聚乙烯脱气仓进料线补焊安全性分析及技术对策

[摘 要]笔者根据粉尘爆炸的机理和特点，分析了聚乙烯脱气仓进料线进行补焊过程中可能出现的风险，并对用火作业的安全性进行分析，提出了相应的安全对策措施，为实施管线的补焊作业提供了理论和技术支持。

[关键词]粉尘爆炸 用火作业 安全性 分析 对策措施

中图分类号：X928.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0029-01

一、案例概述

2007年2月，聚乙烯车间的操作人员发现反应器的1号排料线与脱气仓的连接处保温皮上有白色的细粉，打开保温后发现排料线与脱气仓的连接处补强圈南北两侧焊口开裂，并不断地漏出气体。脱气仓是用于脱除聚乙烯粉料中烃类气体的大型容器，是本装置的重要设备。为保证安全生产，需使用电焊、气焊、手持式电动砂轮机等设备对进料线与脱气仓的连接处进行补焊作业。

二、粉尘爆炸机理及特点

粉尘爆炸和气体爆炸相似，也是一种连锁反应，即尘云与空气组成的混合物，在火源或其他诱发条件作用下，产生原始小火球，随着热和活性中心的发展和传播，火球不断扩大而形成爆炸。

粉尘爆炸的特点：

1、粉尘爆炸必须有足够数量的尘粒飞扬在空气中才能发生粉尘爆炸；

2、粉尘爆炸有产生二次爆炸的可能性，因为粉尘初始爆炸的气浪会将沉积的粉尘扬起，在新的空间形成爆炸浓度而产生爆炸，这叫二次爆炸。这种连续爆炸会造成极严重的破坏；

3粉尘爆炸会产生两种有毒气体，一种是一氧化碳，另一种是爆炸物自身分解的毒性气体。

引起粉尘爆炸的着火源一般有：明火、热表面、自燃、机械火花、静电火花等。电焊或切割气焊的火焰足以点燃一切可燃的粉尘，使其在一定的条件下发生爆炸。特别是气焊还有充裕的氧气供给粉尘燃烧，使粉尘云更易燃烧和猛烈爆炸。

四、用火作业的安全性分析：

在外部焊接时，高温焊渣可能会掉入容器内部，而且焊接产生的高温会造成附着在脱气仓内壁的细粉融化、燃烧，甚至引起粉尘爆炸。

粉尘着火爆炸应具备以下条件：

1、可燃性；

2、微粉状态；

3、在助燃性气体（空气）中搅拌和流动；

4、存在点火源。

当四个条件不能同时具备时，便不能发生粉尘着火爆炸。目前脱气仓内壁附着的聚乙烯细粉属可燃性，且属于微粉。在管线外部进行电气焊作业时可致使容器的温度已超过聚乙烯粉尘的自燃点。已满足粉尘着火爆炸的四个条件中的三条。为达到不发生粉尘着火爆炸，只能采取降低脱气仓内的助燃性气体（空气）含量（即将脱气仓内充入氮气，降低氧气含量。）的方法。根据氧浓度对爆炸参数的影响的曲线图（图1）可知，当气体中氧含量达到12%（体积%比）时，最大爆炸压力与最大压力上升速率降至0。

粉尘爆炸最大允许氧含量测试数据[1]中虽然未给出聚乙烯的数据，但给出高压聚乙烯在中位径（26μm）时的最大允许氧含量为10%（体积百分比）。同时粉尘的颗粒越细，氧就吸附得越多，因而越易发生爆炸。现脱气仓中的细粉粒大约为0.1mm。考虑可将仓内的氧含量控制在10%以下。

脱气仓内经过氮气置换并在氮气保压的状态下进行用火作业时，因仓内的氧气量低，电焊、气焊产生的高温仅能将仓壁附着的粉料熔融，不至达到燃烧。

综合以上数据说明，在脱气仓内壁附着的聚乙烯细粉的情况下，采取充入氮气置换、保压，降低仓内可燃气，并控制仓内的氧含量，形成低氧或无氧、无可燃气的环境。方可对脱气仓的裂纹进行焊接施工。

五、安全对策措施

1、隔离措施：

关闭脱气仓与火炬系统、反应系统、造粒系统的阀门，并加装盲板。

2、 氮气置换措施：

①采取压力置换方法，用吹扫氮气给脱气仓升压至50KPa，然后通过Y型过滤器进行对空排放至2 KPa，如此反复压力置换5遍。之后再通过粉料线处对空排放，进行反复压力置换5遍。

②压力置换完毕后，分别在导淋部位取样，进行色谱分析，直至氧气含量小于1%（体积百分比）、可燃气达到0%（体积百分比）。

③检测合格后，向脱气仓内充氮气，使其处于正压保护状态（2-5KPa）；

④在进行氮气压力置换时，使用工具在加强圈附近进行敲打，使仓壁附着的粉料脱离，减少附着的粉料量。

⑤在氮气正压保护状态（2-5KPa）下进行电气焊接消漏。

⑥在用火作业时，采用石棉布将容器外部的保温设施敷盖，防止高温焊渣引燃保温棉。

⑦在脱气仓上部备用口处用塑料布封住，增大泄压面积。

⑧氧含量检测频率为2小时一次。

六、技术总结

通过对系统的分析，在脱气仓内壁附着的聚乙烯细粉的情况下，采取充入氮气置换、保压，降低仓内可燃气，并控制仓内的氧含量，形成低氧或无氧、无可燃气、极少或无悬浮粉尘的环境。在认真执行严格工艺隔离和氮气置换方案后，确保了用火作业安全，完成了管线的焊接工作。

参考文献

[1] 劳动部职业安全卫生与锅炉压力容器监察局编制.工业防爆实用技术手册.辽宁科学技术出版社，1996.1.

[2] 张培红.防火防爆.东北大学出版社.2011.11.1.

[3] 黄郑华.化工生产防火防爆安全技术.中国劳动社会保障出版社.2006.5.

作者简介

张国晖，男，民族，籍贯，汉，出生年月，70年11月22日，毕业院校，太原机械学院，最高学历学位，大本，职务职称，高工，研究方向，安全技术。