2015年5月22日6:37:50，某公司3號(hào)窯發(fā)生爆炸事故，爆炸持續(xù)時(shí)間約2s。事故造成重約6t的兩扇窯門平直飛出，其中一扇門飛出20余米，另一扇門飛出卡在余熱發(fā)電AQC爐與噴煤管之間;噴煤管后退約5m，送煤管道折斷移位;分解爐鵝頸管頂部部分澆注料迸出;3號(hào)生產(chǎn)線從窯系統(tǒng)至生料制備和廢氣處理系統(tǒng)全部出現(xiàn)正壓冒塵。事故引發(fā)次生事故，噴煤管送煤管道折斷引起煤粉大量外泄，受窯頭高溫氣體噴出影響，煤粉被引爆，但爆炸威力有限，現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有受到破壞，據(jù)目擊者反映，窯頭出現(xiàn)類似蘑菇狀煙塵。由于事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有人員，所幸無(wú)人員受傷。

1生產(chǎn)線基本情況

該生產(chǎn)線于2008年開(kāi)工建設(shè)，2009年3月建成投產(chǎn)?；剞D(zhuǎn)窯Φ4.8m×74m，雙系列5級(jí)預(yù)熱器+TDF分解爐，設(shè)計(jì)產(chǎn)能5000t/d，投產(chǎn)后日產(chǎn)量約5800~6200t/d，生產(chǎn)線脫硝工程采用SNCR脫硝技術(shù)，2014年6月投入使用，NOx排放濃度<400mg/Nm3。

2爆炸物的確定

2.1原燃材料的化學(xué)分析

這起事故在回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生，由于沒(méi)有可靠的監(jiān)測(cè)儀器和監(jiān)測(cè)手段，所以我們采用排除法進(jìn)行分析?；剞D(zhuǎn)窯系統(tǒng)正常生產(chǎn)使用的原燃材料為石灰石、石英砂選礦污泥、頁(yè)巖和鐵尾渣。燃料使用的是煙煤，脫硝還原使用的是魯南化肥廠生產(chǎn)的濃度為20%的氨水。生料、熟料及窯灰化學(xué)分析見(jiàn)表1，煤的工業(yè)分析見(jiàn)表2，可見(jiàn)生料、熟料以及窯灰不是爆炸物，最有可能的爆炸物是煤粉、CO和氨水。

2.2假定爆炸物為煤粉

查看事發(fā)時(shí)頭尾煤風(fēng)壓趨勢(shì)圖，爆炸時(shí)間為6:17:50左右，窯頭窯尾用煤量非常穩(wěn)定，爆炸前頭煤用量為10.80t/h，尾煤用量為14.80t/h，給定和反饋非常穩(wěn)定，沒(méi)有出現(xiàn)失控現(xiàn)象，同時(shí)結(jié)合窯電流、分解爐出口溫度以及二次風(fēng)溫等參數(shù)，爆炸前窯系統(tǒng)一切正常，沒(méi)有任何跡象表明煤粉噴入過(guò)量，因此煤粉爆炸的可能性可以排除。

2.3假定爆炸物為CO

CO爆炸和煤粉爆炸一樣，需要達(dá)到一定的爆炸濃度。CO濃度的增加，必須符合兩個(gè)條件，一是氧含量降低，二是煤粉噴入過(guò)量。查看事發(fā)時(shí)窯頭窯尾用煤給定及反饋、預(yù)熱器壓力趨勢(shì)圖，預(yù)熱器負(fù)壓趨勢(shì)比較平穩(wěn)，說(shuō)明窯系統(tǒng)內(nèi)部用風(fēng)比較穩(wěn)定，所以供應(yīng)煤粉燃燒的氧氣含量可以認(rèn)為沒(méi)有發(fā)生變化，同時(shí)煤粉用量也比較平穩(wěn)，所以可以認(rèn)為沒(méi)有增加。因此CO爆炸的可能性可以排除。

2.4假定爆炸物為氨水

由于3號(hào)線脫硝運(yùn)行時(shí)間短，儀表數(shù)據(jù)“三對(duì)應(yīng)”不到位現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，設(shè)計(jì)氨水流量范圍是0~800L/h，正常生產(chǎn)時(shí)，中控室操作畫(huà)面流量反饋的數(shù)值一般在300~500L/h，而此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)儀表反饋的數(shù)值是600~800L/h。所以為統(tǒng)計(jì)實(shí)際氨水用量，我們采用了進(jìn)廠氨水容量除以使用天數(shù)的方法計(jì)算得出氨水流量約為630L/h。

2015年5月21日13:00開(kāi)始，3號(hào)線中控脫硝氨水用量從500L/h逐步上升，22日2:00~4:00，中控員已經(jīng)調(diào)整為900L/h，4:00至爆炸時(shí)刻止，氨水流量接近1400L/h。

根據(jù)脫硝原理，在保證脫硝效率前提下應(yīng)該是多排多噴、少排少噴，但是從2015年5月22日3:00~5:00時(shí)，NOx排放濃度都>400mg/Nm3，在窯況比較穩(wěn)定的情況下，NOx含量不會(huì)增加太多，所以增加的氨水實(shí)際上沒(méi)有和NOx結(jié)合，這就意味著脫硝效率大大降低。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查，氨水噴槍噴頭事故前有兩個(gè)被燒毀，導(dǎo)致氨水不霧化，其他正常噴槍由于氨水壓力不足，也霧化不好，因此造成氨逃逸，這是NOx排放濃度不能降低的主要原因。氨水和空氣混合物濃度達(dá)到15%~25%時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸，由于爆炸時(shí)刻氨水用量激增，我們認(rèn)定氨水就是爆炸物。

3結(jié)論及預(yù)防措施

經(jīng)過(guò)分析得出結(jié)論，當(dāng)SNCR系統(tǒng)氨水噴入量過(guò)大，氨水和空氣混合物達(dá)到一定水平的時(shí)候，就可能會(huì)引起爆炸，同時(shí)爆炸的破壞力十分巨大。為避免此類事件再度發(fā)生，我們做出如下預(yù)防措施：

1)責(zé)成3號(hào)線脫硝工程承建單位強(qiáng)制設(shè)定氨水噴量上限并建立氨水用量和窯系統(tǒng)參數(shù)之間的連鎖關(guān)系。

2)當(dāng)氨水用量每增加200L/h時(shí)，要求有關(guān)人員必須對(duì)噴氨系統(tǒng)全面檢查。

3)當(dāng)氨水用量增加至設(shè)定上限時(shí)，立即停止噴氨，對(duì)氨水噴槍噴頭進(jìn)行檢查。

4)保運(yùn)人員進(jìn)行窯系統(tǒng)設(shè)備巡檢、工藝巡檢以及處理故障時(shí)，應(yīng)降低脫硝系統(tǒng)噴氨流量或短時(shí)停止噴氨。

4結(jié)束語(yǔ)

水泥企業(yè)脫硝工程投入使用是最近幾年的事情，氨水在脫硝過(guò)程中的發(fā)生爆炸事故并不常見(jiàn)，負(fù)責(zé)脫硝項(xiàng)目建設(shè)和調(diào)試的單位在企業(yè)的安全培訓(xùn)中沒(méi)有提及氨水爆炸的情形及預(yù)防措施，所以，上馬氨水脫硝項(xiàng)目的水泥企業(yè)應(yīng)該對(duì)噴氨脫硝運(yùn)行引起警覺(jué)，采取相應(yīng)措施，避免爆炸事故的發(fā)生。