王曉東

（中國平煤神馬集團(tuán)開封東大化工有限公司，河南 開封 475003）

1 離心式氯氣壓縮機(jī)進(jìn)水事故的經(jīng)過

中國平煤神馬集團(tuán)開封東大化工有限公司擴(kuò)建的10萬t/a離子膜氯氣處理裝置使用杭州求是透平機(jī)制造有限公司制造的LYJⅡ-0.36/22000氯氣透平機(jī)，3臺(tái)氯氣透平機(jī)中2臺(tái)（1#、2#）為185 kW、轉(zhuǎn)速22 536 r/min，另一臺(tái)（3#）功率為220 kW、轉(zhuǎn)速22 790 r/min，以開2備1方式運(yùn)行。壓縮機(jī)工作流程見圖1。壓縮機(jī)級(jí)間冷卻器采用管殼式，為便于清洗和防腐，水走管程、氯氣走殼程。整套機(jī)組設(shè)備從一級(jí)進(jìn)口管道、高速葉輪、一二級(jí)冷卻器，至氯氣分配臺(tái)，全部使用鐵質(zhì)材質(zhì)。氯氣透平機(jī)是一種高速旋轉(zhuǎn)的大型設(shè)備，葉輪轉(zhuǎn)速在22 000 r/min.以上，雖有諸多優(yōu)點(diǎn)，但也對(duì)進(jìn)入系統(tǒng)的氯氣、各系統(tǒng)工藝條件、人員操作水平和事故處置能力提出了更加嚴(yán)格的要求。

氯中含水量是氯氣進(jìn)入氯壓機(jī)最重要，也是最關(guān)鍵指標(biāo)要求，氯氣處理流程示意圖見圖2，從氯氣處理的工藝流程能夠明顯看出，氯氣的所有進(jìn)入氯壓機(jī)之前處理設(shè)備的目的都是降低氯氣含水量，使之≤200×10-6。另外，機(jī)組的一、二級(jí)冷卻采用了循環(huán)水無壓回水工藝，防止冷卻器腐蝕時(shí)循環(huán)水進(jìn)入氯氣系統(tǒng)，以確保管道和氯氣透平機(jī)在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

該公司自2007年8月氯氣透平機(jī)投入運(yùn)行以來，雖然在設(shè)備的操作維護(hù)、故障監(jiān)測(cè)、事故處理等方面遇到了一系列的問題，但總體運(yùn)行較為平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)過大的設(shè)備故障和停機(jī)事故。但隨著裝置中部分管道、設(shè)備的使用壽命到期，由于二級(jí)冷卻器滲漏，致使大量循環(huán)水進(jìn)入氯氣系統(tǒng)；造成了氯氣透平機(jī)大齒輪，一、二級(jí)高速葉輪、小齒輪等幾乎所有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的嚴(yán)重?fù)p壞。

2012年10月16日白班，離子膜氯氫處理員工在巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)，無壓回水池內(nèi)有濃重的氯氣味，經(jīng)查找和pH值檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)3#氯壓二級(jí)冷卻器漏氯。當(dāng)班人員立即聯(lián)系公司生產(chǎn)調(diào)度中心，說明事故情況，對(duì)3#氯壓機(jī)采取緊急倒泵措施。待備用泵完全帶量運(yùn)行，3#氯壓機(jī)卸掉負(fù)荷并完全退出系統(tǒng)后，空載運(yùn)行。隨后，關(guān)閉氯壓機(jī)進(jìn)出口閥門，打開泵后去次氯的泄壓閥，開啟充氮閥門對(duì)氯壓機(jī)進(jìn)行氮?dú)庵脫Q，待置換完全后停氯壓機(jī)。最后，關(guān)閉一二級(jí)冷卻器循環(huán)水進(jìn)口閥門。為防止設(shè)備腐蝕后循環(huán)水進(jìn)入氯氣系統(tǒng)，在透平機(jī)各系統(tǒng)完全停機(jī)后，技術(shù)人員對(duì)一、二級(jí)換熱器排污閥、二級(jí)換熱器氯氣出口管道的排污閥進(jìn)行逐一檢查，均未發(fā)現(xiàn)有水流出，以此判斷事故未造成循環(huán)水進(jìn)入氯氣系統(tǒng)。待二級(jí)冷卻器檢修完成，恢復(fù)正常后，根據(jù)生產(chǎn)需要，對(duì)3號(hào)泵進(jìn)行并泵帶量開車。操作人員按規(guī)程先對(duì)3號(hào)泵進(jìn)行空載運(yùn)行，當(dāng)啟動(dòng)電機(jī)后，氯壓機(jī)電流、聲音、震動(dòng)正常，10 min后氯壓機(jī)聲音逐漸增大，操作人員認(rèn)為可能是回流量過小，立即打開回流旁路閥，并對(duì)3號(hào)泵氯氣系統(tǒng)微開進(jìn)口閥門，進(jìn)行氯氣置換和憋壓操作，為3號(hào)泵的并網(wǎng)操作和帶量運(yùn)行做好準(zhǔn)備工作。當(dāng)氯壓機(jī)二級(jí)出口壓力和泵后氯氣總管網(wǎng)壓力一致進(jìn)行并網(wǎng)操作時(shí)，氯壓機(jī)聲音不明升高，震動(dòng)明顯增大，并出現(xiàn)嚴(yán)重的喘振現(xiàn)象，操作人員立即全開機(jī)組回流和旁路回流閥，以保證足夠的回流量，減小或消除喘振現(xiàn)象，但喘振現(xiàn)象愈加劇烈，聲音異常升高，在氯氣透平機(jī)完全退出管網(wǎng)空載運(yùn)行后，仍無好轉(zhuǎn)跡象。對(duì)此，當(dāng)班人員立即對(duì)3號(hào)泵采取緊急退出和停機(jī)操作，以防止出現(xiàn)重大安全生產(chǎn)和設(shè)備事故。當(dāng)17日白班維修人員對(duì)離心式氯氣壓縮機(jī)拆卸檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)氯氣系統(tǒng)的進(jìn)出口管道、氯壓機(jī)的一二級(jí)渦殼、一二級(jí)冷卻器殼程積存了大量的水，而一二級(jí)高速葉輪已經(jīng)被嚴(yán)重腐蝕。由于在開車時(shí)氯壓機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，動(dòng)平衡被嚴(yán)重打破，增速相中的大齒輪和高速轉(zhuǎn)子齒牙被嚴(yán)重掰斷，造成了整臺(tái)設(shè)備幾乎全部報(bào)廢。

圖1 氯壓機(jī)工作流程

圖2 氯氣處理工藝流程示意圖

2 事故原因分析

（1）通過氯壓機(jī)的工藝流程圖可以看出，只有氯壓機(jī)組一、二級(jí)換熱器的循環(huán)水與氯氣間接換熱，循環(huán)水中含有大量的氯氣，能夠明顯判斷是一、二級(jí)換熱器腐蝕滲漏。由于機(jī)組一二級(jí)冷卻器采用無壓回水工藝，在氯壓機(jī)正常帶量運(yùn)行時(shí)，氯氣系統(tǒng)壓力控制為0.10～0.21 MPa，即使是管殼式換熱器被腐蝕，水也很難進(jìn)入氯氣系統(tǒng)中。只有當(dāng)氯壓機(jī)在停車過程中，隨著負(fù)荷的減小，氯氣系統(tǒng)壓力隨之降低，尤其是在單機(jī)完全退出系統(tǒng)時(shí)，氯氣系統(tǒng)的壓力可能不足以維持系統(tǒng)的安全；或者是在動(dòng)力電完全停止后，二級(jí)換熱器循環(huán)水進(jìn)口閥門沒有及時(shí)關(guān)閉，即使無壓回水，也可能造成循環(huán)水進(jìn)入氯氣系統(tǒng)。

（2）由于在二級(jí)冷卻器修復(fù)完成后，沒有及時(shí)對(duì)氯壓機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行全面的分析、檢查、確認(rèn)，就恢復(fù)氯氣透平機(jī)的帶量運(yùn)行，導(dǎo)致開車時(shí)氯氣大量進(jìn)入，與管道中的積水形成氯水。

（3）在氯壓機(jī)的減量運(yùn)行和退出操作時(shí)，是以逐漸開大機(jī)組回流閥和旁路閥來實(shí)現(xiàn)的，否則將會(huì)引起氯壓機(jī)的喘振，而這恰恰造成了二級(jí)換熱器中的水由機(jī)組回流管路進(jìn)入高速葉輪渦殼中，給后來透平機(jī)再次開車，氯氣進(jìn)入與水結(jié)合形成了具有強(qiáng)腐蝕性的氯水提供了根本條件。伴隨著葉輪的高速旋轉(zhuǎn)（22 790 r/min）、溫度的急劇升高，氯水對(duì)葉輪的腐蝕迅速加劇，在強(qiáng)大的外力作用下，機(jī)械動(dòng)平衡短時(shí)間內(nèi)被完全打破，引起機(jī)器劇烈震動(dòng)，聲音異常和喘振。

3 拆修過程跟蹤記錄

（1）二級(jí)冷卻器漏點(diǎn)的檢查確認(rèn)和修復(fù)。待氯壓機(jī)組各系統(tǒng)完全停車后，檢修人員對(duì)二級(jí)冷卻器進(jìn)行漏點(diǎn)檢測(cè)和焊補(bǔ)。為準(zhǔn)確查找漏點(diǎn)，檢修人員先打開換熱器上端循環(huán)水回水封頭，并通過透平機(jī)進(jìn)口氯氣管道充氮閥門和其他工藝操作，實(shí)現(xiàn)氯氣系統(tǒng)的密閉憋壓，使充入氯氣系統(tǒng)的氮?dú)鈮毫刂茷?.10～0.21 MPa。然后在二級(jí)冷卻器上端面布管出口上，用刷肥皂水的方式逐一進(jìn)行漏點(diǎn)檢測(cè)和確認(rèn)，將有吹肥皂泡的列管確定為漏管。經(jīng)檢測(cè)，共有5根上端面布管出口吹肥皂泡。由于不影響整體氯氣的換熱效果，決定對(duì)有漏點(diǎn)的5根列管、進(jìn)行兩端面管口封焊，待焊補(bǔ)完成后，再次進(jìn)行氮?dú)獗涸嚶z測(cè)，均未出現(xiàn)吹肥皂泡的現(xiàn)象。至此，二級(jí)冷卻器的漏點(diǎn)檢測(cè)確認(rèn)和焊補(bǔ)完成。

（2）事故停機(jī)后，工作人員當(dāng)時(shí)即對(duì)氯氣系統(tǒng)的排污閥門進(jìn)行打開檢查，但是都沒有水排出。在對(duì)整個(gè)系統(tǒng)拆卸檢查時(shí)，才發(fā)現(xiàn)排污管道和閥門由于長期受氯氣中微量干燥硫酸結(jié)晶體的沉積和氯氣壓力的作用，已完全被堵賽。以至于打開排污管道閥門時(shí)沒有水流出，這也是造成本次事故發(fā)生根本性改變的關(guān)鍵。

（3）確認(rèn)透平機(jī)進(jìn)水事實(shí)。在氯氣透平機(jī)開車時(shí)，因劇烈震動(dòng)，嚴(yán)重喘振、聲音異常而被迫緊急停車后，沒有對(duì)氯壓機(jī)是否進(jìn)水提出過質(zhì)疑，錯(cuò)誤地認(rèn)為是由于在并網(wǎng)過程中回流量調(diào)節(jié)不穩(wěn)，現(xiàn)場(chǎng)操作與DCS配合調(diào)節(jié)不默契所致。待第二天拆開氯壓機(jī)一二級(jí)進(jìn)口膨脹節(jié)，查看原因時(shí)，管道中有大量的氯水流出，氯壓機(jī)進(jìn)水的事實(shí)才最終得到證實(shí)。

4 經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)

（1）當(dāng)巡檢人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障和跑氯現(xiàn)象時(shí)，在對(duì)事故原因未準(zhǔn)確判斷時(shí)，即盲目對(duì)氯壓機(jī)采取措施，對(duì)事故的應(yīng)急處置能力和經(jīng)驗(yàn)明顯不足，注意力完全放到急于處理事故，消除危害上面，缺乏對(duì)全系統(tǒng)的總體思考和對(duì)關(guān)鍵部位的保護(hù)，更放松了停機(jī)后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面深入的檢查。

（2）氯氣系統(tǒng)排污管道閥門的堵塞和二級(jí)冷卻器的腐蝕滲漏，是本次事故的關(guān)鍵。這緣于長期疏于對(duì)氯氣系統(tǒng)設(shè)備，管道和閥門的隱患排查、維護(hù)保養(yǎng)，以及對(duì)設(shè)備使用周期的事故風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估，更缺乏對(duì)員工在應(yīng)對(duì)突發(fā)性安全生產(chǎn)、設(shè)備工藝事故時(shí)的應(yīng)急處置能力的演練和培訓(xùn)。

5 預(yù)防措施

（1）目前，對(duì)運(yùn)行氯壓機(jī)一二級(jí)換熱器是否漏氯，是采用人工檢測(cè)循環(huán)水pH值進(jìn)行確認(rèn)，一方面，不準(zhǔn)確；另一方面，由于不是實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，對(duì)出現(xiàn)氯氣滲漏時(shí)的處理比較被動(dòng)，很容易造成重大氯氣泄漏和設(shè)備損壞。下一步的改進(jìn)措施是在循環(huán)水回水管路中安裝游離氯電極電位檢測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行氯壓機(jī)24 h監(jiān)測(cè)。

（2）由于是在停機(jī)操作過程中壓力控制失誤、循環(huán)水進(jìn)水閥門關(guān)閉不及時(shí)導(dǎo)致事故發(fā)生，擬對(duì)氯壓機(jī)開停車操作規(guī)程中不符合實(shí)際生產(chǎn)安全的方面加以改進(jìn)，不斷完善和改進(jìn)操作工藝流程。

（3）由于多數(shù)氯堿廠家使用的氯壓機(jī)都有備機(jī)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)使用壽命接近到期的設(shè)備、管道停機(jī)后的試壓、試漏。氯壓系統(tǒng)使用的設(shè)備為鐵質(zhì)材質(zhì)，干燥氯氣用的是濃硫酸，長期運(yùn)行后管道中會(huì)有大量的鐵銹和干燥的硫酸晶體，因此，應(yīng)定期吹掃設(shè)備和管道，尤其是一、二級(jí)換熱器和氯氣管道排污閥，更要定期吹掃，保持暢通。

（4）對(duì)氯氣透平機(jī)這種大型的高速轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，不管發(fā)生任何大小事故都要認(rèn)真對(duì)待，確保萬無一失。