低密度聚乙烯粉體料倉粉塵燃爆危險因素分析

王月紅 關雅潔 馬文學

摘 要：低密度聚乙烯粉體料倉粉塵燃爆具有很強的危險性，因此從靜電的產生、靜電放電類型及其放電能量、粉塵最小點火能、雜混物的最小點火能變化規律、脫除可燃氣體幾方面的內容進行分析，通過預先危險性分析的方法識別出存在的問題，然后用道化學方法對其進行定量的分析，并且在研究這類問題的基礎上，制定相應的安全措施，設置反吹風系統，降低乙烯氣體粉塵濃度，從而達到降低危險級別，減輕粉塵爆炸的危害。

關鍵詞：粉體料倉；最小點火能；預先危險性分析；反吹風系統

低密度聚乙烯是一種通用樹脂，它具有良好的透明性和突出的加工型[ 1 ]，以及其它的優異性能，因此在我國的工業領域中被廣泛應用。隨之而來的由聚烯烴引發的各類問題及事故也越來越多，其中很關鍵的一個是低密度聚乙烯粉體料倉粉塵爆炸引發的危險。近年來低密度聚乙烯粉體料倉粉塵燃爆事故逐漸增多，越來越為企業及人們所關注，影響粉塵燃爆的因素有多個，形式不容小覷，由于聚烯烴爆炸不僅會給企業帶來難以想象的經濟損失及人員傷亡，還會給社會乃至國家帶來不好的負面影響，因此作為安全管理人員以及企業的領導人員都應該高度重視并治理這個問題。

1 粉體料倉粉塵燃爆影響因素分析

1.1 粉塵因素對粉塵料倉爆炸的影響分析

最小點火能量就是能夠使之燃燒的最小的火花能量，它是衡量粉塵與氣體能夠被點燃的能力的數量單位。粉塵的最小點火能量與粉塵的各種性質密切相關，受粉塵溫度，濃度，物理及化學性質的影響[ 2 ]。在生產、儲運中會因摩擦或雷電感應在可燃氣體（或蒸氣）內、生產儲存裝置及運輸裝置上積累電荷，甚至達到幾萬伏電壓，極易引起火花放電從而引起可燃氣體（或蒸氣蒸氣）的燃燒或爆炸。可燃物質對電火花越敏感程度受最小點火能大小的影響。

1.2 氣體因素對粉塵料倉爆炸的影響分析

在工藝生產過程中，低密度聚乙烯裝置在擠壓造粒的過程中得到的聚乙烯顆粒料中含有一定量的乙烯氣體，這些氣體會在粒料通過的設備中漸漸擴散并且釋放。當粉體料倉中的乙烯氣體在空氣中的濃度達到爆炸的上下限之間時，遇到引燃源就會爆炸。聚乙烯料倉中乙烯氣體的存在，降低了粉塵的最低點火能，沿面放電很容易就會引起靜電燃爆事故，為此安全管理人員或是操作人員應降低料倉中乙烯氣體的濃度。但是也有許多的事故是乙烯氣體濃度并不高而且也達不到爆炸的極限值之內，那就是工業生產中的雜混合物[ 4 ]，它可以促使爆炸的迅速發生，而且在一定程度上也會增加乙烯氣體的濃度，由雜混合物引發的爆炸事故也不在少數。

1.3 粉體料倉粉塵靜電因素分析

顆粒送風時，其帶電量隨著顆粒摩擦和碰撞的劇烈程度的增加而增加，而其劇烈程度也隨著輸送速度的改變而改變[ 3 ]。一旦顆粒上的電荷達到一個飽和的狀態時，顆粒的帶電量將不會再增加，由實驗的結果可得知，顆粒靜電帶電量呈飽和狀態所需時間的長短與運動速度成反比的關系，在輸送工藝過程中，顆粒靜電達到飽和狀態時需要氣流速0.7度高達幾米到幾十米每秒，而其所需的管道長度卻不超過幾米。

當運動速度恒定不變時，每個顆粒在管道內停留一定的時間的情況下，顆粒數量隨著載荷量的變大而增多，這樣必會導致所有顆粒在管道內減少碰撞和摩擦的概率。此外，載荷量也與顆粒帶的靜電電量成反比，利用這一比例關系，也可制定出相應靜電的預防措施。

2 料倉粉塵燃爆風險分析

2.1 料倉粉塵燃爆的預先危險性分析

由于低密度聚乙烯粉體料倉自身的結構以及聚乙烯粉粒的化學物理性質都會發生危險事故，我們首先要把其中的危險源找出來，然后才能分析它的特性，下面將運用作業條件危險性分析法，也就是我們通常所說的LEC法。用公式來表示，則為：

D=LEC

其中L、E、C三個字母代表的意義分別是：

1）發生事故或危險事件的可能性；

2）暴露于這種危險環境的情況；

3）事故一旦發生可能產生的后果。

其中根據L、E、C、D值分級標準來確定這四個標準值的分數值。

通過上述對L、E、C值的取值后，由公式D=LEC[ 4 ]可計算出作業條件危險性， 并且可以確定可能發生的危險事故的等級，那么下面就開始通過預先危險性分析識別出低密度聚乙烯粉體料倉中存在的危險源及可能發生的事故。

預先危險分析方法可以識別系統中的主要危險，危害因素，并對其發生的可能性和后果嚴重性進行分析評估，從而提出改進系統，預防事故發生的安全措施。低密度聚乙烯粉體料倉粉塵燃爆的危險因素分析與安全措施恰好是需要分析出在低密度聚乙烯粉體預先危險，分析的過程如表1所示。

由上述預先危險性分析法分析可以得出在低密度聚乙烯粉體料倉中存在的危險因素以及危險等級，因此可以對事故的發生作出預防或是當事故發生后能夠減小損失程度，其中危險事故的等級多數為Ⅱ或Ⅲ級，均是由顯著危險的，因此需要立即整改，提出相應的改進措施。

2.2 料倉粉塵燃爆半徑

通過預先危險性分析的方法識別出粉體料倉中可能會發生危險的事故，并且定性的劃分出來了他們的級別[ 5 ]，對今后的預防提供了一個研究的思路。為了更加全面的分析評價，下面用定量的方法對粉體料倉這個危險單元進行道化學評價表2是用道化學方法對識別出來的危險因素進行評價。

火災爆炸危險指數的計算是用物質系數與單元危險系數相乘而得到的，即： F&EI=F3×MF，得出火災爆炸危險指數為134.4，單元火災爆炸危險等級為很大，由此可以制定出相應的安全措施來預防低密度聚乙烯粉體料倉粉塵燃爆危險事故的發生，以及降低事故發生后導致的風險與危害。

3 針對粉體料倉燃爆危險的安全措施

3.1 反吹風系統

料倉中通過設置反吹風系統來降低乙烯氣體的濃度。料倉的反吹風系統在設計上具有很多的缺陷，例如通風不均勻[ 6 ]，形成通風死區，各種原因引發的靜電燃爆事故，在許多情況下，料倉的進風口不能設置的太低，但是設置的過高則會導致通風死區增大，不利于靜電燃爆危險事故的預防。

空倉外料倉底部進風口風速較低，特別是粒料填滿錐體時風速會變得很小.因此當料位處于反吹風上進風口下沿時[ 7 ]，下進風口不能夠起到通風作用，錐體部分會因此而形成通風死區。

3.2 消除產品料倉乙烯氣體爆炸隱患

乙烯氣體的濃度應控制在遠離爆炸范圍以確保對料倉的安全使用。在工藝生產中，許多企業通過采取吹風凈化系統[ 8 ]來使乙烯氣體遠離爆炸范圍，這樣就可以預防料倉以及空送混合設備裝置中乙烯氣體等或其他氣體發生爆炸事故。

4 結論

通過上述分析和研究，低密度聚乙烯粉體料倉粉塵燃爆的危險因素更清晰明了的被表現出來，更加有利于我們日常的防范和治理，也為聚乙烯的生產提高了生產效率。通過這些分析也使得聚乙烯裝置的設計更加的完善，降低了因裝置的缺陷而導致的風險問題。由于低密度聚乙烯粉體料倉粉塵存在著種種危險因素，使發生爆炸的可能性大大增加，因此給企業造成了巨大的經濟損失，也給眾多企業造成了干擾和隱患，因此我們的分析與研究具有現實意義。

參考文獻：

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[8] 蒲濤，譚迎新.粉塵爆炸事故預防及其撲救對策研究[J].武警學院學報，2008，24（4）：46-49.