2015年5月22日6:37:50，某公司3號窯發(fā)生爆炸事故，爆炸持續(xù)時間約2s。事故造成重約6t的兩扇窯門平直飛出，其中一扇門飛出20余米，另一扇門飛出卡在余熱發(fā)電AQC爐與噴煤管之間;噴煤管后退約5m，送煤管道折斷移位;分解爐鵝頸管頂部部分澆注料迸出;3號生產(chǎn)線從窯系統(tǒng)至生料制備和廢氣處理系統(tǒng)全部出現(xiàn)正壓冒塵。事故引發(fā)次生事故，噴煤管送煤管道折斷引起煤粉大量外泄，受窯頭高溫氣體噴出影響，煤粉被引爆，但爆炸威力有限，現(xiàn)場沒有受到破壞，據(jù)目擊者反映，窯頭出現(xiàn)類似蘑菇狀煙塵。由于事發(fā)現(xiàn)場沒有人員，所幸無人員受傷。

1生產(chǎn)線基本情況

該生產(chǎn)線于2008年開工建設(shè)，2009年3月建成投產(chǎn)?；剞D(zhuǎn)窯Φ4.8m×74m，雙系列5級預熱器+TDF分解爐，設(shè)計產(chǎn)能5000t/d，投產(chǎn)后日產(chǎn)量約5800~6200t/d，生產(chǎn)線脫硝工程采用SNCR脫硝技術(shù)，2014年6月投入使用，NOx排放濃度<400mg/Nm3。

2爆炸物的確定

2.1原燃材料的化學分析

這起事故在回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生，由于沒有可靠的監(jiān)測儀器和監(jiān)測手段，所以我們采用排除法進行分析?；剞D(zhuǎn)窯系統(tǒng)正常生產(chǎn)使用的原燃材料為石灰石、石英砂選礦污泥、頁巖和鐵尾渣。燃料使用的是煙煤，脫硝還原使用的是魯南化肥廠生產(chǎn)的濃度為20%的氨水。生料、熟料及窯灰化學分析見表1，煤的工業(yè)分析見表2，可見生料、熟料以及窯灰不是爆炸物，最有可能的爆炸物是煤粉、CO和氨水。

2.2假定爆炸物為煤粉

查看事發(fā)時頭尾煤風壓趨勢圖，爆炸時間為6:17:50左右，窯頭窯尾用煤量非常穩(wěn)定，爆炸前頭煤用量為10.80t/h，尾煤用量為14.80t/h，給定和反饋非常穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)失控現(xiàn)象，同時結(jié)合窯電流、分解爐出口溫度以及二次風溫等參數(shù)，爆炸前窯系統(tǒng)一切正常，沒有任何跡象表明煤粉噴入過量，因此煤粉爆炸的可能性可以排除。

2.3假定爆炸物為CO

CO爆炸和煤粉爆炸一樣，需要達到一定的爆炸濃度。CO濃度的增加，必須符合兩個條件，一是氧含量降低，二是煤粉噴入過量。查看事發(fā)時窯頭窯尾用煤給定及反饋、預熱器壓力趨勢圖，預熱器負壓趨勢比較平穩(wěn)，說明窯系統(tǒng)內(nèi)部用風比較穩(wěn)定，所以供應煤粉燃燒的氧氣含量可以認為沒有發(fā)生變化，同時煤粉用量也比較平穩(wěn)，所以可以認為沒有增加。因此CO爆炸的可能性可以排除。

2.4假定爆炸物為氨水

由于3號線脫硝運行時間短，儀表數(shù)據(jù)“三對應”不到位現(xiàn)象時有發(fā)生，設(shè)計氨水流量范圍是0~800L/h，正常生產(chǎn)時，中控室操作畫面流量反饋的數(shù)值一般在300~500L/h，而此時現(xiàn)場儀表反饋的數(shù)值是600~800L/h。所以為統(tǒng)計實際氨水用量，我們采用了進廠氨水容量除以使用天數(shù)的方法計算得出氨水流量約為630L/h。

2015年5月21日13:00開始，3號線中控脫硝氨水用量從500L/h逐步上升，22日2:00~4:00，中控員已經(jīng)調(diào)整為900L/h，4:00至爆炸時刻止，氨水流量接近1400L/h。

根據(jù)脫硝原理，在保證脫硝效率前提下應該是多排多噴、少排少噴，但是從2015年5月22日3:00~5:00時，NOx排放濃度都>400mg/Nm3，在窯況比較穩(wěn)定的情況下，NOx含量不會增加太多，所以增加的氨水實際上沒有和NOx結(jié)合，這就意味著脫硝效率大大降低。經(jīng)過現(xiàn)場檢查，氨水噴槍噴頭事故前有兩個被燒毀，導致氨水不霧化，其他正常噴槍由于氨水壓力不足，也霧化不好，因此造成氨逃逸，這是NOx排放濃度不能降低的主要原因。氨水和空氣混合物濃度達到15%~25%時會發(fā)生爆炸，由于爆炸時刻氨水用量激增，我們認定氨水就是爆炸物。

3結(jié)論及預防措施

經(jīng)過分析得出結(jié)論，當SNCR系統(tǒng)氨水噴入量過大，氨水和空氣混合物達到一定水平的時候，就可能會引起爆炸，同時爆炸的破壞力十分巨大。為避免此類事件再度發(fā)生，我們做出如下預防措施：

1)責成3號線脫硝工程承建單位強制設(shè)定氨水噴量上限并建立氨水用量和窯系統(tǒng)參數(shù)之間的連鎖關(guān)系。

2)當氨水用量每增加200L/h時，要求有關(guān)人員必須對噴氨系統(tǒng)全面檢查。

3)當氨水用量增加至設(shè)定上限時，立即停止噴氨，對氨水噴槍噴頭進行檢查。

4)保運人員進行窯系統(tǒng)設(shè)備巡檢、工藝巡檢以及處理故障時，應降低脫硝系統(tǒng)噴氨流量或短時停止噴氨。

4結(jié)束語

水泥企業(yè)脫硝工程投入使用是最近幾年的事情，氨水在脫硝過程中的發(fā)生爆炸事故并不常見，負責脫硝項目建設(shè)和調(diào)試的單位在企業(yè)的安全培訓中沒有提及氨水爆炸的情形及預防措施，所以，上馬氨水脫硝項目的水泥企業(yè)應該對噴氨脫硝運行引起警覺，采取相應措施，避免爆炸事故的發(fā)生。