干熄焦環境除塵爆炸原因分析及處理

段素蘭，李春燕，馬興敏

干熄焦環境除塵爆炸原因分析及處理

段素蘭1，李春燕2，馬興敏1

（1.包頭鋼鐵職業技術學院，內蒙古包頭041010；2.包鋼（集團）公司焦化廠，內蒙古包頭104010）

包鋼焦化廠1#干熄焦發生了環境除塵爆炸，致使除塵系統損壞不能工作。通過對爆炸的原因分析，對今后的運行提出了指導意見，保證除塵系統的安全經濟運行。

爆炸；爆破片；阻力

1 前言

干熄焦在生產過程中會產生大量的顆粒污染物（主要是焦粉），為了減少揚塵以及符合大氣污染物的排放標準，必須對含塵氣體進行凈化處理。干熄焦環境除塵用于控制并收集干熄焦在裝、排焦過程及焦炭在轉運過程中散發的大量焦粉塵。干熄焦環境除塵站的塵源主要來自干熄爐頂裝入裝置處、干熄爐爐頂常用放散口、干熄爐預存段壓力調節放散口、干熄爐底部排焦處及運焦皮帶吸塵點。

環境除塵的工作原理是利用除塵風機產生吸力，在管式冷卻器內對高溫煙氣進行冷卻，利用百葉式預除塵器將整個排焦系統的低溫煙氣進行預除塵；上述兩種煙氣在低壓脈沖布袋除塵器內匯合,過濾回收顆粒粉塵后排向大氣[1]。

本文論述包鋼焦化廠1#干熄焦自2006年9月投產以來，該裝置生產運行過程中，突然發生環境除塵在除塵器的入口管道處（粗顆粒分離器的頂部）發生爆炸事故，將粗顆粒分離器的入口箱板和側面部分箱板炸裂并導致除塵器的兩端箱板鼓脹，東西兩側十個防爆膜均沒有破損。

2 環境除塵爆炸原因分析

2.1 除塵風機風量的選擇不太合理

除塵器爆炸必須有足夠的氧氣、高溫源、可燃粉塵、容器4個條件。焦粉爆炸所需要的最低氧氣體積分數為16%[1]，而我們測定環境除塵的排放尾氣的O2含量在18%～20%；至于高溫源，環境除塵的粉塵源之一是紅焦裝入干熄爐時對流向上漂浮的粉塵；在環境除塵的除塵風機吸力最大的時候，足可以把細小的焦粒和焦粉吸入除塵器內。

2.2 除塵器泄放面積（爆破片）的確定

干熄焦環境除塵原設計是根據類比法，只是在每個倉的側面設置了爆破片，其尺寸為600×1000的矩形。根據除塵原理以及現場除塵器的使用條件，我們選擇排放時產生的最大壓力（即突燃時本體設備的承壓）Pred=200 kPa（表），由于本體在正常運行情況下其內部是負壓，為了有效的保護除塵本體，我們選擇其排放終止的泄放壓力Pstat=10 kPa（表），根據描述粉塵爆炸的列線圖推導出的公式[2]求密閉體防止爆炸應該設置的最小泄放面積為：

式中，取突燃指數KST=100～150；

根據算法得出的泄放面積應該大于原設計的爆破片面積[2]。

2.3 除塵器爆破片的厚度確定

干熄焦環境除塵原來設備的爆破片為0.9 mm的鋁板。在環境除塵爆炸后檢查爆破片完好無損，并未破裂。分析爆破片不破裂的原因時，從設備本體壁取出一小單元，并用設備上的爆破片制作了防爆閥試驗臺（即小單元的一個面是用0.9 mm厚的鋁板制作的），用空壓機穩步加壓，加到0.23 MPa時，爆破片表面凸起變形25 mm，而殼體鼓起4 mm并未起到防爆的作用。更換鋁板后重新做試驗，在爆破片沿對角線用刀具劃了0.5 mm深的劃痕，重新作泄壓試驗，當加壓機的壓力鼓到0.15 MPa時，爆破片破裂，母體表面基本無變化。由此實驗可以說明原來設備本體的爆破片的耐壓強度偏高，不能對環境除塵本體起到很好的保護作用。

2.4 除塵器內部阻力太大，泄壓困難

在環境除塵爆炸后打開除塵器檢查內部的損壞情況，看到除塵器內部的部分布袋里的焦粉充滿了布袋，部分布袋里的焦粉占到布袋總長度的1/3～1/2。在內部有焦粉的布袋頂部都有損壞的裂口，裂口呈卷曲狀，初步判斷是高溫燒損的跡象。布袋破裂后，焦粉飄進布袋里面長時間的沉淀，減小了布袋的過風面積。在爆炸時，焦粉堵塞的布袋不但失去了除塵作用，而相反起到了阻力作用。另外，1#干熄焦的鍋爐之前發生過兩次鍋爐爆管，高溫的水蒸氣進入環境除塵后在布袋上凝結并與粘著在布袋上的粉塵粘結后堵塞了布袋，也使布袋的阻力增大。在環境除塵爆炸發生的瞬間，箱體內的布袋不能起到快速泄壓的作用，由于瞬間壓力過大無處釋放，故而把環境除塵箱體炸裂。

2.5 除塵器內部進入明火

環境除塵器是個密閉的大容器，除塵器集塵箱發生爆炸可能是集塵箱內形成了氫氣等類可燃性氣體積累濃度超標，有未熄滅的焦粉顆粒進入集塵箱內引起爆炸。由于1#干熄焦原設計干熄爐與環境除塵位置比較近，所以導致連接干熄爐與環境除塵之間的管道太短，導致干熄焦在裝焦過程中除塵風機吸力稍大就會將零星的燃燒焦粉顆粒吸入環境除塵器內，達到爆炸極限即產生爆炸。導致爆炸的火源有兩個出處：一是電動蝶閥的開關不與裝焦同步，在裝焦時從裝入裝置把紅焦吸入了除塵器內部導致；二是由于焦粉和布袋摩擦的靜電放電打火導致。

3 環境除塵爆炸防治措施

3.1 對環境除塵爆破片的改進

環境除塵爆炸后從爆炸損壞的部位來看，經過細致分析，在粗顆粒分離器的入口（即除塵器的入口）、除塵器的出口各增設了兩個防爆口。并根據試驗的結果，把所有爆破片的厚度減小到0.5 mm，并在爆破片上劃出0.1 mm深的對角線，這樣降低了爆破片的承受壓力的能力，一但除塵器內壓力過大產生爆炸時增強了泄壓能力，導致爆破片先破裂，從而能有效地對除塵器起到保護作用。

3.2 降低除塵器內部的阻力

除塵器內布袋阻力大是由于部分布袋損壞里面充滿焦粉不能過風和布袋表面因鍋爐爆管內部的水和焦粉粘結了混合后增大了阻力導致的。通過檢查對這樣的布袋進行更換，更換后的新布袋就不存在阻力大的問題了。在今后的操作中要避免布袋損壞，嚴格控制干熄焦系統的可燃氣體成分，干熄焦系統一旦發生鍋爐爆管等類似的水系統泄漏事故，應及時將除塵風機停止運行，避免水汽進入除塵器內部，對環境除塵系統造成影響，另外從布袋的材質和性能上來提高其抗水抗酸堿的能力。

3.3 阻止明火現象的發生

根據干熄爐內火源進入除塵器的原因分析，一方面將保持調解電動蝶閥與裝焦的動作保持同步，另一方面將調解除塵器的吸力，使其在最低吸力下能滿足環境除塵系統的工藝要求，而不會把干熄爐內的火源吸入除塵器里帶來安全隱患。同時還應避免靜電在除塵布袋上積累放電打火，所以除塵布袋的選擇上應選用防靜電布袋。

4 結論

根據此次1#干熄焦環境除塵爆炸的結果和分析的結論，推斷出了本次環境除塵器爆炸的原因。目前除塵設備已經改進，在今后的操作中要嚴格控制干熄焦循環系統中的可燃氣體成分及循環氣體的溫度，同時避免帶水分的氣體進入干熄爐中，還應加強對環境除塵系統的點巡檢力度。從而使環境除塵器的壽命和除塵效果發揮到最佳效果。

[1]潘立慧、魏松波.干熄焦技術[M].北京：冶金工業出版社，2005.

[2]張殿印，張學義.除塵技術手冊[M].北京：冶金工業出版社，2002.

Analysis and Treatment of Explosion Accident in CDQ Environment Dedusting System

DUAN Sulan1,LI Chunyan2,MA Xingmin1
(1.Baotou Iron&Steel Vocational Technical College,Baotou,Inner Mongolia 041010,China;2.the Coking Plant of Baotou Iron and Steel Group,Baotou,Inner Mongolia 041010,China)

An explosion happened in the environment dedusting system of the No.1 CDQ facility of Baotou Steel’s coking plant,resulting in a damaged and broken down dedusting system.Through analysis of the accident,instructive opinions were given for future operations,to ensure safe and economical operation of the dedusting system.

explosion;rupture disc;resistance

TQ522.16

B

1006-6764(2013)10-0023-02

2013－05－20

段素蘭（1966-），女，1988年畢業于鞍山鋼鐵學院，學士學位，高級工程師，現從事煤化工教學與研究工作。