聚烯烃料仓离子风静电消除技术浅析

张松，刁立慧

（1.中煤陕西榆林能源化工有限公司，陕西 榆林 719000；2.大庆石化工程有限公司，黑龙江 大庆 163000）

本单位30万吨/年聚乙烯装置采用美国Univation公司的UNIPOL™聚乙烯工艺技术，以煤制烯烃为原料，采用UNIPOL™聚乙烯气相工艺、UCAT™ 传统催化剂、XCAT™ 茂金属催化剂和PRODIGY™双峰高密度聚乙烯催化剂为重点的技术，生产线性低密度聚乙烯。该技术产品聚烯烃粉体在气力输送过程中，粉体与管壁及空气产生碰撞、摩擦、剥离等物理现象，使运动粉体在气力输送过程中携带大量静电，引发粘壁和静电，造成局部闪电粘壁熔料，严重时诱发料仓粉体闪爆等静电事故，粉体起电极性及幅值变化的随机性也较强，因此本文浅析一种聚烯烃料仓离子风静电消除技术，能解决大料仓存在的设备隐患。

1 离子风静电消除技术结构和原理

本技术设备设施主要由消电系统、测电系统、控制系统和工作站四部分组成，如图1所示。均采用隔爆及防尘设计。

图1 消电系统结构图

1.1 消电系统结构和原理

消电系统结构主要由22台静电消除器、控制电缆、卡套和电缆接头组成，有DN250×400和DN300×400两种型号，其中型号为DN250×400共18台，在D8007、D8008、D8009、D8010、 D8011、D8012 六个掺混料仓的进料管和掺混管上安装；在D8007A、D8008A、D8009A、D8010A、D8011A、D8012A的 进料管上安装一台。另外，型号为DN300×400共计四台，分别安装在3个包装料仓V2010、V2020、2030的四条进料管上。所有静电消电器安装均采用水平安装形式，采用法兰螺栓连接，控制电缆采用6×1．0mm²屏蔽电缆连接到分控箱，接地线采用10mm²的BVR铜线。

AVTJ1粉体料仓离子风静电消除系统的原理是“离子化+中和”，在粉体气力输送管壁上设置两圈正负相间的“喷电针”，利用压缩空气将针尖周围的电离组分（如空气、粉料等）吹入带电粉体之中，形成一段“离子化”空间，同时结合电荷“同性相斥、异性相吸”这一特性，达到“中和”的目的，由于介质流动速度较快，由两圈“喷电针”组成的“离子化”空间要延后并超出两圈针组成的空间范围，放电极尖端交替产生正负离子。当带电物体表面为正电位时，负离子将其中和；反之，如果表面为负电位，正离子将其中和。如图2所示。

图2 消电系统原理图

1.2 测电系统结构和原理

测电系统结构主要由22台静电监测器组成、卡套和电缆接头组成，有DN250×400和DN300×400两种型号，其中型号为DN250×400共计18台，在D8007、D8008、D8009、D8010、D8011、D8012 六个掺混料仓的进料管和掺混管上安装；在D8007A、D8008A、D8009A、D8010A、D8011A、D8012A的 进料管上安装。另外，型号为DN300×40共计四台，分别安装在3个包装料仓V2010、V2020、2030的四条进料管上。所有静电监测器安装均采用垂直安装形式，控制电缆采用2×1．0mm²屏蔽电缆连接分控箱，静接地线采用10mm²的BVR铜线。

AVTJ1粉体料仓离子风静电消除系统静电监测原理是采用定容式法拉第筒做单位介质电荷量测量，即在管壁边缘设置法拉第筒式传感器，测量时利用气缸将传感器推入管路中取样，测量介质携带电荷的极性及幅值，测量完毕传感器收回管壁同时泄放取样介质，不影响管路介质输送，根据监测数据显示的带电极性与幅值，调节正负控制电流，控制正负电流数据差在8～12mA之间。

1.3 控制系统的结构和原理

控制系统结构结构主要由22台静电分控箱、接线端子、线槽、荷质比传感器、过滤减压阀，压力传感器和电磁阀组成，有DN250×400和DN300×40两种型号，其中型号为DN250×400共计18台，在D8007、D8008、D8009、D8010、D8011、D8012六个掺混料仓的进料管和掺混管上安装；在D8007A、D8008A、D8009A、D8010A、D8011A、D8012A的进料管上安装。另外，型号为DN300×40共计四台，分别安装在3个包装料仓V2010、V2020、2030的四条进料管上，分控箱采用螺栓固定，最后汇聚到总控制柜，控制柜安装在控制室仪表间，分控箱仪表风总管来自于仓顶仪表风分配器，分控箱有两路仪表风管与静电消除器和监测器连接，采用Φ10和Φ8的卡套管，材质均采用316L退火无缝型不锈钢管，壁厚1mm，接地线采用10mm²的BVR铜线。

控制柜主要由SITOP电源24V20A、CPU、卡件、安全栅、直流继电器等组成，控制柜安装在控制室仪表间，控制柜由2路并行的UPS220VAC电源，双电源自动切换装置供电，用于PLC和静电消除设备的用电，另一路220VAC市电电源，用于机柜风扇，盘内照明和维护插座等供电，控制柜工敷设11对电缆去现场各料仓分控箱，规格分别为4×2×2．5mm²和4×2×2．5mm² 的非凯装电缆。

1.4 工作站的结构和原理

工作站主要由塔式工作站、CPU、内存、硬盘显示器组成，当主电源空气开关合上，启动控制电脑进入料仓静电消除控制系统四个控制画面，即“掺混料仓进料消电操作”、“脱气料仓掺混消电操作”、“成品料仓进料消电操作”、“包装料仓进料消电操作”，各画面消电系统可独立操作不设联锁，消电操作画面中，每个画面内的6台设备消电器设有联锁，即只要有1台消电器处于开机状态，其它5台消电器均处于停机状态。包装料仓进料消电器画面内4台消电器不设联锁，可同时开机。启动消电系统后，根据测试数据显示的极性与幅值，调节正负控制电流数据，及时做消电调节，粉体带电荷质比数据为 0．5～1．5μC/kg，静电消除器高压腔压力控制在10～100kPa，正负高压模块控制电流，范围4～20mA。

2 离子风静电消除技术经济效益

离子风静电消除技术风压数据显示为5～300kPa、负高压电流和正高压电流数据显示8～12mA、荷质比0．6，达到了离子风静电消除的效果，中和了物料碰撞、摩擦、剥离携带大量的静电，避免粘壁和局部闪爆熔料，甚至诱发料仓粉爆等静电事故，避免经济损失。

3 结语

该技术采用正压通风保护系统，设有限压阀和失压断电保护以及通电前换气延时保护，接线箱采用隔爆及防尘设计，使用安全，操作方便，采用非平衡式双极性离子流输出，不但消电效率高，还可以满足大幅值变化场所使用，采用工作站与PLC控制方式，操作方便。

参考文献：

[1]刘彦伟,朱兆华．化工安全技术[M]．化学工业出版社,2012．

[2]Campoli A．A．聚乙稀甲烷抽放管路的静电效应[M]．Pittsburgh:Bureau of Mines，1986．

[3]王松汉．石油化工设计手册(第五版)[M]．化学工业出版社,2003．

[4]中国石油化工集团．GB50813-2012，石油化工粉体料仓防静电燃爆设计规范[S]．