煤氣放空造成安鋼制氧機(jī)停車事故的原因和對策分析

侯志勇

（安陽鋼鐵股份有限公司制氧廠，河南安陽455004）

制氧

煤氣放空造成安鋼制氧機(jī)停車事故的原因和對策分析

侯志勇

（安陽鋼鐵股份有限公司制氧廠，河南安陽455004）

煤氣放空造成制氧機(jī)大面積停車是安鋼制氧史上第一次。對事故原因進(jìn)行了分析，提出了整改意見，避免了此事故再次發(fā)生。

煤氣放空；主冷液氧總烴超標(biāo)；整改；反思

1 前言

2011年9月22日晚至9月23日，因為煤氣放空，安陽鋼鐵公司制氧廠4套運行制氧機(jī)組同時出現(xiàn)主冷總烴快速、嚴(yán)重超標(biāo)的惡性安全事故隱患，造成4套運行機(jī)組有3套停車。

2 煤氣放空致制氧機(jī)主冷液氧總烴超標(biāo)事故造成了比較大的經(jīng)濟(jì)損失和生產(chǎn)損失

本次大范圍、大幅度液氧主冷總烴嚴(yán)重超標(biāo)，在制氧廠歷史上是第一次。直接經(jīng)濟(jì)損失48萬元：

（1）各機(jī)組空壓機(jī)空轉(zhuǎn)沒有產(chǎn)品輸出的電耗損失約28萬元。

（2）消耗產(chǎn)品液氧220.9 m3，保守估計市值約20萬元。

（3）本次主冷液氧總烴超標(biāo)對安鋼煉鐵、煉鋼等冶金需氧用戶生產(chǎn)影響特別大。

氧氣供應(yīng)由當(dāng)時正常的85500 m3/h降低到約14000 m3/h，僅為常規(guī)氧供應(yīng)量的16.37%，安鋼冶金生產(chǎn)損失由此可見一斑。

（4）主冷總烴超標(biāo)引起的制氧機(jī)爆炸風(fēng)險令人心有余悸，如果當(dāng)時沒有成功處置，一旦幾臺制氧機(jī)同時因此釀成惡性事故，對安鋼冶金安全和生產(chǎn)將是毀滅性打擊。

3 原料空氣進(jìn)口有大量煤氣成分是此次制氧機(jī)主冷液氧總烴大幅度超標(biāo)的原因

3.1 總烴超標(biāo)的直接原因

本次主冷總烴超標(biāo)的根源在于空氣中煤氣含量增加，有生產(chǎn)單位煤氣沒有經(jīng)過處理直接放空。

（1）當(dāng)時煤氣放散情況

9月22日21：30許，安鋼某廠一系統(tǒng)硫銨滿流槽液封因煤氣壓力超高被擊穿，造成煤氣外溢，22：30開啟1#終冷塔頂部放散口非點燃放散煤氣，23日1：10公司總調(diào)要求關(guān)閉終冷塔頂煤氣放散，1：30許一系統(tǒng)硫銨滿流槽液封因煤氣壓力超高再次被擊穿，2：08煤氣風(fēng)機(jī)停運后恢復(fù)。

9月22日21：30至次日2：08，一直有大量煤氣非點燃放散。

（2）當(dāng)時天氣情況

2011年9月22日～23日，安陽天氣情況是：最高氣溫22日27℃，23日28℃，最低氣溫都是11℃，天氣都是晴，風(fēng)向都是無持續(xù)風(fēng)向，風(fēng)力都是微風(fēng)。

上述天氣資料表明，當(dāng)天風(fēng)力并不明顯有力于空氣中的煤氣組份被吸入制氧機(jī)原料氣吸入口。

（3）放散口距離制氧機(jī)吸入口情況

經(jīng)過總圖核實，位于制氧廠區(qū)西側(cè)的某廠一系統(tǒng)終冷塔頂部煤氣放散口距制氧機(jī)空透吸入口直線距離：2#14000是971 m，1#23500是1023 m，2#23500是1179 m，3#23500是1234 m，硫銨滿流槽液封被擊穿產(chǎn)生的煤氣放空口距空透吸入口直線距離：2#14000是1041 m，1#23500是1094 m，2#23500是1252 m，3#23500是1304 m。

一系統(tǒng)終冷塔頂部煤氣放散口是DN150管，DN125調(diào)閥，出口距地面30多米，向上放散；硫銨滿流槽液封是DN250管，主管距地3.5 m，出口基本接近地面，向地面放散再向上反彈。兩個放空口位置距離制氧機(jī)空透空氣吸入口直線距離都接近和超過1000 m，中間還有許多高高低低的建筑物，距離并不很近。

3.2 維護(hù)制氧機(jī)原料空氣穩(wěn)定合格是事關(guān)制氧機(jī)穩(wěn)定運行的一件大事，國標(biāo)對制氧機(jī)原料空氣進(jìn)口總烴含量有明確規(guī)定

防止制氧機(jī)主冷液氧總烴超標(biāo)的辦法是預(yù)防為主，控制環(huán)境空氣質(zhì)量。GB16912-2008《深度冷凍法生產(chǎn)氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程》4.2.2規(guī)定：空分裝置的吸風(fēng)口與散發(fā)碳?xì)浠衔铮ㄓ绕涫且胰玻┑扔泻怏w發(fā)生源應(yīng)有一定的安全距離。吸風(fēng)口空氣中有害雜質(zhì)允許極限含量應(yīng)通過實際檢測，符合表1要求。

表1 有害雜質(zhì)允許極限含量要求表

原料空氣中碳?xì)浠衔锏暮恐苯佑绊懼骼湟貉蹩偀N含量，目前制氧機(jī)的分子篩吸附器雖然對原料空氣中的碳?xì)浠衔镉幸欢ǖ奈侥芰Γ荒芪剿刑細(xì)浠衔?，甲烷和乙烷不能吸附，同時還有一部分碳?xì)浠衔镆┰椒肿雍Y吸附劑進(jìn)入到精餾塔主冷凝蒸發(fā)器的液氧中。

制氧機(jī)投產(chǎn)時，并沒有設(shè)計原料進(jìn)口空氣總烴分析，經(jīng)過幾次主冷總烴超標(biāo)后，我們在2#14000空氣進(jìn)口設(shè)在線色譜，連續(xù)分析原料空氣總烴，做為空氣總烴超標(biāo)預(yù)警手段，自動報警。

一旦出現(xiàn)報警：空分人員第一時間向制氧調(diào)度報告，并關(guān)注主冷液氧總烴變化情況；制氧調(diào)度通知各運行崗位密切關(guān)注主冷液氧總烴分析變化情況；制氧調(diào)度同時向總調(diào)報告，由總調(diào)檢視各可能煤氣放空的單位是否存在無序放空情況，并對煤氣進(jìn)行減少無序放空干預(yù)。

3.3 主冷液氧總烴歷年超標(biāo)情況的不完全統(tǒng)計

（1）2#14000制氧機(jī)從2006年4月～2006年12月，9個月不完全統(tǒng)計就有7次因主冷總烴明顯超標(biāo)，需要排放主冷液氧。

（2）2008年10月～2010年9月，2#和3#23500主冷液氧中碳?xì)浠衔锟偀N24個月報警463次，報警值大都在40～80 mg/L之間：2008年10月至年底報警79次，2009年報警234次，2010年報警53次，2011年初至9月底報警97次。

（3）1#、2#、3#23500制氧機(jī)在投產(chǎn)時就配置有主冷液氧總烴分析儀，因為時有主冷總烴超標(biāo)情況出現(xiàn)，兩套6000和兩套14000也共用一套增上的總烴在線分析色譜。

3.4 對安鋼主廠區(qū)存在的可能影響空氣總烴含量的煤氣相關(guān)情況調(diào)查

（1）安鋼煤氣種類：安鋼有焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、高爐煤氣和混合煤氣。

（2）國標(biāo)對煤氣放散有明確規(guī)定：

GB6222-2005《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》“4.14剩余煤氣放散裝置應(yīng)設(shè)有點火裝置及蒸汽(或氮氣)滅火設(shè)施，需要放散時，一般應(yīng)點燃?！币竺簹夥派⒁c火放散；

GB6222-2005《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》也對煤氣放散管有要求，包括吹刷煤氣放散管和剩余煤氣放散管；

雖然煤氣放散是一種能量損失，煤氣系統(tǒng)運行的特殊性，決定煤氣系統(tǒng)可能會在某種情況和某種程度上存在放散現(xiàn)象。

（3）煤氣放散是否會對制氧機(jī)運行造成影響，與煤氣放散方式、非點火放散與制氧機(jī)空氣吸入口的距離和非點火放散量有關(guān)。

（4）目前公司煤氣放散的幾種可能情況：

工藝調(diào)節(jié)放散，要求必須點火，如果點火，對制氧工藝不會造成影響；如果不點火，可能會對制氧機(jī)運行安全性造成影響；調(diào)整煤氣管網(wǎng)工藝需要，煤氣柜DN700放散管目前時有短時放散，因放散管處于化危區(qū)，不具備點火放散條件。

檢修放散，一般是用戶末端放散，因為放空位置不具備點火條件，一般無法點火，但時間有限，對制氧工藝應(yīng)該也不會造成影響。

事故放散，比如造成本次制氧機(jī)大面積停車的煤氣放散，比如煤氣管道壓力波動擊穿水封的放散，此種放散，如果發(fā)現(xiàn)和處理不及時，會對制氧機(jī)的安全運行造成影響。

4 制氧廠對此次煤氣放空造成制氧機(jī)停車事故的思考及對策分析

4.1此次事故后，制氧廠將“主冷液氧總烴超標(biāo)的處理”做為制氧工技能大賽的考題，在職工中廣泛宣講總烴超標(biāo)的危險性，以考試的形式，宣講一旦主冷液氧總烴超標(biāo)的相應(yīng)處理措施：

（1）操作人員要：向調(diào)度匯報，尋找總烴超標(biāo)根源；與各機(jī)組比對，確認(rèn)總烴超標(biāo)的準(zhǔn)確性；查看分子篩是否工作正常，比如分子篩出口CO2是否超標(biāo)、工作時間是否超時、冷吹峰值是否達(dá)到、加熱溫度是否合理、分子篩是否有泄漏等；檢查空氣過濾器前是否有污染源，比如是否有大量汽車發(fā)動機(jī)尾氣等；

（2）制氧調(diào)度向總調(diào)匯報，協(xié)調(diào)改善空氣質(zhì)量；警示可能存在的制氧機(jī)停車風(fēng)險；通知相關(guān)人員做好應(yīng)急準(zhǔn)備；協(xié)調(diào)可能需要的返充液氧；

（3）減少原料空氣進(jìn)塔量；在空氣質(zhì)量不好情況下，減少空氣中總烴攝入，一旦空氣質(zhì)量好轉(zhuǎn)，增加空氣吸入；

（4）增大膨脹量，增加氧液體產(chǎn)量，提高主冷液位在一個較高水平，增加的液氧對空排放，直至主冷液氧總烴回歸到正常含量為準(zhǔn)；

（5）停止可能的氧氣放散，停止液氮生產(chǎn)，集中冷量以生產(chǎn)液氧為主；

（6）盡量減少粗氬塔負(fù)荷，將冷量向主冷轉(zhuǎn)移；

（7）停止液氧向貯槽生產(chǎn)；

（8）適當(dāng)減少氧氣產(chǎn)品生產(chǎn)，在保證氧純度前提下，生產(chǎn)較多液氧。保持較高主冷液位情況下，排放主冷液氧；直至主冷總烴回歸到正常含量為準(zhǔn)；

（9）分析人員加大手動取樣分析主冷總烴、液氧貯槽總烴、空氣中總烴頻率（監(jiān)控事態(tài)發(fā)展，確認(rèn)分析結(jié)果）；

（10）在增加液氧生產(chǎn)不足以降低主冷總烴含量情況下，用貯槽液氧返充主冷，稀釋主冷液氧總烴含量，主冷液氧保持較高液位情況下，對空排放主冷液氧；

（11）主冷液氧總烴持續(xù)升高，超過停車值，無法降低時，向制氧調(diào)度和總調(diào)申請停車排液；

（12）停車排液后，將空分加溫到總烴能解析溫度之上，或更高；

（13）重新組織開車，開車后的一段時間，仍然要保持主冷液氧較高液位和至少1%的液氧排放，密切關(guān)注主冷液氧總烴含量變化情況。

4.2此次主冷液氧總烴大幅度超標(biāo)，對制氧廠是第一次，具體嚴(yán)重到什么程度，發(fā)展到什么程度，無從判斷，停車、排液、加溫是最安全、最保險、最穩(wěn)妥的辦法。

4.3制氧廠是公司生產(chǎn)流程的一項重要組成環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)的重要性，越來越被認(rèn)識到。維護(hù)制氧機(jī)原料空氣總烴不超標(biāo)是事關(guān)制氧機(jī)穩(wěn)定運行的一件大事，要著力營造制氧機(jī)安全運行的生態(tài)環(huán)境。

（1）向公司管理、生產(chǎn)、使用煤氣相關(guān)部門多宣傳煤氣放空對制氧安全運行的影響，宣傳制氧機(jī)安全運行對空氣質(zhì)量的要求，要求安鋼廠區(qū)范圍內(nèi)煤氣放空盡量采取點燃放空。

（2）空氣總烴分析超標(biāo)和空氣中有異常刺鼻氣味時，制氧調(diào)度主動與總調(diào)溝通空氣質(zhì)量信息。

4.4此次煤氣放空造成制氧機(jī)停車事故處理效果：在主冷總烴嚴(yán)重超標(biāo)情況下，制氧廠相關(guān)人員成功處置、化解了液氧總烴急劇嚴(yán)重超標(biāo)的危害性，最大努力保證了公司最低限度安全生產(chǎn)。沒有釀成安全事故，設(shè)備、人身、生產(chǎn)安全；避免了制氧機(jī)可能出現(xiàn)的惡性爆炸事故。是一次制氧行業(yè)成功處置液氧總烴嚴(yán)重超標(biāo)的安全生產(chǎn)實踐。

4.5此次煤氣放空造成制氧機(jī)停車事故的經(jīng)驗和教訓(xùn)

經(jīng)驗：安全第一，不冒無謂風(fēng)險，設(shè)備安全是生產(chǎn)安全的基礎(chǔ)和前提；

教訓(xùn)：空氣質(zhì)量要預(yù)防為主，空氣質(zhì)量對制氧的重要性還要繼續(xù)宣傳，減少煤氣無序放散，要多宣傳，引起煤氣生產(chǎn)和管理單位的警惕和注意，尤其對能影響空氣質(zhì)量的單位和崗位要逐一宣傳到；

主冷液氧總烴超標(biāo)在100 mg/L以下，或可通過增加液氧產(chǎn)量、返充液氧、增加液氧排放量來達(dá)到稀釋效果，降低主冷總烴含量；如果總烴超標(biāo)嚴(yán)重，工藝調(diào)整將不足以在短時間內(nèi)快速降低主冷液氧總烴含量，此時只有停車加溫，來消除總烴超標(biāo)安全隱患。這也是要宣傳維護(hù)制氧機(jī)原料空氣總烴質(zhì)量安全的原因所在。

4.6要保證空氣和主冷液氧總烴分析儀工作正常。

4.7建立單位間溝通機(jī)制，發(fā)現(xiàn)空氣或主冷液氧總烴異常升高跡象后，制氧調(diào)度及時向總調(diào)報告，通知煤氣放空單位減排或采取措施。

煤氣直接放散要有報警機(jī)制，盡量避免直接排放；如果出現(xiàn)煤氣放空，總調(diào)要進(jìn)行排放干預(yù)，及時警示制氧廠，如果提前知道空氣總烴超標(biāo)，或可通過減少空氣量，降低制氧機(jī)負(fù)荷來緩沖；世界某著名大型氣體公司就規(guī)定，氣體公司（制氧廠）與周邊單位簽訂異常排放含總烴氣體要告知的合同或協(xié)議。

4.8制氧安全和煤氣安全同樣重要，平衡好兩個安全，體現(xiàn)了相關(guān)管理者的責(zé)任和水平。建議公司《安鋼煤氣管理制度》：根據(jù)GB6222-2005“4.14”要求，增加“煤氣放散要有點火放散”內(nèi)容；增加“煤氣非點火放散要通報總調(diào)和制氧調(diào)度”內(nèi)容。

5 此次煤氣放空造成制氧機(jī)停車事故之后的整改效果

（1）經(jīng)過此次主冷總烴大幅度超標(biāo)事件之后，原料空氣總烴含量對制氧機(jī)安全運行的重要性已經(jīng)被公司相關(guān)管理部門和生產(chǎn)部門所認(rèn)識和重視：

本次事故及之前，原料空氣吸風(fēng)口總烴含量經(jīng)常在允許吸入極限值附近徘徊，而今已經(jīng)明顯好轉(zhuǎn)：2012年12月7日，2#14000原料空氣總烴是2.13 mg/L，明顯低于允許吸入極限值8×10-6，同一時間2#14000主冷總烴是22.03 mg/L、1#23500主冷總烴是18.64 mg/L、2#和3#23500總烴是26.64 mg/L。都處于一個安全可控范圍。

（2）此次事故為以后類似問題的處理積累了許多成功經(jīng)驗，提高了應(yīng)對此類突發(fā)事故的能力，增加了相關(guān)單位對制氧安全的認(rèn)識，改善了制氧的運行環(huán)境。

[1]GB16912-2008，深度冷凍法生產(chǎn)氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程[S]. [2]GB6222-2005，工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程[S].

Reasons of Air Separator Outage Accident Caused by Gas Discharging and Countermeasures

HOU Zhiyong
(Oxygen Plant,Anyang Iron&Steel Co.,Ltd.,Anyang,Henan 455004,China)

Outage of many air separators caused by gas discharging is the first time in air separating history of Anyang Iron&Steel Co.,Ltd.The accident causes are analyzed.The related improvement suggestions are offered to avoid such accident.

gas discharging;far in excess of standard of total hydrocarbon of main cold liquid oxygen;improvement;thinking

TQ657.7

B

1006-6764(2013)07-0032-03

2013-02-16

侯志勇（1969-），男，1992年畢業(yè)于西安交通大學(xué)制冷設(shè)備與低溫技術(shù)專業(yè)，制氧高級工程師，現(xiàn)從事制氧生產(chǎn)技術(shù)管理工作。