煤焦油加熱裝置安全風險診斷分析

文/龔愛華

近年來，一些早期建設的中小型化工企業的在役化工裝置，由于沒有設計或者未經具備相應資質的設計單位設計，生產工藝流程和主要設備、管道、管件選型（材）不滿足要求，裝置布局不合理，導致生產安全事故頻發。本文以對某企業開展安全診斷分析為例，全面排查生產安全隱患，提高對在役化工裝置設計安全診斷的重要性，督促隱患整改，提升本質安全水平。

診斷對象基礎情況及工藝流程

某企業產品主要以冶金輔料、耐火材料為主。2020年6月，因產品結構及市場等的變化，生產的冶金輔料（材料）中需加入一定量的軟化液態焦油，以調節產品性能與形狀。因此在原料工序前端增設了煤焦油加熱軟化裝置，以達到將黏稠狀煤焦油加熱軟化到液態煤焦油的目的。

煤焦油儲存、加熱及使用工序的工藝技術流程

原料煤焦油外購，通過槽車運輸至原料存放區，使用專用槽車泵、輸送管線將煤焦油從槽車槽罐內泵至原料區的煤焦油儲罐內（儲存量10 t）暫存。當生產需要使用加熱后的液態煤焦油時，操作崗位則啟動電動泵，將煤焦油從暫存罐泵送至鄰近的煤焦油加熱罐內，煤焦油在加熱罐的導熱管內不停循環流動，導熱管內的導熱油釋放出的熱量將煤焦油加熱到130℃～140℃，并繼而軟化為一種液態狀煤焦油，輸送至生產區作為一種輔料使用（見圖1）。

工藝技術及流程風險診斷分析

工藝技術

該工藝屬使用已加熱至300℃～400℃的導熱油通過熱量傳導再對煤焦油進行間接傳導加熱的生產工藝，此工藝技術應用較廣泛，屬較典型的間接熱傳導加熱工藝，使用的導熱油用電加熱方式，加之導熱油本身不屬于危險化學品，穩定可靠，不易發生火災爆炸事故。因此，此加熱工藝屬成熟可靠生產工藝，安全風險較小。

工序組成

工序由原料裝卸、放料輸送、發泡成型組成，具體組成分析如表1。

單元操作過程設備診斷分析

該煤焦油儲存、加熱工藝采用國內成熟的常壓儲存、導熱油間接傳導加熱的工藝，屬成熟的低風險生產工藝；選用的設備不屬于淘汰落后型，附屬安全設施總體符合裝置安全生產的要求。

工藝技術流程診斷分析

圖1 煤焦油加熱工藝流程圖

表1 單元操作過程分析

該煤焦油加熱工藝技術流程采用國內成熟的導熱油間接傳導熱量加熱煤焦油工藝技術，其技術、設備為國內成熟、可靠的技術、裝備，企業已掌握該工藝生產工藝參數的技術要求。經分析，整個工藝技術及流程總體滿足安全生產要求。

主要設備設施及管道風險診斷分析

定型設備的選型、非標設備的制作和選用診斷分析

該加熱裝置除自制設備設施外，其他外購設備設施由具有生產資質的廠家購買，具有產品合格證，定型設備內部的閥門、儀表均由廠家進行提供。非標設備的制作與使用符合要求。

設備、管道、管件的選材診斷分析

整個工藝管道及其他輔助管道和閥門、法蘭等管道元件的選用和連接方式符合要求，安全閥設置能滿足安全生產要求。煤焦油加熱過程中產生的廢氣雖然從加熱裝置的放散管中及時排放，但由于高度不足，廢氣主要排放在室內，易引起在局部聚集或導致室內毒害氣體濃度超標。

自動控制風險診斷分析

工藝裝置診斷分析

根據《國家安全監管總局關于公布首批重點監管的危險化學品名錄的通知》（安監總管三〔2011〕95號）、《國家安全監管總局關于公布第二批重點監管危險化學品名錄的通知》（安監總管三〔2013〕12號），該企業不涉及國家重點監管的危險化學品。該企業采用國內先進成熟的間接傳導方式加熱煤焦油，自動控制加熱溫度并與加熱系統實行連鎖控制，泵送介質較為穩定可靠，符合安全生產要求。

其他工藝裝置診斷分析

一是該企業生產設備主要采用手動+自動加熱溫控系統、變頻調速等方式進行控制。作業人員通過現場控制柜上的數顯、儀表等的變化實現參數設置及設備操作。二是對生產過程中的原料輸送裝置、加熱系統、控制系統等通過DCS系統進行控制，其中煤焦油加熱溫度的控制等采用自動斷電連鎖控制裝置，防止溫度異常升高引發火災爆炸事故。

檢測報警設施診斷分析

經現場勘查，煤焦油加熱設備系統配套設置有壓力傳感器、溫度傳感器、電流傳感器等，其信號反饋至現場主機控制柜上進行監測。根據GB/T 50493—2019《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準》的要求，該企業煤焦油加熱、儲存等易發生毒害氣體泄漏的區域內設置有便攜式可燃氣體檢測報警儀，但未設置固定式可燃氣體檢測報警儀。

電氣系統風險診斷分析

供電電源、電氣負荷分類、應急或備用電源的保障情況

該企業與所在園區簽訂了用電協議，整個工廠的動力和照明供電電源由園區變電所供電。經變壓后的電壓作為正常生產電源。

爆炸危險區域劃分和電氣設備選型診斷分析

一是爆炸危險區域劃分。根據GB 50058—2014《爆炸危險環境電力裝置設計規范》可燃性氣體或爆炸性混合物分級、分組查得，該企業使用的煤焦油固體、液體及加熱揮發出的氣體均屬于易燃介質，爆炸區域主要存在煤焦油儲存區、煤焦油加熱區等場所。

在正常運行過程中，一般情況下上述物質不可能釋放，物料在輸送過程中管線閥門、泵的進出口及原料進出料口有可能發生釋放，加熱廢氣排放口及安全閥的排放口均有可能釋放。釋放均是偶爾和短期的釋放，同時廠房通風條件也較好。爆炸危險區域劃分如下：

0區指連續出現或長期出現爆炸性氣體混合物的環境。如煤焦油注入孔口、儲存罐的內部空間應劃分為0區。

1區指正常運行時可能出現爆炸性氣體混合物的環境。如以煤焦油管線閥門、防爆管接頭密封處、焦煤泵出口及廢氣排放口處為中心，半徑為0.75 m球形空間應劃分為1區；煤焦油加熱及儲存設施的爆炸區域內地坪以下的坑、溝、圍堰應劃為1區。

2區指正常運行時不可能出現爆炸性混合物的環境，或即使出現也是短時存在的爆炸性氣體混合物的環境。如以煤焦油輸送管線閥門為中心，半徑為3 m的球形空間；煤焦油儲存間內地坪以上高度為0.6 m，且在2區以外的范圍內劃分為附加2區；以煤焦油泵中心，半徑為3 m的球形空間，以原料入口為中心線，半徑3 m的地面區域為底面和原料入口頂部以上0.15 m半徑為1.5 m的平面為頂面的圓臺形空間。

根據爆炸危險區域的分區，電氣/儀表設備的種類和防爆結構的要求，選擇相應的電氣/儀表設備。選用的防爆電氣/儀表設備的級別和組別，不低于該爆炸性氣體環境內爆炸性氣體混合物的級別和組別。

二是電氣設備診斷分析。爆炸危險區域為煤焦油儲存區、加熱區，但均未采用電氣防爆等級符合GB 50058—2014《爆炸危險環境電力裝置設計規范》要求的電氣設備設施。

防雷、防靜電接地設施診斷分析

防雷、防靜電接地設施有接閃器、引下線、接地裝置。經現場勘測，該企業廠區建筑防雷接地設施符合GB 50057—2010《建筑物防雷設計規范》相關要求，但加熱區、爆炸危險區范圍內的部分設備未進行防靜電接地。

重要設備設施的安全布置診斷分析

周邊環境關系診斷分析

該企業廠區西側邊緣均為園區或園區公路等公共設施，東側100 m外為園區干道公路，廠區北側建筑與園區公用干道公路為15 m；廠區東南側建筑與園區公路水平距離為20 m，廠區南側建筑園區公路水平距離為25 m。

經分析，該企業廠區距周邊設施、建筑等安全防護距離滿足GB 50016—2018《建筑設計防火規范》要求。

其他設施布置風險診斷分析

煤焦油儲存、加熱區未處于廠區常年主導風向上風側，處于最小頻率風向上風側，布置于生產車間一南側平臺上。經現場勘測，煤焦油采用專用儲罐儲存（最大儲存量10 t），放于地上，存放間為鋼架結構，一側為活動門。煤焦油加熱區與儲罐區鄰近設置，二者相距較近，但因采用導熱油間接傳導加熱方式，無明火與外露式熱源，因此，二者距離滿足要求，但在廠區內未見風向標。

風險診斷分析結論

第一，煤焦油加熱裝置（含儲存裝置）的工藝技術采用的是成熟的導熱油間接傳導加熱生產工藝技術，不屬于淘汰、落后的工藝；工藝流程中涉及的電加熱方式、導熱油的使用、煤焦油的輸送與循環加熱等環節的工序合理，其操作方式、工藝參數、主要控制指標（溫度、壓力等）符合安全操作條件要求。整體工藝技術及生產流程能夠滿足安全生產要求。

第二，煤焦油加熱裝置（含儲存裝置）的總平面布置及區域內各裝置間布置總體基本滿足要求，但在個別裝置如控制柜與加熱區、爆炸區、煤焦油儲存與加熱區之間的布置與國家規范要求的布置規定有一定偏差，但通過采取一定整改完善措施，可以達到相應的要求。

第三，煤焦油加熱裝置（含儲存裝置）除部分設備為自制組裝外，其他設備設施均是在具有生產資質的廠家購買，具有產品合格證，其設備、管道、管件的材質符合物料性質及作業環境的要求。

第四，使用的煤焦油加熱裝置設置有溫度連鎖斷電、停車系統，能正常投入使用；但其未設置應急電源或保安電源，存在安全隱患，已向該企業提出相應的整改意見并進行整改。