江西省烟草专卖局
烟农天地
打叶复烤烟叶粉尘爆炸危险性分析及对策
发表时间:2018年12月10日 字号:【

  为贯彻落实全省系统开展创建优秀商业企业的部署,复烤企业正进一步强化安全风险防控,探索粉尘爆炸防控对策。打叶复烤生产线的爆炸危险性主要取决于烟叶加工中产生的烟叶粉尘本身的易燃易爆性以及生产加工中使用电气设备可能存在漏电、电弧、火花,粉尘积聚静电或动火作业产生明火等可能引起粉尘起火爆炸的点火源。以赣南烟叶复烤国内公司12000kg/h打叶复烤生产线为例,从工艺技术、电气防爆、静电导除等方面对生产线的爆炸危险及预防控制措施进行论证。

  一、12000kg/h打叶复烤生产线概述

  江西赣南烟叶复烤有限责任公司12000kg/h打叶复烤生产线主要由预处理段、打叶段、复烤段、打包段、电气控制系统、除尘系统、动力系统和相应配套工程组成。见图1

图1 工艺流程简图

  二、国内外粉尘爆炸事故简述

  (一)1982年12月,我国南方某港口的粮食储存筒仓,由于电焊作业飞溅的火花点燃了管道内悬浮的小麦粉尘,引起猛烈爆炸。接着21个筒仓内的小麦粉尘相继爆炸,炸伤7人。整套国外引进的设备完全损毁,多幢楼房被震塌,一些建筑构件被抛出80余米远,损失惨重。

  (二)1977年12月22日,美国路易斯安那州,耸立在密西西比河沿岸的一个谷物储存筒仓发生粉尘爆炸,从提升塔中腾起的火球高达30米,爆炸产生的振动波传至16公里以外。73座筒仓中有48座遭严重破坏。这起事故造成36人死亡,9人受伤。两天之后,已经扑灭的火灾又重新燃烧起来。据分析,是传送装置在抢险过程中因磨擦生热.再度引起现场谷物粉尘着火爆炸。

  (三)1987年3月15日,哈尔滨亚麻纺织厂发生猛烈爆炸,爆炸首先发生在地下约12米深的除尘室,安装在里面的十余吨重的机器被巨大的气浪冲上地面;与其相关地面建筑如电动换气室、变电所等全部摧毁。爆炸顺着几百米的地下通道扩展,凡是所能触及的一切瞬间都遭到残酷的破坏;连成一片的36000平方米厂房,被炸毁9500平方米,268台机器设备遭毁损,54人丧生,1821人受伤。事后查明原因,是亚麻粉尘爆炸。

  (四)1986年5月22日,延边亚麻厂制棉车间发生粉尘爆炸,736千方米厂房被毁,50台机器受损,4人丧生,15人受伤。

  我国目前虽然还没有关于烟叶粉尘爆炸事故的记录,但据国际劳工局的资料介绍,国际上已有烟叶粉尘爆炸事故发生。我们要不断改善烟草粉尘爆炸的技术措施和管理措施,避免烟叶粉尘爆炸事故的发生。

  三、烟叶粉尘爆炸的特性

  粉尘包括的范围很广,能引起粉尘爆炸的都是可燃性粉尘。可燃性粉尘一般分为三大类:金属粉尘,如铅粉、镁粉等;可燃矿物粉尘,如煤粉;有机物粉尘,如亚麻粉尘、木粉、纸粉、烟草和谷物粉尘等。烟草粉尘与亚麻、谷物粉尘属同一种非导电性易燃粉尘。

  发生粉尘爆炸的首要条件是粉尘本身可燃,即能与空气中的氧气发生氧化反应;其次,粉尘要悬浮在空气中达到一定浓度(超过其爆炸下限),粉尘呈悬浮状才能保证其表面与空气(氧气)充足接触,堆积粉尘不会发生爆炸;再次,要有足够引起粉尘爆炸的起始能量。只要同时具备上述三个条件,就会导致粉尘爆炸。

  国内外研究结果表明,粉尘爆炸下限浓度是粉尘着火与爆炸性的主要参数之一。我国最早列出烟草粉尘爆炸下限浓度为68/g•m-3,追溯此数据是来源于苏联。1983年出版的苏联《工业通风设计手册》引用苏联国家标准12.1.005-76对烟草粉尘爆炸下限浓度数值为10.1g•m-3。根据《烟草加工系统粉尘爆炸安全规程》(GB18245-2000)附录A(如下表)

  根据火灾爆炸危险性考虑从严从紧的原则,将烟叶粉尘爆炸下限浓度10g•m-3。可燃气体检测器一级报警设定值应小于或等于可燃气体爆炸下限的25%,粉尘爆炸比可燃气体爆炸更难起爆。同样本着从严考虑的角度,烟叶粉尘爆炸的一级报警设定值为烟叶粉尘爆炸下限浓度的25%,即2.5g•m-3。

  四、打叶复烤烟叶粉尘爆炸危险性现状分析

  下图表1列出江西赣南烟叶复烤有限责任公司2015年-2017年,主要工段中烟叶粉尘环境浓度最大的区域。表2列出烟叶清选、机器维护和夜班保洁时的烟叶粉尘浓度。

  通过表1和表2,可以看出,在正常工作状态下,打叶复烤各工序的中烟叶粉尘环境浓度远低于粉尘爆炸浓度,风险相对较小。虽然,烟叶清选、机器维护和夜班保洁虽然较其他工序烟叶粉尘较高,但是仍远低于烟叶粉尘爆炸的一级报警设定值。同时,考虑到烟草原叶中本身含有占总量2-4%的无机尘土,无机粉尘不会引起爆炸,所以实际的烟叶粉尘浓度比检测数据还要略低一些。考虑以上因素,在正常运行,无故障情况下,打叶复烤各工序的烟叶粉尘爆炸风险相对较小,采取相应措施控制后,风险可以接受。

  据专家分析,国内外企业的粉尘爆炸事故的首爆点几乎都在除尘器。苏联把“除尘器首爆”总结为事故的基本规律。两家亚麻厂的燃烧、爆炸事故都起始于除尘设备。亚麻在加工过程中会产生大量的粉尘,因此需要采取除尘措施,即通过鼓风机和风筒将粉尘吸引到除尘室处理。在风力的作用下,除尘室内的亚麻粉尘呈悬浮状态。麻尘是可燃粉尘,当它在空间的浓度达到16.7克/立方米时,即达到爆炸的下限,也就是形成了爆炸性混合物。鼓风机的叶片上不可避免地会缠绕上麻绒,当鼓风机打开时,因摩擦而产生的火花已足够将粉尘点燃,事故就是这样发生的。烟叶粉尘爆炸浓度下限与麻尘十分接近,采取除尘方式也十分相近,可以推论得出,烟叶粉尘爆炸风险也是相当。因此,打叶复烤生产线的烟叶粉尘爆炸的较大风险主要集中在除尘房和除尘设备。

  五、打叶复烤烟叶粉尘火灾爆炸风险划分

  根据《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)表3.1.1生产的火灾危险性分析中的规定,将亚麻厂的除尘器和过滤器室属乙类火灾危险性生产;将卷烟厂的切、卷制、包装厂房与麻纺厂粗加工、谷物加工厂房等同属丙类火灾危险性生产。同时再依据打叶复烤烟叶粉尘爆炸危险性现状分析情况。将打叶复烤生产线划分为两个烟叶粉尘火灾爆炸风险区域:将除尘设备和除尘房的火灾危险性划为乙类,定为较高火灾爆炸风险;将加工生产线的火灾危险性划分为丙类,定为较低火灾爆炸风险。

  六、预防粉尘爆炸的采取的安全措施

  我们在制定技术和管理措施时,要结合风险等级来考虑。根据风险等级不同,制定相应的安全对策措施,既要考虑要措施的有效性、针对性和可靠性,也要考虑到经济合理性。

  6.1 针对除尘设备和除尘房粉尘爆炸的安全措施

  (1)产尘设备应相对密闭并设通风除尘设置,防止粉尘外逸,除尘系统应有足够的排风量使风管及设备的粉尘浓度低于爆炸下限的25%。

  (2)除尘设备的电机采用是防爆电机,除尘间的电气设备、元器件、开关、照明使用防爆类的,消防应急照明灯具和消防疏散指示灯具也使用是防爆类的。避免电气火花、电弧的产生。

  (3)除尘器管道及布袋除尘装置的所有金属设备、装置外壳、金属管道、支架、构件等均采用防静电直接接地,接地电阻不得大于100Ω。

  (4)除尘系统除每月定期清扫外,每半年拆卸所有管道及布袋进行全面清洗。布袋采用棉布制品,以免积聚大量静电。

  (5)在除尘房内使用的工具应选择防爆型工具,严禁使用铁制工具。

  (6)除尘器应连续出灰,下部的灰斗或下锥体不能作为贮存粉尘用。出灰时还应采取措施,防止粉尘飞扬、积聚、防止二次扬尘。

  (7)严格火源管控,禁止携带火源,禁止吸烟。严格执行动火制度,在除尘设备运转期间,严禁在除尘房、除尘管道上或管道周边动火。确实需要动火,必须在除尘系统彻底清洗之后,且采取相应的防护措施。

  6.2 针对加工生产线粉尘爆炸的安全措施

  (1)厂房内的地面、墙面、顶棚尽量不设凸出部件尽量避免设置一些其他无关设施(如窗幕、门帘等)。管线等尽量不要穿越粉尘车间,宜在墙内敷设,防止粉尘积聚。

  (2)厂房的墙面、构件、管道、设备的积尘应采取真空吸尘措施及时吸除。生产期间每日小夜班进行日常的吹扫清洁,半月维护期清扫一次,每半年全面清洗。

  (3)在产尘较多的工段,如清洗工段、铺把工段和烟梗打包工段等区域安装加湿降尘喷雾系统进行润湿降尘。空气的相对湿度提高到65%以上后,能促使粉尘沉降防止形成粉尘云,同时水分的蒸发消耗了体系的热能,稀释了空气中的含氧量,降低了粉尘的燃烧反应速度,另外湿度提高能增加了空气和粉尘的导电性能而减少静电。

  (4)因为温度升高压强增加时,粉尘爆炸浓度极限范围会扩大,所需要的点火能量也会降低,从而造成危险性增大。通过四面设置大尺寸的卷帘门,加强自然通风,增强空气流通,达到降低温度和压强的目的。通过增设空调扇等局部降温设备,尽量控制夏天厂房最高温度不超过32℃。

  (5)严格控制点火源。消除点火源是预防粉尘爆炸的最实用、最有效的措施。在常见点火源中,电火花、静电、摩擦火花、明火、高温物体表面、焊接切割火花等是引起粉尘爆炸的主要原因。厂房严禁携带火源,严禁吸烟。所有金属设备、装置外壳、金属管道、支架、构件等均采用防静电直接接地,接地电阻不得大于100Ω。每年定期开展电气消防安全检测,预防电气故障引起的电弧和电火花。所有热力管道及有高温表面的部件,全部采用绝热、隔离等措施,防止烟叶粉尘接触高温表面。严格贯彻执行动火制度,必须采取可靠有效的防范措施后方可动火。

  七、总结

  打叶复烤生产线烟叶粉尘爆炸风险在采取了相应安全措施和预防手段后,风险基本可控,达到可接受的范围。但随着安全生产技术的提高和人们可接受范围的缩小,我们要不断完善预防粉尘爆炸的技术措施,严格执行预防粉尘爆炸的管理措施,提升防范粉尘爆炸的安全水平,才能保证企业的安全平稳发展。

作者:江西赣南烟叶复烤有限责任公司 陈慧君