密閉電石爐漏水原因、解決辦法及預防控制策略

田明明，劉小龍，呼順利，石錦鵬(陜西北元集團錦源化工有限公司，陜西 神木 719319)

0 引言

電石(碳化鈣)主要用于有機合成工業(yè)，如：乙醛、醋酸、聚氯乙烯等。近年來，電石大量用于鋼鐵脫硫，使電石得到新的用途，在電石制乙炔方面的潛力還很大，電石乙炔很有發(fā)展前途。近年來，電石行業(yè)內(nèi)造成嚴重安全事故的主要因素之一便是密閉電石爐漏水，常引發(fā)非常嚴重的后果。電石爐漏水不僅直接導致停機問題，對于生產(chǎn)效率、電石產(chǎn)量等產(chǎn)生負面影響，還會提高設備的維護與檢修的成本，提高生產(chǎn)過程中的電能消耗，違背了現(xiàn)階段化工企業(yè)積極推進節(jié)能降耗、提質(zhì)增效的目標，對企業(yè)轉型產(chǎn)生不利[1]。因此，電石企業(yè)必須對密閉電石爐漏水問題進行高度重視，對其漏水的影響因素進行詳細分析，制定出對應的防治措施。保障密閉電石爐生產(chǎn)的安全性，具有十分重要的意義。

1 密閉電石爐設備漏水的原因分析及解決辦法

1.1 金屬隨溫度變化導致性能變化，引發(fā)設備漏水

(1)工業(yè)碳化鈣制作原料為白灰與碳素，通過輸送配料系統(tǒng)及均勻混合而進入密閉電爐中，利用電弧熱及電阻熱，爐料在1 800～2 000 ℃高溫下呈現(xiàn)熔融狀態(tài)而制成。CaC2的生成反應式如下：

這是一個吸熱反應。為完成此反應，必須供給大量的熱量。金屬長期在高溫環(huán)境下運行，使金屬發(fā)生塑性變化和應力松弛，發(fā)生的組織和性能變化，主要損壞部位為接觸元件、底環(huán)、水冷護屏、中心爐蓋、爐蓋、水冷密封套底座等。冷卻循環(huán)水漏入電石爐內(nèi)，石灰遇水大量粉化，石灰遇水會放出大量的熱，粉化石灰導致爐料透氣性變差，發(fā)生塌料，嚴重時會發(fā)生燃爆危害，使設備受損同時危及操作人員生命安全與健康，造成企業(yè)經(jīng)濟損失[2]。

水在遇到高溫的物料時會出現(xiàn)劇烈性膨脹，若是水出現(xiàn)了汽化，在標態(tài)下，其體積則會膨脹1 244.44倍左右，而電石爐表面料面的溫度到達700 ℃，體積就會膨脹4 433倍左右，若是到達了2 000 ℃的液態(tài)電石熔池，其體積則會膨脹10 356倍左右。所以，一旦出現(xiàn)漏水，且漏水到了爐內(nèi)的料面以下，發(fā)生劇烈反應，大量氣體排不出去形成塌料，造成設備損傷導致漏水[3]，圖1展示了密閉電石爐爐蓋漏水處切割剖面圖。

圖1 密閉電石爐爐蓋漏水處切割剖面圖

(2)密閉電石爐漏水后可以發(fā)生系列化學反應進而產(chǎn)生爆炸性氣體。水和高溫的碳可以發(fā)生H2O+C=H2(g)+CO(g)，當深入熔池與電石產(chǎn)品進行接觸后，則會產(chǎn)生乙炔，2H2O+CaC2=Ca(OH)2+C2H2(g)。以上三種氣體于空氣中的爆炸極限分別為：C2H2(2.1%～80%)、H2(4.0%～75%)、CO(12%～74%)。因為三種氣體在爆炸極限范圍相對較大，于是極易和空氣混合進而形成混合型的爆炸氣體，最終引發(fā)爆炸安全事故。

1.2 原材料指標不合格、操作不當?shù)仍驅е侣┧敖鉀Q措施

(1)焦粉水分不達標、白灰氧化鎂高、粉末大，氧化鎂含量高時爐料易板結，物料透氣性差，引發(fā)塌料，燒壞設備、絕緣損壞連電刺火，導致爐蓋、中心爐蓋、水冷密封套底座、底環(huán)、護屏漏水[4]。解決辦法：一是從源頭把關，嚴格控制原料質(zhì)量指標，烘干焦粉水分≤1%，白灰氧化鎂≤1.5%；粒度8～50 mm；二是定期進行料面處理，防止料面板結導致透氣相差，引發(fā)塌料噴料造成設備連電刺火漏水。

(2)爐內(nèi)翻電石燒壞設備、絕緣損壞連電刺火，導致爐蓋、中心爐蓋、水冷密封套底座、底環(huán)、護屏漏水。解決辦法：一是控制電極工作長度，嚴格按照操作規(guī)程操作，加強人員操作技能培訓，提高操作技能；二是嚴格按照工藝要求每小時出爐一次，且做到三個爐眼輪流出爐，杜絕因長時間不出爐或操作不當造成翻電石現(xiàn)象發(fā)生。

(3)循環(huán)水水質(zhì)不達標，導致結垢、材料腐蝕引發(fā)漏水。解決辦法：選擇密閉冷卻水系統(tǒng)，控制循環(huán)水進水溫度30 ℃為宜，加緩蝕阻垢劑，控制水中的氯離子，減少氯離子對不銹鋼的腐蝕。

(4)檢修技能差，絕緣處理不達標，焊接技術不過關。解決辦法：一是嚴把檢修質(zhì)量，規(guī)范安裝絕緣，絕緣管必須套入絕緣墊內(nèi)，用電焊機打絕緣，不起弧為合格；二是加強檢修人員焊接技能培訓，合理選用焊材；對使用多年的設備采用挖補焊接，清除水垢，打磨腐蝕部位后重新焊接。

(5)錯誤性操作導致水進入熔池：第一，漏水過程活動電極或是料層表面存在積水時活動電極，都會使水隨料層松動而進入到料面下的高溫區(qū)域，甚至流入電石熔池，進而導致噴料或者燃爆；第二，漏水過程閥門關閉不及時，或閥門標識不清，導致漏水閥門誤開，引發(fā)水進入料面下的高溫區(qū)域，發(fā)生噴料或者燃爆安全事故[5]。解決辦法：一是嚴禁在料面有積水的情況下活動電極，用干料將電極周圍圍實，防止水流入電極熔池，將積水及濕料及時耙出，待水分蒸干后作業(yè)；二是閥門標識對應準確，準確判斷漏水部位，用彩鋼瓦將漏水接出爐外。

2 預防控制策略

2.1 科技引領發(fā)展

依靠科技發(fā)展，實施“機械化換人、自動化減人”，保障人員安全。

(1)在電石爐二樓增設智能巡檢機器人，避免人員直接巡檢存在的安全問題。

(2)增設自動打爐門裝置，提高安全指數(shù)。在爐蓋上，進行爐門自動開閉裝置設置、料面自動化處理裝置設置等，由機器代為操作，降低人為操作風險，避免操作人員出現(xiàn)安全事故。

(3)增設保護隔離裝置。一是在爐子周圍設置硬隔離墻、甲級防火門，門禁管理設置密碼、指紋鎖，設置權限由專人管理，對需要巡檢和觀察的人員實施保護；二是嚴格控制處理料面準入條件不超3人作業(yè)，即處理料面、檢查爐況2人作業(yè)，1人監(jiān)護，穿戴好防火隔熱服、全頭盔等個人防護措施。

2.2 嚴格執(zhí)行國家、行業(yè)標準，規(guī)范操作

(1)嚴格按照《電石行業(yè)準入條件(2014年修訂)》和GB/T 32375—2015《電石生產(chǎn)安全技術規(guī)程》進行操作。(2)針對電石爐漏水導致安全事故，國家、地方及相關企業(yè)都進行了制度規(guī)范的制定，以降低事故的發(fā)生率與危害度，但依舊存在部分企業(yè)重視生產(chǎn)而忽略安全，存在制度與規(guī)范執(zhí)行不到位的嚴重問題，各企業(yè)要牢固樹立安全一失萬無的理念，杜絕事故的發(fā)生[6]。

2.3 規(guī)范人員行為，確保作業(yè)安全

(1)提高電石爐操作人員的操作技能水準，強化人員技能培訓，對工藝指標進行嚴格控制，利用精心、熟練的操作減低漏水的發(fā)生概率。

(2)當氫含量高、爐壓波動大、大塌料、料面溫度高、循環(huán)水量和溫度變化等漏水時，應及時關閉電石爐，在未完成爐內(nèi)積水及帶水爐料處理時，禁止活動電極及料面處理；未對爐內(nèi)的氣體進行有效置換時，禁止打開爐門；電石爐漏水后未將凈化系統(tǒng)置換至氫含量<4%，CO含量<12.5%時，嚴禁開爐門；人員依舊處于不安全區(qū)域時，禁止活動電極。

(3)在檢修過程中，禁止活動電極，液壓系統(tǒng)斷電、掛牌，關閉液壓進出閥門上鎖，爐內(nèi)焊接作業(yè)必須分析合格，CO濃度≤16 mg/L，料面空洞必須夯實，料面鋪設鐵皮、耐高溫防火毯，穿防火服、全頭盔、攜帶便攜式一氧化碳檢測儀，時間超過15 min時，更換作業(yè)人員，確保處于安全狀態(tài)；處理料面時嚴禁人員在爐蓋上作業(yè)，控制人員不超8人。

2.4 加強人員培訓教育，提高安全操作技能，降低安全風險

牢固樹立培訓不到位則意味著重大安全隱患的存在的思想理念，針對電石爐漏水引發(fā)的安全事故，制定防范措施，舉一反三排查，吸取別人的事故就是我們的教訓，加強人員培訓，提升人員實操技能，使人人掌握并遵照執(zhí)行，實現(xiàn)零事故目標。

3 結語

安全是員工最大的福利，是企業(yè)最大的效益。密閉電石爐工作溫度非常高，一旦發(fā)生漏水問題，輕則影響企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品、生產(chǎn)效率、提升能耗，重則對員工人身安全產(chǎn)生重大威脅、造成設備的損壞等，因此必須對其高度重視。密閉電石爐漏水發(fā)生安全事故，從高溫環(huán)境金屬組織性能變化、原材料標準控制、人員行為因素、管理制度執(zhí)行、人員操作技能培訓、提高操作技能水平、組織定期開展事故應急演練，提高應急能力，利用現(xiàn)代科技代替人，從而使安全向零事故管理目標邁進。