硝铵炸药生产火灾与爆炸事故成因及预防

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  硝铵炸药生产火灾与爆炸事故成因及预防

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   作者：康青春 王长江 马晓东

   摘要：介绍了我国生产硝铵炸药的几种典型工艺，分析了这几种生产工艺中存在的火灾和爆炸危险性，并提出了具体的防范措施。

   硝铵炸药由硝酸铵、梯恩梯、木粉等原料经物理方法混合制成，广泛应用于矿山开采、隧道挖掘及水利工程，是一种重要的民用炸药。由于生产硝铵炸药的原料均为易燃、易爆物质，在生产中，如控制不当，会引起爆炸和火灾事故，我国曾发生过多起硝铵炸药生产事故，造成很大损失。因此，研究硝铵炸药生产工艺中存在的火险，并加以预防是非常重要的。

   1 硝铵炸药生产工艺简介

   硝铵炸药的生产主要包括原料准备、混药、装药与包装3个过程，目前，我国共有4种生产工艺。

   1.1 轮碾工艺

   轮碾工艺分为高温重砣轮碾法和低温轻砣轮碾法，两者工艺流程是一样的（如图1），只是碾压温度不同和碾砣重量不同，后者更安全些。

   

   图1 高温重砣碾法工艺流程

   1.2 螺旋工艺

   螺旋工艺是近20年来，我国发展起来的新工艺，其流程如图2所示。

   

   图2 螺旋工艺流程

   1.3 球磨工艺流程见图3。

   

   图3 球磨工艺流程

   1.4 气流工艺

   

   图4 气流工艺流程

   2工艺事故危险性分析

   2.l原料准备工序的爆炸与火险分析

   2.1.1 闭路循环式气流粉碎机内药粉有爆炸危险

   闭路循环式气流粉碎机是粉碎梯恩梯的主要机械，如果机内焊渣或毛刺未消除干净，它们可能会在生产过程中脱落。进而相互或与机内壁摩擦，引起爆炸；另外，在高速气流作用下，粉状梯恩梯与空气、设备机体互相摩擦会产生静电。如果设备内壁药粉过厚，静电导不出去，长期运转使静电积聚，当焊渣、毛刺在机内运动时，就可能放电，引燃机内炸药而爆炸。

   2.l.2梯恩梯接料车静电会引燃药粉

   片状梯恩梯经球磨机粉碎后，要“甩进”接料小车，在“甩料”前，必须将小车的静电接地插销插好。由于粉尘等污染，有时会造成插销导电性能差，使静电积聚，引燃车中物料。我国曾多次发生此类事故。

   2.1.3球磨机转筒密封盖脱落会使余药着火

   球磨机转筒上密封盖子无防脱落措施，在运转过程中，可能落入出料输送螺旋内与螺旋强烈摩擦，产生火花，引起燃烧。

   2.1.4硝酸铵粉碎机轴瓦失密可能引起爆炸

   二级凸轮粉碎机轴头密封不严，在正压生产条件下漏风、漏料严重。可能使硝酸铵粉钻入轴承套。特别是装入浸油石墨填料使碳粉和油类有机物混入硝酸铵中而增大其感度，在摩擦或撞击下，引起该处硝酸铵燃爆。

   2.1.5 炉道烟气烘干木粉和硝酸铵火险大

   许多硝铵炸药厂，都利用炉道烟气进入干燥筒烘干木粉和硝酸铵，如果干燥筒内温度过高，在投入硝酸铵时，会使过干的木粉与烟道气中的火星接触，发生木粉火灾。

   2.l.6木粉烘干工艺控制不严易着火

   硝酸铵炸药的木料烘干分为木板和木粉2种工艺，各种工艺的设备与温度条件都不一样，如果用烘干木板的工艺烘干木粉，会使术粉被烤焦、达到着火条件。

   2.1.7沥青、石蜡易着火

   沥青、石蜡是用来浸润炸药包装纸的，由于要将其高温熬熔，有时会使沥青气体挥发，在空间达到爆炸极限，遇火发生燃烧。

   2.2混药工序的爆炸与火险分析

   2.2.1梯恩梯定量螺旋下井口的集药温升

   有些设备设计不合理，螺旋下料口太窄，在其端部存在一定的死角，使梯恩梯积聚于此，如不及时清除集料，时间长了就会形成“药柱”，堵塞出料口，当“药柱”与螺口摩擦时，就会使局部温度升高，引燃药料。

   2.2.2螺旋输送机连接点摩擦会使炸药起火

   球磨机下面的螺旋输送机各级连接点之间的传动轴与输送槽内套管间隙过小，会产生摩擦，使热量积蓄，而引燃炸药。

   2.2.3砣碾摩擦会造成爆炸

   在轮碾工艺中，轮碾机必须“吊砣”生产，碾砣和碾盘不能直接接触，一旦两者接触，药料中混入杂物时，会增加硝酸铵的感度，使之爆炸。

   2.2 装药与包装工序的爆炸与火险分析

   由于装药与包装工序，堆有大量成品炸药，所以发生爆炸危险性更大。根据事故统计，装药与包装工序危险点集中在装药机和包装工房。特别是包装工作台下的地沟蒸汽管，由于地沟密封不严，可能将药粉落入其中，长期受热，引起爆炸。

   3 防范措施

   3.l 硝铵炸药厂与其他建筑及各工房间要有一定的安全距离

   硝铵炸药制造厂的厂址最好选在有天然屏障、环山的地区。这样如果厂区内某一工房发生爆炸，可以减少对其他建筑的破坏。如果建在平地，应设建筑防护墙，有土围墙的平地厂房安全距离可按式(1)计算：

   

   由此，可以确定装药车间的药量与安全距离。

   3.2必须选用合格机械设备并定期维修

   从工艺事故危险性的分析中不难看出，硝铵炸药生产的火灾与爆炸事故，很多都是由于生产设备故障所致。因此，必须加强设备管理与维修。

   首先，必须选用国家定点厂家生产的合格设备。对一些重要设备，如球磨机、粉碎机等不得擅自改装。机器内的焊渣、毛刺要打磨干净，打磨尖锐处，使之圆滑过渡。

   其次，设备要定期检修，及时消除隐患。对容易松动、脱落的零部件要有紧固措施，并经常检查。

   设备在运行时，要保证安全接地，使静电及时导走。

   3.3 严格工艺制度

   在硝铵炸药生产的各道工序中，都必须严格控制工艺条件，如加热温度、烘干时间等。操作人员要坚守岗位，切勿擅离职守。没有技术部门的文件，生产车间不允许变更技术条件。

   3.4确保电器设备安全运行

   凡是有爆炸性粉尘、可燃气体的工房的电器设备应为防爆型的。防爆式电器的结构是根据密封、隔爆、气封、油浸等原理制成的密封式、隔爆式、气封式和浸油式防爆电器。电机应安装在不易燃的机座上。易燃易爆的原材料、半成品、成品等不能堆在电机旁。电机的轴承润滑油应经常更换，以防发生过热时引起落在轴承上的粉尘着火。电机在使用过程中，禁止过载。

   危险工房的照明装置应根据药尘的性质和生产情况采用室外透光灯、斜照灯或室内防爆灯。

   电话、电铃、电钟、扩音器及能产生火花的任何低压电器设备都不能安装在有爆炸危险的工房中。

   3.5 确保安全附件可靠运行

   安全附件包括安全阀、减压阀、压力表和温度表。这些附件必须选用国家定点厂家的合格产品，并由专业部门定期校验。压力表、温度表的精度等级在1.5级以上，量程在工作值的2倍左右。

   安全阀、减压阀每年校验1次，重新标定起跳压力、密封压力和回座压力。压力表、温度表每半年校验一次。

   3.6 消除静电

   硝铵炸药生产中能产生静电的地方很多。例如，在梯恩梯球磨、粉碎、炸药混合、轮碾、螺旋输送等过程中都会产生静电。尤其是抽风管路和气流输送管路中，由于炸药粉尘和空气的高速流动，使设备产生大量静电。

   静电的消除多采用“泄漏”法，让电荷比较容易从带电体上泄漏散失，避免静电的积累。例如：设备接地，环境增湿，药料中加抗静电剂以及导电橡胶、导电涂料代替普通橡胶、涂料。

   为减少静电压，在气流工艺中，应尽量避免气体流速过大。在含粉料的气流中取样时要特别注意，以免有不接地导体与药料接触，也就是金属取样器必须接地。

   3.7 加强防火管理

   进入硝铵炸药车间、工房的所有人员，一律禁止携带烟火、不得穿带铁钉的鞋。有燃烧或爆炸危险的工房周围尽可能避免明火。如必须在工房内或工房周围动火时，应将炸药或易燃品先清洗干净。

   生产中使用的各种油布、破布、易燃品、包装硝铵或其他炸药的袋子等，禁止放在暖气片及其他加热设备上。同时，也不得堆在工房内，以免发生自燃。一切机构设备、工具、电气装置应保持清洁，不得积有药尘。

   3.8 合理设置并正确使用消防设施

   厂区内应设有足够的消火栓。工房内消火栓应采有墙壁式。其数量的多少以25m长的水带能覆盖任何一处而定。此外，有爆炸性危险的工房的出口15m处附近，应另设消火栓和水带箱。

   在混药、筛药、凉药和气流管道中，梯恩梯粉碎工房等药尘较多的炸药工房，除设消火栓以外，还应安装喷淋管，并在室内、外装设自动及手动2套开关。其开始出水时间不应多于5s。每一个工房喷淋管的出水量视工房面积大小而定。要求安装喷淋管的降水面应均匀地布满全室。

   应根据工房特点配备不同的灭火器，如泡沫灭火器、干粉灭火器及二氧化碳灭火器。

   所有参加生产的工人都应学会消防设备的使用方法。如油料火灾，不能用水扑救，而应用泡沫或沙子。与此相反，炸药起火时，应用水扑救，而不能用沙子覆盖，以防由燃烧转为爆炸。