加热炉是石油化工、煤化工、焦油加工等工业生产中的关键设备, 管式加热炉一般由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器以及通风系统组成。加热炉炉管内介质和燃料气均为易燃易爆介质, 炉膛温度高, 工艺介质波动或者燃料气压力波动很容易导致炉子故障熄灭发生闪爆, 是化工生产装置的重大安全隐患。本文通过一起化工装置加热炉闪爆事故进行分析, 找出闪爆原因和制定出安全措施, 从而真正实现化工装置的安全平稳运行。
2月8日, 某企业在开工过程中, 物料热循环。下午15:00反应加热炉鼓风机开始出现变频自动减小情况, 15:30反应加热炉鼓风机突然故障停止运行, 加热炉快开风门连锁打开, 炉子自然通风, 炉膛压力波动导致炉子熄灭, 班长立即通知外操去现场关反应加热炉主燃气手阀, 外操在即将到达时, 炉子发生闪爆, 四个防爆门全部打开, 炉膛瞬间正压且炉膛远传压力表超量程。随即外操关闭主燃料气、长明灯手阀, 中控将烟道挡板全开, 降压置换炉膛, 联系相关人员检查炉子, 做下一步处理, 反应器温度下降, 对生产造成一定影响。
当日下午15:00加热炉风机变频开始减小, 进炉子风量开始下降, 燃烧不充分, 烟气氧含量逐渐下降, 15:30鼓风机故障停止运行, 快开风门连锁打开, 炉膛自然通风, 炉膛压力波动导致炉子熄灭, 燃料气总管压力约0.5MPA, 炉前燃料气调节阀处压力约0.2MPA, 炉膛温度高达700℃, 瞬间燃料气大量进入炉膛, 与空气形成爆炸性混合气, 遇炉膛明火或高温发生了闪爆, 闪爆瞬间氧含量降至零, 之后随着关闭燃料气手阀, 快开风门打开, 氧含量逐渐恢复, 16:00氧含量恢复至20%。由图1可以看出, 鼓风机故障停止后, 快快来风门打开后, 炉膛烟气氧含量持续下降至零, 可以判断出当时炉子确定已经熄灭且发生了闪爆。
作为化工生产装置, 设备众多, 每一个设备都很重要, 管式加热炉更是重中之重, 同时由于其燃料和所加热介质均易燃易爆, 所以消除加热炉安全隐患成了化工装置一个很重要的课题, 结合实际情况, 应从以下几方面采取措施就加热炉闪爆隐患进行消除和预防。
(1) 安装紫外火检系统。利用火焰探测器对炉膛火焰进行实时监测, 一旦火嘴熄灭, 紫外火检检测不到火焰, 就会发出信号, 主燃料气和长明灯切断阀关闭, 切断燃料气, 使炉膛燃料气不会聚集, 自然也就不会导致闪爆了。
(2) 燃料气热值低, 为了满足生产要求, 燃料气压力高, 达0.5MPA, 导致燃料气或者风量波动时对炉子影响较大, 改变燃料气来源, 用热值高的燃料气代替热值低的燃料气, 以此降低燃料气压力, 以减小由于燃料气压力波动而造成对炉子的影响。
(3) 对加热炉火嘴进行改造, 增加火嘴。一个火嘴不但很难将炉子负荷提起来, 而且在炉膛压力波动等外界条件干扰下很容易发生熄灭, 增加火嘴后将会减少了炉子熄灭的次数, 降低了发生闪爆的几率, 对于装置安全生产又增加了一份保障。
(4) 提高自控率, SIS系统严禁打旁路, 尤其是要将燃料气与炉膛风量串起来, 一旦鼓风机故障, 快开风门开启, 风量骤减, 燃料气量应跟着下降, 和风量匹配, 避免燃料气量远大于进炉子风量, 导致燃烧不充分甚至闪爆的发生。
(5) 对于炉子的长明灯本身是在主火嘴熄灭时的一个安全保护设施, 如果长明灯也如主火嘴一样, 炉膛压力稍有波动就会熄灭, 那就起不到相应的保护作用, 建议应对长明灯进行改造, 增加火焰抗干扰能力;如果没有更好的改造, 那就将炉膛主火嘴熄灭和长明灯熄灭连锁条件改成一致的, 即主火嘴熄灭, 主燃料气及主火嘴切断阀均连锁关闭, 以防止引起闪爆等事故。
(6) 加强对燃料气分液罐的排液, 防止燃料气带液进入炉膛而引起闪爆的发生。
(7) 加强人员操作素质和应急处理的培训, 提高安全操作技能。除了在日常精心操作, 在出现炉子故障熄灭时要果断处理, 避免发生更大事故;如果发生熄灭或者闪爆事故时, 必须分析出原因, 且在再次点炉前必须对炉膛进行吹扫置换并对炉膛内爆炸气浓度做取样分析, 合格后方可再次点炉, 从各个方面保障人员和设备的安全。
化工装置由于高温、高压, 易燃、易爆的特点, 本身就存在很大的危险性, 而管式加热炉作为化工装置最重要的设备之一, 它的安全运行将直接影响着整个装置的安全平稳运行。通过对一起炉子闪爆事故原因的分析, 无论是从炉子本体改造, 还是安全连锁系统, 或是人员操作技能和责任心方面, 制定出相应的应对措施, 从根本上消除安全隐患, 保证炉子的安全运行, 保障人员人身安全和装置的安全平稳运行。
摘要：通过对管式加热炉闪爆事故的分析, 总结类似事故的预防措施, 消除加热炉可能发生闪爆的安全隐患, 保障化工装置的安全平稳运行。
关键词：管式加热炉,闪爆,预防措施
