德士古煤氣化爐燒嘴燒壞事故分析及預(yù)防

劉 波

（兗礦集團(tuán)有限公司，山東 鄒城273500）

德士古氣化工藝過程是高壓水煤漿與純氧在工藝燒嘴內(nèi)混合, 呈射流狀態(tài)進(jìn)入氣化爐，在高溫、高壓下進(jìn)行氣化反應(yīng),生成以CO 和H2為主要成分的粗合成氣。 氣化爐燒嘴作為氣化爐的關(guān)鍵部件,長期工作在高溫、高壓狀態(tài)下，燒嘴的穩(wěn)定運(yùn)行對氣化爐的長周期穩(wěn)定運(yùn)行起至關(guān)重要的作用。 2011 年我公司某化工單位發(fā)生一起德士古煤氣化爐燒嘴冷卻水盤管破裂引起的燒嘴燒壞事故，本文通過對該事故發(fā)生原因的系統(tǒng)分析，提出了具體的預(yù)防、改進(jìn)措施，可以有效避免燒嘴類似事故的發(fā)生。

1 事故經(jīng)過

我公司某化工單位氣化裝置設(shè)置德士古煤氣化爐兩臺。2011 年8月29 日20 時08 分29 秒，氣化控制室操作人員發(fā)現(xiàn)其中一臺氣化爐運(yùn)行壓力突然出現(xiàn)下降，同時向調(diào)度室匯報，控制室操作人員立即通過攝像頭監(jiān)控氣化框架畫面，發(fā)現(xiàn)有大量濃煙霧冒出，初步判斷為氣化框架有氣體泄漏，20 時08 分46 秒氣化爐氧氣流量由28817 Nm3/h波動至32377 Nm3/h。 由于無法判斷具體泄漏位置，為確保裝置安全，當(dāng)班操作人員立即對氣化系統(tǒng)進(jìn)行緊急停車， 并同時向調(diào)度室匯報。調(diào)度室指揮后系統(tǒng)切氣停車，并通知相關(guān)崗位做好工藝處理。 兩臺氣化爐先后于20 時08 分47 秒和20 時08 分50 秒停車。氣化高壓氧氣管線緊急隔離，切至空分界區(qū)內(nèi)放空，并對氧氣管線進(jìn)行氮?dú)庵脫Q。20時13 分氣化完成系統(tǒng)停車并進(jìn)入降壓、充氮?dú)庵脫Q程序。

本次事故造成燒嘴盤管、外氧噴頭燒壞，直接損失雖然較小，但氣化爐燒嘴冷卻水盤管出現(xiàn)破損后，因溫度較高燒嘴冷卻水盤管被迅速燒壞，大量高壓、高溫氣體通過被燒化的燒嘴冷卻水盤管進(jìn)出口部位進(jìn)入氣化框架，可燃、有毒氣體和煙霧充斥氣化框架，直接導(dǎo)致了事故的進(jìn)一步發(fā)展，造成全廠停車，若非操作人員操作及時，險些釀成重大事故。

圖1

2 事故原因

2.1 直接原因

由于氣化爐燒嘴冷卻水盤管出現(xiàn)漏點(diǎn)，爐內(nèi)氣體壓力遠(yuǎn)大于盤管內(nèi)冷卻水的壓力，導(dǎo)致氣化爐內(nèi)高溫、高壓混合氣體沿漏點(diǎn)進(jìn)入燒嘴冷卻水盤管，導(dǎo)致爐嘴冷卻水盤管被燒壞破裂，氣體竄出，夾雜炭灰形成大量煙霧。

2.2 間接原因

燒嘴冷卻水流量低聯(lián)鎖動作延遲時間原設(shè)計為10s，時間設(shè)置不合理，造成聯(lián)鎖保護(hù)不能及時發(fā)揮作用，未及時聯(lián)鎖停車，造成事故的進(jìn)一步發(fā)展。

3 事故原因分析

1）燒嘴的使用運(yùn)行管理不到位，沒有摸索總結(jié)燒嘴常規(guī)運(yùn)行周期，沒有建立完備的燒嘴運(yùn)行記錄。 該單位燒嘴運(yùn)行最長周期為67 天，事故燒嘴為2011 年6 月28 日投入使用，8 月4 日連投一次，8 月22 日連投一次，至8 月22 日連投時該燒嘴已運(yùn)行55 天，連投前沒有對燒嘴進(jìn)行全面檢查和分析；至8 月29 日發(fā)生事故時，燒嘴已運(yùn)行61 天，在已接近最長運(yùn)行周期的情況下，未及時對該燒嘴進(jìn)行全面檢查和分析。

2）聯(lián)鎖保護(hù)原設(shè)計存在缺陷，聯(lián)鎖動作延時過長，未起到安全保護(hù)的作用。 若聯(lián)鎖能在氣化爐燒嘴出現(xiàn)故障初期及時動作，可以極大增加裝置的安全性，有效避免或減小事故損失。 從DCS 上的信號延時趨勢來看，其燒嘴冷卻水溫度、流量差等聯(lián)鎖延時時間均為10s，延時時間太長，不利于氣化爐的安全運(yùn)行，本次氣化爐燒嘴DCS 記錄從盤管泄漏到停車期間信號異常持續(xù)時間為8S, 聯(lián)鎖跳車還沒有動作，就手動停車了。

3）氣化爐冷卻水入口支管段上沒有壓力測量點(diǎn)，只有進(jìn)口流量、進(jìn)出口流量差、回水溫度信號，這幾種信號反應(yīng)相對較慢，而壓力信號反應(yīng)最快，說明聯(lián)鎖動作條件不完善。

4 預(yù)防、改進(jìn)措施

1）切實(shí)把安全生產(chǎn)擺到第一位的位置，正確處理安全與生產(chǎn)的關(guān)系，做到不安全不生產(chǎn)，先安全后生產(chǎn)，堅決杜絕設(shè)備超檢修周期運(yùn)行。

2）科學(xué)制定燒嘴使用周期，做到有計劃地使用和更換，特別是連投時，要充分考慮到燒嘴的累計運(yùn)行時間，運(yùn)行時間較長的必須進(jìn)行全面檢查后，方可繼續(xù)使用。 不能盲目地追求燒嘴長周期運(yùn)行。

3）對全廠控制系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)有效性排查，確保聯(lián)鎖保護(hù)齊全有效。重點(diǎn)對氣化爐、變換爐、合成塔、壓縮機(jī)、汽輪機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備的聯(lián)鎖動作條件和延遲時間進(jìn)行分析，并與公司內(nèi)部其他化工單位相同、相似設(shè)備聯(lián)鎖進(jìn)行對比，對工藝相同但聯(lián)鎖設(shè)置差別較大的，重點(diǎn)分析；對不合理的時間延時要按審批程序進(jìn)行更改。

4） 及時與設(shè)備聯(lián)鎖軟件包提供商溝通， 了解聯(lián)鎖軟件包更新情況，并對聯(lián)鎖保護(hù)進(jìn)行升級完善。 經(jīng)了解，GE 公司的燒嘴冷卻水聯(lián)鎖軟件包已經(jīng)有了升級版，增加了聯(lián)鎖，如冷卻水壓力的高高報、低低報，流量差的高高報、低低報、緊急停車聯(lián)鎖等，其聯(lián)鎖延時時間為2S。 根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況， 將氣化爐燒嘴冷卻水連鎖延時時間設(shè)定為2.7S， 同時在氣化爐燒嘴冷卻水入口支管截止閥前增設(shè)壓力測量點(diǎn)，并參與報警聯(lián)鎖，聯(lián)鎖值設(shè)為3.0Mpa（正常運(yùn)行值為1.5～1.7MPa）。

5 結(jié)束語

由于氣化爐燒嘴的穩(wěn)定運(yùn)行直接決定著氣化爐的長周期、 安全運(yùn)行，本文通過一起典型的德士古煤氣化爐燒嘴燒壞事故，及對事故發(fā)生原因的具體分析，提出了有針對性的預(yù)防、改進(jìn)措施，為氣化爐的長周期、安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，同時可以有效避免類似事故的發(fā)生。

［1］呂運(yùn)江，潘榮，呂傳磊.德士古煤氣化工藝運(yùn)行方式總結(jié)[J].化肥工業(yè)，2008，2.