煤氣放空造成安鋼制氧機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大面積停車是安鋼制氧史上第一次。對事故原因進行了分析，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；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套運行制氧機組同時出現(xiàn)主冷總烴快速、嚴重超標的惡性安全事故隱患，造成4套運行機組有3套停車。

2 煤氣放空致制氧機主冷液氧總烴超標事故造成了比較大的經(jīng)濟損失和生產損失

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

（1）各機組空壓機空轉沒有產品輸出的電耗損失約28萬元。

（2）消耗產品液氧220.9 m3，保守估計市值約20萬元。

（3）本次主冷液氧總烴超標對安鋼煉鐵、煉鋼等冶金需氧用戶生產影響特別大。

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

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

3 原料空氣進口有大量煤氣成分是此次制氧機主冷液氧總烴大幅度超標的原因

3.1 總烴超標的直接原因

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

（1）當時煤氣放散情況

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公司總調要求關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煤氣風機停運后恢復。

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，風向都是無持續(xù)風向，風力都是微風。

上述天氣資料表明，當天風力并不明顯有力于空氣中的煤氣組份被吸入制氧機原料氣吸入口。

（3）放散口距離制氧機吸入口情況

經(jīng)過總圖核實，位于制氧廠區(qū)西側的某廠一系統(tǒng)終冷塔頂部煤氣放散口距制氧機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 維護制氧機原料空氣穩(wěn)定合格是事關制氧機穩(wěn)定運行的一件大事，國標對制氧機原料空氣進口總烴含量有明確規(guī)定

防止制氧機主冷液氧總烴超標的辦法是預防為主，控制環(huán)境空氣質量。GB16912-2008《深度冷凍法生產氧氣及相關氣體安全技術規(guī)程》4.2.2規(guī)定：空分裝置的吸風口與散發(fā)碳氫化合物（尤其是乙炔）等有害氣體發(fā)生源應有一定的安全距離。吸風口空氣中有害雜質允許極限含量應通過實際檢測，符合表1要求。

表1 有害雜質允許極限含量要求表

原料空氣中碳氫化合物的含量直接影響主冷液氧總烴含量，目前制氧機的分子篩吸附器雖然對原料空氣中的碳氫化合物有一定的吸附能力，但不能吸附所有碳氫化合物，甲烷和乙烷不能吸附，同時還有一部分碳氫化合物要穿越分子篩吸附劑進入到精餾塔主冷凝蒸發(fā)器的液氧中。

制氧機投產時，并沒有設計原料進口空氣總烴分析，經(jīng)過幾次主冷總烴超標后，我們在2#14000空氣進口設在線色譜，連續(xù)分析原料空氣總烴，做為空氣總烴超標預警手段，自動報警。

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

3.3 主冷液氧總烴歷年超標情況的不完全統(tǒng)計

（1）2#14000制氧機從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，需要排放主冷液氧。

（2）2008年10月～2010年9月，2#和3#23500主冷液氧中碳氫化合物總烴24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制氧機在投產時就配置有主冷液氧總烴分析儀，因為時有主冷總烴超標情況出現(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情況調查

（1）安鋼煤氣種類：安鋼有焦爐煤氣、轉爐煤氣、高爐煤氣和混合煤氣。

（2）國標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設有點火裝置及蒸汽(或氮氣)滅火設施，需要放散時，一般應點燃。”要求煤氣放散要點火放散；

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運行造成影響，與煤氣放散方式、非點火放散與制氧機空氣吸入口的距離和非點火放散量有關。

（4）目前公司煤氣放散的幾種可能情況：

工藝調節(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，可能會對制氧機運行安全性造成影響；調整煤氣管網(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，對制氧工藝應該也不會造成影響。

事故放散，比如造成本次制氧機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的危險性，以考試的形式，宣講一旦主冷液氧總烴超標的相應處理措施：

（1）操作人員要：向調度匯報，尋找總烴超標根源；與各機組比對，確認總烴超標的準確性；查看分子篩是否工作正常，比如分子篩出口CO2是否超標、工作時間是否超時、冷吹峰值是否達到、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)動機尾氣等；

（2）制氧調度向總調匯報，協(xié)調改善空氣質量；警示可能存在的制氧機停車風險；通知相關人員做好應急準備；協(xié)調可能需要的返充液氧；

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

（4）增大膨脹量，增加氧液體產量，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；

（5）停止可能的氧氣放散，停止液氮生產，集中冷量以生產液氧為主；

（6）盡量減少粗氬塔負荷，將冷量向主冷轉移；

（7）停止液氧向貯槽生產；

（8）適當減少氧氣產品生產，在保證氧純度前提下，生產較多液氧。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；

（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，確認分析結果）；

（10）在增加液氧生產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，向制氧調度和總調申請停車排液；

（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，對制氧廠是第一次，具體嚴重到什么程度，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，越來越被認識到。維護制氧機原料空氣總烴不超標是事關制氧機穩(wěn)定運行的一件大事，要著力營造制氧機安全運行的生態(tài)環(huán)境。

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

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

4.4此次煤氣放空造成制氧機停車事故處理效果：在主冷總烴嚴重超標情況下，制氧廠相關人員成功處置、化解了液氧總烴急劇嚴重超標的危害性，最大努力保證了公司最低限度安全生產。沒有釀成安全事故，設備、人身、生產安全；避免了制氧機可能出現(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重超標的安全生產實踐。

4.5此次煤氣放空造成制氧機停車事故的經(jīng)驗和教訓

經(jīng)驗：安全第一，不冒無謂風險，設備安全是生產安全的基礎和前提；

教訓：空氣質量要預防為主，空氣質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，引起煤氣生產和管理單位的警惕和注意，尤其對能影響空氣質量的單位和崗位要逐一宣傳到；

主冷液氧總烴超標在100 mg/L以下，或可通過增加液氧產量、返充液氧、增加液氧排放量來達到稀釋效果，降低主冷總烴含量；如果總烴超標嚴重，工藝調整將不足以在短時間內快速降低主冷液氧總烴含量，此時只有停車加溫，來消除總烴超標安全隱患。這也是要宣傳維護制氧機原料空氣總烴質量安全的原因所在。

4.6要保證空氣和主冷液氧總烴分析儀工作正常。

4.7建立單位間溝通機制，發(fā)現(xiàn)空氣或主冷液氧總烴異常升高跡象后，制氧調度及時向總調報告，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制，盡量避免直接排放；如果出現(xiàn)煤氣放空，總調要進行排放干預，及時警示制氧廠，如果提前知道空氣總烴超標，或可通過減少空氣量，降低制氧機負荷來緩沖；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)了相關管理者的責任和水平。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”內容；增加“煤氣非點火放散要通報總調和制氧調度”內容。

5 此次煤氣放空造成制氧機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事件之后，原料空氣總烴含量對制氧機安全運行的重要性已經(jīng)被公司相關管理部門和生產部門所認識和重視：

本次事故及之前，原料空氣吸風口總烴含量經(jīng)常在允許吸入極限值附近徘徊，而今已經(jīng)明顯好轉：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，提高了應對此類突發(fā)事故的能力，增加了相關單位對制氧安全的認識，改善了制氧的運行環(huán)境。

[1]GB16912-2008，深度冷凍法生產氧氣及相關氣體安全技術規(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)于西安交通大學制冷設備與低溫技術專業(yè)，制氧高級工程師，現(xiàn)從事制氧生產技術管理工作。