干熄焦生產(chǎn)中鍋爐爆管的預(yù)防和處置

衛(wèi)曉民

摘 ?要：干熄焦鍋爐爆管檢修時(shí)間長(zhǎng)影響后續(xù)生產(chǎn)，處置不當(dāng)易發(fā)生二次事故。結(jié)合本公司生產(chǎn)實(shí)際，就運(yùn)行操作方面易造成鍋爐爆管的具體原因進(jìn)行分析，總結(jié)出相應(yīng)預(yù)防措施，并提出爆管的應(yīng)急處置方法。

關(guān)鍵詞：干熄焦鍋爐;爆管;原因分析;處置

中圖分類號(hào)：TQ520.5 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）28-0106-02

Abstract： The long-time maintenance of the CDQ（coke dry quenching） boiler explosion tube affects the follow-up production. Improper disposal is prone to secondary accidents. Combined with the actual production of the company， it analyzes the specific reasons that cause the boiler to burst the tube in operation and operation， summarizes the corresponding preventive measures， and puts forward the emergency treatment method of the burst tube.

Keywords： CDQ（coke dry quenching） boiler; tube explosion; cause analysis; disposal

引言

本公司是以焦化為基礎(chǔ)的煤化工企業(yè)，也是循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范企業(yè)，處理能力2×160t/h干熄焦是4×65孔5.5m搗固焦?fàn)t的配套設(shè)施。額定102t/h鍋爐是干熄焦的重要組成部分，產(chǎn)生3.82MPa、450℃的中溫中壓蒸汽并入蒸汽管網(wǎng)，主要為化工生產(chǎn)供動(dòng)力用汽，生產(chǎn)特性不同于發(fā)電為主的干熄焦。在干熄焦生產(chǎn)過(guò)程中，鍋爐爆管是一種嚴(yán)重事故，產(chǎn)生的原因有：材質(zhì)、制造、安裝、焊接等設(shè)備因素;酸洗、水壓實(shí)驗(yàn)等因素;升降溫過(guò)快、超溫超壓、局部低溫、磨損、水質(zhì)不良等運(yùn)行操作方面的因素。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際主要從典型的生產(chǎn)操作因素分析。

1 干熄焦工藝與爆管特征

1.1 干熄焦基本工藝

干熄焦生產(chǎn)過(guò)程中，提升機(jī)將紅焦從干熄爐頂裝入，與爐內(nèi)冷的惰性氣體熱交換，冷卻后低于200℃的焦炭經(jīng)排焦裝置從底部排出，運(yùn)至篩焦系統(tǒng);吸收紅焦顯熱約850℃～950℃的惰性氣體經(jīng)一次除塵進(jìn)入鍋爐，爐水經(jīng)加熱產(chǎn)生中溫中壓蒸汽，送至廠區(qū)蒸汽管網(wǎng);冷卻后的惰性氣體經(jīng)二次除塵器，由循環(huán)風(fēng)機(jī)重新鼓入干熄爐循環(huán)使用。

1.2 爆管現(xiàn)象特征

干熄焦鍋爐發(fā)生爆管，中控室控制畫(huà)面可發(fā)現(xiàn)：干熄爐預(yù)存室壓力大幅度波動(dòng);循環(huán)氣體中CO、H2含量突然急劇升高;鍋爐給水流量明顯增大，且明顯大于蒸發(fā)量;氣體循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)阻力明顯變大，各點(diǎn)壓差明顯變化。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)檢查可發(fā)現(xiàn)：預(yù)存室壓力調(diào)節(jié)放散管口有明顯的蒸汽冒出;鍋爐底部、副省煤器底部有明顯的積水現(xiàn)象;二次除塵器卸灰閥處有水跡或排出濕灰。

鍋爐爆管若處理不當(dāng)，爐口火焰沖破水封穿出，會(huì)燒壞外部裝置;處理不及時(shí)，會(huì)沖刷損壞臨近管子，造成處理難度增大和留下隱患;同時(shí)，爆管泄漏出的水和蒸汽隨循環(huán)氣體進(jìn)入干熄爐與紅焦接觸發(fā)生水煤氣反應(yīng)C+H2O→（高溫）CO+H2，使循環(huán)氣體中H2和CO含量急劇升高，若不及時(shí)采取控制措施，達(dá)到爆炸極限值，就會(huì)發(fā)生爆炸，危及人員和設(shè)備安全。

2 爆管原因

2.1 粉塵異常磨損

干熄焦鍋爐入口前設(shè)有帶擋墻的重力沉降式一次除塵器，能去除循環(huán)氣體中較大顆粒粉塵，使進(jìn)入鍋爐循環(huán)氣體粉塵含量<10g/m3。高溫粉塵收集于雙叉灰斗，經(jīng)水冷套管冷卻，再經(jīng)卸灰閥排至中間灰倉(cāng)。卸灰閥有自動(dòng)和手動(dòng)兩種運(yùn)行方式，自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，水冷套管內(nèi)焦粉堆積高度到上限料位計(jì)，卸灰閥自啟動(dòng)。

生產(chǎn)中，料位計(jì)或卸灰閥故障發(fā)現(xiàn)處理不及時(shí)，自動(dòng)失靈，手動(dòng)放灰不及時(shí)不到位，時(shí)間設(shè)置不合理等，均會(huì)導(dǎo)致灰斗滿灰一次除塵失效，焦粉堆積在鍋爐入口被循環(huán)氣體帶入爐內(nèi)，含塵量超標(biāo)，對(duì)受熱面爐管沖刷加劇，使管壁變薄、金屬?gòu)?qiáng)度降低形成爆管隱患。若頻繁發(fā)生或長(zhǎng)期持續(xù)則加速縮短爐管使用壽命，導(dǎo)致爆管發(fā)生。粉塵磨損比較嚴(yán)重的部位一般為爐管彎頭及管卡附近的邊排管和穿墻管部位。

2.2 生產(chǎn)負(fù)荷波動(dòng)

由于公司化工生產(chǎn)需要、煉焦出爐調(diào)整、生化水處理平衡等因素，干熄焦生產(chǎn)負(fù)荷變動(dòng)很大;同時(shí)，承擔(dān)管網(wǎng)蒸汽系統(tǒng)調(diào)節(jié)，干熄焦生產(chǎn)調(diào)整頻繁。特別是循環(huán)風(fēng)量F1、鍋爐入口溫度T6等經(jīng)常大幅度變化，造成爐管金屬熱應(yīng)力、熱疲勞及粉塵磨損、機(jī)械磨損加劇。干熄焦年修發(fā)現(xiàn)，二次過(guò)熱器管有明顯變形情況，受影響較大，有爆管隱患。而低負(fù)荷運(yùn)行，易導(dǎo)致鍋爐出口循環(huán)氣體溫度長(zhǎng)期處于低溫狀態(tài)，造成省煤器管因低溫腐蝕而發(fā)生破損。

2.3 水質(zhì)硬度及氧腐蝕

干熄焦鍋爐補(bǔ)給水，少量來(lái)自除鹽制水站，大部分來(lái)自公司其他單位冷凝回收水。實(shí)際生產(chǎn)中回收水水質(zhì)很不穩(wěn)定，多次造成鍋爐水質(zhì)污染，硬度、電導(dǎo)率等嚴(yán)重超標(biāo)，容易使?fàn)t管內(nèi)壁結(jié)垢，局部導(dǎo)熱不良過(guò)熱超溫，引起爆管危險(xiǎn)。原因主要是，設(shè)備試運(yùn)、檢修及長(zhǎng)期停用重啟后，未經(jīng)清洗、水質(zhì)化驗(yàn)而直接輸送，加之干熄焦崗位人員措施不到位等。

補(bǔ)給水采用熱力除氧，除氧器工作壓力0.02MPa、溫度104℃。除氧器負(fù)荷波動(dòng)過(guò)大、間歇性地加入大量補(bǔ)給水、長(zhǎng)期參數(shù)偏離，將影響除氧效果，含氧量超標(biāo)，造成爐管內(nèi)溶解氧腐蝕。溶解氧腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕，鐵和氧形成腐蝕電池。溶解氧腐蝕常發(fā)生于省煤器和給水管道中，特征是在腐蝕部位有突起的腐蝕產(chǎn)物，下部有局部點(diǎn)蝕坑。

3 爆管預(yù)防措施及應(yīng)急處置

3.1 防控粉塵磨損

干熄焦一次除塵處于氣體循環(huán)系統(tǒng)，生產(chǎn)中無(wú)法對(duì)內(nèi)部檢查，因此，一次除塵的料位管理及卸灰閥的正確操作，對(duì)防范爐管磨損十分重要。對(duì)料位計(jì)及卸灰閥必須定期檢查維護(hù)，故障及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，確保自動(dòng)卸灰可靠;手動(dòng)卸灰，注意放灰時(shí)間、間隔時(shí)間應(yīng)合理，可用中間倉(cāng)排灰溫度T7參照進(jìn)行。同時(shí)，還要防止水冷套管排空漏入空氣，高溫粉塵結(jié)焦棚料下灰困難，也影響氣體循環(huán)系統(tǒng)密封性。

3.2 合理調(diào)控生產(chǎn)

干熄焦作為公司循環(huán)經(jīng)濟(jì)重要環(huán)節(jié)，生產(chǎn)結(jié)構(gòu)特性不易改變，但應(yīng)通過(guò)協(xié)調(diào)盡力減少影響，同時(shí)，避免干熄焦低負(fù)荷下長(zhǎng)期運(yùn)行。干熄焦本身工況參數(shù)的正常調(diào)整，須嚴(yán)格執(zhí)行工藝技術(shù)操作規(guī)程，尤其排焦量和風(fēng)量不能急劇增減，避免工況參數(shù)大起大落發(fā)生超溫超壓，加強(qiáng)崗位培訓(xùn)，精心操作，早調(diào)整勤調(diào)整。

3.3 嚴(yán)格水質(zhì)監(jiān)測(cè)與給水除氧

規(guī)范給水、爐水的水質(zhì)監(jiān)測(cè)。制水站除鹽水水質(zhì)比較穩(wěn)定，針對(duì)冷凝回收水，采取在水箱進(jìn)水閥前分別安裝取樣閥和排水管，定期化驗(yàn)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)不合格及時(shí)關(guān)閉水箱進(jìn)水閥并排放。其次，從源頭要求相關(guān)單位對(duì)新投用、長(zhǎng)期停用及大修重啟的設(shè)備，沖洗排放直到水質(zhì)化驗(yàn)合格方可輸送，沖洗期間增加化驗(yàn)頻次。運(yùn)行中爐水水質(zhì)出現(xiàn)偏差，采取加大連排開(kāi)度和定排頻次;殘余硬度采用爐內(nèi)加入Na3PO4處理。正常情況，給水硬度≤3μmol/L，爐水電導(dǎo)率≤80μs/cm、磷酸根離子5mg/L～15mg/L之間。

除氧器壓力、溫度應(yīng)保持在工作范圍，控制進(jìn)水及蒸汽加熱穩(wěn)定均勻。補(bǔ)給水含氧量要求≤15μg/L，若不達(dá)標(biāo)可進(jìn)一步采用化學(xué)除氧，加入聯(lián)氨處理，藥液含量一般為0.1%～0.3%，達(dá)到徹底清除殘余含氧的效果。

3.4 鍋爐爆管的應(yīng)急處置

發(fā)生爆管后應(yīng)緊急停爐，鍋爐降壓減少泄漏。開(kāi)啟循環(huán)氣體系統(tǒng)各充N(xiāo)2閥，降低可燃成分濃度;適當(dāng)開(kāi)啟干熄爐頂放散閥、開(kāi)大預(yù)存室壓力調(diào)節(jié)閥，控制預(yù)存室壓力及爐口冒火;若鍋爐入口處于正壓，打開(kāi)1DC上部緊急放散閥控制;關(guān)閉爐頂吸塵檔板，防止?jié)駳膺M(jìn)入地面除塵;鍋爐底部積水時(shí)，打開(kāi)排水閥排放;若濕灰堵塞2DC卸灰閥，及時(shí)疏通放空;人員不要靠近防爆口區(qū)域。

干熄爐焦炭排至下限料位，降溫降壓操作;用主蒸汽放散閥控制汽包壓力小于2.0MPa;主蒸汽溫度低于350℃時(shí)，關(guān)減溫水;汽包壓力低于0.5MPa時(shí)采用套水作業(yè)，用除氧給水泵上水，停鍋爐給水泵。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于干熄焦工藝的特殊性，鍋爐爆管不僅對(duì)生產(chǎn)造成很大損失，爆管處置不當(dāng)，干熄爐爐口噴出的火焰易導(dǎo)致外部設(shè)備燒壞等二次事故，同時(shí)，循環(huán)氣體易發(fā)生爆炸事故，具有惡性循環(huán)特征。因此，通過(guò)對(duì)爆管原因的具體分析，要對(duì)引起爆管的隱患早發(fā)現(xiàn)早預(yù)防，發(fā)生爆管事故要及時(shí)正確處置，最大限度地減少損失，防止事故擴(kuò)大，加強(qiáng)操作管理與設(shè)備維護(hù)，促進(jìn)干熄焦長(zhǎng)周期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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