水泥廠燃爆工藝事故的分析與對策
2009-08-11 00:00
隨著水泥生產(chǎn)技術(shù)的不斷進步，新型干法窯以節(jié)能環(huán)保、熟料質(zhì)量好、生產(chǎn)大型化、投資成本低、運轉(zhuǎn)率高和運行穩(wěn)定等優(yōu)點越來越被水泥業(yè)界普遍認同和推廣。近年來，新型干法窯每年以較快的速度增長，由于技術(shù)和管理人員增長不能與新型干法窯發(fā)展同步，時常出現(xiàn)新型干法窯燃爆工藝事故，造成停產(chǎn)和設(shè)備損壞，甚至出現(xiàn)人員傷亡事故，給企業(yè)造成較大的經(jīng)濟損失，尤其是冬季，是新型干法窯燃爆工藝事故的多發(fā)期。本文針對新型干法窯生產(chǎn)中的幾起燃爆工藝事故進行分析，制定防范措施，以防止類似事故的再發(fā)生。
1 煤磨電除塵器的燃燒事故
2006年冬季，連續(xù)的雨雪天氣造成A廠露天堆場的原煤等物料潮濕。因原煤潮濕，不僅使煤磨臺產(chǎn)大幅下降，煤粉供應(yīng)緊張，而且致使入煤磨除塵器的煙氣濕度增大，造成煤磨電除塵器結(jié)露，灰斗堵塞。事故發(fā)生前，中控操作員發(fā)現(xiàn)煤磨電除塵器第二電場電壓較低，隨即安排停機檢查，打開煤磨電除塵器檢查門，發(fā)現(xiàn)電場內(nèi)煤粉已經(jīng)燃燒，電場內(nèi)出現(xiàn)大量的煙霧，灰斗內(nèi)表層煤粉有火星，且溫度較高。隨后組織人員進行事故善后處理工作，并做好停窯準備工作。該起事故不僅造成停窯31 h，損失煤粉20多噸，而且造成嚴重的環(huán)境污染。
1.1事故善后處理
?。?）事故發(fā)生后，立即對煤磨系統(tǒng)停機，停煤磨電除塵器風機，關(guān)閉煤磨電除塵器檢查門。由于著火面積較小，不需要開啟CO2滅火系統(tǒng)，開通排灰通道，將電除塵器灰斗下的螺旋輸送機反轉(zhuǎn)，使得電除塵器灰斗內(nèi)的煤粉從排灰通道排放到磨房外，同時用消防水袋對排出著火煤粉及時進行噴水滅火，防止二次燃燒，直到灰斗內(nèi)的煤粉排完。
?。?）與此同時，檢查煤粉倉情況。由于煤粉倉沒有著火，要求盡快將煤粉倉內(nèi)用完，并做好停窯的準備工作。
?。?）對于排出的煤粉除現(xiàn)場噴水滅火外，還派人值班看護，防止死灰復燃。在生產(chǎn)正常后，組織人員清理煤粉，打掃現(xiàn)場環(huán)境。
1.2原因分析
?。?）煤磨電除塵器是煤磨系統(tǒng)的主要工藝設(shè)備之一，其職能是收集煤粉成品。當其灰斗出現(xiàn)堵塞時，入煤粉倉的煤粉量將大幅下降，煤粉倉的孔深變化較大。根據(jù)煤粉倉的孔深異常變化，很容易判斷煤磨電除塵器灰斗是否堵塞。該起事故發(fā)生前，中控操作員和巡檢人員沒有及時作出判斷，因此不能及時采取措施，給事故發(fā)生留下隱患。
?。?）由于該水泥廠煤磨電除塵器為2電場4灰斗結(jié)構(gòu)，在發(fā)生事故前，第一電場工作正常，第二電場因結(jié)露造成灰斗堵塞，這時進入煤粉倉的煤粉量下降。由于原煤潮濕，煤磨臺產(chǎn)大幅下降，煤粉倉內(nèi)料位較低。為避免停窯，管理人員和操作人員主觀上想盡快將煤粉倉加滿后再停機處理。隨著灰斗的堵塞，煤磨系統(tǒng)已經(jīng)進入惡性循環(huán)狀態(tài)，給煤粉在灰斗內(nèi)進一步積聚創(chuàng)造了條件。
（3）在電除塵器第二電場灰斗內(nèi)煤粉積聚到一定程度后，開始對電除塵器的運行造成影響，電除塵器第二電場的二次電壓下降，出口粉塵排放增加。如果這時停機處理，事故還是可以避免的；但由于管理人員對發(fā)生燃爆事故的可能性和嚴重性認識不足，繼續(xù)開機生產(chǎn)，最終導致事故的發(fā)生。
1.3改進措施
?。?）修訂煤磨和電除塵器操作規(guī)程，將防止煤粉燃爆管理納入其中，盡快組織管理人員和操作人員對煤磨消防管理知識培訓，提高對防止煤粉燃爆的安全意識。
?。?）要求巡檢人員每小時對電除塵器灰斗和煤粉倉的下料情況進行檢查，尤其是雨雪天氣，發(fā)現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，立即組織清理，防止煤粉在煤磨電除塵器內(nèi)聚集現(xiàn)象的發(fā)生。
?。?）定期對煤磨消防系統(tǒng)進行檢查，及時更換CO2泄漏的鋼瓶和過期滅火器，在出現(xiàn)意外時，能及時采取措施，確保煤磨生產(chǎn)安全。
2 分解爐內(nèi)的放炮事故
2005年冬季，B廠1 500 t/d熟料生產(chǎn)線在臨時停窯約8 h后，采用柴油加熱升溫，升溫約3 h后，窯尾溫度儀表顯示已經(jīng)達到噴煤溫度，開始對分解爐噴煤，幾分鐘后，分解爐出現(xiàn)放炮聲；隨后，停窯檢查，沒有發(fā)現(xiàn)異常，于是再次用柴油點火升溫，窯尾溫度儀表顯示已達到噴煤溫度時，對分解爐噴煤，幾分鐘后，分解爐內(nèi)放炮現(xiàn)象再次發(fā)生。
2.1原因分析
?。?）作為臨時停窯，其升溫時間隨著窯內(nèi)溫度和環(huán)境溫度情況而定，不能憑經(jīng)驗操作。該起事故的主要原因是崗位人員只注意了窯尾儀表溫度。由于該企業(yè)重點對熟料產(chǎn)、質(zhì)量和原燃材料消耗與工資掛鉤進行考核，中控操作員在思想上想早點火，多生產(chǎn)熟料，同時也能減少柴油消耗，其出發(fā)點是好的，但沒有達到預期效果。
?。?）從內(nèi)放炮現(xiàn)象看，原因是CO濃度超標，因烘窯升溫時窯尾風機風門關(guān)閉，窯尾CO分析儀無法測到煙氣中的CO濃度，失去了監(jiān)控的作用。
（3）由于當時是初冬季節(jié)，環(huán)境溫度較低，盡管用柴油升溫后窯尾儀表溫度顯示達到噴煤要求，但是窯內(nèi)和分解爐物料場的實際溫度并沒有達預期溫度，溫度顯示只是局部溫度；由于窯內(nèi)升溫時間過短，造成分解爐和窯內(nèi)蓄熱不足，溫度場過低，在煤粉噴入分解爐后，因煤粉不能在分解爐內(nèi)充分燃燒，分解爐內(nèi)溫度不但沒有上升，反而下降，沒有燃燒的煤粉產(chǎn)生大量的CO在窯內(nèi)聚集，分解爐內(nèi)含O2下降，隨著煤粉和空氣不斷進入分解爐（含O2增加），當CO濃度聚集到一定程度后，分解爐內(nèi)放炮現(xiàn)象發(fā)生。
2.2 防范措施
根據(jù)上述分析，問題的主要原因是分解爐內(nèi)物料的溫度場蓄熱不足造成的。再次點火升溫時，對用柴油升溫在原來的基礎(chǔ)上延長2 h（含油、煤混噴時間），然后對分解爐噴煤，回轉(zhuǎn)窯運行正常。為防止類似事故的再發(fā)生，提出以下整改措施：
?。?）要定期校正回轉(zhuǎn)窯各溫度控制點的儀表，確保準確、有效，防止因儀表誤差造成中控操作人員的判斷失誤。
?。?）回轉(zhuǎn)窯升溫時間的控制，要根據(jù)停窯時間、窯內(nèi)溫度和環(huán)境溫度情況綜合考慮，重點要了解窯內(nèi)和分解爐內(nèi)物料場的實際溫度，然后再考慮何時噴煤，杜絕因物料場溫度不夠引起的爆炸事故。
（3）根據(jù)該起事故發(fā)生錯誤操作的原因，修改完善中控操作規(guī)程，組織中控擦作員培訓與考試，提高操作水平，杜絕類似事故的再發(fā)生。
3 粗細分離器的爆炸事故
C廠2000 t/d新型干法熟料生產(chǎn)線正常生產(chǎn)中，因DD型分解爐喂煤秤測量輪皮帶脫落，引起的窯尾分解爐喂煤秤跳停而停止喂料。20 min后，窯尾分解喂煤爐秤被修復，中控擦作人員啟動分解爐喂煤秤升溫準備投料，此時，煤磨風機風門閥板開度為11%。因生料立磨處于避峰停機狀態(tài)，來自窯尾的含有不完全燃燒煤粉的煙氣大量進入煤磨，造成煤磨磨內(nèi)燃燒，磨頭下料管被燒紅，出煤磨的煙氣溫度超145℃以上（溫度儀表最大量程145℃），煙氣中CO濃度超量程（5000 ppm以上），同時發(fā)現(xiàn)粗粉分離器下粗粉絞刀內(nèi)有暗火；隨后，粗粉分離器泄壓閥沖開、旋風收塵器防爆閥和泄壓閥沖開。事故發(fā)生后，中控操作員立即停煤磨和煤磨電除塵器，通知電工對煤磨系統(tǒng)停電，組織人員滅火，15 min內(nèi)火災被撲滅。
3.1原因分析
?。?）為防止煤磨系統(tǒng)著火，該水泥廠煤磨操作規(guī)程中明確規(guī)定，在立磨系統(tǒng)停機時，窯系統(tǒng)若止料，則煤磨必須止料停車。事故發(fā)生時，該水泥廠的煤磨操作員沒有執(zhí)行操作規(guī)程，只是對煤磨減產(chǎn)運行，因此，該起事故的主要原因是違章操作。
?。?）在生料斷料故障被處理后，啟窯尾分解爐喂煤秤時，由于煤秤羅茨風機輸送管道內(nèi)殘留較多煤粉，中控操作員發(fā)現(xiàn)煤秤羅茨風機管道壓力較大，最大達到90 Pa（正常值為40～45 Pa），且持續(xù)時間較長，分解爐出口溫度從880℃突然升高到1 150℃，整個預熱器系統(tǒng)出現(xiàn)瞬時正壓，造成帶有大量不完全燃燒煤粉的煙氣由旁路進入煤磨系統(tǒng)，帶火星的煤粉引起磨內(nèi)著火，引起燃爆，造成煤磨粗、細旋風分離器泄壓閥和防爆閥被沖開。
?。?）事故發(fā)生后，現(xiàn)場調(diào)度及時停機和斷電，沒有造成更大的后果，對生產(chǎn)的影響較小。
3.2改進措施
?。?）對于新型干法熟料生產(chǎn)線，在立磨系統(tǒng)停機時，窯系統(tǒng)若停止喂料，則煤磨必須止料停機。
（2）由于這是一起違章操作事故，說明操作員對操作規(guī)程熟悉掌握不夠。事故發(fā)生后，除進行事故分析和追究責任外，組織中控操作員進行操作規(guī)程的學習與考核，并舉一反三，分期分批組織其他崗位人員熟悉操作規(guī)程再學習和考核，提高員工按章操作的能力，杜絕違章操作。
?。?）對水泥廠而言，煤磨消防是企業(yè)安全管理的重點工作之一，除做好安全操作管理外，還要加強該系統(tǒng)的消防設(shè)施管理，定期組織檢查，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理，確保消防設(shè)施始終處于有效狀態(tài)。
4 窯頭罩的爆炸事故
2006年冬季D廠2000 t/d熟料生產(chǎn)線停窯檢修11 h后，采用柴油點火烘窯，按照升溫曲線的操作要求，內(nèi)外風均為50 Pa，點火煙囪開度50%，停高溫風機，尾排風機正常運行，進口風門30%開度。1 h后，當尾溫達到380℃時，開始用窯尾煤秤對窯頭噴煤（此時正檢修窯頭秤），20 min后，得知窯頭煤秤修復，中控操作員停窯尾秤進行煤秤切換，改用窯頭秤噴煤；6 min后，開羅茨風機，發(fā)生爆炸事故，致使窯頭罩頂損壞，窯頭罩頂大面積坍塌，所幸沒有造成人員傷亡。
4.1原因分析
?。?）在事故發(fā)生的前一天，因處理窯尾預熱器堵塞，采取停止喂料和停煤熄火方法保溫；2 h后，噴煤點火未燃。中控操作員選擇噴煤點火的做法是錯誤的，屬習慣性違章。按有關(guān)規(guī)定，在長時間停窯后，窯內(nèi)溫度下降明顯的情況下，應(yīng)選擇柴油點火。在噴煤未燃情況下，崗位人員對窯內(nèi)堆積煤粉的危害性認識不夠，仍然對回轉(zhuǎn)窯采用輔傳慢轉(zhuǎn)，使得未燃煤粉包裹在熟料中；對于多次點火未燃和煤粉堆積的情況不僅沒有記錄，而且也未與下一班人員交代，給事故的發(fā)生留下了隱患。
?。?）不重視煤粉倉的保溫。因冬季原煤供應(yīng)緊張，原煤庫存較少、水分大及粒度較大，造成煤磨產(chǎn)量較低，煤粉供應(yīng)緊張，煤粉倉內(nèi)煤粉庫存較少。因煤粉倉經(jīng)常堵塞與敲擊，致使保溫層破壞，煤粉倉在冬季因溫差較大，更容易結(jié)露。事故發(fā)生前，煤粉倉內(nèi)庫存煤粉較少，造成壁上濕煤粉垮塌，煤秤下料不均勻，尤其是窯頭煤秤經(jīng)常斷煤粉，導致多次來回切換窯頭和窯尾煤秤噴煤，且多次未能使煤粉著火，這是事故發(fā)生的次要原因。
?。?）在停窯檢修11 h后，雖然中控操作員按照制度要求升溫，儀表顯示尾溫達到380℃，但時處冬季，環(huán)境溫度低，窯內(nèi)物料場實際溫度并沒有達到380℃，主因是窯內(nèi)升溫時間過短，造成窯內(nèi)蓄熱不足，溫度場過低；這時開始用油煤混燃，過多的煤粉在不順暢的火焰下不能充分燃燒，產(chǎn)生大量的CO在窯內(nèi)聚集，在切斷燃油后，隨著加大一次風量（增加O2含量），CO燃燒體積急劇膨脹，導致爆炸事故發(fā)生。
4.2防范措施
綜上述分析，問題的主要原因是回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料的溫度場蓄熱不足造成的，隨后，再次點火升溫時，對用柴油升溫在原來的基礎(chǔ)上延長2 h，然后油煤混噴，在窯內(nèi)物料溫度場實際達到控制溫度后，再對窯頭噴煤，回轉(zhuǎn)窯運行正常。為防止類似事故的再發(fā)生，提出以下整改措施：
?。?）依據(jù)該起事故中控操作人員誤操作的原因分析，重新修訂中控操作規(guī)程，組織中控崗位人員進行培訓，讓中控操作人員認識到儀表溫度和物料溫度場的關(guān)系，點火升溫要根據(jù)窯內(nèi)溫度、環(huán)境溫度和停窯時間長短，不能人為減少柴油點火升溫時間，以杜絕類似事故的再發(fā)生。
?。?）要重視煤粉倉保溫。嚴格控制入煤粉倉煤粉的含水量，對于煤粉倉保溫層損壞的，要及時恢復，防止煤粉倉內(nèi)結(jié)露，減少煤粉倉堵料現(xiàn)象，以保證煤粉喂料的均勻性。
?。?）要定期校正回轉(zhuǎn)窯各溫度控制點儀表，確保準確、有效，防止因儀表誤差造成中控操作員的誤判斷。對于CO等監(jiān)控儀器也要定期校驗，出現(xiàn)問題的要及時檢修和恢復，確保監(jiān)控手段有效。
5 結(jié)束語
?。?）隨著水泥生產(chǎn)設(shè)備的大型化，勞動生產(chǎn)率不斷提高，多數(shù)崗位被巡檢工替代，巡檢工的職責范圍擴大，對其業(yè)務(wù)知識要求提高。根據(jù)多年調(diào)查統(tǒng)計，新型干法生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的燃爆工藝事故多數(shù)是操作規(guī)程不完善，對操作人員的培訓不夠，使得崗位人員對操作規(guī)程理解上產(chǎn)生偏差。因此，完善崗位操作規(guī)程，加強對崗位操作人員的業(yè)務(wù)培訓與考核，尤其是新建水泥企業(yè)，盡快使崗位人員熟悉掌握操作規(guī)程顯得十分重要。
（2）加強對巡檢工的管理，做到日常巡檢到位，巡檢記錄及時、準確，讓崗位人員養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)問題及時處理和匯報的良好習慣，盡可能將事故隱患消滅在萌芽狀態(tài)，確保生產(chǎn)安全。
?。?）通過對一些新型干法熟料生產(chǎn)線的調(diào)查，一些企業(yè)的煤磨自動滅火系統(tǒng)損壞，CO2鋼瓶無氣等，給安全生產(chǎn)造成隱患。因此，重視消防管理工作，定期對消防設(shè)備進行檢查，確保消防設(shè)施始終處于有效狀態(tài)顯得十分重要。
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