段素蘭，李春燕，馬興敏

干熄焦環(huán)境除塵爆炸原因分析及處理

段素蘭1，李春燕2，馬興敏1

（1.包頭鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭041010；2.包鋼（集團(tuán)）公司焦化廠，內(nèi)蒙古包頭104010）

包鋼焦化廠1#干熄焦發(fā)生了環(huán)境除塵爆炸，致使除塵系統(tǒng)損壞不能工作。通過(guò)對(duì)爆炸的原因分析，對(duì)今后的運(yùn)行提出了指導(dǎo)意見(jiàn)，保證除塵系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

爆炸；爆破片；阻力

1 前言

干熄焦在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的顆粒污染物（主要是焦粉），為了減少揚(yáng)塵以及符合大氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，必須對(duì)含塵氣體進(jìn)行凈化處理。干熄焦環(huán)境除塵用于控制并收集干熄焦在裝、排焦過(guò)程及焦炭在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中散發(fā)的大量焦粉塵。干熄焦環(huán)境除塵站的塵源主要來(lái)自干熄爐頂裝入裝置處、干熄爐爐頂常用放散口、干熄爐預(yù)存段壓力調(diào)節(jié)放散口、干熄爐底部排焦處及運(yùn)焦皮帶吸塵點(diǎn)。

環(huán)境除塵的工作原理是利用除塵風(fēng)機(jī)產(chǎn)生吸力，在管式冷卻器內(nèi)對(duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行冷卻，利用百葉式預(yù)除塵器將整個(gè)排焦系統(tǒng)的低溫?zé)煔膺M(jìn)行預(yù)除塵；上述兩種煙氣在低壓脈沖布袋除塵器內(nèi)匯合,過(guò)濾回收顆粒粉塵后排向大氣[1]。

本文論述包鋼焦化廠1#干熄焦自2006年9月投產(chǎn)以來(lái)，該裝置生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，突然發(fā)生環(huán)境除塵在除塵器的入口管道處（粗顆粒分離器的頂部）發(fā)生爆炸事故，將粗顆粒分離器的入口箱板和側(cè)面部分箱板炸裂并導(dǎo)致除塵器的兩端箱板鼓脹，東西兩側(cè)十個(gè)防爆膜均沒(méi)有破損。

2 環(huán)境除塵爆炸原因分析

2.1 除塵風(fēng)機(jī)風(fēng)量的選擇不太合理

除塵器爆炸必須有足夠的氧氣、高溫源、可燃粉塵、容器4個(gè)條件。焦粉爆炸所需要的最低氧氣體積分?jǐn)?shù)為16%[1]，而我們測(cè)定環(huán)境除塵的排放尾氣的O2含量在18%～20%；至于高溫源，環(huán)境除塵的粉塵源之一是紅焦裝入干熄爐時(shí)對(duì)流向上漂浮的粉塵；在環(huán)境除塵的除塵風(fēng)機(jī)吸力最大的時(shí)候，足可以把細(xì)小的焦粒和焦粉吸入除塵器內(nèi)。

2.2 除塵器泄放面積（爆破片）的確定

干熄焦環(huán)境除塵原設(shè)計(jì)是根據(jù)類比法，只是在每個(gè)倉(cāng)的側(cè)面設(shè)置了爆破片，其尺寸為600×1000的矩形。根據(jù)除塵原理以及現(xiàn)場(chǎng)除塵器的使用條件，我們選擇排放時(shí)產(chǎn)生的最大壓力（即突燃時(shí)本體設(shè)備的承壓）Pred=200 kPa（表），由于本體在正常運(yùn)行情況下其內(nèi)部是負(fù)壓，為了有效的保護(hù)除塵本體，我們選擇其排放終止的泄放壓力Pstat=10 kPa（表），根據(jù)描述粉塵爆炸的列線圖推導(dǎo)出的公式[2]求密閉體防止爆炸應(yīng)該設(shè)置的最小泄放面積為：

式中，取突燃指數(shù)KST=100～150；

根據(jù)算法得出的泄放面積應(yīng)該大于原設(shè)計(jì)的爆破片面積[2]。

2.3 除塵器爆破片的厚度確定

干熄焦環(huán)境除塵原來(lái)設(shè)備的爆破片為0.9 mm的鋁板。在環(huán)境除塵爆炸后檢查爆破片完好無(wú)損，并未破裂。分析爆破片不破裂的原因時(shí)，從設(shè)備本體壁取出一小單元，并用設(shè)備上的爆破片制作了防爆閥試驗(yàn)臺(tái)（即小單元的一個(gè)面是用0.9 mm厚的鋁板制作的），用空壓機(jī)穩(wěn)步加壓，加到0.23 MPa時(shí)，爆破片表面凸起變形25 mm，而殼體鼓起4 mm并未起到防爆的作用。更換鋁板后重新做試驗(yàn)，在爆破片沿對(duì)角線用刀具劃了0.5 mm深的劃痕，重新作泄壓試驗(yàn)，當(dāng)加壓機(jī)的壓力鼓到0.15 MPa時(shí)，爆破片破裂，母體表面基本無(wú)變化。由此實(shí)驗(yàn)可以說(shuō)明原來(lái)設(shè)備本體的爆破片的耐壓強(qiáng)度偏高，不能對(duì)環(huán)境除塵本體起到很好的保護(hù)作用。

2.4 除塵器內(nèi)部阻力太大，泄壓困難

在環(huán)境除塵爆炸后打開(kāi)除塵器檢查內(nèi)部的損壞情況，看到除塵器內(nèi)部的部分布袋里的焦粉充滿了布袋，部分布袋里的焦粉占到布袋總長(zhǎng)度的1/3～1/2。在內(nèi)部有焦粉的布袋頂部都有損壞的裂口，裂口呈卷曲狀，初步判斷是高溫?zé)龘p的跡象。布袋破裂后，焦粉飄進(jìn)布袋里面長(zhǎng)時(shí)間的沉淀，減小了布袋的過(guò)風(fēng)面積。在爆炸時(shí)，焦粉堵塞的布袋不但失去了除塵作用，而相反起到了阻力作用。另外，1#干熄焦的鍋爐之前發(fā)生過(guò)兩次鍋爐爆管，高溫的水蒸氣進(jìn)入環(huán)境除塵后在布袋上凝結(jié)并與粘著在布袋上的粉塵粘結(jié)后堵塞了布袋，也使布袋的阻力增大。在環(huán)境除塵爆炸發(fā)生的瞬間，箱體內(nèi)的布袋不能起到快速泄壓的作用，由于瞬間壓力過(guò)大無(wú)處釋放，故而把環(huán)境除塵箱體炸裂。

2.5 除塵器內(nèi)部進(jìn)入明火

環(huán)境除塵器是個(gè)密閉的大容器，除塵器集塵箱發(fā)生爆炸可能是集塵箱內(nèi)形成了氫氣等類可燃性氣體積累濃度超標(biāo)，有未熄滅的焦粉顆粒進(jìn)入集塵箱內(nèi)引起爆炸。由于1#干熄焦原設(shè)計(jì)干熄爐與環(huán)境除塵位置比較近，所以導(dǎo)致連接干熄爐與環(huán)境除塵之間的管道太短，導(dǎo)致干熄焦在裝焦過(guò)程中除塵風(fēng)機(jī)吸力稍大就會(huì)將零星的燃燒焦粉顆粒吸入環(huán)境除塵器內(nèi)，達(dá)到爆炸極限即產(chǎn)生爆炸。導(dǎo)致爆炸的火源有兩個(gè)出處：一是電動(dòng)蝶閥的開(kāi)關(guān)不與裝焦同步，在裝焦時(shí)從裝入裝置把紅焦吸入了除塵器內(nèi)部導(dǎo)致；二是由于焦粉和布袋摩擦的靜電放電打火導(dǎo)致。

3 環(huán)境除塵爆炸防治措施

3.1 對(duì)環(huán)境除塵爆破片的改進(jìn)

環(huán)境除塵爆炸后從爆炸損壞的部位來(lái)看，經(jīng)過(guò)細(xì)致分析，在粗顆粒分離器的入口（即除塵器的入口）、除塵器的出口各增設(shè)了兩個(gè)防爆口。并根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果，把所有爆破片的厚度減小到0.5 mm，并在爆破片上劃出0.1 mm深的對(duì)角線，這樣降低了爆破片的承受壓力的能力，一但除塵器內(nèi)壓力過(guò)大產(chǎn)生爆炸時(shí)增強(qiáng)了泄壓能力，導(dǎo)致爆破片先破裂，從而能有效地對(duì)除塵器起到保護(hù)作用。

3.2 降低除塵器內(nèi)部的阻力

除塵器內(nèi)布袋阻力大是由于部分布袋損壞里面充滿焦粉不能過(guò)風(fēng)和布袋表面因鍋爐爆管內(nèi)部的水和焦粉粘結(jié)了混合后增大了阻力導(dǎo)致的。通過(guò)檢查對(duì)這樣的布袋進(jìn)行更換，更換后的新布袋就不存在阻力大的問(wèn)題了。在今后的操作中要避免布袋損壞，嚴(yán)格控制干熄焦系統(tǒng)的可燃?xì)怏w成分，干熄焦系統(tǒng)一旦發(fā)生鍋爐爆管等類似的水系統(tǒng)泄漏事故，應(yīng)及時(shí)將除塵風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，避免水汽進(jìn)入除塵器內(nèi)部，對(duì)環(huán)境除塵系統(tǒng)造成影響，另外從布袋的材質(zhì)和性能上來(lái)提高其抗水抗酸堿的能力。

3.3 阻止明火現(xiàn)象的發(fā)生

根據(jù)干熄爐內(nèi)火源進(jìn)入除塵器的原因分析，一方面將保持調(diào)解電動(dòng)蝶閥與裝焦的動(dòng)作保持同步，另一方面將調(diào)解除塵器的吸力，使其在最低吸力下能滿足環(huán)境除塵系統(tǒng)的工藝要求，而不會(huì)把干熄爐內(nèi)的火源吸入除塵器里帶來(lái)安全隱患。同時(shí)還應(yīng)避免靜電在除塵布袋上積累放電打火，所以除塵布袋的選擇上應(yīng)選用防靜電布袋。

4 結(jié)論

根據(jù)此次1#干熄焦環(huán)境除塵爆炸的結(jié)果和分析的結(jié)論，推斷出了本次環(huán)境除塵器爆炸的原因。目前除塵設(shè)備已經(jīng)改進(jìn)，在今后的操作中要嚴(yán)格控制干熄焦循環(huán)系統(tǒng)中的可燃?xì)怏w成分及循環(huán)氣體的溫度，同時(shí)避免帶水分的氣體進(jìn)入干熄爐中，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)環(huán)境除塵系統(tǒng)的點(diǎn)巡檢力度。從而使環(huán)境除塵器的壽命和除塵效果發(fā)揮到最佳效果。

[1]潘立慧、魏松波.干熄焦技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

[2]張殿印，張學(xué)義.除塵技術(shù)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

Analysis and Treatment of Explosion Accident in CDQ Environment Dedusting System

DUAN Sulan1,LI Chunyan2,MA Xingmin1
(1.Baotou Iron&Steel Vocational Technical College,Baotou,Inner Mongolia 041010,China;2.the Coking Plant of Baotou Iron and Steel Group,Baotou,Inner Mongolia 041010,China)

An explosion happened in the environment dedusting system of the No.1 CDQ facility of Baotou Steel’s coking plant,resulting in a damaged and broken down dedusting system.Through analysis of the accident,instructive opinions were given for future operations,to ensure safe and economical operation of the dedusting system.

explosion;rupture disc;resistance

TQ522.16

B

1006-6764(2013)10-0023-02

2013－05－20

段素蘭（1966-），女，1988年畢業(yè)于鞍山鋼鐵學(xué)院，學(xué)士學(xué)位，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事煤化工教學(xué)與研究工作。