離心機(jī)氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)中氧氣傳感器和可燃?xì)怏w傳感器的應(yīng)用

離心機(jī)在制藥、化工工業(yè)應(yīng)用極廣，其仍是當(dāng)前化工中間體、醫(yī)藥原料藥等生產(chǎn)工藝中固液分離的主要設(shè)備。由于這些行業(yè)離心機(jī)所應(yīng)用的場合、工藝、介質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)的不同，對離心機(jī)也有不同的要求，比如防爆要求。

在離心機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可燃溶劑存在的內(nèi)環(huán)境具有形成燃燒爆炸的潛在不安全因素。這一潛在不安全因素如果遇到合適的條件，就會導(dǎo)致事故的發(fā)生。

在密閉狀態(tài)且離心機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中易產(chǎn)生靜電火花，或在進(jìn)行惰性氣體（氮?dú)猓┏淙氲臅r(shí)候，由于氮?dú)獾募兌炔粔?，此時(shí)物料組分中如果含有醇類、苯類、酯類等可燃性揮發(fā)性的氣體，就會有爆炸的安全隱患。

一、燃燒爆炸事故成因

可燃物、氧化劑和點(diǎn)火源，稱為燃燒三要素。爆炸是劇烈燃燒，爆炸是能量（物理能、化學(xué)能或核能）在瞬間迅速釋放或急劇轉(zhuǎn)化成機(jī)械功和其它能量的現(xiàn)象，造成爆炸的條件是：溫度、壓力、爆炸物的濃度。離心機(jī)內(nèi)造成的爆炸事故主要是受限空間內(nèi)可燃混合氣體的爆炸，即爆炸性物質(zhì)爆炸（化學(xué)爆炸）。

爆炸性物質(zhì)爆炸過程具有如下三個(gè)特征：即反應(yīng)過程放熱，過程速度極快并能自動傳播，過程中生成大量氣體產(chǎn)物。這三個(gè)條件是任何化學(xué)反應(yīng)能成為爆炸性反應(yīng)所必須具備的，而且這三者互相關(guān)聯(lián)，缺一不可。

二、防爆的基本原則

防爆的基本原則是通過對爆炸過程特點(diǎn)進(jìn)行分析，以便采取相應(yīng)的防范措施。阻止第一過程的出現(xiàn)，限制第二過程的發(fā)展，防護(hù)第三過程的危害。其基本原則有以下幾點(diǎn)：

（1）防止爆炸混合物的形成；

（2）嚴(yán)格控制著火源；

（3）切斷爆炸傳播途徑；

（4）減弱爆炸壓力和沖擊波對人員、設(shè)備和建筑的損壞；

（5）檢測報(bào)警。

三、離心機(jī)防爆的安全技術(shù)措施

3.1防止可燃可爆系統(tǒng)的形成

針對在離心易燃易爆物料時(shí)，離心機(jī)內(nèi)可充滿可燃?xì)怏w，一旦離心機(jī)由于靜電或者其他原因產(chǎn)生火花導(dǎo)致離心機(jī)發(fā)生燃燒爆炸事故。故離心含有易燃易爆物料的溶液時(shí)，應(yīng)確保離心機(jī)的密閉防爆。當(dāng)采用惰性氣體或其它氣體保護(hù)，如向離心機(jī)內(nèi)部充入氮?dú)庵脫Q里面的空氣，從而使氧氣濃度維持在安全范圍之內(nèi)?？刂蒲鯕獾臐舛?，一般可采用氧濃度監(jiān)控法，嚴(yán)格控制氧的濃度。

運(yùn)用離心機(jī)氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)進(jìn)行充氮置換的方法，滿足大小流量氮?dú)庾杂汕袚Q。市面大多的氮?dú)饩S護(hù)只是在機(jī)體上安裝了一個(gè)氮?dú)膺M(jìn)氣管和出氣管，離心機(jī)在作業(yè)時(shí)，對內(nèi)腔中充入氮?dú)?、氧氣，從而維持氧氣濃度的安全范圍。然而這樣無法定量氧氣的輸入濃度，所以氮?dú)饩S護(hù)的可靠性比較差?，F(xiàn)在，一種新型離心機(jī)氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)對工作中的離心機(jī)內(nèi)腔的氧氣濃度可以進(jìn)行準(zhǔn)確檢測，定量控制氧氣含量。

首先必須保證氮?dú)獾臍庠捶€(wěn)定且嚴(yán)格按照操作規(guī)程作業(yè)，前文提到的兩起事故均是由于操作人員在沒有氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)下，就打開下料閥門并開啟離心機(jī)，溶液進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)，產(chǎn)生靜電火花引爆了甲苯混合氣體，致使離心機(jī)發(fā)生爆炸。當(dāng)?shù)獨(dú)鈮毫Σ蛔慊蚬┑到y(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過報(bào)警裝置發(fā)出警報(bào)，自動停車；在離心機(jī)啟動時(shí)，必須用氮?dú)鈱﹄x心機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行氣體置換，經(jīng)檢測氧氣的濃度達(dá)到1%～2%時(shí)方能開車；當(dāng)離心機(jī)進(jìn)液時(shí)，對浮液和洗液都必須以氮?dú)獗Ｗo(hù)，防止空氣在進(jìn)液結(jié)束時(shí)或隨液體的旋渦霧沫一起進(jìn)入離心機(jī)；停電時(shí)，為實(shí)現(xiàn)氮?dú)獯祾吖ぷ魅阅苷＿M(jìn)行，要求選用常閉式電磁閥，以保證氮?dú)夤芫€閥門在停電時(shí)始終處于開啟狀態(tài)。

特別應(yīng)注意的是，企業(yè)在改造原有的離心機(jī)時(shí)，在針對離心機(jī)進(jìn)行惰性化保護(hù)改造中，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的配套設(shè)施，如在線氧檢測系統(tǒng)、連鎖保護(hù)裝置，否則極易由于惰性保護(hù)氣源不穩(wěn)定、管理不善、誤操作，由于系統(tǒng)密封，從而引發(fā)更為嚴(yán)重的離心機(jī)爆炸事故。

3.2消除、控制引火源

引起火災(zāi)爆炸事故的能源主要有明火、高溫表面、摩擦和撞擊、絕熱壓縮、化學(xué)反應(yīng)熱、電氣火花、靜電火花、雷擊等。所以對有火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)場所，對這些火源都要引起充分的注意，并采取嚴(yán)格的控制措施。

在離心機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，對于運(yùn)動件應(yīng)確保有足夠的安全空間，以消除可能產(chǎn)生的機(jī)械摩擦和撞擊，同時(shí)，離心系統(tǒng)必須有消除靜電的措施。對于制動裝置，不得采用機(jī)械摩擦式制動裝置，一般均采用電器能耗制動的形式。另外，對于傳動帶，則選用防靜電帶，以消除或減少靜電產(chǎn)生的可能。企業(yè)在選購離心機(jī)時(shí)，應(yīng)針對離心機(jī)的配置提出更精確的制造要求，比如：配置防爆電機(jī)、現(xiàn)場防爆按鈕、防爆電磁閥、防爆接近開關(guān)、防爆隔離柵、防靜電皮帶、靜電接地、變頻器控制、能耗制動、氮?dú)獗Ｗo(hù)、氧氣含量在線檢測等。然而，并不是所有的有防爆要求的場合都要配置，應(yīng)按實(shí)際工藝、作業(yè)環(huán)境等適當(dāng)?shù)呐渲谩?/p>

輸送易燃易爆物質(zhì)過程中還應(yīng)嚴(yán)格按照GB12158-2006《防止靜電事故通用導(dǎo)則》的有關(guān)要求執(zhí)行。尤其應(yīng)注意反應(yīng)釜至離心機(jī)間下料管的防靜電處理。

另外，在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)應(yīng)使用不產(chǎn)生火花的銅制、合金制或其它工具，使用防爆型電子鐘等；操作現(xiàn)場不準(zhǔn)吸煙，嚴(yán)禁煙火，嚴(yán)禁使用手機(jī)。作業(yè)場所應(yīng)定期進(jìn)行防雷、防靜電檢測，確保安全。

3.3隔離阻斷，防止事故蔓延

前面提到的兩起事故均是由于離心機(jī)發(fā)生爆炸后，引燃了從反應(yīng)釜底閥放出的含易燃易爆物料的溶液，從而迅速蔓延到整個(gè)車間。由于車間超量存放危險(xiǎn)化學(xué)品，從而爆炸燃燒事故使室內(nèi)設(shè)備全部坍塌被毀，造成事故擴(kuò)大。

首先離心分離區(qū)域應(yīng)設(shè)置在獨(dú)立的隔間內(nèi)，與其他生產(chǎn)區(qū)域之間采用防火實(shí)墻進(jìn)行分隔，且應(yīng)確保有足夠的泄壓面積，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)離心分離區(qū)域的通風(fēng)。離心作業(yè)區(qū)域應(yīng)嚴(yán)格控制現(xiàn)場操作人員人數(shù)。

其次企業(yè)應(yīng)嚴(yán)格控制作業(yè)場所危險(xiǎn)化學(xué)品的存放量。有條件的企業(yè)盡量使用管道輸送。若作業(yè)現(xiàn)場需要使用桶裝物料直接加料，應(yīng)劃出專門的中間物料存放區(qū)，物料存放區(qū)與生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域應(yīng)采用防火實(shí)墻進(jìn)行分隔，盡量做到使用溶劑區(qū)域無物料堆放。離心作業(yè)區(qū)域嚴(yán)禁存放危險(xiǎn)化學(xué)品，特別應(yīng)注意離心殘液不得存放在離心間。

3.4改進(jìn)離心工藝，選用新型離心機(jī)

在離心機(jī)氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中設(shè)置在線氧氣檢測裝置和壓力變送傳感器，對運(yùn)行過程中的離心機(jī)內(nèi)腔的氧氣濃度進(jìn)行檢測，實(shí)行定量的控制，控制其氧氣含量在安全范圍以內(nèi)（也即保證機(jī)內(nèi)的氧氣濃度在易燃易爆介質(zhì)的爆炸極限之外）。在離心設(shè)備發(fā)生故障、人員誤操作形成危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，通過自動報(bào)警、啟動連鎖保護(hù)裝置和安全裝置，實(shí)現(xiàn)事故安全排放直至停機(jī)等一系列的操作，保證系統(tǒng)安全。可以采用工采網(wǎng)代理的英國SST 熒光氧氣傳感器 (O2傳感器) - LOX-02和英國CITY 氧氣傳感器 O2傳感器 - 4OXV 來監(jiān)測氧氣含量，英國SST熒光氧氣傳感器(O2傳感器) - LOX-02是應(yīng)用熒光猝滅原理和出廠校準(zhǔn)的氧傳感器，用于測量環(huán)境氧分壓（ ppO2）大小。LuminOx 測量氧分壓和溫度。外加氣壓傳感器可以讓傳感器輸出氧氣濃度值和氣壓值；結(jié)合了電化學(xué)傳感器傳統(tǒng)上低功耗的優(yōu)勢，非消耗傳感原理使得它具有更長的壽命。4OXV是英國CITY公司推出的一款高性能電化學(xué)式氧氣傳感器:主要用于測量環(huán)境中氧氣氣體濃度,根據(jù)測量范圍的不同以及工作壽命的長短,主要特點(diǎn)和優(yōu)勢,消除了誤報(bào),可靠性確保達(dá)到指定壽命,優(yōu)越的環(huán)境性能,提高了在極端應(yīng)用中的反應(yīng)速度。氧氣傳感器4OXV氧氣傳感器有多個(gè)型號,例如:氧傳感器7OXV, 70X, AO2T, AO2, AO3,KE25, KE50, 5FO, 2FO, T70XV, 40X, I103等

3.5有效監(jiān)控，及時(shí)處理

離心作業(yè)區(qū)域嚴(yán)格按照GB50493-2009《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，設(shè)置可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警裝置，并與強(qiáng)制通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行聯(lián)鎖。若離心機(jī)一旦發(fā)生泄漏，檢測報(bào)警儀可在設(shè)定的安全濃度范圍內(nèi)發(fā)出警報(bào)，可做到早發(fā)現(xiàn)，早排除，早控制，防止事故發(fā)生和蔓延擴(kuò)大。檢測報(bào)警儀中可燃?xì)怏w傳感器，可以采用催化燃燒式可燃?xì)怏w傳感器TGS6812，TGS6812-D00是催化燃燒式的可燃?xì)怏w傳感器，可以檢測100%LEL水平的可燃?xì)怏w，此傳感器具有精度高，耐久性與穩(wěn)定性好，快速響應(yīng)、線性輸出的特點(diǎn)，不僅可監(jiān)測氫氣，還可以用于檢測甲烷與LP氣體。TGS6812-D00的蓋帽內(nèi)有吸附劑，對有機(jī)蒸汽的交叉靈敏度很低。此外，此傳感器對硅化合物的耐受性更佳，更適應(yīng)惡劣環(huán)境。

審核編輯黃宇