摘要：硫磺制硫酸是國內(nèi)普遍采用的硫酸生產(chǎn)工藝。分析了硫磺粉塵的危險性，針對生產(chǎn)過程中硫磺粉塵的易燃易爆的特點，提出了預(yù)防對策措施。
關(guān)鍵詞：硫磺粉塵；爆炸危險性； 預(yù)防措施
1 引言
硫磺是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的重要原料，是目前國內(nèi)普遍采用的制取硫酸生產(chǎn)工藝的原料。硫磺是易燃易爆的化學(xué)品，其特殊的化學(xué)性質(zhì)決定了生產(chǎn)過程中防火防爆安全的重要性。硫磺在裝卸、生產(chǎn)過程中很容易產(chǎn)生硫磺粉塵，且其粉塵起爆能量低，爆炸濃度下限低，當(dāng)硫磺粉塵在空氣中濃度達(dá)到35g／m 、點火源能量達(dá)到0．15mJ時，就能發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。2008年1月13日凌晨3時25分左右，云天化國際化工股份有限公司三環(huán)分公司硫酸廠內(nèi)的硫磺裝卸庫，在硫磺裝卸過程中，硫磺粉塵發(fā)生爆炸引起燃燒。該倉庫長約300m，寬約lOOm，在硫磺倉庫200m范圍內(nèi)的門窗統(tǒng)統(tǒng)碎裂，倉庫四周一圈80m長的水泥墻當(dāng)即倒塌，在離現(xiàn)場大約1km的地方，有人發(fā)現(xiàn)了飛濺過來的彩鋼瓦碎片。事故共造成7人死亡，32人受傷。根據(jù)調(diào)查組現(xiàn)場勘查的情況，專家的技術(shù)分析和相關(guān)人員的調(diào)查筆錄，調(diào)查組初步認(rèn)定事故原因：一是天氣干燥，空氣濕度低，裝卸過程中容易產(chǎn)生揚(yáng)塵；二是深夜靜風(fēng)時段，空氣流動性低，造成局部空間內(nèi)(皮帶運輸機(jī)地坑)硫磺粉塵富積，濃度達(dá)到爆炸極限范圍，在外部能量的作用下，皮帶運輸機(jī)地坑內(nèi)的硫磺粉塵引起燃爆。
2 硫磺的性質(zhì)及危險性
2．1 硫磺的性質(zhì)
硫磺的主要成分是硫(s)，其含量≥99．50％ ；外觀為黃色顆粒狀、片狀或塊狀固體；熔點為( 一硫)107％ ；(p一硫)115％ ；無定形硫熔點為120％ ；沸點為445％ ；密度為2．1g／cm ；不溶于水；閃點為160％(閉杯法)；自燃溫度為232％；爆炸極限為空氣中35— 1400g／m ；燃點為248—260％ ；最大爆炸壓力2．79kg／cm 。在正常情況下燃燒緩慢，如果與氧化劑混合則燃燒速度大大加快，遇明火、高溫易發(fā)生爆炸。
2．2 危險性
由于硫酸生產(chǎn)過程中所使用的原料、中間產(chǎn)品、成品均為不同規(guī)格硫磺粉末，工藝過程中介質(zhì)為硫磺和空氣，硫磺屬于易燃品，其粉塵易閃爆，燃燒爆炸物二氧化硫具有有毒有害性和強(qiáng)腐蝕性，因此硫磺粉碎加工生產(chǎn)過程中存在著多種危險有害因素。
2．2．1 物理危險性
在硫磺加工過程中，硫磺倉庫、硫磺拆投料、輸送等過程中
都容易產(chǎn)生粉塵，積聚在設(shè)備、鋼架、防護(hù)、梯子、倉庫屋頂、墻體等部位。而硫磺粉塵積存與空氣接觸，揚(yáng)懸浮于空氣中的硫磺粉塵很容易以物理分散狀態(tài)與空氣混合形成爆炸性混合物。其與可燃?xì)怏w或蒸汽混合物一樣具有爆炸下限和爆炸上限，粉塵物的爆炸危險性是以其爆炸濃度下限(g／m )來表示的，硫塵的爆炸下限為35g／m 。硫磺加工過程中如果硫磺原料中含有雜質(zhì)如砂石、鐵器等時，易產(chǎn)生摩擦碰撞火花；加工時間過長，粉碎機(jī)超溫超速度，易產(chǎn)生靜電；沖罐接地不良或無接地，物料未靜止和靜止時間不夠，操作人員違章取料產(chǎn)生靜電或火花；在干燥狀態(tài)，由于攪拌、空氣輸送和注入等能夠產(chǎn)生靜電，都將會引發(fā)化學(xué)性爆炸。因此，硫磺庫區(qū)硫磺輸送設(shè)備、熔硫罐沉降槽、精硫池等區(qū)域是磺制酸生產(chǎn)過程中防火防爆重點區(qū)域。
2．2．2 火災(zāi)爆炸危險性
硫磺的加工生產(chǎn)環(huán)境大多為火災(zāi)、爆炸危險環(huán)境。首先，生產(chǎn)區(qū)使用的火源種類很多，分布也較廣，常見的主要有明火、設(shè)備設(shè)施檢修用火、區(qū)域外生活用火、高溫物質(zhì)及靜電所產(chǎn)生的火花等。此外，廠區(qū)內(nèi)行駛的未裝阻火器的機(jī)動車輛煙飛火、吸煙等也都會引起火災(zāi)。由明火引起火災(zāi)爆炸事故多數(shù)是因為檢修中違章動火、吸煙，由此造成的傷亡和損失較大。其次，生產(chǎn)過程中涉及到的電氣設(shè)備種類繁多。有變壓器、配電開關(guān)、電動機(jī)等，使用包括220V、380V的低壓配電系統(tǒng)、電氣傳動系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、電纜等。電氣火
花是一種較為常見的火源，在供、變、配、用電系統(tǒng)的電氣設(shè)備、線路，在異常情況下均有可能造成電氣事故；嚴(yán)重時可能引發(fā)火災(zāi)爆炸，造成嚴(yán)重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。熔硫罐內(nèi)液硫的溫度一般控制在130—150％ ，如果液硫溫度達(dá)到255℃就會發(fā)生火災(zāi)。同時，硫磺燃燒時，會生成含有二氧化硫和氧化物的有毒、腐蝕性氣體。與強(qiáng)氧化荊激烈反應(yīng)，也有著火和爆炸的危險。
因此，火災(zāi)爆炸事故是硫磺加工過程中的主要危險因素。
2．2．3 對人體的危害硫磺對人體有很大危害性，其粉塵擴(kuò)散時可較快地達(dá)到空氣中顆粒物有害濃度(20％ 時蒸發(fā)可忽略不計)。硫磺粉塵容易通過呼吸道吸入或經(jīng)食道進(jìn)入到體內(nèi)，吸入通常有灼燒感、咳嗽、咽喉痛等癥狀，吸入硫磺粉末容易引起鼻炎和呼吸道炎。長期吸入會導(dǎo)致慢性支氣管炎；食入會使人產(chǎn)生嘔吐、腹瀉、惡心等癥狀。長期如此會讓人慢性中毒，甚至致癌，或細(xì)胞突變；該物質(zhì)刺激眼睛和皮膚，引起皮膚眼睛發(fā)紅、疼痛、視力模糊，反復(fù)或長期與皮膚接觸可能引起皮炎、視力下降。但其職業(yè)接觸限值(闞限值)未制定標(biāo)準(zhǔn)。
3 預(yù)防措施
燃燒要發(fā)生必須具備三個基本條件：可燃物、助燃物和點火源。硫磺粉塵燃燒爆炸機(jī)理也同樣如此，即存在著可燃粉塵與空氣或空氣混合形成爆炸性混合物，且達(dá)到硫磺的爆炸濃度極限(35～14oog／m )，點火能量達(dá)到其最小點火能(0．15mJ)。硫磺粉塵在點火源作用下發(fā)生的反應(yīng)過程如下：熱能加在硫磺粒子表面，溫度逐漸上升一硫磺粒子表面的分子發(fā)生熱分解或干餾作用，在粒子周圍產(chǎn)生氣體一產(chǎn)生的氣體與空氣混合形成爆炸性混合氣體，發(fā)生燃燒一由燃燒產(chǎn)生的熱進(jìn)一步促使硫磺粉塵分解，產(chǎn)生可燃?xì)怏w一由于局部爆炸，爆炸波的傳播使堆積的粉塵受動而飛揚(yáng)，成爆炸霧，從而可能連續(xù)產(chǎn)生二次、三次
爆炸。在生產(chǎn)實際當(dāng)中，到處都有可能存在可燃物、助燃物、點火源的危險，但是只要根據(jù)燃燒、爆炸的機(jī)理和條件，消除其中的一個條件就可達(dá)到防火防爆的目的。然而，助燃物氧氣或空氣的消除是很困難的，只有從消除火源和可燃物這兩方面采取措施才是有效的。
3．1 消除可燃物的安全措施
3．1．1 降低生產(chǎn)過程中硫磺粉塵濃度，使之處于爆炸下限(35g／m )以下加強(qiáng)流程的密閉性。從硫磺粉碎至包裝、貯存，最大限度地實施密閉化操作，以減少生產(chǎn)所與貯存?zhèn)}庫內(nèi)的硫磺粉塵量。
3．1．2 加強(qiáng)通風(fēng)排氣及粉塵的清掃鑒于硫磺粉塵的危險性，硫磺倉庫采取全面通風(fēng)或局部通風(fēng)，使硫磺粉塵不易積聚，降低硫磺粉塵在空氣中的濃度；對生產(chǎn)場所與倉庫進(jìn)行改造，加強(qiáng)了通風(fēng)排氣功能，倉庫增設(shè)敞口窗戶，加強(qiáng)自然通風(fēng)能力；加強(qiáng)對硫磺倉庫、硫磺拆包、投料、輸送等區(qū)域的衛(wèi)生清掃力度，及時清除積聚在設(shè)備、鋼架、防護(hù)欄桿、梯子、倉庫屋頂、墻體等部位的硫磺粉塵。
3．2 消除點火源的安全措施消除點火源是硫磺制酸生產(chǎn)過程中防火防爆安全最有效的措施。鑒于硫磺粉塵的最小點火能量0．15mJ，爆炸下限35g／m 2項爆炸指標(biāo)相對較低，危險程度大，因此必須盡可能地消滅和控制點火源，加強(qiáng)火源管理。
3．2．1 消除和控制火花電氣設(shè)備和線路必須符合防火防爆要求，避免產(chǎn)生電氣火花、電弧火花等火源；現(xiàn)場作業(yè)必須使用防爆工具，如銅器具，嚴(yán)禁使用鐵器產(chǎn)生撞擊火花；操作人員不得穿能產(chǎn)生靜電和火花的服裝上崗。
3．2．2 消除和控制熾熱物體
熔硫磺的工藝是采用在快速熔硫罐內(nèi)用蒸汽盤管間接加熱，將固體硫磺熔成熔融狀的液體硫磺，液硫的溫度一般控制在130～150qC為宜，蒸汽盤管內(nèi)的溫度宜控制在160'E，如果液硫的溫度超出控制范圍時就要及時調(diào)整蒸汽壓力，否則容易著火。作業(yè)場所照明燈白熾燈、鹵鎢燈表面溫度隨燈泡功率不同而不同，如150W 時表面溫度是150～230℃ 、200W 時表面溫度是160～300"C，因此選用照明燈具時必須考慮這些因素，避免積聚在燈泡表面的硫磺粉受熱自燃。
3．2．3 嚴(yán)格控制焊接、切割作業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行《動火審批制度》，高處焊接、切割，必須設(shè)有兜接火花濺落的措施。乙炔與氧氣燃燒時火焰溫度為3100～3300qC，焊接、切割濺落的焊渣溫度也是上千度，所以動火作業(yè)必須嚴(yán)格辦理《動火許可證》，采取切實有效的防范措施后方可作業(yè)，并且在作業(yè)現(xiàn)場設(shè)置專人監(jiān)護(hù)。
3．3 加強(qiáng)設(shè)備設(shè)施維護(hù)和作業(yè)環(huán)節(jié)的管理定期維護(hù)與清洗電氣設(shè)備、機(jī)泵等傳動裝置，及時更換潤滑劑，避免由于機(jī)械摩擦發(fā)熱而導(dǎo)致環(huán)境中硫磺粉塵因受熱而爆炸；定期人工除塵，裝置現(xiàn)場制作專用的除塵工具，每天清掃地面、墻面以及衛(wèi)生死角處的粉塵，從根本上消除爆炸源；倉庫及廠內(nèi)嚴(yán)禁煙火，禁止無防護(hù)措施的機(jī)動車輛通行。由于采取了以上措施，硫磺粉塵爆炸的危險性大大降低。但是，粉碎加工本身的工藝特點，決定了它不可避免地會產(chǎn)生大量粉塵，因此，建議硫磺粉碎選用成型設(shè)備工藝，條件允許可使用氮氣保護(hù)。
3．4 安全管理措施
3．4．1 完善工藝規(guī)程和設(shè)備操作規(guī)程針對現(xiàn)有生產(chǎn)工藝過程和生產(chǎn)設(shè)備，必須對其工藝規(guī)程、設(shè)備操作規(guī)程進(jìn)行修訂和完善，嚴(yán)格貯存操作過程的控制和管理。
3．4．2 完善安全規(guī)章制度針對現(xiàn)有生產(chǎn)工藝操作和設(shè)備維護(hù)，必須對其安全技術(shù)規(guī)程、安全管理制度進(jìn)行必要的修訂和完善，如設(shè)備檢修與用火安全管理、個人的防護(hù)等。
3．4．3 完善應(yīng)急處理預(yù)案與培訓(xùn)教育的管理加強(qiáng)對本單位的從業(yè)人員進(jìn)行安全教育，如消防安全教育、操作安全教育、電氣作業(yè)等，從業(yè)人員學(xué)習(xí)有關(guān)國家危險化學(xué)品管理等通過國家有關(guān)規(guī)定經(jīng)過安全培訓(xùn)，考核合格后持證上崗。
3．4．4 加強(qiáng)對職工職業(yè)安全衛(wèi)生的宣傳、教育培訓(xùn)，建立職工
健康監(jiān)護(hù)檔案使職工養(yǎng)成良好的職業(yè)衛(wèi)生習(xí)慣，提高自我保護(hù)意識，自覺正確地使用勞動保護(hù)用品，遵章守紀(jì)，減少職業(yè)傷害事故發(fā)生，以促進(jìn)企業(yè)安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益的可持續(xù)發(fā)展。建議完善作業(yè)場所內(nèi)有毒有害物質(zhì)定期監(jiān)測制度，配備職業(yè)安全衛(wèi)生防護(hù)設(shè)施與用品。
3．5 配置有效消防設(shè)施在倉庫、廠房等危險區(qū)域要配置足夠的消防栓，水源要充足，一旦發(fā)生事故就能及時啟用消防設(shè)施，以降低或減少損失。
4 結(jié)語
通過對硫磺粉塵在硫酸生產(chǎn)過程中存在的危險有害因素進(jìn)行分析，設(shè)備內(nèi)、倉庫貯存、生產(chǎn)場所通風(fēng)不良，硫磺粉塵積聚懸浮達(dá)到或超過爆炸濃度，只要遇火源，就可能導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故發(fā)生。只有控制硫磺粉塵在空氣中的濃度，及時清除設(shè)備內(nèi)、生產(chǎn)、儲存場所的粉塵，加強(qiáng)通風(fēng)，才能確保硫磺粉塵加工生產(chǎn)的安全，從而實現(xiàn)安全生產(chǎn)。