碎煤加压气化装置的安全运行及检修管理.pdf

收稿日期 作者简介李荣军（），男，甘肃定西人，工程师，主要从事能源安全技术与管理工作櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅。水贮罐底部的多元烃、重芳烃进行排放收集，必要时依次将其中 台贮罐切出隔离清洗，防止产品煤气水贮罐中多元烃、重芳烃集聚而随产品煤气水带入酚回收系统。）将进入最终油分离器的流程由 路线（初焦油分离器和油分离器除油后的煤气水直接进入最终油分离器）切换为 路线（经初焦油分离器和油分离器除油后的煤气水进入第一缓冲槽，再经循环水冷却器降温至 后进入最终油分离器），延长煤气水冷却流程，增强煤气水在最终油分离器内的分离效果。优化调整效果上述一系列优化调整措施落实后，产品煤气水中油含量 、，完全可以满足酚回收系统的运行要求；酚回收系统运行稳定，外送稀酚水中 、酚含量 ，满足下游污水处理生化系统的运行要求。结束语基于煤气水的来源、煤气水分离原理，分析与探讨产品煤气水中油含量高的诸多方面原因，并采取了相应的优化调整措施，最终问题得到了很好地解决。产品煤气水带油问题，反映出有关部门及操作人员对生产指标异常情况不敏感，导致初焦油分离器操作温度长期偏高；对多元烃储槽存在的设计缺陷没有做到及时发现并及时处理，等到严重影响系统运行时才进行查找，等等。本次发现的问题也提醒我们，应加强生产管理、精心操作，对整个装置的运行参数、设计缺陷等进行全面排查，做到及时发现并及时处理问题，举一反三，防患于未然，如此才能保证整套煤制天然气装置的安、稳、长、满、优运行。碎煤加压气化装置的安全运行及检修管理李荣军，崔富忠（伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆 伊宁 ）摘要安全管理是一个系统工程，为避免安全事故的发生，确保安全生产，应做好全要素过程的安全管理。基于伊犁新天煤化工有限责任公司碎煤加压气化装置（台 气化炉，设计操作压力 ）的生产实际，梳理与总结碎煤加压气化装置开 停车环节气化炉运行管控、自动化控制与联锁结合、主要工艺指标超标处置、安全风险识别管控及防泄漏管理、突出风险管控及加强检修管理，同时指出需全面落实全员安全生产责任制、不断提高装置本质安全水平、加强事故分析与经验教训总结。关键词碎煤加压气化炉；安全运行；检修管理；安全风险识别管控；突出风险管控；全员安全生产责任制；本质安全；生产事故分析 中图分类号 文献标志码 文章编号 （）引言近年来，我国煤化工产业发展迅速，碎煤加压气化工艺在煤制天然气项目中广泛应用。碎煤加压气化装置作为煤制天然气项目的龙头，将原料煤转化为粗煤气，工艺过程复杂，操作要求严格，生产过程具有易燃易爆、有毒有害、高温高压的显著特征，生产现场高风险检修作业较多，如果生产管理不当或检修作业中出现失误，就可能引发火灾爆炸、中毒窒息、高处坠落等安全事故，造成人身伤害且带来巨大的经济损失，而检修作业过程中的风险辨识不全面、管控措施落实不认真、履职尽责不到位往往是引起各类事故的主要原因。伊犁新天煤化工有限责任公司（简称新天煤化）煤制天然气项目气化装置采用赛鼎工程有限公司自主开发的碎煤加压气化工第 期 年 月中氮肥 艺，配置 台鲁奇碎煤加压气化炉（日常生产中气化炉 台运行、台备用、台检修），气化炉规格为 ，设计操作压力为 ，满负荷下单台气化炉投氧量可达 。以下结合新天煤化的生产实际，就碎煤加压气化装置的安全运行及检修管理等作一总结。开 停车环节气化炉运行管控气化炉开 停车过程中，若运行管控不当，可能出现煤气泄漏、氧气泄漏而引起火灾爆炸、中毒窒息等事故，因此必须加强开 停车管理。气化炉空气运行阶段 严格执行空气点火必备条件，碎煤加压气化炉压力达 ，出口温度达 以上，蒸汽升温时控制蒸汽用量 ，且运行 以上，不具备空气点火条件时禁止通入空气点火；空气进入气化炉后，跟踪粗煤气中与 的分析数据，含量不合格禁止将煤气切到热火炬；严格按照操作规程取样，确保分析数据真实可靠。气化炉切氧条件控制碎煤加压气化炉切氧（气化炉切氧，是指空气点火成功、气化炉灰床培养良好后，气化剂由蒸汽与空气切换成蒸汽与氧气）前，须确认夹套液位、废热锅炉集水槽液位、废热锅炉壳程液位正常，循环洗涤水泵运转正常，气化炉加满煤（如果气化炉没有加满煤，切氧后将导致粗煤气中 含量偏高，严重时出现 含量超标，可能导致气化炉发生爆炸），灰锁、气化炉顶部法兰温度正常，粗煤气中 含量控制在 、含量 ，气化炉所有法兰无泄漏。切氧过程中先通蒸汽、后通氧气，切氧成功后加强粗煤气中 与 含量的分析，避免粗煤气中 含量超标，切氧成功气化炉压力应迅速升高，如果未出现压力迅速升高这一现象，立即切断氧气，查找原因并予以解决。气化炉提压及热紧）气化炉提压过程中需严格控制升压速率，不得超过 。）气化炉压力 前由于设备在开车过程中升温较慢，尤其是在切氧运行之前，炉内产生热量较少，因此将热紧时间点置于切氧运行之后，压力 以前以查漏为主；气化炉切氧后其压力提至 时对拆卸过的法兰进行第一次热紧，热紧开始条件为气化炉出口温度达 且运行 后。）气化炉提压至 后维持运行，待降液管温度达 以上运行 后对拆卸过的法兰进行第二次热紧，热紧前现场巡检人员用携带式气体检测仪对法兰进行查漏。）热紧过程中，若法兰出现泄漏量过大、现场异响声较大，中控人员要及时降压，异常情况下现场人员需撤离出气化框架。热紧时要使用防爆工具，待法兰温度上升后，采用对角紧固方式，保证螺栓无松动。）气化炉并网前，巡检人员在现场对煤锁法兰、灰锁法兰、人孔、洗涤器法兰、气化剂混合管等位置进行查漏，用四合一分析仪检测确认无可燃气体、报警后，气化炉并网。自动化控制与联锁相结合煤气化是一个复杂的多相物理化学反应过程，主要是煤中的碳与气化剂、气化剂与生成物、生成物与生成物及碳与生成物之间的反应。碎煤加压气化是一种自热式、移动床、逆流接触、连续气化、固态排渣的工艺过程，温度、压力是气化反应的必要条件，新天煤化碎煤加压气化炉内燃烧层、气化层的温度在 ，操作压力在 ，气化炉尺寸大（直径 、高 ），如果温度、压力控制失当，会存在一定的安全隐患，而人为操作难以绝对避免气化炉温度、压力、液位（气化炉夹套液位、废热锅炉集水槽液位、废热锅炉壳程液位）控制上的差错，操作失误将会直接造成安全事故，每一个参数设定的正确率必须达到百分之百，不能有丝毫的差错，这就要求碎煤加压气化装置有足够好的自动化控制系统，尤其是气化炉夹套液位、废热锅炉集水槽液位、废热锅炉壳程液位、粗煤气压力控制阀必须自动化。自动化控制系统中，若调节阀出现故障，必须及时予以隔离更换，并且将自动化控制与联锁相结合，以实现当自动化控制失灵时有联锁保护系统，确保安全运行。以废热锅炉集水槽液位调节为例，废热锅炉集水槽液位由液位调节阀自动控制，当集水槽液位过低时，循环洗涤水泵入口缺水，集水槽与洗涤冷却器之间的循环洗涤水中第 期李荣军等：碎煤加压气化装置的安全运行及检修管理断，此时射线料位计检测到液位低的信号并反馈给调节阀后，调节阀将关闭，以防集水槽液位过低；但若液位调节阀运行中突然出现故障而操作人员处理滞后，将会造成洗涤冷却器超温，带来较大的安全隐患，此种情况需采用自动化控制与联锁相结合的方式，即当调节阀故障致废热锅炉集水槽液位为 时联锁废热锅炉底部切断阀自动关闭，当废热锅炉集水槽液位为 时联锁废热锅炉底部切断阀自动打开。总之，对于碎煤加压气化装置中危险性不高的设备设施，就可以达到安全控制的目的，但对于危险性较高的设备设施，应将自动化控制与联锁相结合，以确保控制的有效性和安全性。主要工艺指标超标处置 粗煤气 含量超标处置粗煤气中 含量（分析）控制指标为 （）以下，当粗煤气中 含量 时，碎煤加压气化炉内工况恶化，局部出现“氧穿透”，可能引发过氧爆炸。出现 含量超标现象时，处理措施如下。）当粗煤气中 含量（）时，气化炉紧急停车处理，泄压至 ，分析原因并予以解决。）当粗煤气中 含量（）在 时，气化炉氧负荷降至 （标态，下同），粗煤气切出管网放空至火炬。此后，进行手动分析，如果连续 个粗煤气样品分析合格，气化炉维持现状运行 ，粗煤气中含量正常后气化炉并网运行，逐步恢复负荷；如果连续 个粗煤气样品取样分析 含量（）仍在 之间，气化炉停车处理。粗煤气 含量超标处置粗煤气 含量正常控制范围为 ，当出现粗煤气 含量（）且超过 ，表明炉内反应恶化，有可能造成粗煤气 含量超标，需立即停炉处理，泄压至 ，分析原因并予以解决。气化炉出口温度超标处置）当在运气化炉出口温度示数低于 ，表明气化炉出口温度实际上高但示数低。这是因为，正常生产时新天煤化气化炉运行压力为 ，对应的饱和蒸汽温度为 ，即气化炉夹套温度为 ，夹套相当于是一个换热层，气化炉出口温度不应低于 ，故当气化炉出口温度示数低于 表明出口有堵塞，即温度偏低是假象，可能会导致气化炉出现“氧穿透”。出现此种现象时，应注意将氧负荷控制在 以内，参考洗涤器出口温度来监控气化炉的运行 洗涤器出口温度设计指标 、控制指标不超过 ，当洗涤器出口温度 时，气化炉应立即减负荷，确保洗涤器出口温度 。）在运气化炉出口温度 时，若操作调整滞后，可能会导致气化炉出现“氧穿透”。出现此种现象时，以控制气化炉出口温度为主进行降负荷操作；如果气化炉出口温度持续快速上升，需继续降低负荷，直至降至最低氧负荷 ；在最低氧负荷下维持气化炉运行，重新培养床层及破渣状态。当气化炉出口温度超过 且持续 以上时，气化炉停车处理。安全风险识别管控及防泄漏管理碎煤加压气化工艺过程具有高风险性，须加强安全风险管控，确定各环节的安全风险等级，树立“风险就是隐患，隐患就是事故”的理念，做好事故应急预案，并实施演练，提高岗位人员的安全风险识别及处理能力，尽量避免事故发生，或将事故损失降至最低。日常生产中，碎煤加压气化装置各风险因素中泄漏是一大主要风险，需做好如下方面的管控。气化炉及附属设备连接法兰密封泄漏）气化炉压力在 发生泄漏时（用四合一分析仪检测有报警），对漏点进行紧固处理，正常后气化炉继续提压；如果紧固后无效，气化炉停车泄压处理。）气化炉压力 发生泄漏时，气化炉泄压至 ，用四合一分析仪对漏点进行检测，有报警则停车泄压处理；无报警则对漏点进行紧固，正常后气化炉继续提压。）气化炉开车过程中，气化炉人孔法兰、洗涤冷却器法兰、废热锅炉粗煤气进 出口法兰发生轻微泄漏时（有气体冒出），联系维保人员紧固，紧固无效则气化炉切出粗煤气管网，泄压至 用四合一分析仪对漏点进行检测，有中 氮 肥第 期报警气化炉立即停车泄压处理；无报警则对漏点进行紧固处理，正常后气化炉继续提压至指标值，粗煤气并入管网。）气化炉正常运行过程中，煤锁、灰锁大法兰发生泄漏时，直接停车泄压后检查更换法兰垫片。气化剂混合管泄漏若气化炉气化剂混合管处有气体冒出，当确认气化剂混合管泄漏后，汇报中控班长并汇报调度，气化炉紧急停车处理。炉箅大轴填料密封泄漏）如炉箅大轴填料密封无泄漏但大轴环向四周有磨损填料流出，应检查炉箅大轴是否存在偏斜，核对填料更换记录；若炉箅大轴存在偏斜（大轴与填料压盖侧间隙偏差 以上）或填料使用超过 个月，则依据生产进度有序组织安排停车更换。）如炉箅大轴填料密封出现轻微泄漏（有气体冒出），降负荷并做好安全防范后紧急处置 紧固消漏，如无效果则立即组织停车更换。）如炉箅大轴填料密封突发大量泄漏，现场人员立即通知中控及班长，中控紧停气化炉，并汇报调度及气化车间领导。碎煤加压气化装置生产过程中，泄漏事故发生的概率最高，必须重视防泄漏管理，防止发生各类泄漏事故。需要强调的是，设备检修时，煤灰锁法兰垫片安装、紧固必须符合 管法兰用缠绕式垫片（）要求，必须加强生产设备的维护保养，确保系统安、稳、长、满、优运行。气化炉夹套泄漏若气化炉夹套锅炉水耗量长时间高于夹套副产蒸汽量 以上（流量仪表出现故障情形除外），综合气化炉出口温度、出口粗煤气取样分析数据、灰锁温度进行判断，若确定是夹套泄漏，立即停车处理。突出风险管控及加强检修管理碎煤加压气化装置检修频繁，每日均有检修项，对于不同类型的检修项，据风险等级进行分级管控。气化炉波茨曼套筒清焦、气化炉内检修、煤灰锁篦子板拆卸回装、煤灰锁拆除等涉及动火、受限、吊装、临边、登高等风险性较大的检修作业，可能引发火灾爆炸、高处坠落、起重伤害、触电等事故，因此需制定相应的管控措施，明确管控责任人和管控层级。重点关注入炉检修前的工艺处理气化炉停车处理环节，气化炉及其附属设备依次完成停车、泄压、隔离、置换、清洗后，具备检修条件，按照机械票确认盲板位置，确认电动阀、炉箅断电，气化炉用装置空气进行置换降温，确保气化炉出口粗煤气温度 ，防止炉内结焦自燃、挥发有毒气体；在洗涤冷却器盲法兰处接轴流风机进行强制通风，作业前 对气化炉内上、中、下部进行气体成分分析，作业过程中连续检测，作业中断超过 重新进行气体成分分析，确认气体成分在安全指标范围内（当可燃气体爆炸下限 时，被测气体浓度 为合格；当可燃气体爆炸下限 时，被测气体浓度 为合格；含量在 ）方可进入气化炉内作业；现场配备长管呼吸器、干粉灭火器，每天作业完毕后关闭人孔，悬挂“受限空间，未经许可，禁止进入”的安全警示牌。开展检修前的技术交底检修作业前，由工艺许可人给作业负责人交底，作业负责人再给作业班组成员交底，将即将开展检修或施工的工艺、工序、机械设备的使用和检修要求、检修过程中存在的危险因素、应对危险的安全技术措施和预防措施、应对突发事件的应急处置措施和救援行动需注意的事项进行交待，通过安全技术交底全面保证检修安全、检修质量、检修进度。高风险作业的分级管控对于高风险作业，首次作业前生产运行部、设备管理部、安全环保部对作业的安全措施落实情况进行检查、确认，作业中气化车间（人员）全程监护，生产运行部、设备管理部、安全环保部（人员）每日检查 次，必要时按照专业分工进行旁站监督，如设备管理部监督吊装作业、生产运行部监督盲板抽堵作业、安全环保部监督动火及受限空间作业等。作业中，公司副总或安全总监对管控落实情况进行检查督导，及时纠正或制止现场的违章作业。高风险作业的全过程管控高风险作业全过程严格管控，依据 危险第 期李荣军等：碎煤加压气化装置的安全运行及检修管理化学品企业特殊作业安全规范（）以及八大特殊作业的管控标准，严格把关作业票审批，对安全措施执行、应急措施、监护人监护、作业完毕后验收各环节全面把控，作业期间全程影像监控，节假日及夜间对高风险作业进行升级管控。总之，一方面从作业程序上降低“三违”发生的概率，另一方面从作业人员着手消除不安全因素 紧盯人的行为，通过通报、考核、立查立改，杜绝人的不安全行为。全面落实全员安全生产责任制首先，制定切实可行的各岗位人员的 安全生产责任制。纵向到底，明确公司第一负责人到一线操作人员的岗位职责；横向到边，明确各部门、各岗位的安全职责，明确每一项工作实施过程中的安全责任人。其次，以问题为导向规范作业人员的安全行为。安全意识是预防事故的基础，要让员工对作业过程中潜在的危险因素进行识别，认识事故的危害，建立防范意识，引导员工熟练掌握每一项作业的安全操作要点和操作程序，具备应急处理本岗位突发事故的能力。不断提高装置的本质安全水平对于碎煤加压气化装置而言，从原料煤到产品粗煤气，整个生产过程具有易燃易爆、高温高压、有毒有害的显著特征，不安全因素较多，“安全无小事，事事皆大事”，稍有不注意，就可能发生着火、爆炸等事故。但只要提前识别风险，采取积极措施不断提高装置的本质安全水平，就能有效预防事故的发生。首先，通过设计 个联锁，当温度（气化炉出口温度、洗涤冷却器出口温度、煤锁法兰温度、灰锁温度）、压力（夹套压力及压差）、液位（夹套液位）、汽氧比出现超标时气化炉均能自动停车，确保气化炉不会因人为操作失误或设备故障而引发重大事故；通过自主研发设计出汽氧比小联锁、集水槽液位切断阀（）据集水槽液位自动启闭、灰锁温度达 炉箅自动停运、炉箅电流超过 自动停运等 个小联锁，确保操作失误和故障状态下的安全。其次，风险管理是本质安全管理的核心部分，必须重视碎煤加压气化装置生产过程中的风险管理，才能提高系统生产的安全系数，保证生产过程中每个工序的安全运行，达到预期的生产效率。本质安全的根本理念是预防为主，通过本质安全设计，从安全管理、隐患排查、风险管控、应急处置等全流程消除生产系统中的某种或几种危险因素，使生产系统不断趋向安全化，以降低事故风险，减少事故损失，从而达到系统运行相对安全的目的。加强生产事故分析与经验教训总结前事不忘，后事之师，血的教训不能再用鲜血去验证。为此，典型人身伤害事故、设备损坏事故、不安全事件（资料）需要收集整理，并将其用作安全教育的材料，日常加强案例教育学习，保持警钟长鸣，加深员工对违章作业危害的认识，提高员工安全意识和自我防护能力，使全体员工从思想深处真正认识到“生命高于一切”的道理，真正实现“要我安全”向“我要安全”的根本转变，使全体员工都能遵章守纪、反“三违”，严守事故安全防线，将隐患与事故消灭在萌芽状态。结束语通过对每一起事故的原因进行调查分析、整理汇总，其直接原因基本上都是人的不安全行为或物的不安全状态，但造成“人的不安全行为”、“物的不安全状态”深层次的原因往往是管理上的疏忽或缺失，化工安全事故通过科学的管理是可以避免的，很多化工安全事故都是执行人的麻痹大意和管理上的缺失导致的，且很多事故都是好几个因素叠加在一起才导致的，但凡做好了其中一个方面，也能在很大程度上避免安全事故的发生。安全管理是一个系统工程，涉及很多要素，对于化工生产企业而言，做好全要素过程的安全管理，才能避免安全事故的发生，确保安全生产。参考文献 刘志哲联锁在煤化工工艺中的应用与评价 化工设计通讯，（）：吴广强，庞明飞，付路路煤化工装置停车检修安全技术措施研究 石化技术，（）：，侯福忠浅析煤化工企业安全事故及防控措施 化工管理，（）：中 氮 肥第 期