兗礦國(guó)泰化工公司多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化裝置氣化爐煤氣外泄事故案例分析

　　事故經(jīng)過(guò)：

　　2005年2月11日1點(diǎn)40分，兗礦國(guó)泰化工公司多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化裝置氣化爐A的A1燒嘴口噴火，氣化崗位現(xiàn)場(chǎng)及中控人員發(fā)現(xiàn)后，馬上停車(chē)處理，停車(chē)后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)氣化爐A的燒嘴A1燒壞，冷卻水盤(pán)管頭部燒毀，盤(pán)管燒斷;四個(gè)燒嘴周?chē)突鸫u損壞，氣化爐頂部盲蓋燒損。氣化爐被迫停車(chē)檢修，更換燒嘴，修補(bǔ)耐火火磚，修補(bǔ)頂部盲蓋，檢修時(shí)間大約2個(gè)月。氣化爐A于2004年12月開(kāi)始試車(chē)，到目前為止共運(yùn)行了166小時(shí)

　　事故原因分析：

　　1. 燒嘴冷卻水管破裂是導(dǎo)致煤氣外泄事故的直接原因：

　　A爐于2005年2月11日1:40發(fā)生煤氣外泄事故是燒嘴冷卻水管破裂所致，與燒嘴損壞有關(guān)，與四噴嘴對(duì)置式氣化爐的結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。

　　燒嘴頭部腔室的燒嘴冷卻水進(jìn)水管與頭部腔室的焊縫的破裂，導(dǎo)致高溫合成氣竄入燒嘴冷卻水盤(pán)管，燒嘴冷卻水?dāng)嗔?。高?300℃的合成氣直接損壞燒嘴冷卻水管線。隨著燒嘴頭部冷卻腔室的燒損，外通道面積增大，氧氣流量急劇增加(1:40:05的3093Nm3/h急升至1:40:31的4633Nm3/h)，加速燒嘴頭部的燒蝕。合成氣與純氧燃燒，情形類(lèi)似用于氣割鋼板的純氧乙炔焰，對(duì)金屬有極大破壞力。高溫高壓合成氣沿?zé)炖鋮s水低壓(出口)管線竄出氣化爐，導(dǎo)致框架上出現(xiàn)較長(zhǎng)的火焰。A1燒嘴周?chē)突鸫u損壞與火焰由爐內(nèi)竄向燒嘴冷卻水盤(pán)管，燒出氣化爐直接有關(guān)，可能也與氣化爐停車(chē)后降壓過(guò)程中燒嘴冷卻水進(jìn)入爐膛(2:05~2:40)有關(guān)。

　　因燒嘴冷卻水管破裂導(dǎo)致燒嘴損壞的事故，在渣油氣化裝置、天然氣非催化部分氧化裝置上發(fā)生過(guò)數(shù)次，如新疆、寧夏、齊魯?shù)?。?guó)內(nèi)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，影響燒嘴壽命的因素很多，包括設(shè)計(jì)、加工、安裝和操作等多方面的原因。即使運(yùn)行多年的老廠，也依然存在操作不當(dāng)引起的燒嘴損壞的問(wèn)題。

　　2. 燒嘴冷卻水管破裂絕不是燒嘴盤(pán)管的磨蝕穿孔引起：

　　如果是磨蝕穿孔引起燒嘴冷卻水管的燒壞，那么A2、A3、A4燒嘴也會(huì)存在類(lèi)似情況，而據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察，A2、A3、A4燒嘴冷卻水管未出現(xiàn)磨蝕現(xiàn)象。A1燒嘴殘留的冷卻水管線有類(lèi)似磨蝕的小孔，應(yīng)該是火焰燒損的結(jié)果，沒(méi)有磨損的特征。另外A1燒嘴室也沒(méi)有磨痕。

　　我們初步認(rèn)定燒嘴冷卻水管燒壞的原因可能與燒嘴頭部腔室的水的進(jìn)出口位置有關(guān)。A1、A2燒嘴頭部腔室的水的進(jìn)出口方位為冷卻水上進(jìn)下出，這使得燒嘴頭部腔室內(nèi)的氣泡無(wú)法排出，腔室內(nèi)殘存氣泡，會(huì)導(dǎo)致上部燒嘴冷卻水進(jìn)水管與頭部腔室的焊縫位置局部過(guò)熱，使焊縫強(qiáng)度降低，造成斷裂。A2燒嘴頭部腔室的上部進(jìn)水焊縫的拉裂就是旁證，說(shuō)明強(qiáng)度已降低。A3、A4燒嘴頭部腔室的水的進(jìn)出口方位為冷卻水下進(jìn)上出，不存在類(lèi)似問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)燒嘴也較好。Texaco燒嘴垂直放置，不存在類(lèi)似問(wèn)題。

　　燒嘴的加工質(zhì)量和裝卸也可能有影響，例如燒嘴的同心度、燒嘴的加工焊接、裝卸時(shí)造成的燒嘴冷卻水管線的劃傷等。

　　3. 燒嘴冷卻水管線在線監(jiān)測(cè)措施不到位導(dǎo)致燒嘴燒損嚴(yán)重和火焰外竄。

　　燒嘴冷卻水管線燒漏在油氣化、煤氣化等工業(yè)裝置上較為常見(jiàn)，但火焰外竄不多見(jiàn)。由于在線監(jiān)測(cè)即時(shí)反映，可以盡早停車(chē)，避免事故發(fā)生。新疆、寧夏的油氣化裝置采用CO在線分析儀進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，即時(shí)發(fā)現(xiàn)燒嘴冷卻水管線泄漏，避免事故發(fā)生。齊魯渣油Shell氣化裝置，由于當(dāng)時(shí)未采用CO在線分析，曾出現(xiàn)外側(cè)水冷夾套穿孔，造成合成氣外泄，拔掉了燒嘴大法蘭的的嚴(yán)重事故。

　　A爐的燒嘴冷卻水分離器的CO在線分析儀一直未投用，這是最靈敏的在線監(jiān)測(cè)措施。而冷卻水流量、壓力、溫度都較為遲鈍，合成氣稍有泄漏，根本沒(méi)有什么反映。如果在燒嘴冷卻水管線泄漏早期發(fā)現(xiàn)，盡早停車(chē)，就不會(huì)出現(xiàn)煤氣外泄，僅需修復(fù)燒嘴冷卻水管線的局部部位，不會(huì)產(chǎn)生大的問(wèn)題。

　　在2月10日晚18點(diǎn)以后，A1燒嘴冷卻水出口溫度已出現(xiàn)上下波動(dòng)，達(dá)10℃左右，這可能就是燒嘴冷卻水管線已發(fā)生泄漏的表征。

　　4. 氣化爐頂部封堵磚燒蝕與封堵磚的制造有關(guān)。

　　據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察，頂部預(yù)熱口的耐火磚未見(jiàn)損傷，爐內(nèi)掛渣均勻，這表明頂部的溫度正常。頂部封堵磚燒蝕~300mm，不是由于拱頂溫度過(guò)高導(dǎo)致，而是與封堵磚的制造有關(guān)：留下的斷面呈白色，看上去不是重質(zhì)澆注料;斷面上沒(méi)有燒熔的金屬拉筋。沒(méi)有貫穿封堵磚整體的金屬拉筋，封堵磚的強(qiáng)度無(wú)法保證;沒(méi)有采用重質(zhì)澆注料，封堵磚無(wú)法耐渣的沖刷。

　　四噴嘴對(duì)置式氣化爐的中試裝置也采用相同的方法封堵氣化爐頂部預(yù)熱口，經(jīng)過(guò)水煤漿氣化和干煤粉氣化的中試，共運(yùn)行約700小時(shí)，封堵澆注料未見(jiàn)嚴(yán)重?zé)龘p。

　　鑒于以上分析，我們向貴公司提出如下建議：

　　① 對(duì)A1、A2燒嘴進(jìn)行修復(fù)，燒嘴頭部腔室的水的進(jìn)出口方位改為冷卻水下進(jìn)上出;修復(fù)燒嘴冷卻水管的外傷;對(duì)每個(gè)燒嘴進(jìn)行水壓試驗(yàn)(外壓);每次投料前檢查工藝燒嘴狀況，通燒嘴冷卻水檢漏。

　　② 對(duì)損壞的燒嘴室進(jìn)行換磚。

　　③ 重新制作爐頂封堵磚：采用Incoloy825金屬作預(yù)制件外緣;金屬拉筋貫穿封堵磚整體，直至法蘭，采用Incoloy825材料;使用含鉻重質(zhì)澆注料制造。

　　④ 啟用燒嘴冷卻水分離器上的CO在線分析裝置。

　?、?我們認(rèn)為A爐結(jié)構(gòu)沒(méi)有問(wèn)題。據(jù)我們掌握的操作數(shù)據(jù)(附表所示)，A爐的優(yōu)勢(shì)是較為明顯的。

　?、?A爐(四噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化爐)是貴公司大氮肥國(guó)產(chǎn)化工程的關(guān)鍵單元，貴公司在工程化過(guò)程中付出了巨大的努力。