火電廠脫硫系統防火安全管理工作分析

陶 明，岳佳全，王琰科

(西安熱工研究院有限公司，陜西 西安 710054)

0 引言

隨著我國對燃煤機組污染物排放標準日益嚴苛，在不斷提高脫硫系統污染物脫除效率的同時，系統的投運率也必須得到保證。脫硫系統防腐的可靠性對濕法脫硫系統的正常穩定運行至關重要，所以防腐也被稱為濕法脫硫的生命工程。

我國濕法脫硫吸收塔、煙道等設備的防腐材料主要采用價格低廉、施工簡單、維護方便的玻璃鱗片襯里涂料。由于防腐襯里涂料的易燃、易揮發特性，防腐施工又涉及到受限空間作業和交叉施工作業等一系列安全問題；如果對防腐施工管控不當，極易發生火災事故。自濕法脫硫在我國火電廠普遍應用以來，每年均有多起脫硫系統火災事故，既造成了重大經濟損失，又延誤了改造工期，影響了機組的正常投運。

1 燃燒與火災

燃燒俗稱“著火”，是可燃物與氧化劑作用發生的放熱反應，通常伴有火焰、發光和發煙現象。只有具備了可燃物、點火源、氧化劑這3個必要條件，燃燒才能夠發生。燃燒并不意味著火災，只有當燃燒在時間和空間失去控制，并且造成財產損失、人身傷亡或環境破壞時，才構成火災。根據危險源理論，影響火災擴大蔓延的因素可歸為3類火災危險源，這3類火災危險源的共同作用使火災擴大、蔓延，構成災害后果。

(1) I類火災危險源。事故的本質是能量的意外釋放，因此，能量或危險物質在火災中占有非常重要的位置，成為I類火災危險源，如易燃物質等。

(2) II類火災危險源。對易燃物質所產生的能量起控制作用的措施發生失效的因素，如消防器材失效等。

(3) III類火災危險源。由于消防安全策略及其組織失誤等造成消防安全系統失衡的不安全因素，包括安全制度不健全、消防設施管理維護不當和人員技能欠缺，以及消防救援力量薄弱及指揮失誤等因素。

通過對各類火災事故的分析，火災事故通常有如下4個特點。

(1) 因果性。火災事故是具有相互聯系的多種因素共同作用的結果，可歸納為人的不安全行為、物的不安全狀態、安全管理的缺陷及對意外事件的處理不當等多個原因。

(2) 隨機性。火災事故的發生具有隨機性，即火災事故是一種偶然的、隨機的事件。

(3) 潛伏性。火災事故尚未發生或尚未造成后果的時候似乎一切都處于正常和平靜的狀態。但是只要火災隱患沒有消除，事故就存在發生的可能。火災事故發生的時間、地點、造成的損失都是不明確、難以預測的，存在潛伏性。

(4) 可預防性。發生火災事故的場所是人造系統，這為預防火災事故提供了基本前提，所以，火災事故從理論上和客觀上講都是可預防的。其次，火災事故的發生和發展是有規律的，只要按照科學的方法和嚴謹的態度進行分析并積極做好有關預防工作，火災事故也是能避免的。

脫硫系統的火災事故也完全符合上述理論，以下結合上述理論，分析脫硫系統火災的原因，提出防火安全管理工作的建議。

2 脫硫系統中主要易燃物

脫硫系統吸收塔及煙道的防腐襯里是以乙烯基酯樹脂材料為主，再加入30 %片徑不等的玻璃鱗片以及其他功能性助劑等制得的。根據國家對常用危險化學品的分類，乙烯基酯樹脂(vinyl ester resins)屬于易燃液體中的類別2——高度易燃液體和蒸汽(閃點小于23 ℃和初沸點大于35 ℃)，其危險特性主要是具有毒性并揮發刺激性氣味，遇到明火、高熱能引起燃燒爆炸。由于其揮發的蒸汽相對空氣重(蒸汽相對密度約3.0)，所以揮發氣體向低處擴散，在達到一定濃度時，如遇火源將著火爆炸(爆炸極限為2.6 %—13.4 %)。

脫硫系統吸收塔內的噴淋層以及除霧器均采用非金屬材質。噴淋層主要采用玻璃鋼，玻璃鋼學名為纖維增強塑料，其基體材料為不飽和聚酯、環氧樹脂或酚醛樹脂(類似于防腐襯里主要材料乙烯基酯)，增強材料可采用玻璃纖維布、玻璃纖維表面氈、玻璃纖維短切氈。其中纖維布和表面氈的單位質量為30—50 g/m2，短切氈的單位質量為300—600 g/m2。除霧器主要采用聚丙烯材質(PP)，為了提高材料的耐熱性和結構強度，需要添加約30 %的滑石粉、玻璃纖維等增強性材料。聚丙烯為半透明無毒無味的蠟狀固體，易燃且火焰無煙，燃燒時有燒滴現象，密度約0.90—0.91 g/cm3，熱分解溫度310—365 ℃，熔點為164—170 ℃。

通過對火電廠濕法脫硫系統塔內核心設備——噴淋層與除霧器主要材質進行分析，得出其均為樹脂或塑料制品。此類材料具有化學穩定性好、耐腐蝕、耐沖擊、易成型且加工成本低的特性，但同時也有耐熱性差、易變形、易燃燒的缺點。其一旦發生火災，火勢難以控制，所以在設備安裝、檢修期間必須采取有效的防火措施，以確保施工安全。

3 火災原因分析及防火安全管理重要性

火電廠脫硫系統改造和檢修過程中，構成燃燒的3個要素較為充分，其中防腐材料和主要塔內件材料均為易燃物質；點火源表現形式有火焰、火星、高熱物體、電火花等，這些在施工過程中也普遍存在；脫硫吸收塔受煙囪自拔力影響，易形成一定的抽吸效果，使得空氣供給較為充裕，一旦燃燒，則塔內充足的易燃物和氧氣供應，會使得火災蔓延，難以控制。

從火災事故原因的3個層次分析，本質原因是吸收塔內部有大量易燃的樹脂類化學物品，這些物質在一定條件下可以釋放出大量熱能和化學能，從而造成人員傷亡和財產損失。火災事故的直接原因是生產作業中產生點火源，同時在3類火災危險源的共同作用下蔓延成災。火災事故的間接原因則是防火安全管理的缺失。

從近年來的脫硫吸收塔火災事故分析可以看出，火災基本發生在吸收塔改造的前期準備和后期收尾階段，而在防腐施工過程中卻很少有火災發生。說明在防腐施工中，各項安全管理工作落實較好，對點火源的管控嚴格，而在其他施工階段，安全管理出現漏洞或者由于趕工而對防火安全存在僥幸心理。由此也可以看出，只要在施工各個階段重視防火安全管理工作，落實各項防火安全措施，脫硫系統的火災事故是可以預防和避免的。管理工作的重點應放在如下3個方面：

(1) 加強施工各階段點火源的控制和防止燃燒蔓延各項措施落實工作；

(2) 防火管理工作應從改造或檢修施工開始至結束，不應局限于防腐施工期間；

(3) 在設計、施工階段就應該重視防火及消防設施相關工作，這些設施應先于工程施工并具備投運能力，例如：吸收塔各層消防水、脫硫系統隔離擋板、各層平臺及逃生通道等。

4 脫硫系統施工防火安全措施

從上述分析中可以看出，防火安全管理的首要工作就是各項安全措施的明確和落實，脫硫系統防火安全措施使得該項工作有章可循。依據有關單位的防火安全管理經驗和國家相關安全管理標準，總結出火電廠脫硫系統在檢修、技改施工各個階段防火安全工作的一些通用措施。

4.1 脫硫系統施工防火安全基本要求

(1) 防腐作業期間，防腐區域周邊10 m范圍內及其上下空間嚴禁一切動火作業，只允許進行防腐施工。

(2) 非防腐作業期間，吸收塔、煙道等防腐區域是一級動火區，所有動火作業須按一級動火級別管理。

(3) 新建、改造、檢修環保設施過程中應在煙囪入口煙道加裝凈煙氣隔離板，隔絕環保設施發生

火災時對煙囪產生影響。

4.2 防腐施工期間防火要求

(1) 防腐區域周邊10 m處應設置圍擋，在隔離防護墻四周懸掛“防腐施工，嚴禁煙火”等明顯的警告標識牌。設置唯一出入口，24 h門崗，人員進出須登記，并佩戴防腐作業區域通行證，交出火種和關閉無線通訊設備。施工人員不準穿釘有鐵掌的鞋和容易產生靜電火花的化纖服裝。

(2) 防腐區域安裝攝像頭，保持不間斷監控，專人負責監視。

(3) 消防水管應鋪設至防腐作業面，就近設置手動開關，保證水壓正常，能夠及時投用。每個防腐作業面放置足夠的滅火器，按作業人員配置足夠的消防水桶（壺）、濕拖把等便攜式消防器具。

(4) 吸收塔和煙道內部防腐施工時，應保留2個以上的出入人孔門，并保持通道的暢通。在吸收塔人孔門或管口設置防爆型軸流通風機，滿足塔內通風需要。

(5) 防腐作業時應設專職安全監督人員，但不得參與作業。禁止在吸收塔和煙道內部進行配料、攪拌作業。

(6) 在對防腐層進行局部(吸收塔、煙道內壁，底板，支撐梁等)修補時，禁止在周邊10 m范圍內及其上下空間動火。

(7) 防腐作業需要采取加熱措施時，可采用水暖盤管加熱，禁止采用明火直接加熱。

(8) 材料按照每天施工所需量運至防腐區域，每日施工結束后應將空桶及余料運至專用庫房存放，材料禁止過夜存放在防腐區域內。

(9) 施工器具(刮板、毛輥、泥桶等)每日施工結束后清洗干凈，集中存放在防腐區域內。無法清洗使用的器具應及時清出防腐區域，并對施工區域進行清理。

4.3 非防腐施工期間防火要求

(1) 防腐區域內所有動火作業均應辦理一級動火票。動火只能單點作業，禁止多點同時作業。

(2) 吸收塔動火前，底部須做好全面防護措施或在底部注入一定高度的水。

(3) 動火作業前，應測定現場可燃氣體濃度滿足動火要求；動火過程中每隔2 h測定1次，當發現濃度不合格或異常升高時應立即停止動火，在未查明原因或排除險情前不得重新動火。

(4) 在吸收塔及煙道等處進行外壁動火作業前，將動火點周圍400 mm內的鱗片清理干凈。在動火作業過程中，應采取降溫和防止火星飛濺等措施。焊割作業應采取間歇性工作方式，防止持續高溫傳熱損壞或引燃周邊防腐材料。

(5) 吸收塔動火作業過程中，動火作業區域、吸收塔底部應各有1名監護人。其他部位動火作業過程中，應有專人監護。外壁動火作業時，內部監護人員應正確判斷外壁動火點對應的內壁位置，并隨時監測內部對應部位的狀況。監護人應始終在現場，如發現火情則立即滅火并停止工作。

(6) 除霧器附近區域動火作業前，應拆除作業點周圍局部除霧器片，禁止將除霧器上鋪設防火布作為隔離措施。

(7) 檢查確認除霧器沖洗水系統及水源可靠、備用。除霧器沖洗水管道動火作業前，應隔離局部系統，保留其余除霧器沖洗水系統備用。

(8) 動火作業時，必須采取可靠的隔離措施，如關閉相通、相鄰設備的煙氣擋板、管道隔絕閥門和封堵管口等，防止火種引燃防腐層、除霧器以及落入相通的防腐煙(管)道內，引起火災。禁止在相通、相連的設備內進行防腐作業。若需對與吸收塔相通的可拆卸管道進行動火作業，必須將其拆下搬到安全地方進行；拆卸管道螺栓禁止采用電焊、氣割方式進行。

(9) 動火期間應隨時檢查施工區域易燃雜物，并及時清理。動火作業結束后，檢查施工區域，排除隱患，并在現場留守2 h以上，防止發生火險。

4.4 材料的存儲與施工用電防火要求

(1) 防腐材料應存放在遠離施工區域(防腐區域50 m以外)的專用倉庫內，分類存放，專人看管，并按照《危險化學品安全管理條例》(國務院令591號)的要求，建立完善嚴格的管理制度，落實防火措施。

(2) 存放原材料之間保持安全距離，標識明顯，配置足夠滅火器，在倉庫周邊10 m范圍內嚴禁動火。設置“嚴禁煙火”標志。

(3) 倉庫照明、開關等電器設施采用防爆型。

(4) 所有電氣設備均應選用防爆型，安裝漏電保護器，電源線使用軟橡膠電纜，不能有接頭。

(5) 施工用臨時電氣開關、電源箱等設置在吸收塔、煙道外，標識明顯。臨時電源在防腐施工結束后，應立即拆除。

(6) 防腐區域內部照明應使用不超過12 V的防爆型行燈，燈具距離內部防腐涂層及除霧器1 m以上。行燈變壓器可靠接地，并放置在塔外且不易被觸碰的地方。施工人員在切斷電源后方可離開。

(7) 電焊機接地線應設置在防腐區域外并禁止接在防腐設備及管道上。

5 結論

通過對脫硫系統所涉及的易燃物特性、火災原因以及安全防火措施的分析，得出以下結論。

(1) 脫硫系統中存在大量易燃設備及材料，且發生火災后火勢大、蔓延快、不易撲救，所造成的損失也嚴重。在各施工階段的安全管理中，應將防火安全管理作為重點工作，施工各方均須高度重視。

(2) 只要嚴格執行并落實各項防火安全管理措施，脫硫系統的火災是完全可以預防和避免的。

(3) 脫硫系統改造工作是按步驟執行的，不具備突擊趕工的工作特性，在進行改造或檢修前，應制定合理的工期，避免在施工中任意壓縮工期，倉促中導致安全管理工作不到位，造成火災事故發生。

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