火電廠脫硫系統(tǒng)防火安全管理工作分析

陶 明，岳佳全，王琰科

(西安熱工研究院有限公司，陜西 西安 710054)

0 引言

隨著我國對(duì)燃煤機(jī)組污染物排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)苛，在不斷提高脫硫系統(tǒng)污染物脫除效率的同時(shí)，系統(tǒng)的投運(yùn)率也必須得到保證。脫硫系統(tǒng)防腐的可靠性對(duì)濕法脫硫系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，所以防腐也被稱為濕法脫硫的生命工程。

我國濕法脫硫吸收塔、煙道等設(shè)備的防腐材料主要采用價(jià)格低廉、施工簡單、維護(hù)方便的玻璃鱗片襯里涂料。由于防腐襯里涂料的易燃、易揮發(fā)特性，防腐施工又涉及到受限空間作業(yè)和交叉施工作業(yè)等一系列安全問題；如果對(duì)防腐施工管控不當(dāng)，極易發(fā)生火災(zāi)事故。自濕法脫硫在我國火電廠普遍應(yīng)用以來，每年均有多起脫硫系統(tǒng)火災(zāi)事故，既造成了重大經(jīng)濟(jì)損失，又延誤了改造工期，影響了機(jī)組的正常投運(yùn)。

1 燃燒與火災(zāi)

燃燒俗稱“著火”，是可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反應(yīng)，通常伴有火焰、發(fā)光和發(fā)煙現(xiàn)象。只有具備了可燃物、點(diǎn)火源、氧化劑這3個(gè)必要條件，燃燒才能夠發(fā)生。燃燒并不意味著火災(zāi)，只有當(dāng)燃燒在時(shí)間和空間失去控制，并且造成財(cái)產(chǎn)損失、人身傷亡或環(huán)境破壞時(shí)，才構(gòu)成火災(zāi)。根據(jù)危險(xiǎn)源理論，影響火災(zāi)擴(kuò)大蔓延的因素可歸為3類火災(zāi)危險(xiǎn)源，這3類火災(zāi)危險(xiǎn)源的共同作用使火災(zāi)擴(kuò)大、蔓延，構(gòu)成災(zāi)害后果。

(1) I類火災(zāi)危險(xiǎn)源。事故的本質(zhì)是能量的意外釋放，因此，能量或危險(xiǎn)物質(zhì)在火災(zāi)中占有非常重要的位置，成為I類火災(zāi)危險(xiǎn)源，如易燃物質(zhì)等。

(2) II類火災(zāi)危險(xiǎn)源。對(duì)易燃物質(zhì)所產(chǎn)生的能量起控制作用的措施發(fā)生失效的因素，如消防器材失效等。

(3) III類火災(zāi)危險(xiǎn)源。由于消防安全策略及其組織失誤等造成消防安全系統(tǒng)失衡的不安全因素，包括安全制度不健全、消防設(shè)施管理維護(hù)不當(dāng)和人員技能欠缺，以及消防救援力量薄弱及指揮失誤等因素。

通過對(duì)各類火災(zāi)事故的分析，火災(zāi)事故通常有如下4個(gè)特點(diǎn)。

(1) 因果性。火災(zāi)事故是具有相互聯(lián)系的多種因素共同作用的結(jié)果，可歸納為人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、安全管理的缺陷及對(duì)意外事件的處理不當(dāng)?shù)榷鄠€(gè)原因。

(2) 隨機(jī)性。火災(zāi)事故的發(fā)生具有隨機(jī)性，即火災(zāi)事故是一種偶然的、隨機(jī)的事件。

(3) 潛伏性?；馂?zāi)事故尚未發(fā)生或尚未造成后果的時(shí)候似乎一切都處于正常和平靜的狀態(tài)。但是只要火災(zāi)隱患沒有消除，事故就存在發(fā)生的可能?；馂?zāi)事故發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、造成的損失都是不明確、難以預(yù)測的，存在潛伏性。

(4) 可預(yù)防性。發(fā)生火災(zāi)事故的場所是人造系統(tǒng)，這為預(yù)防火災(zāi)事故提供了基本前提，所以，火災(zāi)事故從理論上和客觀上講都是可預(yù)防的。其次，火災(zāi)事故的發(fā)生和發(fā)展是有規(guī)律的，只要按照科學(xué)的方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度進(jìn)行分析并積極做好有關(guān)預(yù)防工作，火災(zāi)事故也是能避免的。

脫硫系統(tǒng)的火災(zāi)事故也完全符合上述理論，以下結(jié)合上述理論，分析脫硫系統(tǒng)火災(zāi)的原因，提出防火安全管理工作的建議。

2 脫硫系統(tǒng)中主要易燃物

脫硫系統(tǒng)吸收塔及煙道的防腐襯里是以乙烯基酯樹脂材料為主，再加入30 %片徑不等的玻璃鱗片以及其他功能性助劑等制得的。根據(jù)國家對(duì)常用危險(xiǎn)化學(xué)品的分類，乙烯基酯樹脂(vinyl ester resins)屬于易燃液體中的類別2——高度易燃液體和蒸汽(閃點(diǎn)小于23 ℃和初沸點(diǎn)大于35 ℃)，其危險(xiǎn)特性主要是具有毒性并揮發(fā)刺激性氣味，遇到明火、高熱能引起燃燒爆炸。由于其揮發(fā)的蒸汽相對(duì)空氣重(蒸汽相對(duì)密度約3.0)，所以揮發(fā)氣體向低處擴(kuò)散，在達(dá)到一定濃度時(shí)，如遇火源將著火爆炸(爆炸極限為2.6 %—13.4 %)。

脫硫系統(tǒng)吸收塔內(nèi)的噴淋層以及除霧器均采用非金屬材質(zhì)。噴淋層主要采用玻璃鋼，玻璃鋼學(xué)名為纖維增強(qiáng)塑料，其基體材料為不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂(類似于防腐襯里主要材料乙烯基酯)，增強(qiáng)材料可采用玻璃纖維布、玻璃纖維表面氈、玻璃纖維短切氈。其中纖維布和表面氈的單位質(zhì)量為30—50 g/m2，短切氈的單位質(zhì)量為300—600 g/m2。除霧器主要采用聚丙烯材質(zhì)(PP)，為了提高材料的耐熱性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，需要添加約30 %的滑石粉、玻璃纖維等增強(qiáng)性材料。聚丙烯為半透明無毒無味的蠟狀固體，易燃且火焰無煙，燃燒時(shí)有燒滴現(xiàn)象，密度約0.90—0.91 g/cm3，熱分解溫度310—365 ℃，熔點(diǎn)為164—170 ℃。

通過對(duì)火電廠濕法脫硫系統(tǒng)塔內(nèi)核心設(shè)備——噴淋層與除霧器主要材質(zhì)進(jìn)行分析，得出其均為樹脂或塑料制品。此類材料具有化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕、耐沖擊、易成型且加工成本低的特性，但同時(shí)也有耐熱性差、易變形、易燃燒的缺點(diǎn)。其一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢難以控制，所以在設(shè)備安裝、檢修期間必須采取有效的防火措施，以確保施工安全。

3 火災(zāi)原因分析及防火安全管理重要性

火電廠脫硫系統(tǒng)改造和檢修過程中，構(gòu)成燃燒的3個(gè)要素較為充分，其中防腐材料和主要塔內(nèi)件材料均為易燃物質(zhì)；點(diǎn)火源表現(xiàn)形式有火焰、火星、高熱物體、電火花等，這些在施工過程中也普遍存在；脫硫吸收塔受煙囪自拔力影響，易形成一定的抽吸效果，使得空氣供給較為充裕，一旦燃燒，則塔內(nèi)充足的易燃物和氧氣供應(yīng)，會(huì)使得火災(zāi)蔓延，難以控制。

從火災(zāi)事故原因的3個(gè)層次分析，本質(zhì)原因是吸收塔內(nèi)部有大量易燃的樹脂類化學(xué)物品，這些物質(zhì)在一定條件下可以釋放出大量熱能和化學(xué)能，從而造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失?；馂?zāi)事故的直接原因是生產(chǎn)作業(yè)中產(chǎn)生點(diǎn)火源，同時(shí)在3類火災(zāi)危險(xiǎn)源的共同作用下蔓延成災(zāi)?；馂?zāi)事故的間接原因則是防火安全管理的缺失。

從近年來的脫硫吸收塔火災(zāi)事故分析可以看出，火災(zāi)基本發(fā)生在吸收塔改造的前期準(zhǔn)備和后期收尾階段，而在防腐施工過程中卻很少有火災(zāi)發(fā)生。說明在防腐施工中，各項(xiàng)安全管理工作落實(shí)較好，對(duì)點(diǎn)火源的管控嚴(yán)格，而在其他施工階段，安全管理出現(xiàn)漏洞或者由于趕工而對(duì)防火安全存在僥幸心理。由此也可以看出，只要在施工各個(gè)階段重視防火安全管理工作，落實(shí)各項(xiàng)防火安全措施，脫硫系統(tǒng)的火災(zāi)事故是可以預(yù)防和避免的。管理工作的重點(diǎn)應(yīng)放在如下3個(gè)方面：

(1) 加強(qiáng)施工各階段點(diǎn)火源的控制和防止燃燒蔓延各項(xiàng)措施落實(shí)工作；

(2) 防火管理工作應(yīng)從改造或檢修施工開始至結(jié)束，不應(yīng)局限于防腐施工期間；

(3) 在設(shè)計(jì)、施工階段就應(yīng)該重視防火及消防設(shè)施相關(guān)工作，這些設(shè)施應(yīng)先于工程施工并具備投運(yùn)能力，例如：吸收塔各層消防水、脫硫系統(tǒng)隔離擋板、各層平臺(tái)及逃生通道等。

4 脫硫系統(tǒng)施工防火安全措施

從上述分析中可以看出，防火安全管理的首要工作就是各項(xiàng)安全措施的明確和落實(shí)，脫硫系統(tǒng)防火安全措施使得該項(xiàng)工作有章可循。依據(jù)有關(guān)單位的防火安全管理經(jīng)驗(yàn)和國家相關(guān)安全管理標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)出火電廠脫硫系統(tǒng)在檢修、技改施工各個(gè)階段防火安全工作的一些通用措施。

4.1 脫硫系統(tǒng)施工防火安全基本要求

(1) 防腐作業(yè)期間，防腐區(qū)域周邊10 m范圍內(nèi)及其上下空間嚴(yán)禁一切動(dòng)火作業(yè)，只允許進(jìn)行防腐施工。

(2) 非防腐作業(yè)期間，吸收塔、煙道等防腐區(qū)域是一級(jí)動(dòng)火區(qū)，所有動(dòng)火作業(yè)須按一級(jí)動(dòng)火級(jí)別管理。

(3) 新建、改造、檢修環(huán)保設(shè)施過程中應(yīng)在煙囪入口煙道加裝凈煙氣隔離板，隔絕環(huán)保設(shè)施發(fā)生

火災(zāi)時(shí)對(duì)煙囪產(chǎn)生影響。

4.2 防腐施工期間防火要求

(1) 防腐區(qū)域周邊10 m處應(yīng)設(shè)置圍擋，在隔離防護(hù)墻四周懸掛“防腐施工，嚴(yán)禁煙火”等明顯的警告標(biāo)識(shí)牌。設(shè)置唯一出入口，24 h門崗，人員進(jìn)出須登記，并佩戴防腐作業(yè)區(qū)域通行證，交出火種和關(guān)閉無線通訊設(shè)備。施工人員不準(zhǔn)穿釘有鐵掌的鞋和容易產(chǎn)生靜電火花的化纖服裝。

(2) 防腐區(qū)域安裝攝像頭，保持不間斷監(jiān)控，專人負(fù)責(zé)監(jiān)視。

(3) 消防水管應(yīng)鋪設(shè)至防腐作業(yè)面，就近設(shè)置手動(dòng)開關(guān)，保證水壓正常，能夠及時(shí)投用。每個(gè)防腐作業(yè)面放置足夠的滅火器，按作業(yè)人員配置足夠的消防水桶（壺）、濕拖把等便攜式消防器具。

(4) 吸收塔和煙道內(nèi)部防腐施工時(shí)，應(yīng)保留2個(gè)以上的出入人孔門，并保持通道的暢通。在吸收塔人孔門或管口設(shè)置防爆型軸流通風(fēng)機(jī)，滿足塔內(nèi)通風(fēng)需要。

(5) 防腐作業(yè)時(shí)應(yīng)設(shè)專職安全監(jiān)督人員，但不得參與作業(yè)。禁止在吸收塔和煙道內(nèi)部進(jìn)行配料、攪拌作業(yè)。

(6) 在對(duì)防腐層進(jìn)行局部(吸收塔、煙道內(nèi)壁，底板，支撐梁等)修補(bǔ)時(shí)，禁止在周邊10 m范圍內(nèi)及其上下空間動(dòng)火。

(7) 防腐作業(yè)需要采取加熱措施時(shí)，可采用水暖盤管加熱，禁止采用明火直接加熱。

(8) 材料按照每天施工所需量運(yùn)至防腐區(qū)域，每日施工結(jié)束后應(yīng)將空桶及余料運(yùn)至專用庫房存放，材料禁止過夜存放在防腐區(qū)域內(nèi)。

(9) 施工器具(刮板、毛輥、泥桶等)每日施工結(jié)束后清洗干凈，集中存放在防腐區(qū)域內(nèi)。無法清洗使用的器具應(yīng)及時(shí)清出防腐區(qū)域，并對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行清理。

4.3 非防腐施工期間防火要求

(1) 防腐區(qū)域內(nèi)所有動(dòng)火作業(yè)均應(yīng)辦理一級(jí)動(dòng)火票。動(dòng)火只能單點(diǎn)作業(yè)，禁止多點(diǎn)同時(shí)作業(yè)。

(2) 吸收塔動(dòng)火前，底部須做好全面防護(hù)措施或在底部注入一定高度的水。

(3) 動(dòng)火作業(yè)前，應(yīng)測定現(xiàn)場可燃?xì)怏w濃度滿足動(dòng)火要求；動(dòng)火過程中每隔2 h測定1次，當(dāng)發(fā)現(xiàn)濃度不合格或異常升高時(shí)應(yīng)立即停止動(dòng)火，在未查明原因或排除險(xiǎn)情前不得重新動(dòng)火。

(4) 在吸收塔及煙道等處進(jìn)行外壁動(dòng)火作業(yè)前，將動(dòng)火點(diǎn)周圍400 mm內(nèi)的鱗片清理干凈。在動(dòng)火作業(yè)過程中，應(yīng)采取降溫和防止火星飛濺等措施。焊割作業(yè)應(yīng)采取間歇性工作方式，防止持續(xù)高溫傳熱損壞或引燃周邊防腐材料。

(5) 吸收塔動(dòng)火作業(yè)過程中，動(dòng)火作業(yè)區(qū)域、吸收塔底部應(yīng)各有1名監(jiān)護(hù)人。其他部位動(dòng)火作業(yè)過程中，應(yīng)有專人監(jiān)護(hù)。外壁動(dòng)火作業(yè)時(shí)，內(nèi)部監(jiān)護(hù)人員應(yīng)正確判斷外壁動(dòng)火點(diǎn)對(duì)應(yīng)的內(nèi)壁位置，并隨時(shí)監(jiān)測內(nèi)部對(duì)應(yīng)部位的狀況。監(jiān)護(hù)人應(yīng)始終在現(xiàn)場，如發(fā)現(xiàn)火情則立即滅火并停止工作。

(6) 除霧器附近區(qū)域動(dòng)火作業(yè)前，應(yīng)拆除作業(yè)點(diǎn)周圍局部除霧器片，禁止將除霧器上鋪設(shè)防火布作為隔離措施。

(7) 檢查確認(rèn)除霧器沖洗水系統(tǒng)及水源可靠、備用。除霧器沖洗水管道動(dòng)火作業(yè)前，應(yīng)隔離局部系統(tǒng)，保留其余除霧器沖洗水系統(tǒng)備用。

(8) 動(dòng)火作業(yè)時(shí)，必須采取可靠的隔離措施，如關(guān)閉相通、相鄰設(shè)備的煙氣擋板、管道隔絕閥門和封堵管口等，防止火種引燃防腐層、除霧器以及落入相通的防腐煙(管)道內(nèi)，引起火災(zāi)。禁止在相通、相連的設(shè)備內(nèi)進(jìn)行防腐作業(yè)。若需對(duì)與吸收塔相通的可拆卸管道進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)，必須將其拆下搬到安全地方進(jìn)行；拆卸管道螺栓禁止采用電焊、氣割方式進(jìn)行。

(9) 動(dòng)火期間應(yīng)隨時(shí)檢查施工區(qū)域易燃雜物，并及時(shí)清理。動(dòng)火作業(yè)結(jié)束后，檢查施工區(qū)域，排除隱患，并在現(xiàn)場留守2 h以上，防止發(fā)生火險(xiǎn)。

4.4 材料的存儲(chǔ)與施工用電防火要求

(1) 防腐材料應(yīng)存放在遠(yuǎn)離施工區(qū)域(防腐區(qū)域50 m以外)的專用倉庫內(nèi)，分類存放，專人看管，并按照《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》(國務(wù)院令591號(hào))的要求，建立完善嚴(yán)格的管理制度，落實(shí)防火措施。

(2) 存放原材料之間保持安全距離，標(biāo)識(shí)明顯，配置足夠滅火器，在倉庫周邊10 m范圍內(nèi)嚴(yán)禁動(dòng)火。設(shè)置“嚴(yán)禁煙火”標(biāo)志。

(3) 倉庫照明、開關(guān)等電器設(shè)施采用防爆型。

(4) 所有電氣設(shè)備均應(yīng)選用防爆型，安裝漏電保護(hù)器，電源線使用軟橡膠電纜，不能有接頭。

(5) 施工用臨時(shí)電氣開關(guān)、電源箱等設(shè)置在吸收塔、煙道外，標(biāo)識(shí)明顯。臨時(shí)電源在防腐施工結(jié)束后，應(yīng)立即拆除。

(6) 防腐區(qū)域內(nèi)部照明應(yīng)使用不超過12 V的防爆型行燈，燈具距離內(nèi)部防腐涂層及除霧器1 m以上。行燈變壓器可靠接地，并放置在塔外且不易被觸碰的地方。施工人員在切斷電源后方可離開。

(7) 電焊機(jī)接地線應(yīng)設(shè)置在防腐區(qū)域外并禁止接在防腐設(shè)備及管道上。

5 結(jié)論

通過對(duì)脫硫系統(tǒng)所涉及的易燃物特性、火災(zāi)原因以及安全防火措施的分析，得出以下結(jié)論。

(1) 脫硫系統(tǒng)中存在大量易燃設(shè)備及材料，且發(fā)生火災(zāi)后火勢大、蔓延快、不易撲救，所造成的損失也嚴(yán)重。在各施工階段的安全管理中，應(yīng)將防火安全管理作為重點(diǎn)工作，施工各方均須高度重視。

(2) 只要嚴(yán)格執(zhí)行并落實(shí)各項(xiàng)防火安全管理措施，脫硫系統(tǒng)的火災(zāi)是完全可以預(yù)防和避免的。

(3) 脫硫系統(tǒng)改造工作是按步驟執(zhí)行的，不具備突擊趕工的工作特性，在進(jìn)行改造或檢修前，應(yīng)制定合理的工期，避免在施工中任意壓縮工期，倉促中導(dǎo)致安全管理工作不到位，造成火災(zāi)事故發(fā)生。

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