SP9 型二氧化碳膨胀烟丝生产线安全风险与防控措施分析

何淑刚，李哲， 张端众， 吴兴雨，唐家峰，宋晓辉

（山东中烟工业有限责任公司济南卷烟厂，山东 济南 250104）

在卷烟配方中适当加入膨胀烟丝，可以提高卷烟产品感官质量，降低烟叶消耗，降低焦油含量，去除杂气，减低烟草制品对吸烟者健康的危害，符合烟草发展“降焦减害”的大趋势。

二氧化碳膨胀烟丝生产线是各大卷烟生产企业的重点安全防控部位之一，我厂引进的SP9 型800kg/h 二氧化碳膨胀烟丝生产线，分为冷端和热端两个工序。该生产线现场主要存在二氧化碳泄漏和烟丝火灾两种较大安全风险，我厂一直将对膨胀线的安全防控工作作为企业重点安全工作之一，多次在厂安委会研究讨论。

经过企业专项安全风险评估，按照我国《企业伤亡事故分类》(GB 6441—86)标准规定认为该生产线主要存在中毒和窒息、火灾两个方面的安全生产风险，需采取技防或人防措施进行治理完善。

1 中毒和窒息

1.1 部分二氧化碳排放口在室内

原有设备二氧化碳储存罐排放口在室内，当需清空二氧化碳储存罐时（停产检修，清理或检测罐体内部等）必须将二氧化碳排空且排放至室内，易造成室内二氧化碳浓度超标，对现场作业人员造成危害。

主要的应对措施：将CO2工艺罐、储罐、充压罐、压缩机等设备排气（液）口通过一根主管道引至室外区域，避免将CO2排放至室内增加室内CO2的浓度造成人员伤亡。

1.2 工艺泵泄漏风险

工艺泵主要用于为浸渍器浸渍烟丝输送二氧化碳液体。当浸渍器进行到加液程序时，工艺泵启动，从工艺罐中吸出二氧化碳液体，经过泵头加压，将液体送入浸渍器中，浸渍器中液位传感器感受到二氧化碳液体的低温时，发出信号，停止工艺泵补液。

工艺泵工作压力为30bar,如果二氧化碳一瞬间喷泄而出，会形成巨大的危险因素。

（1）仅一台工艺泵，一旦出现故障将影响正常生产进度。

为避免影响正常生产进度，日常轻微泄漏时，维修人员一般会临时处理并容许轻微泄漏的存在直到周末停产时再更换密封，这就会长时间存在安全隐患。

医院原理事长、党委书记封国生对《中国医院院长》杂志记者表示，在公立医院改革深入推进的背景下，强调效率与质量的“双提升”，朝阳医院病种分析引领了医院精细化管理的持续深入，带动质量管理、医院运营、学科建设、医生培养等各项工作长足发展与进步。

应对措施：为保障安全生产，将膨胀线工艺泵改造为一开一备两套系统并联，一旦出现在用工艺泵故障或泄漏时可及时切换备用工艺泵，不影响浸渍器的正常运行，否则浸渍器就会长时间处于带压状态，存在安全隐患，并严重影响生产计划。

（2）原工艺泵机械密封的主要缺陷与应对措施：

因工艺泵频繁启停造成机械密封损坏频繁，且安装与更换比较麻烦，需3 名维修人员6h 左右才能更换完毕，对正常生产工作影响较大。

应对措施：将工艺泵机械密封改为填料密封。填料密封是以各类纤维做骨架,填充各种有密封性能的材料如聚四氟乙稀、石墨等,挤压轴向使径向变形而达到密封要求。根据工艺泵工作特点我们选择了一种新型复合材料-芳纶碳纤维混编填料 。该填料四角采用高强度芳纶纤维，配以复合导热性极强的碳纤维浸渍及润滑剂，具有强度高、导热性好、摩擦系数小等优点，特别适用于高压、高速运转部位的密封。

1.3 浸渍系统泄漏风险

浸渍器篦子的作用：过滤烟丝，避免烟丝进入工艺罐（储存液态二氧化碳）。在日常生产过程中，浸渍器箅子由于受到高压二氧化碳的冲击，易产生变形，致使箅子的拆装非常困难，增加清理卫生的难度。变形的箅子需要维修人员花费很大的工作量才能校正，反复多次校正使得箅子的使用寿命大大缩短，极大增加了二氧化碳泄漏的概率。

应对措施：优化浸渍器的控制程序，提升安全保障的能力。通过对两台浸渍器之间一次加压与高压卸压状态的互锁，有效的避免了发生一次加压与高压卸压同步的情况。

2 升华系统烟丝火灾风险

升华器是升华装置中最关键的设备，干冰烟丝在升华器中与工艺气体混合、换热，烟丝中的干冰和水分快速升华或蒸发，烟丝被膨胀，膨胀烟丝通过切向分离器排出。

工艺气在封闭的管路中循环使用，工艺气经过风机出口→工艺气加热器→烟丝入料口→双联除尘器→工艺风机入口，完成一个主环路的循环，在烟丝入料口→切向分离器段，干冰烟丝被膨胀，在此过程中烟丝与240 ～330℃的工艺气体接触，极易发生烟丝阴燃的安全风险，且烟丝装箱后进入高架库，增加了火灾风险。

经评审，升华系统主要存在以下安全风险：

2.1 进料气锁导料罩拆装难度大

膨胀线生产过程中，进料气锁内会累积大量烟土烟垢，若不及时清理烟土烟垢，会造成非常严重的后果。脱落的烟土积垢随干冰烟丝进入升华管路，在升华管路内块状积垢无法瞬间输送，长时间的被工艺风加热（大于300℃），自燃后形成阴燃的积炭落入烟丝中进入下道工序（风选后装箱进入掺兑库内），存在较大火灾风险。

在清理进料气锁时存在以下问题：

（1）拆装费时。导料罩与计量带、导料罩与进料气锁、进料气锁与升华管路均是通过多个螺栓进行紧固连接。由于空间狭小，螺栓拆装起来极不方便。

（2）搬运费力。导料罩拆装完毕后，需将其搬运至不影响清理气锁的位置，但导料罩重量达到60kg，至少需要两名维修工才能顺利完成。

应对措施：车间技术人员设计制作了气缸驱动式导料罩。导料罩通过气爪与计量带连接，起到固定与限位的作用。清理气锁之前，打开气路开关，气爪自动打开，气缸带动导料罩沿支撑架上导轨直线运动。清理完成后，关闭气路开关，导料罩恢复原位，气爪将导料罩锁紧。移动式导料罩可由一人方便操作，且导料罩移动和复位时间不超过20s，提高了劳动效率，保证了进料气锁的清洁效果。

2.2 升华管无清洁口

该生产线升华管无清洁口和观察口，日常无法查看升华管内清洁状况。但升华管内工艺气体达到300℃多，如果内部有积垢很容易形成阴燃的积炭落入烟丝中，在后序烟丝中发生燃烧的严重后果。

应对措施：在升华管水平管位置上端增设清洁活门，日常例保时打开活门查看并清洁升华管内部，将升华管积攒的积垢彻底进行清理，确保生产期间管道系统内清洁无积垢。

2.3 升华管内含氧量无检测

因在升华管内烟丝中的干冰和水分被高温工艺气体快速升华或蒸发，烟丝被膨胀，干冰升华后变成气态二氧化碳，降低了升华管内的含氧量。但升华管内的含氧量能不能满足燃烧条件，无法进行检测。

应对措施：在升华管切向分离器后安装含氧量检测装置，在操作面板实时显示升华管内的氧气含量。一般处于空气中的易燃物，在着火状况下，现场含氧量低于16%时，便不足以维持其燃烧，当含氧量低于15%时，就会熄灭。根据在线含氧量监测系统显示加工不同烟丝时升华系统内气体含氧量在8%～10%之间。

2.4 火花探测有缺陷

出料气锁位置设置的火花探测器是采用光探测方式，对移动中的火星和火焰较为敏感，经多次验证能正常报警和剔除；但对阴燃的炙热物不敏感，在升华器后续工序（风选器）经常发现未能被火花探测器检测到的阴燃物（黑色积炭），生产过程未能被有效探测。

应对措施：为了有效检测阴燃物，在升华系统出料振槽上方安装热成像在线监测与报警装置，与火花探测器共同检测火花和炙热阴燃物等火灾隐患。热成像和温度时时显示在操作工监控画面，当物料局部位置瞬间出现超过设定温度时能联动排料活门启动排料功能并报警。

3 结语

我厂相关人员经过研究分析，分别采取防范措施，持续对SP9 型二氧化碳膨胀烟丝生产线进行改进，逐一降低了系统存在的较大安全风险等级，有效保证了系统安全稳定高效运行，提高了二氧化碳膨胀烟丝线的本质化安全水平，为我厂二氧化碳膨胀烟丝安全生产工作奠定了坚实的基础。