大倾角皮带在硫磺输送中的安全运行问题分析

魏林松，余 波，王世松，陈进福，杨泽友

（云南磷化集团海口磷业有限公司，云南昆明 650113）

0 引言

硫磺制酸生产工艺在国内外广泛运用，硫磺制酸生产装置的主要工艺过程分为：固硫磺储存与输送，固体硫磺熔化和过滤，硫磺的焚烧，烟气二氧化硫（SO2）的转化，余热回收，三氧化硫（SO3）的吸收，硫酸产品的储存等[1]。在硫磺制酸生产系统中，首先需要考虑硫磺的储存与输送。在某公司已建成的1200 t/d熔硫装置和1600 t/d 熔硫生产装置中，硫磺均由火车或汽车运送至硫磺仓库，采用大倾角皮带输送机将硫磺输送熔硫槽进行融化[2]。

在生产实践中发现，硫磺输送装置在设计、施工和生产运行中存在一定的安全隐患，在与硫磺制酸生产企业进行交流学习时，也发现存在类似的问题。完善现有的设计和施工建设方案，对在用输送设施采取相应的安全措施，避免安全事故发生。

1 大倾角皮带输送机

大倾角皮带输送机具有结构简单紧凑、维修方便、输送物料要求低、占地较少、能耗低、胶带强度高、使用寿命长等优点，不受物料量的大小和输送距离限制，广泛用于输送块状、粒状的物料和成件物品，在煤炭、冶金、建筑、粮食、化工、电力等行业应用较多。

以某公司在用的波形挡边隔板式大倾角皮带为例，研究其安全运行问题。大倾角皮带输送机的结构如图1 所示，皮带倾角55°，输送物料距离约50～65 m，输送物料为块状、颗粒和粉状硫磺。

图1 大倾角皮带输送机结构

2 大倾角皮带生产运行风险分析及防控措施

2.1 机械伤害

2.1.1 机械伤害风险分析

大倾角皮带在机头电滚筒的牵引下，尾轮、压带轮、托轮、导向轮等形成一系列的转动、传动零部件，大倾角皮带周围均是机械伤害的高发部位[3]。在生产过程中，尤其是漏料、积料的清扫，大倾角皮带输送机的开启、停运过程中，生产操作人员的巡检、生产指标的现场调整发生机械伤害的风险较高。若安全防护设施存在缺陷或安全防护措施不到位，很容易发生安全事故。

2.1.2 机械伤害的防控措施

在大倾角皮带设计初期应充分考虑设备的本质安全，从源头上降低安全风险。皮带两侧配置安全巡检楼梯，踏板采用格栅形式，防止踏板集料、积尘；在大倾角皮带两侧和顶部、底部安装防护网，确保在生产运行中是全防护状态，在必要的位置设置检修门（孔）；在皮带的两侧、机头和机尾设置急停拉线开关，定期对拉线开关进行测试，确保急停功能正常；在皮带的机头、机尾、中段设置声光报警装置，设置联锁皮带启动前需有开启声光报警，否则皮带不能启动，作为皮带启动前的提醒和警示。

对积料清理点进行隔离式集中清理，或者在大倾角皮带停运、断电状态下，实施清理作业。

2.2 硫磺粉尘爆炸

2.2.1 硫磺粉尘爆炸风险分析

输送硫磺的大倾角皮带布置在硫磺库，经双梁起重机将硫磺抓起、放入输送机料斗，经输送机皮带传送，将硫磺送入快速熔硫槽。如图1 所示，I 区是大倾角皮带的机尾放置在一个三面密闭的地下巷道内，II 区是大倾角皮带机头的位置，在这两个位置的设计往往是坑道或者是有限空间，是粉尘的富集区。当空气中硫磺粉尘浓度达到爆炸下限值（2.3～35 g/m3）时，遇到火源即发生爆炸。在大倾角皮带输送过程中，若不采取有效的降尘、除尘措施，硫磺粉尘很容易达到爆炸下限值，存在较大安全风险。

2008 年昆明市某公司储存硫磺的仓库内，发生一起硫磺粉尘爆炸事故，造成7 人死亡、7 人重伤、25 人轻伤的事故[4]。

2.2.2 硫磺粉尘爆炸的防控措施

在大倾角皮带周围安装硫磺粉尘检测表、湿度检测表，并将检测数据连接至DCS 控制系统，设置上下限报警数值，实时监控硫磺粉尘情况；定期对大倾角皮带机以及周围附属设施进行清扫，消除粉尘富集情况；定期对硫磺进行喷水降尘，减少在抓、转运过程中的扬尘。

大倾角皮带在设计时考虑选用阻燃抗静电的托轮、尾轮、压带轮、挡边轮、调心轮电滚筒等与皮带相互接触、旋转的设施，电滚筒的驱动电机采用防爆电机；在涉及坑道、井等有限空区域设置强制抽风系统；设置皮带运行跑偏报警装置和防打滑装置，防止皮带与机架等设施摩擦升温产生火源。在硫磺粉尘容易聚积的区域安装防爆摄像头，并将数据传输至控制室，进行实时监控。

2.3 火灾风险

2.3.1 火灾风险分析

硫磺在装卸、储运、生产过程中很容易在机架、平台、生产设备上形成硫磺和硫磺粉尘聚集。硫的自燃点为246～266 ℃，在常温环境中，随着硫磺粉尘粒径减小，最小点火能下降，爆炸下限降低，最大爆炸指数升高，说明硫磺粉尘粒径越小，其燃烧爆炸的危险性越大，文献[5]和文献[6]也验证了这个结论。

2.3.2 火灾风险的防控措施

在硫磺生产、堆存周围15 m 设置禁火区，在禁火区内禁止携带火种进入，进入该区域装卸、施工车辆必须安装阻火器。在禁火区内实施动火作业，严格按照GB 30871—2014《化学品生产单位特殊作业安全规范》执行。

按操作规程进行设备安全运行的巡察工作，防止皮带与挡边轮、机架长时间摩擦，禁止上、下行托轮、导向轮等抱死运行，避免摩擦升温产生火源。

2.4 物体打击、高处坠落

2.4.1 物体打击、高处坠落风险分析

大倾角皮带的倾角大，跨度长，垂直落差高，在安全生产巡检、检维修施工作业物体打击、高处坠落的风险较高。

2.4.2 物体打击、高处坠落的防控措施

为有效防止高空坠物带来的安全风险，在生产全区域应按要求佩戴合格的安全帽；高处作业时，工器具、备件要固定好；起大风时人员不要在高大设备附近逗留。上下楼梯扶好楼梯扶手，不得翻越防护栏；设置安全作业平台，并按要求系挂双钩安全带；大倾角皮带的料斗不能满斗运行。另外，还应注意防范发生高大设备塌陷事故造成人身伤害。

2.5 安全生产操作

2.5.1 安全生产操作风险分析

生产操作人员技能不达标，违反劳动纪律和操作规程，或安全意识差等原因导致发生各种工艺、安全和环保等事故。在大倾角皮带输送机中容易出现漫料、停电、设备跳停、大倾角皮带反转、造成硫磺粉尘聚集等。

2.5.1 安全生产操作的防控措施

对新进员工实行“三级（公司级、车间级、班组级）”安全教育，并通过考试；生产工艺、生产设备的学习；安排技能、经验丰富的员工进行一对一师带徒，经考核合格方可独立上岗。

每年定期开展专业知识、操作技能、安全意识的培训学习，提高操作人员综合素质。熟练掌握工艺指标，能有效、及时采用各种措施防范生产事故。在班组、在企业营造“我要安全”的安全文化氛围。

3 总结

大倾角皮带运输机广泛运用于各个行业，本文主要针对硫磺运输中的安全问题进行分析研究，在生产使用过程中的安全风险较高，但是风险都是可控的，希望能惠及其他行业。在设计、施工、投用等环节，严格按照设计要求，认真落实设备的本质安全，做实安全防护设施，强化操作人员的操作技能、安全责任意识。