(shí)吸收、借鑒其它行業(yè)的先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，最大程度上實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境中的人機(jī)隔離操作、遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動(dòng)化生產(chǎn)。

該生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)后，可達(dá)到核定年產(chǎn)能2萬噸膨化硝銨炸藥的生產(chǎn)能力，成為全國(guó)膨化硝銨炸藥生產(chǎn)線單條最大產(chǎn)能的生產(chǎn)線。新生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)膨混聯(lián)建，采用全自動(dòng)中包生產(chǎn)線，膨混及中包全過程自動(dòng)控制，大大減少在線生產(chǎn)線人員。由于人員減少，產(chǎn)量提高，生產(chǎn)效率將至少提高50％，并可較大程度擴(kuò)大新增利潤(rùn)水平。

在安全生產(chǎn)方面，本生產(chǎn)線將作為全系統(tǒng)、全過程炸藥生產(chǎn)本質(zhì)安全技術(shù)應(yīng)用的先行范例，全面提升生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制水平，強(qiáng)化安全監(jiān)控技術(shù)和能力，大大提高安全生產(chǎn)管理技術(shù)和管理水平，降低和消除安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)炸藥生產(chǎn)線生產(chǎn)過程的本質(zhì)安全化，最終成為國(guó)內(nèi)民爆行業(yè)自動(dòng)化程度最高、產(chǎn)能最大、在線人員最少、本質(zhì)安全度最高的生產(chǎn)線。