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摘 要：乳化炸药在生产安全事故大多数发生在乳化器和螺杆泵的位置。本文通过研究乳化炸药生产过程中的爆炸机理，分析关键设备乳化器和螺杆泵的安全性，并提出相应的安全措施。
关键词：乳化炸药;乳化器;螺杆泵;安全
乳化炸药自发明以来得到了广泛的应用。我国是从20世纪70年代末开始研制乳化炸药的，经历了近30多年的发展，在生产工艺、设备、产品配方、安全管理技术等方面有了长足的发展进步，形成多品种多系列，基本满足了国内各种爆破工程的需要。但是乳化炸药在生产过程中出现了一些安全生产事故。生产过程中的安全事故主要发生的部位出现在螺杆泵、乳化机的部位。如1988年高温蒸汽通入乳化机夹套，长时间加热引爆残存基质；1994年9月10日乳化机出料螺杆泵断料空转约20min发生爆炸；2004年2月22日发生乳化器断料空转发生爆炸等等。这是因为在乳化炸药生产过程中还有较多的安全隐患，尤其是基乳胶基质乳化和泵送的过程。
1 乳化炸药生产过程爆炸产生机理
乳化炸药是从油、水相溶液制备而成，需要经过比较复杂的物理化学过程。众所周知，乳化器、螺杆泵等关键设备为这一过程提供工艺所需的能量。如果这些设备出现故障，轻则影响正常生产，重则诱发爆炸性事故。
在乳化炸药生产过程中，乳胶基质在受到强烈的剪切、摩擦或压缩，热量来不及被“带走”，从而引发安全生产事故。经典的炸药热点学说认为：在机械能作用下产生的热来不及均匀地分布到炸药的全部试样上，而是集中在炸药的一些局部小点上。热分解就在某小点开始，并且由于分解的放热性质，分解速度迅速加快，使小点的温度高于爆发点。爆炸就在这些小点发生、成长并扩展到整个炸药。通常认为炸药热点形成有：
（1）在机械能传入炸药时，惰性硬杂质之间的摩擦炸药颗粒体之间的摩擦或炸药与容器壁表面的摩擦。
（2）当炸药从两冲击面间挤出时由于炸药迅速流动所形成的塑性加热。
（3）反应物中散布的小气泡的部分绝热压缩。
在乳化炸药实际生产过程中热点的形成是多方面的。如、精乳器中基质堵塞、螺杆泵空转或断流时间较长、管道式生产工艺系统压力过高以及冷却水中断等，这些都会导致安全生产事故。现实中在乳化炸药生产过程中，热点是永远存在的，生产中更是难以避免的这些热点真正对炸药体系造成危险的原因是由于热积累的过程，如果不能形成热积累炸药是不会爆炸的。
2 乳化器的安全性
目前行业中采用的乳化器分为两种，一种搅拌式乳化器，一种是静态乳化器。搅拌式乳化器在油水相在定子形成的腔体中，通过转子的高速剪切搅拌形成乳胶基质。搅拌式乳化器在如下情况下可能会发生安全生产事故：
（1）乳化器的转子与定子存在摩擦的情况下，温度上升非常快，即闪温相当高，如不及时带走该热量，摩擦处温度将达到200℃以上,乳胶基质极易引起爆炸；
（2）大多数搅拌式乳化器采用机械密封，正常情况下,机械密封动静环摩擦面闪温相当高,若冷却水断流，该热能不能及时带走，则易引发事故；
（3）机械密封应松弛有度。应当遵循够用即可，过度的加大机械密封弹簧载荷，易引起机械密封温度升高过快，热能来不及带走，引起事故；
（4）冷却水断流或物料断料，热能大部分无法及时散失,将全部传递给胶体，易引发事故；
（5）固体杂志进入乳化器，通过与器壁摩擦形成热点，产生事故等。
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静态乳化器是一种没有运动部件的高效乳化设备，油水相在静态乳化器管线中流动冲击各种类型板元件,增加流体层流运动的速度梯度或形成湍流,层流时是“分割-位置移动-重新汇合”形成乳胶基质。乳胶基质在静态乳化器中受到较高的挤压，剪切。在静态乳化器内压力的增大会对乳化基质产生气体的绝热压缩造成局部的温度升高；同时压力增大乳胶体系（硝酸铵）的热分解速率增大，可能会产生事故。
3 螺杆泵的安全性
螺杆泵是容积式转子泵，其特点是流量平稳、压力脉动小、有自吸能力、噪声低、效率高、工作可靠；而其突出的优点是输送介质时不形成涡流、对介质的粘性不敏感，可输送高粘度介质，这些特征使得螺杆泵在乳化炸药生产中得到了广泛的应用，但是也发生数起螺杆泵爆炸事故。
泵送过程中，乳胶基质与定子壁不断地接触、摩擦而产生热，大多数热量在正常情况下都会随着物料流动带到泵外，乳胶基质在螺杆泵内温升不明显。当处于非正常状况下，乳胶基质在受到机械效应作用时，在某种临界状态下也会发生爆炸。螺杆泵在泵送乳胶基质过程中，压力如果突增，会使泵内回流增加而流量减小、轴功率增加，乳胶基质在这种情况下收到挤压塑性加热，容易引发安全生产事故。
螺杆泵发生事故比较典型的是物料吸空断流而引起的。物料吸空断流是螺杆泵在泵送乳胶基质时，如泵转速较高而导致流速与转速失调,泵定子转子密闭空腔不能被乳胶基质充满而产生空穴，这时就发生吸空现象。泵送吸空现象严重时将会导致乳化炸药基质在单螺杆泵内断流。断流的结果是定子转子局部直接接触，即我们通常所说的“干磨”现象。“干摩”势必使泵内残留的乳化炸药基质温度急剧升高而引发事故。
4 安全对策
针对搅拌式乳化器，其安全对策一般如下：
（1）降低转速。通过物理化学方法，如提高乳化剂乳化力的途径，降低外机械搅拌所需的喘流场的强度，从而降低乳化器转速，降低线速度，降低摩擦生热 , 降低叶片根部应力；
（2）降低负荷。降低转子质量；
（3）增大定转子间隙；
（4）降低转子头部，缩小定转子接触面积；
（5）降低乳化器内部压力；
（6）保证冷却效果。
针对静态乳化器，其安全对策主要是防止管道压力突增，因压力突增轻则损坏静态乳化器的分散器，重则导致乳胶基质塑性加热，而引发事故。
不论采用何种乳化方式，其安全联性的安全预警及自动保护措施是必不可少的。一般包括：物流流量不匹配；物料及设备温度过高； 物料输送压力过高；运行电流过高或过低；冷却水流量不足或断流；运行视频及声音监控;运行连锁及现场紧急停止措施等。
针对乳胶基质螺杆泵，防止物流的吸空断流是至关重要的。螺杆泵安全性的措施包括:根据乳化炸药的工艺、物料等特点，选择可以满足乳化炸药生产工艺要求的螺杆泵型号；适合产能情况下，尽可能降低转速，降低线速度，从而降低摩擦生热；降低负荷；优化工艺布置，降低管道形成的阻力；增大联接轴尺寸，防止联接轴断裂等。
5结语
乳化炸药生产过程中的爆炸必须要满足有热点的产生和热量积累这一过程。影响这一过程的因素很多，是多方面的，严格控制各种热点产生和热量积聚的因素是避免乳化器、螺杆泵内的乳胶基质爆炸事故发生的最重要的措施
参考文献：
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[4]汪旭光.乳化炸药〔M〕.北京: 冶金工业出版社,1993.
论文作者:王云波
论文发表刊物:《防护工程》2017年第14期
论文发表时间:2017/11/1
标签：炸药论文; 基质论文; 乳胶论文; 螺杆泵论文; 热点论文; 摩擦论文; 转子论文; 《防护工程》2017年第14期论文;