煤改氣過程中存在的安全風險研究
張文連:
01
表1 121起事故的類型和故障設備
燃氣發(fā)生燃爆事故是由于可燃氣體漏入并與空氣混合形成爆炸性混合物,這種混合物處在爆炸極限范圍時一接觸到適當?shù)狞c火源就會發(fā)生爆炸事故。伴隨著化學變化,爐內(nèi)氣體壓力瞬時劇增,所產(chǎn)生的爆炸力超過結構強度而造成向外爆炸,由于在極短時間內(nèi)大量能量在有限體積內(nèi)積聚,造成鍋爐爐膛處于非尋常的高壓或高溫狀態(tài),使周圍介質(zhì)發(fā)生震動或鄰近的物質(zhì)遭到破壞。燃氣爆炸風險識別如下:
如果煤氣燃燒器出力過小,火焰就會縮回燃燒器內(nèi),發(fā)生回火現(xiàn)象,使鍋爐運行中火焰不穩(wěn)定而熄滅;相反出力過大,火焰就會脫開燃燒器,發(fā)生脫火現(xiàn)象,此時爐膛處于高溫,達到或超過可燃氣體與空氣混合物的著火溫度,就有可能立即發(fā)生爆炸。
其次,泄漏到鍋爐外面的熱傳導液,會污染環(huán)境和排水系統(tǒng)。相關事故場景有:維修期間抽出熱傳導液;他人肆意破壞;主排水管破裂或過熱水泄漏到河流中導致水生動物死亡。鍋爐保養(yǎng)時所用物品(清洗劑、阻垢劑和其他腐蝕性物質(zhì))的意外泄漏也會污染環(huán)境。閥門出現(xiàn)機械故障或蒸氣量突然升高后,打開蒸氣系統(tǒng)的安全閥會產(chǎn)生巨大噪聲,影響周圍環(huán)境。
多種原因還會導致熱水分流管或蒸氣分流管撕裂,如土地沉降、管道老化、管道的機械或熱量限制(高壓和溫度)、操作不當引起的故障。雖然通常不會導致人員死亡,但是會引起公眾疏散和熱水斷供。最后,運輸熱傳導液的管道會成為易燃物和與之接觸的燃料的點火源。其中1起事故就是,發(fā)電站中由于焊接不良,潤滑油滴落到運輸過熱蒸氣的管道上,引發(fā)火災。2000年在贊比亞,1條管道因生銹堵塞,導致熱量在鍋爐內(nèi)聚集,引發(fā)嚴重火災,摧毀了事故煉化廠。1994年,德國1條超過550℃的過熱蒸氣管道破裂,導致6人死亡,1人受傷。
操作人員在鍋爐運行時不按照規(guī)章制度操作,操作不合理,工作不負責任,檢修、值班不按規(guī)定進行,容易導致事故發(fā)生。在某起事故中,工人缺少故障分析的必要信息,仍然迫使鍋爐開工,導致氣體聚集,引發(fā)爆炸。在敦刻爾克的事故中,火苗控制攝像頭損壞,不能檢測火苗是否熄滅,之后引發(fā)事故。在里昂的事故中,由于調(diào)節(jié)控制設備失效,技術員無法確定燃燒爐意外停工的原因,之后使鍋爐重新開工,導致燃燒室氣體爆炸。
2016年初發(fā)布的“十三五”規(guī)劃目標是把2020年的天然氣占能源消費的比重從2015年的6.2%提高到10%。如果滿足這個目標,就要求2017~2020年間每年天然氣需求增長都需要達到15%~16%。但需求增長過快,而天然氣供給沒有及時跟上而造成暫時短缺。對化工企業(yè)來講要做好無氣可用的準備,避免出現(xiàn)氣源驟停引起安全事故。2018年4月26日國家發(fā)展改革委、國家能源局《關于加快儲氣設施建設和完善儲氣調(diào)峰輔助服務市場機制的意見》再一次強調(diào)了2020年“供氣企業(yè)10%、城鎮(zhèn)燃氣企業(yè)5%、地方日均3天”的儲氣能力目標;同時提出要構建儲氣調(diào)峰輔助服務市場,加強儲氣調(diào)峰能力建設情況的跟蹤調(diào)度,對推進不力違法失信等行為實行約談問責和聯(lián)合懲戒。
02
可以采取的措施和經(jīng)驗做法
(1) 加強工作人員專業(yè)培訓。燃氣鍋爐爐膛發(fā)生爆炸的事故,主要是由于在工作人員的管理過程中沒有加強質(zhì)量控制,從而出現(xiàn)了誤操作判斷等問題。所以對此就要加強司爐人員的專業(yè)化培訓,對其鍋爐爆炸的嚴重性要有深刻的認識,加強工作的責任心以及安全意識等。司爐工作人員對鍋爐設備和系統(tǒng)結構性能等方面要有熟悉的認識,能對鍋爐的燃燒以及爐膛爆炸的機理等要有基礎的認識,在處理問題的能力上要突出。
(2) 加強鍋爐施工質(zhì)量控制。燃氣鍋爐爐膛爆炸事故的預防措施實施,要從施工過程中的質(zhì)量控制加強重視,在這一過程中,不僅要能對一般的鍋爐安全知識具備,還要能在專業(yè)的操作技能方面熟練掌握。燃氣鍋爐的調(diào)試過程中要加強燃燒器點火程序以及熄火保護裝置的測試,避免出現(xiàn)爆炸要素全部具備的現(xiàn)象,要能對鍋爐的啟停等操作規(guī)范化實施,對爐膛的吹掃工作認真執(zhí)行,保障吹掃的整體質(zhì)量控制。在有沒有點燃的燃料進入到爐膛的時候,就要盡快的放散,避開可燃可爆濃度范圍,提高燃氣鍋爐燃燒系統(tǒng)自動化程度,其中的點火程控以及熄火自動保護等方面都要加強質(zhì)量控制。
(3) 注重裝置熄火保護以及聯(lián)鎖裝置。為保障燃氣鍋爐的使用安全性,就要進行裝置熄火保護以及聯(lián)鎖裝置,這些裝置的設置能自動切斷向爐膛中供給燃料,避免形成爐膛爆炸條件,能起到良好的防爆作用。除此之外,要對鍋爐爐膛的抗爆能力進行加強,裝設必要的防爆門,這樣能對爐膛爆炸的防治起到積極作用。
(4) 設計此類生產(chǎn)場所時,要注意分析各種潛在事故場景,特別要考慮可能暴露在風險中的周圍居民;設計鍋爐時要考慮某些特定條件下會產(chǎn)生高壓的情況;保證最初的組裝質(zhì)量,才能保證設備長久的密封性;鍋爐控制設備的位置和選擇,要與具體生產(chǎn)環(huán)境相適應,保證通過這些設備能對鍋爐進行遠程控制,為生產(chǎn)、測試、檢查和維修提供最佳作業(yè)條件;將氣體檢測設備融入警報系統(tǒng),并聯(lián)通至控制室;對于可能被意外或故意激活的敏感控制設備,使用上鎖或固定系統(tǒng);通過制定恰當?shù)某绦虮苊饪刂圃O備被突然解鎖。
[1]郁振山.法國121起燃氣鍋爐事故匯總分析[J].現(xiàn)代職業(yè)安全,2017(10):97-99.
[2]孟鵬.化工企業(yè)“煤改氣”過程中安全風險識別[J].山東化工,2018,47(03):147-148.