泥磷回收利用中的工藝安全與風險防控對策

李興健，饒志臻

(1.云南恒然安全技術有限公司，云南 昆明 650224；2.云南江磷集團股份有限公司，云南 玉溪 652600)

0 引言

磷化工行業黃磷生產企業電爐法制磷過程中會產生泥磷等固體廢渣，泥磷根據含磷量的高低，習慣上又有富泥磷和貧泥磷之分。在制磷過程中，泥磷中的磷所占總磷量的10%～20%，它既造成磷收率的下降，又由于含有高毒性的磷而必須處理，否則將導致嚴重的環境污染。

2022 年3 月，某企業在泥磷處置過程中發生一起泥磷轉鍋爆炸事故，造成一人重傷死亡。顯示出對轉鍋的工藝風險認識不足，為該行業敲響了警鐘。該事故已有定論，本文從轉鍋的工藝風險方向，進行工藝事故風險剖析，提出針對性的對策措施。

1 事故概述

1.1 工藝流程

常見泥磷回收利用工藝流程如圖1 所示。

圖1 常見泥磷回收利用工藝流程圖

工藝范圍主要包括以下設備設施：總水封、水環式真空泵、污水泵、泥漿泵、立式液下泵、轉爐、泥磷池、集磷池、受磷槽、減速機、風機、冷凝吸收塔、堿洗脫白裝置。

1.2 事故情況

2022 年3 月28 日下午17 時左右，乙公司六名工人在其承包的甲公司泥磷車間從事泥磷生產工作。在1#、2#、3#泥磷轉鍋進行了除灰和泥磷裝鍋后，于18時20 分左右開始點火燒轉鍋。點火前工人將集氣罩門關閉，點完火后，工人清洗地面、整理完工具后，只留下工人1 和工人2 在泥磷車間巡查值班。19 時58 分左右，工人2 離開車間去接水，只留下工人1 坐在距離1#轉鍋12 m 處的電器控制箱處。19 時59 分、20 時、20 時01 分1#轉鍋發生三次少量泥磷泄漏在集氣罩中燃燒，巡查值班人員工人1 未發現。20 時03 分，1#轉鍋超壓發生爆炸，巡查值班人員工人1 立即站起來， 隨后爆炸泄漏的大量磷蒸汽與空氣接觸發生猛烈的燃爆，巡查值班人員工人1 被爆炸火焰燒傷。后轉至醫院救治，4 月13 日上午工人1 經搶救無效死亡。

2 事故工藝原因分析

2.1 轉鍋超壓爆炸風險辨識不足

對轉鍋過磷管道、導氣管阻塞發生爆炸的危險因素辨識不足。

2.2 工藝設計缺陷

爆炸類型未考慮轉鍋磷管道、導氣管阻塞造成高溫超壓引發的爆炸，未考慮溫度、壓力、水、磷液位等預防事故的檢測設施。

2.3 工藝安全操作規程內容缺失

安全操作規程未明確正常狀態操作、事故狀態(尤其是轉鍋過磷管道阻塞造成轉鍋高溫超壓后) 處理的先后順序及要求。

3 泥磷回收生產工藝完善措施

(1)更新風險辨識信息：更新危險有害因素辨識和風險評價材料(報告)，完善更新記錄，加入轉鍋過磷管道、導氣管阻塞發生爆炸的危險因素辨識和風險評價內容。

(2)壓力測量：進轉鍋前的磷爐尾氣管路、保溫蒸汽管道等設置彈簧管壓力表、建議精確度為±2.5%、軸向無邊式壓力表，在壓力表引壓管的根部，安裝相應的儀表用針型閥，以利于檢修。

(3)溫度測量：泥磷蒸汽管線、受磷池按照工藝控制系統的要求以及有利于安全操作的原則設置現場溫度表及溫度變送器。其中對于需要遠傳至控制室的溫度測量儀表建議采用熱電阻溫度計(0～200 ℃)，現場溫度表建議采用雙金屬溫度計[1]。

(4)水、磷液位測量：總水封、二級水封、泥磷臨時儲槽、受磷池等設置水、磷液位計對裝置內水封水、磷液位高度、物料水、磷液位進行顯示，水封高度建議不小于500 mm。

(5)泥磷工藝總水封、二級水封排液管裝設雙閥進行可靠隔斷，管口伸至液面以下并保持0.5 m液面高度。

(6)轉鍋燃燒器前設置槍式視頻監視器，對燃燒器的火焰進行實時監控，火焰熄滅后，通過遠程按鈕切斷磷爐尾氣管上的緊急切斷閥。

(7)企業根據實際情況制定完整可行、安全的操作規程或加強安全管理，安全操作規程必須明確正常狀態操作、事故狀態處理的先后順序及要求，保證項目運行狀態及事故狀態的安全性。

4 泥磷回收安全防范對策措施

4.1 防火、防爆對策措施

(1)泥磷轉鍋導氣管，設置蒸汽吹掃口(三天疏通清理一次管道，從源頭上保障導氣管暢通)。

(2)泥磷轉鍋導氣管設置三通，用于定期清通作業，操作人員嚴格執行定期清理制度，防止磷蒸氣管道堵塞。

(3)設置受磷池溫度低(低于60 ℃)報警，在受磷池溫度低時人工開啟蒸汽閥門對受磷池進行加熱。

(4)磷爐尾氣管道進入泥磷回收廠房前設總水封(箱式)，在尾氣進入泥磷轉鍋前設置二級水封(箱式)，保證入口壓力高于設計壓力才可以允許磷爐尾氣通過，并且在入口壓力低時保證出口處磷爐尾氣不會逆流回入口管，水封的有效高度為最大工作壓力(以水柱表示)+500 mm。

(5)總水封設置水位監控設施、高水位溢流管，防止水封水位過高造成尾氣輸送受阻導致生產中斷，總水封上側設置泄爆片。

(6)在引入轉鍋的磷爐尾氣管上，裝設緊急切斷閥(氣動切斷閥)，閥前安裝手動切斷閥，閥后裝設氣體壓力表，泥磷回收轉鍋事故停轉后(如停電等)立即切斷磷爐尾氣輸送管道(手動閥門)。

(7)泥磷轉鍋前設置二級水封作為防回火裝置。

(8) 空氣中CO 濃度高于規定值時，手動切斷磷爐尾氣供應。

(9)磷爐尾氣管道采用架空敷設，輸送系統采取正壓操作。

(10)磷爐尾氣輸送管道設置靜電接地裝置，法蘭連接處采用金屬銅線進行跨接。

(11) 磷爐尾氣管道最高處、安全水封裝設放散管，放散管引至室外，管口高出屋脊2 m，尾氣管道設置蒸汽吹掃接口。

(12)定時巡檢泥磷臨時儲槽、受磷池等設備的水封、保溫蒸汽供應等情況，磷和泥磷不應露出水面，磷蒸氣經管道進入集磷槽水面以下0.1 m。泥磷臨時儲槽、受磷池上方設置水位現場和水、磷液位變送器、實現水、磷液位監測遠傳報警。

(13)動力電力電纜選用YJV22-1 kV 或YJV-1 kV型，控制電纜選用KVV-500 V 型，動力及控制電纜均沿防火電纜橋架敷設，然后穿鋼管沿墻、柱或鋼平臺敷設至各用電設備，照明線路穿鋼管沿墻或屋頂明敷。

4.2 防泄漏對策措施

(1)磷爐尾氣輸送管道、煙氣輸送管道、蒸汽管道除必須采用法蘭連接的部位外，均采用焊接；法蘭連接采用合格的密封墊，減少泄漏。

(2)磷爐尾氣安全水封設置就地指示液位計對裝置內水位進行顯示。

(3)在泥磷轉鍋上方設置集氣罩，泥磷回收產生的煙氣通過集氣罩收集后經管道由引風機抽至堿洗塔進行處理，減少泥磷回收過程煙氣無組織排放。

(4)泥磷回收轉鍋燃氣燒嘴附近、水封等處設置CO 有毒氣體檢測報警儀。

(5)定期用便攜式CO 檢測儀或肥皂水對易泄漏點進行檢查一次。

(6)項目在生產過程中，操作人員要精心操作，堅持巡回檢查，穩定工藝指標，加強設備維護，提高設備完好率，防止跑冒滴漏。

4.3 防中毒對策措施

(1)依據泥磷工藝特點及設備布置情況，在磷爐尾氣管道3 個二級水封處設置3 臺一氧化碳有毒氣體檢測報警儀，用于一氧化碳含量的檢測和報警作用，當空氣中的CO 超出工業衛生標準30 mg/m3(24 ppm) 時，自動開啟防爆軸流風機(事故排風機)，發出聲光報警信號并切斷磷爐尾氣管道。作業現場一氧化碳檢測報警儀發出聲光報警。一氧化碳氣體濃度傳感器安裝在側墻處，報警器安裝在門口處。當一氧化碳氣體的濃度達到62.5 mg/m3(50 ppm)時，自動報警。

(2) 另外值班室配備2 臺便攜式CO 有毒氣體報警儀，用于操作人員巡回檢查或檢修時操作環境中的CO 濃度的檢測。裝置設計符合GBZ/T 223—2009 《工作場所有毒氣體檢測報警裝置設置規范》的規定[2]。

(3)操作人員須經過專門培訓，嚴格遵守操作規程，熟練掌握操作技能，具備應急處置知識。作業場所設置CO 泄漏檢測報警儀，使用防爆型的通風系統和設備。

(4)在可能發生泄漏裝置區懸掛“當心CO 中毒”安全警示標志，為作業人員配備過濾式防毒面罩。

(5)患有各種中樞神經或周圍神經器質性疾患、明顯的心血管疾的員工不得從事CO 作業。

(6) 煙氣洗滌凈化區采用自然通風方式，防止CO、P2O5有毒氣體聚集。

4.4 防腐蝕對策措施

(1) 泥磷車間除不銹鋼設備及管道外的鋼制設備、管線、鋼平臺、護欄、設備立柱和鋼架基礎裙座采用除銹后，刷環氧富鋅防腐底漆(兩遍)、環氧防腐面漆(兩遍)進行防腐。

(2)磷蒸氣輸送管道、煙氣洗滌塔、煙氣管道均采用316 L 不銹鋼耐腐蝕材料。

(3)氫氧化鈉具有較強的腐蝕性，在堿洗過程中與之配套的機泵、閥門、管道、管件選用耐腐蝕材料。

(4)現場電氣設備均按環境要求選擇相應級別的防腐型和戶外防腐型。

(5)泥磷生產過程中泥磷、粗磷、氫氧化鈉均會對人體會造成灼傷，在泥磷回收廠房旁設置噴淋洗眼裝置和敞口應急水池。噴淋洗眼設施設置位置要滿足現場操作人員以正常步伐不超過10 s 能夠順利到達的地方。

(6)噴淋洗眼設施連續供水時間不少于20 min，洗眼器噴頭距離地面高度0.84～1.14 m，噴淋器噴淋噴頭距離地面高度為2.08～2.44 m，拉手距離地面高度不大于1.75 m。

(7)加強操作工人防護措施，對接觸腐蝕性物料(泥磷、粗磷、氫氧化鈉) 的操作人員配備耐腐蝕防護手套和防護鞋，泥磷崗位常備救護用具及藥品。

5 結語

通過對泥磷回收制磷工藝的分析，對泥磷回收制磷生產過程中的轉鍋工藝 危險性進行了辨識和分析，給出了完善措施和對策措施。首先應從設備工藝設計、控制好工藝參數，確保溫度、壓力、水、磷液位等在設備允許范圍內，嚴格執行工藝控制要求和工藝紀律要求，落實企業主體責任，全員安全生產責任制，加強安全管理、安全檢查的針對性和有效性；防止事故的發生，并重點關注以下事項：

(1)受磷池水溫過低，造成過磷管后端阻塞引發事故，要求生產前，蒸汽吹掃過程中，同時往受磷池內加工藝水，打開受磷池蒸汽閥門加熱，確保水溫滿足安全生產要求，受磷池水溫≥50 ℃，方可開車生產；

(2)裝鍋過滿，超過轉鍋中軸，造成過磷管前端阻塞引發事故，要求不間斷測量泥磷液位，確保泥磷液位低于轉鍋中軸管道底部下7～10 cm；

(3)培訓教育不到位，操作失誤，處理不當引發事故，要求加強操作人員安全操作規程和工藝有關要求的培訓教育。