丙烯酸裝置焚燒爐爆鳴事故的分析及預防

胡定永

（吉林石化公司電石廠，吉林 吉林132021）

某廠丙烯酸裝置氧化崗位反應器系統(tǒng)進行開車前的空氣升溫操作，往反應器系統(tǒng)投入空氣，投入的空氣經(jīng)過急冷塔頂后，由調(diào)節(jié)閥門調(diào)節(jié)壓力進入汽提塔向焚燒爐系統(tǒng)引入空氣，此前焚燒爐運行正常，溫度不低于600℃。在逐漸增大空氣流量的過程中致使焚燒爐爐肩尾氣分配風筒處發(fā)生爆鳴，空氣的質(zhì)量流量瞬時由0增大到15 t/h。經(jīng)檢查，風筒產(chǎn)生變形，開裂3處。隨即對焚燒爐緊急停車，隨后開始事故分析。

1 工藝流程

從丙烯酸酯裝置急冷塔塔頂來的丙烯酸尾氣進入汽提塔，在塔底與從丙烯酸廢水給料泵送來的丙烯酸廢水經(jīng)逆流接觸，控制一定汽提溫度后將丙烯酸廢水汽提至塔頂，然后從塔頂進入尾氣預熱器，經(jīng)焚燒后的煙道氣預熱后進入廢物焚燒爐焚燒，裝置各丙烯酸及酯類、甲苯和廢水貯槽放空尾氣也經(jīng)過為期風機送入焚燒爐焚燒，焚燒介質(zhì)采用天然氣。

尾氣進入到爐肩分配風筒后，進入爐膛進行焚燒。圖1為焚燒爐工藝流程。

2 原因分析

2.1 現(xiàn)場檢測

發(fā)生爆鳴后，崗位及時停止向焚燒爐進空氣，同時焚燒爐緊急停車降溫，通空氣置換合格后處理漏點。同時，對進入焚燒爐的空氣和丙烯酸廢水儲罐進行取樣分析檢測，由于甲苯為油性物質(zhì)，易漂浮在水表面，且容易分層，對廢水儲罐在清洗置換前后取樣，用氣相色譜用分析，檢測結(jié)果如表1所示。

圖1 焚燒爐工藝流程Fig 1 Technology process of incinerator

表1 廢水組成Tab The composition of waste water

從表1可以看出，未經(jīng)置換的廢水中含有一定的甲苯。甲苯屬于甲B類易燃液體，易燃易爆、易揮發(fā)性物質(zhì)，爆炸極限低（體積分數(shù)1.27%～7%）、閃點低（4℃）。

2.2 工藝操作方面原因

從汽提塔至焚燒爐之間管線管徑較粗（φ625 mm），沿途有蒸汽伴熱，停車后空氣吹掃不徹底，管線內(nèi)可能存留可燃介質(zhì)積聚在爐肩死角部位，在焚燒爐開車初期未切入空氣時，管線內(nèi)氧含量較低，即使存在一定的易燃氣體，也不至于形成爆炸性混合物，但當大量空氣隨管線進入焚燒爐時，將管線內(nèi)的可燃介質(zhì)一同吹進焚燒爐，導致爐內(nèi)氧含量急劇升高，與存留的可燃介質(zhì)形成爆炸性混合物，遇明火發(fā)生爆鳴。

焚燒爐在點爐開車之前，將所加的隔離盲板全部拆除，拆除盲板后有可能使裝置內(nèi)的含可燃介質(zhì)的尾氣串入焚燒爐尾氣管線，初期管線內(nèi)氧含量不足，還不足以形成爆炸性混合物，當通過向焚燒爐進大量空氣時，管線內(nèi)瞬間氧含量增加，與尾氣中的可燃氣體形成爆炸性混合物，遇明火發(fā)生爆鳴。

2.3 管理方面原因

據(jù)廢水罐取樣分析，上面漂浮一層含甲苯的油狀物，當甲苯揮發(fā)通過尾氣管線進入焚燒爐后，就極易產(chǎn)生爆炸的危險。廢水罐液位較低，罐內(nèi)有70℃熱水的伴熱盤管正常運行，這期間不排除甲苯揮發(fā)通過貯槽放空管線串入焚燒爐入口管線的可能，未能有效的識別出危險源。

2.4 環(huán)境方面原因

由于發(fā)生事件的時間是在7月下旬，環(huán)境溫度高達30℃，且廢水罐為密閉常壓儲罐，檢修前未將該罐內(nèi)廢水清洗置換，還剩余5%液位，在停車的20 d時間內(nèi)，外界溫度高，使甲苯蒸汽揮發(fā)，揮發(fā)的甲苯蒸汽沿著管道進入焚燒爐爐體內(nèi)，積聚在不易流動的死角部位，由于甲苯的爆炸極限低，因此當大量空氣沿著進入焚燒爐爐體的管道時，與積聚的甲苯蒸汽瞬間形成爆炸性混合物，產(chǎn)生爆炸。

3 經(jīng)驗教訓

3.1 現(xiàn)場安全管理不到位

進入焚燒爐的尾氣管線在每年大檢修中都沒有檢修項目計劃，沒有進行吹掃，只堵加盲板隔離，加之管線較為復雜，即使吹掃也難以徹底吹掃干凈，只是對焚燒爐爐體進行了吹掃置換，長時間后管線內(nèi)可能串入可燃介質(zhì)。

3.2 風險識別及削減措施不到位

對管線內(nèi)殘留可燃介質(zhì)的風險識別不到位，未能在投入空氣前充分識別出管線內(nèi)殘留可燃介質(zhì)與空氣形成爆炸性混合物的風險，未能采取有效的防范風險的措施。

對甲苯的危險性未能充分加以認識，當廢水儲罐液位較低后，加之外部環(huán)境溫度高，甲苯很容易揮發(fā)，對于焚燒爐而言，甲苯進入是相當危險的（因甲苯的爆炸極限很低）。

對向焚燒爐內(nèi)切入空氣的速度很快且流量很大，導致瞬間氧含量大幅增加，達到可燃物爆炸極限的風險識別不到位。

4 結(jié)束語

要強化操作前的安全管理和危險源識別。在向焚燒爐切入空氣之前應充分考慮管線內(nèi)殘留可燃介質(zhì)的因素，在向焚燒爐切入空氣之前，先向汽提塔加新鮮水置換，盡量降低塔頂可燃介質(zhì)沿著管道進入焚燒爐系統(tǒng)，然后再緩慢少量的切入空氣，保證氧含量的低限使其不足以與可燃介質(zhì)形成爆炸性混合物，降低發(fā)生爆鳴的風險。

強化過程安全管理。強化日常開停車期間和檢修期間的過程安全管理，消除危險源和有毒有害因素，嚴格執(zhí)行生產(chǎn)受控制度，即在停車期間考慮將廢水罐加水清洗置換合格，停用罐體熱水加熱盤管，以降低可燃介質(zhì)甲苯在空間的含量，減少揮發(fā)量。