大傾角皮帶在硫磺輸送中的安全運行問題分析

魏林松，余 波，王世松，陳進福，楊澤友

（云南磷化集團海口磷業有限公司，云南昆明 650113）

0 引言

硫磺制酸生產工藝在國內外廣泛運用，硫磺制酸生產裝置的主要工藝過程分為：固硫磺儲存與輸送，固體硫磺熔化和過濾，硫磺的焚燒，煙氣二氧化硫（SO2）的轉化，余熱回收，三氧化硫（SO3）的吸收，硫酸產品的儲存等[1]。在硫磺制酸生產系統中，首先需要考慮硫磺的儲存與輸送。在某公司已建成的1200 t/d熔硫裝置和1600 t/d 熔硫生產裝置中，硫磺均由火車或汽車運送至硫磺倉庫，采用大傾角皮帶輸送機將硫磺輸送熔硫槽進行融化[2]。

在生產實踐中發現，硫磺輸送裝置在設計、施工和生產運行中存在一定的安全隱患，在與硫磺制酸生產企業進行交流學習時，也發現存在類似的問題。完善現有的設計和施工建設方案，對在用輸送設施采取相應的安全措施，避免安全事故發生。

1 大傾角皮帶輸送機

大傾角皮帶輸送機具有結構簡單緊湊、維修方便、輸送物料要求低、占地較少、能耗低、膠帶強度高、使用壽命長等優點，不受物料量的大小和輸送距離限制，廣泛用于輸送塊狀、粒狀的物料和成件物品，在煤炭、冶金、建筑、糧食、化工、電力等行業應用較多。

以某公司在用的波形擋邊隔板式大傾角皮帶為例，研究其安全運行問題。大傾角皮帶輸送機的結構如圖1 所示，皮帶傾角55°，輸送物料距離約50～65 m，輸送物料為塊狀、顆粒和粉狀硫磺。

圖1 大傾角皮帶輸送機結構

2 大傾角皮帶生產運行風險分析及防控措施

2.1 機械傷害

2.1.1 機械傷害風險分析

大傾角皮帶在機頭電滾筒的牽引下，尾輪、壓帶輪、托輪、導向輪等形成一系列的轉動、傳動零部件，大傾角皮帶周圍均是機械傷害的高發部位[3]。在生產過程中，尤其是漏料、積料的清掃，大傾角皮帶輸送機的開啟、停運過程中，生產操作人員的巡檢、生產指標的現場調整發生機械傷害的風險較高。若安全防護設施存在缺陷或安全防護措施不到位，很容易發生安全事故。

2.1.2 機械傷害的防控措施

在大傾角皮帶設計初期應充分考慮設備的本質安全，從源頭上降低安全風險。皮帶兩側配置安全巡檢樓梯，踏板采用格柵形式，防止踏板集料、積塵；在大傾角皮帶兩側和頂部、底部安裝防護網，確保在生產運行中是全防護狀態，在必要的位置設置檢修門（孔）；在皮帶的兩側、機頭和機尾設置急停拉線開關，定期對拉線開關進行測試，確保急停功能正常；在皮帶的機頭、機尾、中段設置聲光報警裝置，設置聯鎖皮帶啟動前需有開啟聲光報警，否則皮帶不能啟動，作為皮帶啟動前的提醒和警示。

對積料清理點進行隔離式集中清理，或者在大傾角皮帶停運、斷電狀態下，實施清理作業。

2.2 硫磺粉塵爆炸

2.2.1 硫磺粉塵爆炸風險分析

輸送硫磺的大傾角皮帶布置在硫磺庫，經雙梁起重機將硫磺抓起、放入輸送機料斗，經輸送機皮帶傳送，將硫磺送入快速熔硫槽。如圖1 所示，I 區是大傾角皮帶的機尾放置在一個三面密閉的地下巷道內，II 區是大傾角皮帶機頭的位置，在這兩個位置的設計往往是坑道或者是有限空間，是粉塵的富集區。當空氣中硫磺粉塵濃度達到爆炸下限值（2.3～35 g/m3）時，遇到火源即發生爆炸。在大傾角皮帶輸送過程中，若不采取有效的降塵、除塵措施，硫磺粉塵很容易達到爆炸下限值，存在較大安全風險。

2008 年昆明市某公司儲存硫磺的倉庫內，發生一起硫磺粉塵爆炸事故，造成7 人死亡、7 人重傷、25 人輕傷的事故[4]。

2.2.2 硫磺粉塵爆炸的防控措施

在大傾角皮帶周圍安裝硫磺粉塵檢測表、濕度檢測表，并將檢測數據連接至DCS 控制系統，設置上下限報警數值，實時監控硫磺粉塵情況；定期對大傾角皮帶機以及周圍附屬設施進行清掃，消除粉塵富集情況；定期對硫磺進行噴水降塵，減少在抓、轉運過程中的揚塵。

大傾角皮帶在設計時考慮選用阻燃抗靜電的托輪、尾輪、壓帶輪、擋邊輪、調心輪電滾筒等與皮帶相互接觸、旋轉的設施，電滾筒的驅動電機采用防爆電機；在涉及坑道、井等有限空區域設置強制抽風系統；設置皮帶運行跑偏報警裝置和防打滑裝置，防止皮帶與機架等設施摩擦升溫產生火源。在硫磺粉塵容易聚積的區域安裝防爆攝像頭，并將數據傳輸至控制室，進行實時監控。

2.3 火災風險

2.3.1 火災風險分析

硫磺在裝卸、儲運、生產過程中很容易在機架、平臺、生產設備上形成硫磺和硫磺粉塵聚集。硫的自燃點為246～266 ℃，在常溫環境中，隨著硫磺粉塵粒徑減小，最小點火能下降，爆炸下限降低，最大爆炸指數升高，說明硫磺粉塵粒徑越小，其燃燒爆炸的危險性越大，文獻[5]和文獻[6]也驗證了這個結論。

2.3.2 火災風險的防控措施

在硫磺生產、堆存周圍15 m 設置禁火區，在禁火區內禁止攜帶火種進入，進入該區域裝卸、施工車輛必須安裝阻火器。在禁火區內實施動火作業，嚴格按照GB 30871—2014《化學品生產單位特殊作業安全規范》執行。

按操作規程進行設備安全運行的巡察工作，防止皮帶與擋邊輪、機架長時間摩擦，禁止上、下行托輪、導向輪等抱死運行，避免摩擦升溫產生火源。

2.4 物體打擊、高處墜落

2.4.1 物體打擊、高處墜落風險分析

大傾角皮帶的傾角大，跨度長，垂直落差高，在安全生產巡檢、檢維修施工作業物體打擊、高處墜落的風險較高。

2.4.2 物體打擊、高處墜落的防控措施

為有效防止高空墜物帶來的安全風險，在生產全區域應按要求佩戴合格的安全帽；高處作業時，工器具、備件要固定好；起大風時人員不要在高大設備附近逗留。上下樓梯扶好樓梯扶手，不得翻越防護欄；設置安全作業平臺，并按要求系掛雙鉤安全帶；大傾角皮帶的料斗不能滿斗運行。另外，還應注意防范發生高大設備塌陷事故造成人身傷害。

2.5 安全生產操作

2.5.1 安全生產操作風險分析

生產操作人員技能不達標，違反勞動紀律和操作規程，或安全意識差等原因導致發生各種工藝、安全和環保等事故。在大傾角皮帶輸送機中容易出現漫料、停電、設備跳停、大傾角皮帶反轉、造成硫磺粉塵聚集等。

2.5.1 安全生產操作的防控措施

對新進員工實行“三級（公司級、車間級、班組級）”安全教育，并通過考試；生產工藝、生產設備的學習；安排技能、經驗豐富的員工進行一對一師帶徒，經考核合格方可獨立上崗。

每年定期開展專業知識、操作技能、安全意識的培訓學習，提高操作人員綜合素質。熟練掌握工藝指標，能有效、及時采用各種措施防范生產事故。在班組、在企業營造“我要安全”的安全文化氛圍。

3 總結

大傾角皮帶運輸機廣泛運用于各個行業，本文主要針對硫磺運輸中的安全問題進行分析研究，在生產使用過程中的安全風險較高，但是風險都是可控的，希望能惠及其他行業。在設計、施工、投用等環節，嚴格按照設計要求，認真落實設備的本質安全，做實安全防護設施，強化操作人員的操作技能、安全責任意識。