低密度聚乙烯粉体料仓粉尘燃爆危险因素分析

王月红 关雅洁 马文学

摘 要：低密度聚乙烯粉体料仓粉尘燃爆具有很强的危险性，因此从静电的产生、静电放电类型及其放电能量、粉尘最小点火能、杂混物的最小点火能变化规律、脱除可燃气体几方面的内容进行分析，通过预先危险性分析的方法识别出存在的问题，然后用道化学方法对其进行定量的分析，并且在研究这类问题的基础上，制定相应的安全措施，设置反吹风系统，降低乙烯气体粉尘浓度，从而达到降低危险级别，减轻粉尘爆炸的危害。

关键词：粉体料仓；最小点火能；预先危险性分析；反吹风系统

低密度聚乙烯是一種通用树脂，它具有良好的透明性和突出的加工型[ 1 ]，以及其它的优异性能，因此在我国的工业领域中被广泛应用。随之而来的由聚烯烃引发的各类问题及事故也越来越多，其中很关键的一个是低密度聚乙烯粉体料仓粉尘爆炸引发的危险。近年来低密度聚乙烯粉体料仓粉尘燃爆事故逐渐增多，越来越为企业及人们所关注，影响粉尘燃爆的因素有多个，形式不容小觑，由于聚烯烃爆炸不仅会给企业带来难以想象的经济损失及人员伤亡，还会给社会乃至国家带来不好的负面影响，因此作为安全管理人员以及企业的领导人员都应该高度重视并治理这个问题。

1 粉体料仓粉尘燃爆影响因素分析

1.1 粉尘因素对粉尘料仓爆炸的影响分析

最小点火能量就是能够使之燃烧的最小的火花能量，它是衡量粉尘与气体能够被点燃的能力的数量单位。粉尘的最小点火能量与粉尘的各种性质密切相关，受粉尘温度，浓度，物理及化学性质的影响[ 2 ]。在生产、储运中会因摩擦或雷电感应在可燃气体（或蒸气）内、生产储存装置及运输装置上积累电荷，甚至达到几万伏电压，极易引起火花放电从而引起可燃气体（或蒸气蒸气）的燃烧或爆炸。可燃物质对电火花越敏感程度受最小点火能大小的影响。

1.2 气体因素对粉尘料仓爆炸的影响分析

在工艺生产过程中，低密度聚乙烯装置在挤压造粒的过程中得到的聚乙烯颗粒料中含有一定量的乙烯气体，这些气体会在粒料通过的设备中渐渐扩散并且释放。当粉体料仓中的乙烯气体在空气中的浓度达到爆炸的上下限之间时，遇到引燃源就会爆炸。聚乙烯料仓中乙烯气体的存在，降低了粉尘的最低点火能，沿面放电很容易就会引起静电燃爆事故，为此安全管理人员或是操作人员应降低料仓中乙烯气体的浓度。但是也有许多的事故是乙烯气体浓度并不高而且也达不到爆炸的极限值之内，那就是工业生产中的杂混合物[ 4 ]，它可以促使爆炸的迅速发生，而且在一定程度上也会增加乙烯气体的浓度，由杂混合物引发的爆炸事故也不在少数。

1.3 粉体料仓粉尘静电因素分析

颗粒送风时，其带电量随着颗粒摩擦和碰撞的剧烈程度的增加而增加，而其剧烈程度也随着输送速度的改变而改变[ 3 ]。一旦颗粒上的电荷达到一个饱和的状态时，颗粒的带电量将不会再增加，由实验的结果可得知，颗粒静电带电量呈饱和状态所需时间的长短与运动速度成反比的关系，在输送工艺过程中，颗粒静电达到饱和状态时需要气流速0.7度高达几米到几十米每秒，而其所需的管道长度却不超过几米。

当运动速度恒定不变时，每个颗粒在管道内停留一定的时间的情况下，颗粒数量随着载荷量的变大而增多，这样必会导致所有颗粒在管道内减少碰撞和摩擦的概率。此外，载荷量也与颗粒带的静电电量成反比，利用这一比例关系，也可制定出相应静电的预防措施。

2 料仓粉尘燃爆风险分析

2.1 料仓粉尘燃爆的预先危险性分析

由于低密度聚乙烯粉体料仓自身的结构以及聚乙烯粉粒的化学物理性质都会发生危险事故，我们首先要把其中的危险源找出来，然后才能分析它的特性，下面将运用作业条件危险性分析法，也就是我们通常所说的LEC法。用公式来表示，则为：

D=LEC

其中L、E、C三个字母代表的意义分别是：

1）发生事故或危险事件的可能性；

2）暴露于这种危险环境的情况；

3）事故一旦发生可能产生的后果。

其中根据L、E、C、D值分级标准来确定这四个标准值的分数值。

通过上述对L、E、C值的取值后，由公式D=LEC[ 4 ]可计算出作业条件危险性， 并且可以确定可能发生的危险事故的等级，那么下面就开始通过预先危险性分析识别出低密度聚乙烯粉体料仓中存在的危险源及可能发生的事故。

预先危险分析方法可以识别系统中的主要危险，危害因素，并对其发生的可能性和后果严重性进行分析评估，从而提出改进系统，预防事故发生的安全措施。低密度聚乙烯粉体料仓粉尘燃爆的危险因素分析与安全措施恰好是需要分析出在低密度聚乙烯粉体预先危险，分析的过程如表1所示。

由上述预先危险性分析法分析可以得出在低密度聚乙烯粉体料仓中存在的危险因素以及危险等级，因此可以对事故的发生作出预防或是当事故发生后能够减小损失程度，其中危险事故的等级多数为Ⅱ或Ⅲ级，均是由显著危险的，因此需要立即整改，提出相应的改进措施。

2.2 料仓粉尘燃爆半径

通过预先危险性分析的方法识别出粉体料仓中可能会发生危险的事故，并且定性的划分出来了他们的级别[ 5 ]，对今后的预防提供了一个研究的思路。为了更加全面的分析评价，下面用定量的方法对粉体料仓这个危险单元进行道化学评价表2是用道化学方法对识别出来的危险因素进行评价。

火灾爆炸危险指数的计算是用物质系数与单元危险系数相乘而得到的，即： F&EI=F3×MF，得出火灾爆炸危险指数为134.4，单元火灾爆炸危险等级为很大，由此可以制定出相应的安全措施来预防低密度聚乙烯粉体料仓粉尘燃爆危险事故的发生，以及降低事故发生后导致的风险与危害。

3 针对粉体料仓燃爆危险的安全措施

3.1 反吹风系统

料仓中通过设置反吹风系统来降低乙烯气体的浓度。料仓的反吹风系统在设计上具有很多的缺陷，例如通风不均匀[ 6 ]，形成通风死区，各种原因引发的静电燃爆事故，在许多情况下，料仓的进风口不能设置的太低，但是设置的过高则会导致通风死区增大，不利于静电燃爆危险事故的预防。

空仓外料仓底部进风口风速较低，特别是粒料填满锥体时风速会变得很小.因此当料位处于反吹风上进风口下沿时[ 7 ]，下进风口不能够起到通风作用，锥体部分会因此而形成通风死区。

3.2 消除产品料仓乙烯气体爆炸隐患

乙烯气体的浓度应控制在远离爆炸范围以确保对料仓的安全使用。在工艺生产中，许多企业通过采取吹风净化系统[ 8 ]来使乙烯气体远离爆炸范围，这样就可以预防料仓以及空送混合设备装置中乙烯气体等或其他气体发生爆炸事故。

4 结论

通过上述分析和研究，低密度聚乙烯粉体料仓粉尘燃爆的危险因素更清晰明了的被表现出来，更加有利于我们日常的防范和治理，也为聚乙烯的生产提高了生产效率。通过这些分析也使得聚乙烯装置的设计更加的完善，降低了因装置的缺陷而导致的风险问题。由于低密度聚乙烯粉体料仓粉尘存在着种种危险因素，使发生爆炸的可能性大大增加，因此给企业造成了巨大的经济损失，也给众多企业造成了干扰和隐患，因此我们的分析与研究具有现实意义。

参考文献：

[1] 蒲安春.工业静电的危害及其预防初探[J].中国科技博览，2011，7（13）：13.

[2] 李雅轩.静电火灾爆炸事故的发生，预测及预防[J].消防科技，1993，2（3）：11-15.

[3] 孙海涛.高压聚乙烯脱气料仓安全性分析和安全对策[D].天津：天津大学化学院，2009：23-24.

[4] 王浩水.聚烯烃粉体料仓辅助系统本安设计研究[D].北京：北京化工大学，2004.

[5] 李恩科，石焱.粮食粉尘爆炸及防治技术的研究进展[J].环境科学与管理，2007，32（4）：92-95.

[6] 罗宏昌.粉尘爆炸及“杂混合物”对其特性的影响[J].上海船舶运输科学研究所学报，2000，23（1）：21-26.

[7] 王洪雨.密闭空间甲烷-煤尘复合爆炸强度研究[D].大连：大连理工大学，2007.

[8] 蒲涛，谭迎新.粉尘爆炸事故预防及其扑救对策研究[J].武警学院学报，2008，24（4）：46-49.