趙伯平

（陜西煤化集團(tuán)陜化公司，陜西 渭南 714100）

多元料漿氣化系一種氣流床加壓氣化技術(shù)，壓力為8.3 MPa的高純度氧氣和壓力為7.8 MPa的水煤漿通過特制的三流道預(yù)混式單噴嘴工藝燒嘴噴入氣化爐內(nèi)，在壓力6.5 MPa、溫度1 300～1 400℃的條件發(fā)生火焰型非催化部分氧化還原反應(yīng)，生成水煤氣和熔融態(tài)的灰渣。生成的水煤氣經(jīng)激冷降溫洗滌除塵后送往變換工段。氣化爐及碳洗塔排出的黑水經(jīng)3級閃蒸，濃縮降溫回收熱量后進(jìn)入澄清槽進(jìn)行沉降處理，澄清的灰水經(jīng)除氧返回系統(tǒng)循環(huán)使用，沉降濃縮后的渣漿送往真空帶式過濾機(jī)系統(tǒng)脫水處理，濾餅外運(yùn)。氣化過程產(chǎn)生的熔融態(tài)灰渣經(jīng)激冷固化后，由破渣機(jī)破碎后再經(jīng)鎖斗系統(tǒng)收集排放到渣池，渣池中的灰渣經(jīng)撈渣機(jī)撈出后外運(yùn)。

多元料漿氣化裝置主要包括水煤漿制備、煤漿氣化、灰水處理3個操作單元。因此氧氣輸送管線是多元料漿氣化裝置必不可少的設(shè)備，其安全運(yùn)行是多元料漿氣化爐長周期滿負(fù)荷運(yùn)行的有力保障。本文從誘發(fā)此類事故的因素、激發(fā)能源出發(fā)，對多元料漿氣化裝置氧氣輸送管線事故的防范措施做一說明，以供業(yè)內(nèi)同仁參考。多元料漿氣化裝置氧氣輸送管線在不同階段事故發(fā)生的過程是不同的，其事故的誘發(fā)因素也是不同的。

1 多元料漿氣化裝置氧氣工藝流程

多元料漿氣化裝置氣化爐單系列氧管線工藝流程見圖1。

1.1 建立氧氣開工流量過程

此過程中，氧氣的流程為空分工段→氧氣緩沖罐（V11）→氧氣入單爐切斷閥（XV007）→單爐氧氣流量調(diào)節(jié)閥（FV007）→單爐氧氣放空閥（XV005）→單爐消音器（Y001）→大氣。

1.2 正常運(yùn)行過程

此過程中，氧氣的流程為空分工段→氧氣緩沖罐（V11）→氧氣入單爐切斷閥（XV007）→單爐氧氣流量調(diào)節(jié)閥（FV007）→氧氣上游切斷閥（XV003）→氧氣下游切斷閥（XV004）→氧氣爐頭手動大閥。氧氣流過氧氣爐頭手動大閥后分成2路，1路經(jīng)工藝燒嘴外環(huán)氧管線單向閥進(jìn)入工藝燒嘴外環(huán)氧流道，另1路經(jīng)工藝燒嘴中心氧流量手動遙控調(diào)節(jié)閥（HV006）、工藝燒嘴中心氧單向閥進(jìn)入工藝燒嘴中心氧流道。

2 預(yù)防事故發(fā)生措施

2.1 建立氧氣開工流量過程

在此過程誘發(fā)事故的激發(fā)能源為高速運(yùn)動的物質(zhì)微粒（如鐵銹、灰塵、焊渣、雜質(zhì)顆粒等）與管壁的摩擦。可燃物為鐵粉、鐵銹，氧化物為被輸送的氧氣。

氣化爐進(jìn)行開工氧氣流量建立過程中，氧氣放空切斷閥打開的瞬間，如果氧氣流量大、流速較高，也可能在氧氣放空管消音器出口處發(fā)生意外。在此階段誘發(fā)事故的激發(fā)能源為閥門開啟時，氣流與消音器出口管壁、氣流與閥瓣與閥座的沖擊、擠壓，閥門部件之間的摩擦、靜電感應(yīng)、雷擊?？扇嘉餅橄羝鞒隹谔幈砻娴墓腆w顆粒，氧化物為被放空的氧氣[1]。

圖1 氣化爐單系列氧管線工藝流程Fig 1 Single series oxygen pipeline process of gasifier

在建立氧氣開工流量前，應(yīng)采取如下防范措施：

1)根據(jù)多元料漿氣化系統(tǒng)吹掃方案，對氧氣輸送管線進(jìn)行徹底的清洗、吹掃、脫脂處理。如果該管線中含有碳鋼部件，還應(yīng)進(jìn)行酸洗鈍化處理。以消除多元料漿氣化裝置氧氣輸送管線在建立氧氣開工流量過程發(fā)生事故的激發(fā)能源及可燃物。

2)對氧氣放空流量調(diào)節(jié)閥、單爐氧氣流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)試，確保其動作靈敏、精確、可靠。

3)根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求，用氮?dú)獍凑沼傻蛪旱礁邏褐鸩缴龎翰槁┑姆椒?，?yán)把質(zhì)量關(guān)，做好氧氣系統(tǒng)設(shè)備及管道氣密性試驗(yàn)。

4)建立氧氣開工流量操作法、現(xiàn)場處置預(yù)案方案已下發(fā)并全員學(xué)習(xí)。所有操作人員培訓(xùn)合格，能夠熟練進(jìn)行正確的工藝操作，掌握安全防護(hù)技能。消防及救護(hù)部門已聯(lián)系妥當(dāng)，具備隨時實(shí)施救援的條件。所有參與開車工作的人員必須服從開車領(lǐng)導(dǎo)小組的統(tǒng)一指揮和領(lǐng)導(dǎo)。引氧操作前由中央控制室指揮人員統(tǒng)一通過對講機(jī)及高音廣播指令現(xiàn)場所有工作人員撤離至危險源100 m以外，通過對講機(jī)聯(lián)系及監(jiān)視攝像，2次確認(rèn)所有人員撤離。引氧操作時相關(guān)區(qū)域內(nèi)不得滯留任何人員，放置重要物品。

2.2 氣化爐運(yùn)行過程

氣化爐運(yùn)行中，如果因多元料漿氣化裝置氧氣輸送管線上法蘭連接螺栓松動、閥門密封部件失效，發(fā)生輕微泄露而及時消漏，就有可能發(fā)生燃爆事故。因此開車前應(yīng)做好氣密性試驗(yàn)，以杜絕泄漏事故的發(fā)生。

氣化爐運(yùn)行時，因空分裝置故障導(dǎo)致入氣化爐氧氣壓力波動且呈下降趨勢，氣化爐應(yīng)根據(jù)氧氣壓力波動幅度，進(jìn)行減量操作。如果當(dāng)入爐氧氣壓力小于等于入爐煤漿壓力的時候，氣化爐沒有進(jìn)行緊急停車操作，那么水煤漿就會倒竄至入爐氧氣管線造成氧氣急劇壓縮，由于速度很快，來不及散熱，形成所謂“絕熱壓縮”，局部溫度猛升，成為著火源，引發(fā)部分氧化還原反應(yīng)，形成爆炸性氣體混合物。引發(fā)化學(xué)物理爆炸事故。采取下列措施就能預(yù)防此類事故的發(fā)生：

1)因空分裝置故障導(dǎo)致氣化爐氧氣壓力波動且呈下降趨勢，立即匯報調(diào)度，操作人員應(yīng)根據(jù)氧氣壓力波動幅度適當(dāng)減負(fù)荷運(yùn)行，并做好停車準(zhǔn)備。

2)減量時，中控操作人員密切關(guān)注氧氣壓力、煤漿壓力、系統(tǒng)壓力及氧煤比的變化，及時調(diào)節(jié)使之達(dá)標(biāo)；同時，入爐氧氣流量、入爐煤漿流量應(yīng)降低；加強(qiáng)與調(diào)度的溝通，掌握空分情況。

3)如果氧氣壓力波動且呈下降趨勢且入爐氧氣壓力小于等于入爐煤漿壓力的時候，應(yīng)立即對運(yùn)行的氣化爐進(jìn)行緊急停車處理。

4)當(dāng)空分裝置因故障停運(yùn)1套時，氣化爐應(yīng)立即停運(yùn)1臺；當(dāng)空分裝置因故障停運(yùn)2套時，第2臺氣化爐也應(yīng)立即停車。

5)沒有經(jīng)過相關(guān)技術(shù)人員及車間領(lǐng)導(dǎo)的批準(zhǔn)，氣化爐入爐氧氣流量低安全停車聯(lián)鎖不得旁路。

6)加強(qiáng)員工業(yè)務(wù)，提高其業(yè)務(wù)水平。

在氣化爐運(yùn)行過程中必須保證有與相匹配的空分裝置正常運(yùn)行，ESD安全聯(lián)鎖動作靈敏可靠，否則，一旦與氣化爐相匹配的空分裝置出現(xiàn)故障而氣化爐并不能通過ESD安全聯(lián)鎖系統(tǒng)停車，就會引發(fā)事故。預(yù)防此類事故發(fā)生的措施是，在工藝燒嘴安全就位后，進(jìn)行ESD安全聯(lián)鎖系統(tǒng)閥門開、停車動作測試，發(fā)現(xiàn)問題，聯(lián)系電儀工及時解決。

2.3 氣化爐停車過程

氣化爐停車按鈕按下后，氣化爐ESD安全聯(lián)鎖系統(tǒng)就會按既定程序自動執(zhí)行氣化爐停車工藝操作。如果氣化爐ESD安全聯(lián)鎖系統(tǒng)閥門動作不到位，就會造成氣化爐工藝燒嘴中心氧流道、外環(huán)氧流道、水煤漿流道高壓氮?dú)獯祾卟粡氐着c氣化爐內(nèi)倒回的合成氣形成爆炸性氣體混合物，引發(fā)事故。

氧氣入單爐氧氣切斷閥、流量調(diào)節(jié)閥門、上下游切斷閥門、爐頭手動閥、中心氧流量調(diào)節(jié)閥、單向閥安裝前未進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。閥門內(nèi)漏沒有被發(fā)現(xiàn)是這類事故的誘發(fā)因素。采取以下措施可預(yù)防此類事故的發(fā)生：

1)在氣化爐投料前，對氣化爐ESD安全聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試時，應(yīng)保證氧氣入單爐切斷閥、單爐氧氣流量調(diào)節(jié)閥處于關(guān)閉狀態(tài)。煤漿入爐切斷閥、手動閥之間雙道球閥間盲板導(dǎo)通，雙道球閥處于開啟狀態(tài)，其開度應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)要求。在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)問題及時聯(lián)系電儀人員解決。合格標(biāo)準(zhǔn)為：氣化爐開停車按鈕按下后，氣化爐ESD安全聯(lián)鎖系統(tǒng)就會按既定程序自動執(zhí)行氣化爐開停車工藝操作，ESD安全聯(lián)鎖系統(tǒng)閥門動作靈敏到位。

2)氧氣入單爐氧氣切斷閥、流量調(diào)節(jié)閥門、上下游切斷閥門、爐頭手動閥、中心氧流量調(diào)節(jié)閥、單向閥檢修結(jié)束后，安裝前應(yīng)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)介質(zhì)為脫鹽水，試驗(yàn)壓力應(yīng)大于8.5 MPa小于10.0 MPa，保壓3 h無泄漏為合格。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對上述閥門按照相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行清洗、吹掃、脫脂處理合格復(fù)位。

3)氧氣入單爐氧氣切斷閥、流量調(diào)節(jié)閥門、上下游切斷閥門、爐頭手動閥、中心氧流量調(diào)節(jié)閥、單向閥復(fù)位后，用氮?dú)獠捎糜傻蛪旱礁邏壕徛鋲旱姆椒ǎ鶕?jù)流程分段進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。按以下步驟分段進(jìn)行耐壓試驗(yàn)：

進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，關(guān)閉氧氣入單爐切斷閥XV007、單爐氧氣流量調(diào)節(jié)閥FV007，稍開遙控手動閥HV023前手動閥，打開氮?dú)鈨蕹隹趬毫φ{(diào)節(jié)閥前后手閥，設(shè)定PV021壓力為8.5 MPa。緩慢打開遙控手動閥HV023，以小于0.1 MPa/s的速率給氧氣入單爐切斷閥XV007、單爐氧氣流量調(diào)節(jié)閥FV007之間的氧氣管線充壓至9.3 MPa后關(guān)閉HV023。通知現(xiàn)場用脫鹽水對氧氣入單爐切斷閥XV007、單爐氧氣流量調(diào)節(jié)閥FV007之間的氧氣管線連接法蘭、流量變送器接頭、根部閥、各壓力表導(dǎo)壓管根部閥、接頭查漏，確認(rèn)無泄漏現(xiàn)象后，通過PT027觀察壓力變化，如有下降則說明FV007內(nèi)漏。如有上漲趨勢則說明XV007內(nèi)漏。經(jīng)觀察如果壓力無變化，則說明氧氣入單爐切斷閥XV007、單爐氧氣流量調(diào)節(jié)閥FV007之間的氧氣管線無泄漏點(diǎn)。

上述工作完成后，檢查確認(rèn)單爐氧氣放空切斷閥XV005處于關(guān)閉狀態(tài)，稍開單爐氧氣流量調(diào)節(jié)閥FV007，以小于0.1 MPa/s的速率緩慢給單爐氧氣流量調(diào)節(jié)閥FV007、單爐氧氣上游切斷閥XV003之間的氧氣管線充壓至9.0 MPa后，緩慢關(guān)閉單爐氧氣流量調(diào)節(jié)閥FV007。通知現(xiàn)場用脫鹽水對氧氣流量調(diào)節(jié)閥XV007、單爐氧氣上游切斷閥XV003之間的氧氣管線連接法蘭、壓力表、壓力變送器導(dǎo)壓管根部閥、接頭及單爐氧氣放空切斷閥XV005前單爐氧氣放空管查漏，如無泄漏。通過PT010、PG006、PT003觀察壓力變化。如果PT010、PG006壓力下降且PT003壓力為零則說明XV005內(nèi)漏。如果PT010、PG006壓力下降且PT003不為0且有上漲趨勢，則說明單爐氧氣上游切斷閥XV003內(nèi)漏。如果PT010、PG006壓力無變化且PT003壓力為零，則說明XV005、XV003性能良好，不存在內(nèi)漏現(xiàn)象。此項工作完成后，通知現(xiàn)場打開XV005后手動放空閥后撤離并清場。確認(rèn)所有現(xiàn)場人員撤離后，進(jìn)行氧氣管線泄壓操作。

氧氣管線泄壓操作結(jié)束后，通知現(xiàn)場檢查并確認(rèn) XV003、XV04 及 XV020、XV026 前后手動閥、入爐氧氣爐頭手動閥關(guān)閉、置換氣化爐燃燒室低壓氮?dú)馐謩娱y關(guān)閉后，將氮塞閥XV006前、后手動閥關(guān)死后再開一扣。完成操作撤離現(xiàn)場并清場。確認(rèn)所有現(xiàn)場人員已撤離時，打開氮?dú)獗Ｗo(hù)閥XV006給氧氣上、下游切斷閥之間管線充壓至9.0 MPa關(guān)閉氮塞閥XV006。操作完成并確認(rèn)安全后，通知現(xiàn)場用脫鹽水對氧氣上、下游切斷閥之間管線連接法蘭、壓力表、壓力變送器導(dǎo)壓管根部閥、接頭查漏，如果無泄漏現(xiàn)象。通過PT003、PT026、PG007觀察壓力變化，如果PT003壓力下降，而RO012為0、PT026、PG007不為0且有上漲趨勢，則說明氧氣下游切斷閥XV004內(nèi)漏。如果PT003壓力無變化且PT026、PG007為0，則說明氧氣下游切斷閥XV004性能良好，不存在內(nèi)漏現(xiàn)象。

此段管線耐壓試驗(yàn)結(jié)束后，通知現(xiàn)場打開XV005后手動放空閥后撤離并清場。確認(rèn)所有現(xiàn)場人員撤離后，進(jìn)行氧氣管線泄壓操作。此操作完成確認(rèn)安全后，通知現(xiàn)場導(dǎo)通置換氣化爐燃燒室低壓氮?dú)馐謩娱y后盲板。打開置換氣化爐燃燒室低壓氮?dú)怆p道手動閥緩慢給XV004、入爐氧氣爐頭手動閥之間氧氣管線充壓至9.0 MPa后，關(guān)閉置換氣化爐燃燒室低壓氮?dú)怆p道手動閥。再次檢查確認(rèn)XV020、XV026前后手動閥、入爐氧氣爐頭手動閥關(guān)閉，現(xiàn)場用脫鹽水對氧氣下游切斷閥XV004、入爐氧氣爐頭手動閥之間氧氣管線連接法蘭、壓力表、壓力變送器導(dǎo)壓管及其根部閥查漏。如果無泄漏可通過PT026、PG007觀察壓力變化。如果 PT026、PG007壓力指示下降，則說明入爐氧氣爐頭手動閥內(nèi)漏。如果PT026、PG007壓力指示無變化，則說明入爐氧氣爐頭手動閥不存在內(nèi)漏現(xiàn)象。

此段管線耐壓試驗(yàn)結(jié)束時，確認(rèn)中心氧流量調(diào)節(jié)閥HV006關(guān)閉、中心氧高壓氮?dú)獯祾唛yXV025及其前后手動閥關(guān)閉、外環(huán)氧入爐管線出口法蘭處加盲板，通知現(xiàn)場緩慢打開入爐氧氣爐頭手動閥，外環(huán)氧入爐單向閥之間的氧氣管線及中心氧入爐流量調(diào)節(jié)閥HV006前管線充壓。待PT026、PG007指示恒定9.0 MPa后，關(guān)閉入爐氧氣爐頭手動閥?，F(xiàn)場用脫鹽水對入爐氧氣爐頭手動閥、外環(huán)氧入爐單向閥之間的氧氣管線及中心氧入爐流量調(diào)節(jié)閥HV006前管線查漏。

如果無漏點(diǎn)，打開氧氣入爐手動后，緩慢打開HV006以小于0.1 MPa/s的速率泄壓。待PT026、PG007指示為零時，拆除外環(huán)氧入爐管線出口法蘭盲板。

在中心氧入爐管線出口法蘭處加盲板。待盲板加好后，確認(rèn)XV004、HV006、置換氣化爐燃燒室低壓氮?dú)怆p道手動閥、入爐氧氣爐頭手動閥關(guān)閉到位。在XV025、中心氧高壓氮?dú)獯祾唛yXV025后手閥之間的倒淋閥處加裝壓力表。裝好后，稍開XV025前手動閥，打開XV025?，F(xiàn)場緩慢打開XV025后手動閥給HV006后中心氧入爐管線充壓至9.0 MPa后，關(guān)閉XV025后、前手動閥。開始用脫鹽水對中心氧入爐管線查漏，如果沒有漏點(diǎn)，緩慢打開HV006以小于0.1 MPa/s的速率對HV006后中心氧入爐管線泄壓。泄壓結(jié)束后，拆除盲板將入爐氧氣管線與工藝燒嘴聯(lián)接就位。至此多元料漿氣化裝置氧氣輸送管線耐壓試驗(yàn)結(jié)束。

2.4 停車后的檢修過程

在氣化爐安全停車后，氧氣入單爐系統(tǒng)切斷閥與單爐氧氣流量調(diào)節(jié)閥之間的管線內(nèi)、入爐氧氣上、下游切斷閥之間的管線內(nèi)仍然存有高壓氣體。如果不進(jìn)行氧氣管線泄壓操作就冒然檢修氧氣管線上的任何設(shè)施，就會引發(fā)事故造傷害人員損壞設(shè)備。這類事故的誘發(fā)因素為氣化爐操作、檢修人員業(yè)務(wù)水平不高[2]。

在氣化爐安全停車，氧氣泄壓操作后。檢修前應(yīng)用低壓氮?dú)夥侄未祾咧脫Q氧氣管線，分析合格后方可進(jìn)行動火作業(yè)。否則就會引發(fā)爆燃事故。這類事故的誘發(fā)因素為對氧氣管道動火前，未按規(guī)定進(jìn)行相應(yīng)工藝置換處理或置換處理不徹底，未制定動火方案。

氧氣入單爐氧氣切斷閥、流量調(diào)節(jié)閥門、上下游切斷閥門、爐頭手動閥、中心氧流量調(diào)節(jié)閥、單向閥檢修結(jié)束后安裝前進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時，沒有按規(guī)定速率進(jìn)行升壓、減壓操作，沒有按規(guī)定時間進(jìn)行保壓操作，就會引發(fā)滑脫、超壓、爆炸事故，傷害人員、損壞設(shè)備。閥門開啟、關(guān)閉過快是此類事故的誘發(fā)因素，啟閉閥門時，閥瓣與閥座的沖擊、擠壓，閥門部件之間的摩擦是誘發(fā)此類事故激發(fā)能源。采取以下措施預(yù)防此類的事故發(fā)生：

1)檢修前進(jìn)行氧氣管線泄壓操作，用氮?dú)夥侄未祾咧脫Q氧氣管線，并制定檢修方案、動火方案。

2)氧氣入單爐氧氣切斷閥、流量調(diào)節(jié)閥門、上下游切斷閥門、爐頭手動閥、中心氧流量調(diào)節(jié)閥、單向閥檢修結(jié)束后安裝前進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時，嚴(yán)格按照規(guī)定速率進(jìn)行升壓、減壓、保壓操作。

3)加強(qiáng)職工業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高其業(yè)務(wù)水平。

3 結(jié)束語

多元料漿氣化裝置氧氣輸送爐頭管線事故的防范是一項復(fù)雜的工作，它需要全體員工全身心的投入。要防范上述事故的發(fā)生，除了做好上述工作，還應(yīng)由專業(yè)技術(shù)人員利用氧氣微量檢測儀器定期對氧氣管線泄漏情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時解決；做好氧氣管線各法蘭跨接導(dǎo)線工況的檢查，保證其完好無損，將事故苗頭消滅在萌芽狀態(tài)。

[1]劉凌燕,黃小武.試論工業(yè)氧氣管道的事故原理與控制技術(shù)[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2002,28(2):18-20.

[2]王曉東.氧氣管道設(shè)計方面的探討[J].河北冶金,2004(3):22-24.