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散装水泥罐车爆炸原因及安全解决措施

摘要:分析了散装水泥罐车爆炸的性质,总结了所产生的原因主要是散装水泥罐车生产质量达不到罐体强度要求、安全措施失效、作业人员疏忽或经验不足,由此针对目前散装水泥罐车轻量化设计和制作过程中出现的问题提出了相应的解决措施,值得粉粒物料运输车生产企业加以关注和重视。

水泥罐和水泥罐车只有一字之差,两者的功能、样式可是天壤之别。水泥罐是散装水泥的存储设备,水泥罐车是水泥混凝土的运输设备。一个是固定,一个是移动的。在《10米多高水泥罐投入使用30天因压力过大爆炸》文中分析了水泥罐爆炸的原因及解决方法,本文讨论水泥罐车安全管理措施。

爆炸性质分析

水泥罐车爆炸现场散装水泥罐车爆炸事故影响很大,不仅危及公共安全和造成生命财产的巨大损失,也势必给生产厂家的声誉带来严重的不良影响。有不少的行业人士在讨论散装水泥罐车爆炸的性质时认为是粉尘爆炸或与罐内压力过大爆炸有关。而判定散装水泥罐车爆炸究竟属于哪种性质的爆炸,首先要知道这两种爆炸的区别。

1. 粉尘爆炸分析

粉尘爆炸是指悬浮于空气中的可燃粉尘触及明火或电火花等火源时发生的爆炸现象,爆炸过程伴有高压、高温燃烧,且易产生二次爆炸,属于化学爆炸。发生粉尘爆炸的三个必要条件:悬浮于空气中的可燃粉尘,有充足的空气和氧化剂,有火源(含电火花);三个条件只有同时存在才有可能发生粉尘爆炸。散装水泥罐车是否为粉尘爆炸,需要确定罐内介质是否属于可燃粉尘。

通过查阅相关资料得知,有七类物质的粉尘被定义为可燃粉尘:金属类、煤炭类、粮食类、饲料类、合成材料类、家副产品类、林业品类。这七类物质的粉尘实际上可分为两大类,即金属类和有机物类。资料中特别提到水泥和类似于燃烧后的灰尘不属于可燃粉尘,这类物质的粉尘化学性质比较稳定,故不易燃烧。

2. 罐内压力过大爆炸分析

罐内压力过大爆炸是指压力超过容器极限强度时发生的爆炸现象,爆炸过程只是压力释放的过程,属于物理爆炸。由此可知,压力过大爆炸与粉尘爆炸是分属于不同性质的爆炸,最简单的方法就是可以通过观察爆炸过程是否产生高温燃烧进行区别。

根据爆炸现场提供的照片(图1),可以判定运输介质为水泥或粉煤灰(粉煤灰特指煤炭燃烧后的灰尘),而水泥和粉煤灰属于无机物,化学性能比较稳定,属于不易燃烧物,不满足粉尘爆炸的三个必要条件之一(可燃粉尘)。同时现场也没有发现高温燃烧过后的痕迹,可以断定散装水泥罐车爆炸事故为罐内压力过大爆炸。

爆炸原因剖析

散装水泥罐车在卸料过程中需要对罐体内部施加压力而便于快速卸料。爆炸事故是由于罐内压力过大所产生的爆炸,可是为什么前几年在网上未见诸于报道,生产厂家在做市场回访时也没有发现这样的问题,而在近两年却特别多了?笔者认为发生散装水泥罐车爆炸事故的原因主要有以下三个方面。

罐体磨伤1. 罐体安全系数降低自2004年国家开始治理超载以来,越来越多的专用车生产企业开始注重车辆的轻量化。散装水泥罐车由于其容积限定和装载介质相对固定,不会形成严重超载影响整车性能的问题。

但随着市场竞争的激烈,车辆的轻量化已经成为各个生产厂家作为衡量一个产品性能的唯一标准。市场上销售的散装水泥罐车越来越轻,板材厚度越来越薄,而对应的罐体抗压能力越来越差,罐体的抗压安全系数也随之越来越小。特别是最近几年散装水泥罐车生产企业数量在不断地快速 增加,相应的市场竞争也越来越激烈,新产品投入市场的速度也是越来越快。很多生产厂家在开发新产品时,并没有按照《散装水泥罐车技术条件及性能试验方法》的要求进行罐体强度试验。同时,散装水泥罐车在实际制作过程中,也会出现多种原因造成罐体强度达不到设计要求,如罐体板材使用小厂生产的,板材厚度和强度偏差达不到国家要求;罐体板材转运、制作时使用吊钳而造成罐体划伤;打磨或割除罐体上的焊渣和焊瘤时磨伤(图2)或割伤(图3)罐体板材,造成板材变薄;罐体焊接过程中的种种缺陷(图4),造成焊缝达不到焊接要求等,这些在以前看似不起眼的小问题,却在散装水泥罐车逐步轻量化的过程中,成为造成罐体强度达不到要求的主要因素。

2. 安全措施失效

散装水泥罐车在整个卸料作业过程中容易出现压力过大,可分为三种情况:卸料前的增压阶段卸料阀开启较晚,造成压力过大;卸料初期由于供气量大于罐体排出量,易造成压力过大;卸料过程出现管道堵塞,易造成压力过大。

散装水泥罐车生产厂家为了保证卸料过程中的作业安全,都会配置几种安全装置(图5):压力表、安全阀、放气阀、助推阀等。每种装置在散装水泥罐车上至少有一套,有些厂家出于安全考虑,安全阀和压力表则准备了多套。这些装置的安全作用主要表现为:压力表用于监测罐内压力;安全阀用于管道及罐内压力超过工作压力时,可自动排气降压;放气阀用于卸料过程中压力过高或卸料后人为排气降压;助推阀为防止卸料过程中管道堵塞。在整个作业过程中压力表和安全阀对于保证罐内压力安全担负着重要的作用,一旦压力表和安全阀同时失效,车辆自身不能通过自动排气降压和压力提示,极易造成罐内压力过大而产生爆炸。

3. 作业人员疏忽或经验不足罐体割伤

散装水泥罐车整个卸料过程的安全,离不开作业人员的监控和操作。作业人员在散装水泥罐车卸料过程中需要时刻监控罐内压力和卸料情况,发现罐内压力超过规定压力,应当立即采取措施降压,以保证作业安全。在作业过程中即使压力表和安全阀同时失效,富有经验的作业人员也能根据打气时间、卸料胶管的震动等情况进行判断,从而采取一定的措施来完成正常的卸料。因此,卸料过程出现罐内压力超高造成罐体爆炸,往往与作业人员疏忽或经验不足而没有采取措施排除异常大有关联。

综上分析,散装水泥罐车生产质量达不到罐体强度要求,安全措施失效,并且作业人员疏忽或经验不足,是造成散装水泥罐车爆炸事故的主要原因。

解决措施

针对散装水泥罐车爆炸事故产生的原因,作为生产厂家及设计人员首先应该考虑如何提高散装水泥罐车自身主动安全性。笔者认为提高散装水泥罐车自身的安全可以从以下几个方面着手,其解决措施为:

(1)罐体强度方面:采用正规大厂生产的钢材,生产制作过程中要避免作业不当造成板材局部减薄,制作完成后按照试验要求对罐体进行加压试验。

(2)安装两套整定压力(编者注:整定压力是安全阀在冷态试验时所调定的开启压力。) 不同的安全阀,防止安全阀多次动作造成损坏;其中一套整定压力高出最大工作压力,同时排泄能力也尽可能大。

(3)对于散装水泥半挂车使用自带气源时,可以合理设计气源动力装置,使其最大动力所产生的最大压力不得超过罐体的最大承载压力。

(4)使用可泄压型的料盖,料盖的最大可承受压力低于罐体最大承载压力,当罐内压力超过料盖的最大压力值时,料盖能自动排气降压。

(5)增加运输介质要求的提醒,避免运输可燃性粉粒物料而出现粉尘爆炸。
罐体烧伤罐体安全阀

结语

散装水泥罐车属于粉粒物料运输车的一种车型,粉粒物料运输车轻量化是市场发展的趋势,也是粉粒物料运输车技术进步的表现。在粉粒物料运输车市场竞争激烈的今天,散装水泥罐车爆炸事故给所有粉粒物料运输车生产企业及相关的设计人员敲响了一个警钟。在进行轻量化设计和生产的同时,一定要把产品的质量和安全措施放到首位。

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