德士古煤氣化爐燒嘴燒壞事故分析及預防

劉 波

（兗礦集團有限公司，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混合, 呈射流狀態進入氣化爐，在高溫、高壓下進行氣化反應,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鍵部件,長期工作在高溫、高壓狀態下，燒嘴的穩定運行對氣化爐的長周期穩定運行起至關重要的作用。 2011 年我公司某化工單位發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生原因的系統分析，提出了具體的預防、改進措施，可以有效避免燒嘴類似事故的發生。

1 事故經過

我公司某化工單位氣化裝置設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現其中一臺氣化爐運行壓力突然出現下降，同時向調度室匯報，控制室操作人員立即通過攝像頭監控氣化框架畫面，發現有大量濃煙霧冒出，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，當班操作人員立即對氣化系統進行緊急停車， 并同時向調度室匯報。調度室指揮后系統切氣停車，并通知相關崗位做好工藝處理。 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，切至空分界區內放空，并對氧氣管線進行氮氣置換。20時13 分氣化完成系統停車并進入降壓、充氮氣置換程序。

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出口部位進入氣化框架，可燃、有毒氣體和煙霧充斥氣化框架，直接導致了事故的進一步發展，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漏點，爐內氣體壓力遠大于盤管內冷卻水的壓力，導致氣化爐內高溫、高壓混合氣體沿漏點進入燒嘴冷卻水盤管，導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鎖動作延遲時間原設計為10s，時間設置不合理，造成聯鎖保護不能及時發揮作用，未及時聯鎖停車，造成事故的進一步發展。

3 事故原因分析

1）燒嘴的使用運行管理不到位，沒有摸索總結燒嘴常規運行周期，沒有建立完備的燒嘴運行記錄。 該單位燒嘴運行最長周期為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行55 天，連投前沒有對燒嘴進行全面檢查和分析；至8 月29 日發生事故時，燒嘴已運行61 天，在已接近最長運行周期的情況下，未及時對該燒嘴進行全面檢查和分析。

2）聯鎖保護原設計存在缺陷，聯鎖動作延時過長，未起到安全保護的作用。 若聯鎖能在氣化爐燒嘴出現故障初期及時動作，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、流量差等聯鎖延時時間均為10s，延時時間太長，不利于氣化爐的安全運行，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時間為8S, 聯鎖跳車還沒有動作，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，只有進口流量、進出口流量差、回水溫度信號，這幾種信號反應相對較慢，而壓力信號反應最快，說明聯鎖動作條件不完善。

4 預防、改進措施

1）切實把安全生產擺到第一位的位置，正確處理安全與生產的關系，做到不安全不生產，先安全后生產，堅決杜絕設備超檢修周期運行。

2）科學制定燒嘴使用周期，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行時間，運行時間較長的必須進行全面檢查后，方可繼續使用。 不能盲目地追求燒嘴長周期運行。

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

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

5 結束語

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

［1］呂運江，潘榮，呂傳磊.德士古煤氣化工藝運行方式總結[J].化肥工業，2008，2.