潛熱鍋爐鍋筒滿液對造氣的影響及處理

向　宏

(湖北新洋豐合成氨廠湖北荊門448150)

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潛熱鍋爐鍋筒滿液對造氣的影響及處理

向宏

(湖北新洋豐合成氨廠湖北荊門448150)

湖北新洋豐合成氨廠造氣車間共有14臺Φ2 650 mm 造氣爐，分為4個單元：1#和2#造氣爐為第1單元；剩余12臺造氣爐按4爐一單元為第2單元至第4單元，每2臺爐共用1臺蒸汽緩沖罐。制氣蒸汽由1臺45 t/h造氣灰渣發電鍋爐及1臺35 t/h造氣吹風氣潛熱回收鍋爐(以下簡稱潛熱鍋爐)供給。2臺鍋爐供給的蒸汽在造氣蒸汽分汽缸匯聚混合后，一部分蒸汽經拖動4#和5#造氣高壓風機的4#和5#汽輪機做功減壓后進第1單元至第4單元蒸汽緩沖罐，其余部分由蒸汽自調閥減壓后進入二次蒸汽總管，經再次減壓后進入蒸汽緩沖罐；造氣爐水夾套副產蒸汽經顯熱回收器上部熱管與單元煤氣換熱后也進入蒸汽緩沖罐，罐內蒸汽再經造氣爐蒸汽閥門控制進入爐內參與氣化反應，各處蒸汽壓力及溫度見表1(造氣爐水夾套副產的約115 ℃蒸汽經水夾套出口進入汽包，再進入單元顯熱回收器換熱，換熱后約220～230 ℃的蒸汽再進入蒸汽緩沖罐)。

表1　 各處蒸汽壓力及溫度

2015年2月5日C班21：45，潛熱鍋爐開車過程中，因操作工對其鍋筒液位誤判，導致鍋筒滿液，大量軟水隨蒸汽被帶至造氣蒸汽系統，使半水煤氣氣質、氣量大幅下降，影響造氣時間長達5 h左右，后果極其嚴重。

1　潛熱鍋爐現象及操作

2015年2月5日B班9：05，潛熱鍋爐的燃燒爐(以下簡稱燃燒爐)點火成功，經升溫合格后，逐臺加送造氣吹風回收氣至燃燒爐，于20：00，將5臺造氣爐吹風氣送至燃燒爐；21：00，將6臺造氣爐吹風氣送燃燒爐；因1月27日至2月3日的大雪低溫天氣導致鍋筒進水自調閥不能正常工作，儀表工因故未及時修復，依靠操作工開旁路閥控制鍋筒液位。又因造氣送至燃燒爐的吹風氣氣量過大，鍋筒液面波動劇烈，且鍋筒液面計處攝像頭故障導致操作室遠傳液面監控畫面模糊，無法準確判斷鍋筒液面位置；經操作工多次現場檢查，判斷鍋筒缺水，遂開大鍋筒進水自調閥旁路閥。21：55潛熱鍋爐蒸汽過熱器出口蒸汽溫度由正常值220 ℃陡降至115 ℃；至22：00，鍋筒出口蒸汽壓力由0.85 MPa上升至1.01 MPa，操作工仍然斷定鍋筒缺水，向調度反映后，鍋筒進水量由1臺脫氧泵加至2臺；因用水量驟增，脫氧槽液位快速下降，開啟脫氧槽軟水進口自調閥旁路閥；22：35，操作工判定鍋筒液位合格，停運1臺脫氧泵，關閉脫氧槽軟水進口自調閥旁路閥；24：00，2月6日0:00，A班操作工接班，發現潛熱鍋爐鍋筒軟水進口自調閥旁路閥關閉，鍋筒無液位，但汽水分離器導淋閥開啟時有水流出，即判定鍋筒缺水，于 0：30 停送造氣吹風回收氣，燃燒爐進入保溫狀態；對鍋筒緩慢進水，至1：10鍋筒液位達液面計的1/2；2：00，再緩慢送回收的吹風氣至燃燒爐，潛熱蒸汽過熱器出口蒸汽溫度驟升并穩定至正常值(220 ℃)。2月6日B班，更換了鍋筒液面計監控攝像頭，修復了鍋筒進水自調閥。

2　造氣系統現象及操作

(1) 壓力及溫度變化。2月5日21：55，造氣DCS中控顯示分汽缸蒸汽溫度由正常值245.0 ℃驟降至178.9 ℃，隨后逐漸降至168.5 ℃(24：00交班時)，造氣灰渣發電鍋爐輸送至造氣系統蒸汽的壓力和溫度均未變，分汽缸蒸汽壓力亦保持在0.65 MPa；減壓后二次蒸汽總管壓力由正常的0.21 MPa逐步下降，至2月6日A班1：48降至0.12 MPa(燃燒爐保溫狀態下基本不產蒸汽，僅靠造氣灰渣發電鍋爐供應蒸汽)；E蒸汽緩沖罐(共分為A，B，C，D，E，F和G罐，7#和8#造氣爐共用的E蒸汽緩沖罐溫度變化最大，影響時間最長，此處選取E罐)蒸汽溫度由223.0 ℃(2月5日 21：57的正常溫度)驟降至106.8 ℃，2月6日 0：30，A班巡檢工發現E蒸汽緩沖罐水擊現象嚴重。

(2)氫氮比變化。2月5日22：42，造氣DCS中控顯示合成循環氣中氫體積分數為57%(工藝指標為55.0%～57.0%)，隨后至2月6日0：19降至50.0%；2：07降至49.1%，直至3：02才緩慢上漲至55.5%，期間采取上吹減氮、取消吹凈等措施仍無法穩定氫氮比，合成循環氣中氫體積分數過低導致合成系統循環機超壓嚴重。

(3)爐溫變化。一單元5#造氣爐變化最為明顯。2月5日22：04，該爐上行煤氣溫度為343 ℃(正常值)，隨后逐漸下降，至2月6日0：15降至265 ℃，至1：30降至165 ℃；下行煤氣溫度2月 5日22：04為204 ℃，至2月6日0：15降至105 ℃；2月6日0：40， A班造氣主操發現該爐下行集塵器有水滲出。

(4)其他變化。2月6日A班接班后，半水煤氣中氧體積分數逐漸上升至0.8%(1：45)。自2月5日23：00合成循環氣中氫體積分數開始下降，新鮮氣氣質、氣量均也隨之逐漸下降，威脅安全生產，2月6日0：30，壓縮系統減停運1臺M型壓縮機。

(5)操作。2月5日22：45，造氣分汽缸蒸汽溫度下降，低于汽輪機進氣溫度(>200 ℃)，汽輪機停止運轉；2月6日0：30，對造氣系統所有蒸汽緩沖罐及蒸汽分汽缸拆開導淋閥排水，E罐積水最多，排水耗時4 h；余罐排水約3 h后無水；1：30，5#造氣爐停爐檢查(停爐后半水煤氣中氧體積分數逐漸下降至0.3%)，發現鼓風箱、吹風短管、下行煤氣集塵器水滿，造氣爐爐內煤棒板結不透氣，逐漸排凈各處積水，然后對該爐重新提溫；6：05，該爐重新投運，半水煤氣中氧含量未再上升；3：35，造氣分汽缸蒸汽溫度上升至201.5 ℃，汽輪機投運正常；6：30，壓縮系統重新投運1臺M型機，全廠生產恢復正常。

3　事故造成的損失

鍋筒滿水事故歷時長達近5 h，造成巨大的損失。事故過程中，近100 t脫氧水被帶至造氣蒸汽系統，吹風氣潛熱回收系統因此少產蒸汽100 t；造氣工況惡化，半水煤氣氣質、氣量均大幅下降，少產液氨約20 t；拖動造氣風機運轉的2臺汽輪機停運約4 h，增加電費約700元；潛熱鍋爐鍋筒先滿水超壓、后缺水；造氣蒸汽系統部分管道、罐體發生水擊；汽輪機氣缸輕微帶水等都對設備組成不同程度損害，縮短了設備使用壽命；造氣吹風氣被迫放空2 h，造成了環境污染；由于合成系統循環氣中氫含量偏低、氧含量偏高，給合成氨系統安全生產帶來隱患，導致后工段大幅度減量生產。

4　事故原因分析

潛熱鍋爐鍋筒于2月5日C班21：45滿液，操作工對鍋筒液位判斷錯誤，堅持認為鍋筒無水，又加開1臺脫氧泵運行約30 min，大量軟水進入造氣蒸汽系統，軟水隨蒸汽迅速經潛熱蒸汽過熱器帶至造氣蒸汽分汽缸及各蒸汽緩沖罐、5#造氣爐吹風短管及下行煤氣管，導致各處蒸汽溫度迅速下降，5#造氣爐爐溫下降并導致半水煤氣氧含量偏高；因蒸汽帶水嚴重，導致蒸汽過熱器水滿，鍋筒蒸汽無法排出導致超壓；C班操作工于 23：00 發現鍋筒滿水后，未及時將情況向車間匯報及2月6日A班接班人員說明，又私自將鍋筒進水自調閥旁路關嚴，導致交班時鍋筒缺水；A班人員在事故原因沒查清楚的情況下倉促接班，再次延誤了分析判斷和處理事故的時間，導致事故擴大；潛熱工段開車前曾要求儀表工修復潛熱鍋爐鍋筒自調閥和更換液面計處攝像頭而儀表工未及時處理，亦是事故發生的誘因之一。

5　預防措施

為杜絕再次發生類似事故，車間應加強對操作工業務和安全技能的培訓，制定相關事故處理的預案和并加強對應急預案的演練，加強對交接班及各項工藝指標控制的考核力度，對造成事故的人員加強懲處力度；儀表車間要確保液面計監控攝像頭及鍋筒進水自調閥完好，發現問題應及時處理，不留隱患。

(收到修改稿2015- 12- 18)