干熄焦锅炉危险性分析

2009年第35卷第7期

工业安全与环保

Industrial

SafetyandEnvironmental

My

2009

Prllt,l捌oll

・39・

干熄焦锅炉危险性分析

贾向刚

(首钢股份有限公司焦化厂北京100043)

摘要通过分析焦化企业干熄焦锅炉的危险有害因素.针对干熄焦锅炉危险性最大的汽包爆炸问题,利用数据模型计算其事故严重度,从而为干熄焦锅炉的设计、管理和正常运行提供参考。

关键词干熄焦锅炉危险因素爆炸严重度

Analyses

on

CI)QBoilerRisks

Xiang—gang

JIA

(Q帆P/am矿ShougangCompany∞础耐&咖呵100043)

Abstract

This

paper

to

analyzesthcriskfactors0fcoking

enuHprise

CDQboileranddiscussestheserlomrisk。drumexplosion,inwhichdata

nHlel

isappliedcalculatetheseverit、/daccidents。80∞toproviderdeTencesforfile

riskfactors

severity

desi驴.managem咖and

opera,oil

0f

CDQ.

Keywords

CDQboiler0fexplosion

0概述

焦化企业为解决湿法熄焦对环境污染的影响,合理利用、节约能源,广泛采用并推广干法熄焦工艺,既避免湿法熄焦时的大气污染,又避免熄焦废水的产生,极大地减少了各类污染物的排放量。从经济效益上看,干法熄焦避免了赤热焦炭中大量的能源浪费,充分合理利用红焦余热能量,节约用水,回收能源,提高了企业经济效益。

干熄焦工艺中的干熄焦锅炉(余热锅炉)主要是回收干熄焦系统惰性循环气体的温度并吸收其热量,产生蒸汽用以供热和发电,以达到惰性循环气体的热量有效利用,节省能源的目的。但依据《关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见>规定,额定蒸汽压力大于2.5MPa,且额定蒸发量大于等于10t/h的蒸汽锅炉即为重大危险源的判定原则,焦化企业的干熄焦锅炉均应划为重大危险源。

表1

可能存在的危险

本文利用预先危险性分析方法,分析干熄焦锅炉存在的危险因素,利用危险严重度估算锅炉爆炸产生的影响,为焦化企业的安全管理提供数据参考。l危险因素分析

干熄焦锅炉涉及到的危险、有害因素主要有火灾爆炸、灼烫、中毒窒息、高处坠落等。为全面系统发掘其危险有害因素必须进行危险辨识,一般采用预先危险性分析方法。预先危险性分析(Preliminary

Hazard

AIIalyBiB,缩写丹队),是对装

置或设备中存在的各种危险因素的类别、分布、出现条件以及事故可能造成的后果进行宏观、概略分析的系统安全分析方法。其目的是早期发现系统的潜在危险因素,确定系统的危险性等级,提出相应的防范措施,防止这些危险因素发展成为事故,避免由于考虑不周所造成的损失。通过该分析方法,列出干熄焦锅炉的主要危险有害因素,见表l。

余热锅炉预先危险性分析

建议措施

①加强水质检验,确保水质合格⑦及时消垢

①确保联锁装置完好②增加温度报警装置定期进行安全设备检查

定期检查各类检测报警装置,保证其完好定期校验安全装置

动火作业前检测易燃物含量定期检查设备完好情况①进行有效气体置换

②检查或处理前进行检测①操作前对管道预热⑦开关阀门时使用工具

①因水质不合要求.钙、镁和硅酸根离子含量过高,锅炉受热后严重结垢。导致导热不良。造成局部受热面过热变形甚至破裂

②因水温、液化气调压器出口压力监测、联锁装置失效,使锅炉内水连续受热。产生大量蒸汽,致使锅炉或管道爆裂

③锅炉液位显示报警失效出现假水位。锅炉缺水,发生干烧,爆炸

④锅炉供水设备或水循环设备出现故障。联锁或报警装置失效.锅炉干烧造成炉管破损。可能发生爆炸事故

⑤锅炉附属设备没有定期校验。如锅炉压力失控.安全阀未起跳。导致爆炸事故⑥因腐蚀或其他因素,气化器内壁有缝隙。液化气进入热水管道、锅炉。动火作业时发生爆炸

⑦锅炉蒸汽的排出系统出现故障,同时,旁通阀失效,可能导致压力上升,发生爆

炸事故

⑧检查或处理干熄焦锅炉内部管道或结构等设备时,未进行气体置换,造成中毒

或窒息

⑨对锅炉进行排污或冲洗锅炉锅简液位计,开关阀门时。站位不当,造成蒸汽烫

焦化企业干熄焦锅炉一般为非标设备,因此,设计及建

设单位均高度重视安全问题。为保障安全,设计单位在设计

・40・

过程中一般严格按《蒸汽锅炉安全技术监察规程》《压力容器415.205

kJ/kg;爆炸前饱和水熵Sl=3.347kJ/(1cg・气);大气

安全技术监察规程》等进行设计,设有超压安全阀及超压报压力下饱和水的熵是=1.2697kJ/(1(g・℃);大气压力下水的’

警联锁,锅炉汽包水位设有高低水位报警及联锁,给水设有沸点Tl=100℃;饱和水的质量形=10t。

自动调节装置、水位显示及相应的报警装置,同时,还设有紧2.1.2饱和蒸汽爆炸能量

急停炉保护:紧急停炉时主蒸汽切断阀(电动)关闭,生火排气阀(电动)开启;循环风机与干熄焦锅炉水位也设有联锁装置。

乜=吕[1一(峄)掣]×103=7.84×105

kJ

本文干熄焦锅炉预先危险性分析(表1)仅列出干熄焦2.1.3饱和水爆炸能量

锅炉发生爆炸、中毒窒息、烫伤等的主要几项危险因素及建Et=[(Hl—H2)一(sl一是)n]IV=7.77×106kJ

议措施。由此看出,为保安全除在设计过程中应保证设备的2.1.4饱和水与饱和汽爆炸总能量

本质安全化外,企业也应严格按照相关法律、法规进行管理,E=Eg+局=8.55×106kJ

避免安全设施的失效,作业人员的操作失误等。2.1.5爆破能E换算成’肿当量q

2锅炉爆炸危险严重度分析

由于llcg,INr平均爆破能量为4500kJ,所以汽包发生物理由上述干熄焦锅炉预先危险性分析(表1)可以看出,干爆炸的能量相当于1Nr的当量为:q=E14500=l900

kg。

熄焦锅炉最主要的危险因素应是爆炸,而且一旦发生爆炸其汽包发生物理爆炸与l(DOl【g补rr的模拟比为:a=(g/

影响是相当严重的。

ooo)1/3=1.24。本文通过对干熄焦锅炉汽包超压发生爆炸的严重性进由上述参数,求出l

000

lcg,INI’爆炸试验中的相当距离

行理论计算,由此分析汽包发生爆炸时影响的范围及破坏程凡,即Ro=Rla,假设目标与爆炸中心距离R分别为21.06

度。此类计算无相应标准进行对照,计算结果供企业参考。m,27÷25m,32,2m,35.3m,39.02

m,44。59m152j64m,69.36

2.1锅炉汽包超压发生爆炸影响范围估计

m,计算出凡值,见表2。

水在常压下温度升高到100℃时,水吸收汽化潜热变为表2

1000

kg耵盯爆炸试验中的相当距离Rn

水蒸汽,当水完全蒸发后,分子间距增大10一11.4倍,其体R/m

21.06

27.2532.2035.30

39.02

44.59

52.6469.36

积约增大l500倍。若此膨胀过程在极短时问内发生,就会墨Q』巴!Z:堑丝:丝望:堑垫:!Q2≥:望2§:丝竺:§2§2:!§

发生爆炸。其最大可能释放的能量可以近似按工程热力学根据‰值,在<1030

lcg’INr爆炸时的冲击波超压表>中找

绝热过程进行计算。本文选用焦处理量140t/h的干熄焦锅出距离为岛处的超压APo,此即所求距离为尺的超压,见表3。

炉汽包参数分析目前锅炉汽包超压爆炸的后果。襄3距离为R的超压蛾

2.1.1汽包主要参数

Rim21.06

27.2532.2035.3039.0244.5952.6469.36直径:1.6m;长度:10.2m;容积为19.85d;工作压力:

Ro/m

17

22

26

28.5

31.5

36

42.5

56

11

MPa:蒸汽温度:450℃。

垒鱼』堕

Q:ZQ:!Q:QZQ:竖Q:堕Q:丝Q:箜Q:丝

假设在4.5MPa下超压爆炸,则有关参数如下:

2.2汽包超压发生爆炸影响后果

汽包容积y=19.85m3,其中饱和水容积“一10m3;汽

根据超压△P0值,从<冲击波超压对人体的伤害作用包压力P=11MPa;过热蒸汽绝热指数k=1.3;爆炸前饱和表》和《冲击波超压对建筑物的破坏作用表>中找出对人员和水的焓Hl=l

399.65

kJ/kg;大气压力下饱和水的焓H2=

建筑物的伤害、破坏作用。结果如表4。

表4

汽包超压爆炸影响范围

由此可知,若该汽包发生爆炸,则在40m范围内会发生掌握这些信息对企业的安全管理及提高作业人员的水平具人员重伤或死亡事故,45m范围内墙大裂缝,房瓦掉下,会有良好作用。通过数据模型计算为锅炉的危险区域划分及造成设备、设施损坏。建议设计及建设单位在建设过程中考平面布置提供数据支持,对干熄焦锅炉的安全状况进行准确虑其周边环境的布置,避免将控制室及其他无关建筑等安排判断,为管理部门安全管理决策提供依据,从而形成动态的在此范围内。

约束机制。这样,干熄焦锅炉的安全问题一定能够得到长久3

结语

的保障。

通过预先危险性分析可以为危险控制提供信息,依据

(收稿日期:2009.03—12)

此方法,可以全面地列出于熄焦锅炉的危险有害因素,全面

2009年第35卷第7期

工业安全与环保

Industrial

SafetyandEnvironmental

My

2009

Prllt,l捌oll

・39・

干熄焦锅炉危险性分析

贾向刚

(首钢股份有限公司焦化厂北京100043)

摘要通过分析焦化企业干熄焦锅炉的危险有害因素.针对干熄焦锅炉危险性最大的汽包爆炸问题,利用数据模型计算其事故严重度,从而为干熄焦锅炉的设计、管理和正常运行提供参考。

关键词干熄焦锅炉危险因素爆炸严重度

Analyses

on

CI)QBoilerRisks

Xiang—gang

JIA

(Q帆P/am矿ShougangCompany∞础耐&咖呵100043)

Abstract

This

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to

analyzesthcriskfactors0fcoking

enuHprise

CDQboileranddiscussestheserlomrisk。drumexplosion,inwhichdata

nHlel

isappliedcalculatetheseverit、/daccidents。80∞toproviderdeTencesforfile

riskfactors

severity

desi驴.managem咖and

opera,oil

0f

CDQ.

Keywords

CDQboiler0fexplosion

0概述

焦化企业为解决湿法熄焦对环境污染的影响,合理利用、节约能源,广泛采用并推广干法熄焦工艺,既避免湿法熄焦时的大气污染,又避免熄焦废水的产生,极大地减少了各类污染物的排放量。从经济效益上看,干法熄焦避免了赤热焦炭中大量的能源浪费,充分合理利用红焦余热能量,节约用水,回收能源,提高了企业经济效益。

干熄焦工艺中的干熄焦锅炉(余热锅炉)主要是回收干熄焦系统惰性循环气体的温度并吸收其热量,产生蒸汽用以供热和发电,以达到惰性循环气体的热量有效利用,节省能源的目的。但依据《关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见>规定,额定蒸汽压力大于2.5MPa,且额定蒸发量大于等于10t/h的蒸汽锅炉即为重大危险源的判定原则,焦化企业的干熄焦锅炉均应划为重大危险源。

表1

可能存在的危险

本文利用预先危险性分析方法,分析干熄焦锅炉存在的危险因素,利用危险严重度估算锅炉爆炸产生的影响,为焦化企业的安全管理提供数据参考。l危险因素分析

干熄焦锅炉涉及到的危险、有害因素主要有火灾爆炸、灼烫、中毒窒息、高处坠落等。为全面系统发掘其危险有害因素必须进行危险辨识,一般采用预先危险性分析方法。预先危险性分析(Preliminary

Hazard

AIIalyBiB,缩写丹队),是对装

置或设备中存在的各种危险因素的类别、分布、出现条件以及事故可能造成的后果进行宏观、概略分析的系统安全分析方法。其目的是早期发现系统的潜在危险因素,确定系统的危险性等级,提出相应的防范措施,防止这些危险因素发展成为事故,避免由于考虑不周所造成的损失。通过该分析方法,列出干熄焦锅炉的主要危险有害因素,见表l。

余热锅炉预先危险性分析

建议措施

①加强水质检验,确保水质合格⑦及时消垢

①确保联锁装置完好②增加温度报警装置定期进行安全设备检查

定期检查各类检测报警装置,保证其完好定期校验安全装置

动火作业前检测易燃物含量定期检查设备完好情况①进行有效气体置换

②检查或处理前进行检测①操作前对管道预热⑦开关阀门时使用工具

①因水质不合要求.钙、镁和硅酸根离子含量过高,锅炉受热后严重结垢。导致导热不良。造成局部受热面过热变形甚至破裂

②因水温、液化气调压器出口压力监测、联锁装置失效,使锅炉内水连续受热。产生大量蒸汽,致使锅炉或管道爆裂

③锅炉液位显示报警失效出现假水位。锅炉缺水,发生干烧,爆炸

④锅炉供水设备或水循环设备出现故障。联锁或报警装置失效.锅炉干烧造成炉管破损。可能发生爆炸事故

⑤锅炉附属设备没有定期校验。如锅炉压力失控.安全阀未起跳。导致爆炸事故⑥因腐蚀或其他因素,气化器内壁有缝隙。液化气进入热水管道、锅炉。动火作业时发生爆炸

⑦锅炉蒸汽的排出系统出现故障,同时,旁通阀失效,可能导致压力上升,发生爆

炸事故

⑧检查或处理干熄焦锅炉内部管道或结构等设备时,未进行气体置换,造成中毒

或窒息

⑨对锅炉进行排污或冲洗锅炉锅简液位计,开关阀门时。站位不当,造成蒸汽烫

焦化企业干熄焦锅炉一般为非标设备,因此,设计及建

设单位均高度重视安全问题。为保障安全,设计单位在设计

・40・

过程中一般严格按《蒸汽锅炉安全技术监察规程》《压力容器415.205

kJ/kg;爆炸前饱和水熵Sl=3.347kJ/(1cg・气);大气

安全技术监察规程》等进行设计,设有超压安全阀及超压报压力下饱和水的熵是=1.2697kJ/(1(g・℃);大气压力下水的’

警联锁,锅炉汽包水位设有高低水位报警及联锁,给水设有沸点Tl=100℃;饱和水的质量形=10t。

自动调节装置、水位显示及相应的报警装置,同时,还设有紧2.1.2饱和蒸汽爆炸能量

急停炉保护:紧急停炉时主蒸汽切断阀(电动)关闭,生火排气阀(电动)开启;循环风机与干熄焦锅炉水位也设有联锁装置。

乜=吕[1一(峄)掣]×103=7.84×105

kJ

本文干熄焦锅炉预先危险性分析(表1)仅列出干熄焦2.1.3饱和水爆炸能量

锅炉发生爆炸、中毒窒息、烫伤等的主要几项危险因素及建Et=[(Hl—H2)一(sl一是)n]IV=7.77×106kJ

议措施。由此看出,为保安全除在设计过程中应保证设备的2.1.4饱和水与饱和汽爆炸总能量

本质安全化外,企业也应严格按照相关法律、法规进行管理,E=Eg+局=8.55×106kJ

避免安全设施的失效,作业人员的操作失误等。2.1.5爆破能E换算成’肿当量q

2锅炉爆炸危险严重度分析

由于llcg,INr平均爆破能量为4500kJ,所以汽包发生物理由上述干熄焦锅炉预先危险性分析(表1)可以看出,干爆炸的能量相当于1Nr的当量为:q=E14500=l900

kg。

熄焦锅炉最主要的危险因素应是爆炸,而且一旦发生爆炸其汽包发生物理爆炸与l(DOl【g补rr的模拟比为:a=(g/

影响是相当严重的。

ooo)1/3=1.24。本文通过对干熄焦锅炉汽包超压发生爆炸的严重性进由上述参数,求出l

000

lcg,INI’爆炸试验中的相当距离

行理论计算,由此分析汽包发生爆炸时影响的范围及破坏程凡,即Ro=Rla,假设目标与爆炸中心距离R分别为21.06

度。此类计算无相应标准进行对照,计算结果供企业参考。m,27÷25m,32,2m,35.3m,39.02

m,44。59m152j64m,69.36

2.1锅炉汽包超压发生爆炸影响范围估计

m,计算出凡值,见表2。

水在常压下温度升高到100℃时,水吸收汽化潜热变为表2

1000

kg耵盯爆炸试验中的相当距离Rn

水蒸汽,当水完全蒸发后,分子间距增大10一11.4倍,其体R/m

21.06

27.2532.2035.30

39.02

44.59

52.6469.36

积约增大l500倍。若此膨胀过程在极短时问内发生,就会墨Q』巴!Z:堑丝:丝望:堑垫:!Q2≥:望2§:丝竺:§2§2:!§

发生爆炸。其最大可能释放的能量可以近似按工程热力学根据‰值,在<1030

lcg’INr爆炸时的冲击波超压表>中找

绝热过程进行计算。本文选用焦处理量140t/h的干熄焦锅出距离为岛处的超压APo,此即所求距离为尺的超压,见表3。

炉汽包参数分析目前锅炉汽包超压爆炸的后果。襄3距离为R的超压蛾

2.1.1汽包主要参数

Rim21.06

27.2532.2035.3039.0244.5952.6469.36直径:1.6m;长度:10.2m;容积为19.85d;工作压力:

Ro/m

17

22

26

28.5

31.5

36

42.5

56

11

MPa:蒸汽温度:450℃。

垒鱼』堕

Q:ZQ:!Q:QZQ:竖Q:堕Q:丝Q:箜Q:丝

假设在4.5MPa下超压爆炸,则有关参数如下:

2.2汽包超压发生爆炸影响后果

汽包容积y=19.85m3,其中饱和水容积“一10m3;汽

根据超压△P0值,从<冲击波超压对人体的伤害作用包压力P=11MPa;过热蒸汽绝热指数k=1.3;爆炸前饱和表》和《冲击波超压对建筑物的破坏作用表>中找出对人员和水的焓Hl=l

399.65

kJ/kg;大气压力下饱和水的焓H2=

建筑物的伤害、破坏作用。结果如表4。

表4

汽包超压爆炸影响范围

由此可知,若该汽包发生爆炸,则在40m范围内会发生掌握这些信息对企业的安全管理及提高作业人员的水平具人员重伤或死亡事故,45m范围内墙大裂缝,房瓦掉下,会有良好作用。通过数据模型计算为锅炉的危险区域划分及造成设备、设施损坏。建议设计及建设单位在建设过程中考平面布置提供数据支持,对干熄焦锅炉的安全状况进行准确虑其周边环境的布置,避免将控制室及其他无关建筑等安排判断,为管理部门安全管理决策提供依据,从而形成动态的在此范围内。

约束机制。这样,干熄焦锅炉的安全问题一定能够得到长久3

结语

的保障。

通过预先危险性分析可以为危险控制提供信息,依据

(收稿日期:2009.03—12)

此方法,可以全面地列出于熄焦锅炉的危险有害因素,全面


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