聚乙烯粉尘爆炸风险评估及防护研究(2)
2.4 聚乙烯粉尘爆炸参数实验 13
2.4.1 爆炸下限 13
2.4.2 粒径对爆炸压力的影响 14
2.4.3 浓度对爆炸压力的影响 17
2.4.4 初始储气压力对爆炸压力的影响 20
2.5 粉尘物理状态 25
2.6 点火延时的影响 26
2.7 本章分析小结 27
3 风险评估 28
3.1 潜在点火源的辨识 28
3.2 聚乙烯粉尘生产作业条件危险性评价 30
3.2.1 生产作业条件危险性评价法简介 30
3.2.2 生产作业条件危险性评价 32
4 防护设计研究 33
4.1 分析仓爆炸原因分析 33
4.2 聚乙烯分析仓爆炸预防 34
4.3 分析仓爆炸防护设计图 35
4.3.1 PE风送单元工艺流程 35
4.3.2 分析仓闪爆形成过程 35
4.3.3 改进措施 36
5 结束语 37
致 谢 38
参考文献 39
1 绪论
1.1 粉尘爆炸背景及研究意义
在PVC等塑料、建材加工行业，聚乙烯粉尘是比较常见的粉尘之一。为了能满足市场对聚乙烯的需求，聚乙烯生产装置的数量与生产能力也在高速地增长。由于许多塑料、建材加工企业对聚乙烯粉尘的相关危害没有深刻的认识，并且安全措施采取不当，聚乙烯生产过程中的闪爆事故时常出现。事故的发生不但给企业造成巨大的经济损失, 而且给企业的安全生产和运行管理带来了极大的干扰和隐患。通过对聚乙烯生产装置爆炸的事故分析发现,大多事故的点火源都来源于聚乙烯粉体产生的静电。随着聚烯烃工业的发展，聚乙烯粉体的静电爆炸正成为一个日益严重的问题。表1统计了近几年来关于聚乙烯粉尘爆炸事故的一些报道。
表1 近10年化工企业储料仓典型爆炸事故
时间 事故
2000年2月和9月 某厂聚丙烯掺合仓进料时发生闪爆
2000年10月和2002年11月 某厂低浓度聚乙烯料仓发生爆炸着火
2002年5月 某厂高浓度聚乙烯粉料仓进料时发生爆炸着火
2004年5月和12月 某厂低浓度聚乙烯称量计上贮槽和脱气仓发生闪爆
2005年4月 某厂高浓度聚乙烯掺合仓送料时爆炸
2006年4月 某厂高浓度聚乙烯掺合仓进料时发生爆炸着火
2008年8月 某厂高浓度聚乙烯掺合仓掺合后发生闪爆
图1 某工厂聚乙烯粉尘加工车间爆炸现场
图1展示了2010年某工厂的一次聚乙烯加工车间的因粉尘爆炸而造成的事故现场。
2003年1月29日，位于美国北卡罗来纳州金斯敦的韦斯特制药服务公司工厂的巨大粉尘爆炸造成了6名工人死亡，并摧毁了整个工厂(图2)[1]。这家工厂生产橡胶注射器活塞和其它制药装置。在橡胶混合过程中，新磨碎的橡胶条浸入含有聚乙烯、水和表面活性剂的悬浮液中冷却，并形成一个减粘涂层。在橡胶干燥过程中，细小的聚乙烯颗粒漂浮在空气中，落在吊棚的上面。积聚在吊棚上面细小的聚乙烯颗粒为具有破坏性的二次爆炸提供了可燃物。当可观察到的生产区域保持非在生产过程中一般都采用空气输送聚乙烯, 且其浓度基本位于爆炸下限之上, 所以空气与聚乙烯能够形成爆炸性混合物。同时，粉料之间摩擦、碰撞、分离等因素产生的静电通过接地等措施并不能完全消除, 静电能迅速的积累, 一旦场强超过了空气的击穿场强, 则会发生不同形式的静电放电的现象。因此, 如何有效的评价静电放电的点火能力便成为了评价聚乙烯生产装置静电危险性的一个关键的步骤常干净时，很少有雇员能够意识到隐藏在吊棚上面的粉尘积聚，并且聚乙烯悬浮液的“物质安全数据表( MSDS)”没有提供任何粉尘爆炸的警告。即使知道粉尘积聚的雇员也没有经过有关可燃粉尘危险性的培训。在这个混合系统设计和改造时，韦斯特制药服务公司确实进行了安全审核过程，但在审核期间，粉尘爆炸的危险性没有被阐述。
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