干熄焦环境除尘爆炸原因分析及处理

段素兰，李春燕，马兴敏

干熄焦环境除尘爆炸原因分析及处理

段素兰1，李春燕2，马兴敏1

（1.包头钢铁职业技术学院，内蒙古包头041010；2.包钢（集团）公司焦化厂，内蒙古包头104010）

包钢焦化厂1#干熄焦发生了环境除尘爆炸，致使除尘系统损坏不能工作。通过对爆炸的原因分析，对今后的运行提出了指导意见，保证除尘系统的安全经济运行。

爆炸；爆破片；阻力

1 前言

干熄焦在生产过程中会产生大量的颗粒污染物（主要是焦粉），为了减少扬尘以及符合大气污染物的排放标准，必须对含尘气体进行净化处理。干熄焦环境除尘用于控制并收集干熄焦在装、排焦过程及焦炭在转运过程中散发的大量焦粉尘。干熄焦环境除尘站的尘源主要来自干熄炉顶装入装置处、干熄炉炉顶常用放散口、干熄炉预存段压力调节放散口、干熄炉底部排焦处及运焦皮带吸尘点。

环境除尘的工作原理是利用除尘风机产生吸力，在管式冷却器内对高温烟气进行冷却，利用百叶式预除尘器将整个排焦系统的低温烟气进行预除尘；上述两种烟气在低压脉冲布袋除尘器内汇合,过滤回收颗粒粉尘后排向大气[1]。

本文论述包钢焦化厂1#干熄焦自2006年9月投产以来，该装置生产运行过程中，突然发生环境除尘在除尘器的入口管道处（粗颗粒分离器的顶部）发生爆炸事故，将粗颗粒分离器的入口箱板和侧面部分箱板炸裂并导致除尘器的两端箱板鼓胀，东西两侧十个防爆膜均没有破损。

2 环境除尘爆炸原因分析

2.1 除尘风机风量的选择不太合理

除尘器爆炸必须有足够的氧气、高温源、可燃粉尘、容器4个条件。焦粉爆炸所需要的最低氧气体积分数为16%[1]，而我们测定环境除尘的排放尾气的O2含量在18%～20%；至于高温源，环境除尘的粉尘源之一是红焦装入干熄炉时对流向上漂浮的粉尘；在环境除尘的除尘风机吸力最大的时候，足可以把细小的焦粒和焦粉吸入除尘器内。

2.2 除尘器泄放面积（爆破片）的确定

干熄焦环境除尘原设计是根据类比法，只是在每个仓的侧面设置了爆破片，其尺寸为600×1000的矩形。根据除尘原理以及现场除尘器的使用条件，我们选择排放时产生的最大压力（即突燃时本体设备的承压）Pred=200 kPa（表），由于本体在正常运行情况下其内部是负压，为了有效的保护除尘本体，我们选择其排放终止的泄放压力Pstat=10 kPa（表），根据描述粉尘爆炸的列线图推导出的公式[2]求密闭体防止爆炸应该设置的最小泄放面积为：

式中，取突燃指数KST=100～150；

根据算法得出的泄放面积应该大于原设计的爆破片面积[2]。

2.3 除尘器爆破片的厚度确定

干熄焦环境除尘原来设备的爆破片为0.9 mm的铝板。在环境除尘爆炸后检查爆破片完好无损，并未破裂。分析爆破片不破裂的原因时，从设备本体壁取出一小单元，并用设备上的爆破片制作了防爆阀试验台（即小单元的一个面是用0.9 mm厚的铝板制作的），用空压机稳步加压，加到0.23 MPa时，爆破片表面凸起变形25 mm，而壳体鼓起4 mm并未起到防爆的作用。更换铝板后重新做试验，在爆破片沿对角线用刀具划了0.5 mm深的划痕，重新作泄压试验，当加压机的压力鼓到0.15 MPa时，爆破片破裂，母体表面基本无变化。由此实验可以说明原来设备本体的爆破片的耐压强度偏高，不能对环境除尘本体起到很好的保护作用。

2.4 除尘器内部阻力太大，泄压困难

在环境除尘爆炸后打开除尘器检查内部的损坏情况，看到除尘器内部的部分布袋里的焦粉充满了布袋，部分布袋里的焦粉占到布袋总长度的1/3～1/2。在内部有焦粉的布袋顶部都有损坏的裂口，裂口呈卷曲状，初步判断是高温烧损的迹象。布袋破裂后，焦粉飘进布袋里面长时间的沉淀，减小了布袋的过风面积。在爆炸时，焦粉堵塞的布袋不但失去了除尘作用，而相反起到了阻力作用。另外，1#干熄焦的锅炉之前发生过两次锅炉爆管，高温的水蒸气进入环境除尘后在布袋上凝结并与粘着在布袋上的粉尘粘结后堵塞了布袋，也使布袋的阻力增大。在环境除尘爆炸发生的瞬间，箱体内的布袋不能起到快速泄压的作用，由于瞬间压力过大无处释放，故而把环境除尘箱体炸裂。

2.5 除尘器内部进入明火

环境除尘器是个密闭的大容器，除尘器集尘箱发生爆炸可能是集尘箱内形成了氢气等类可燃性气体积累浓度超标，有未熄灭的焦粉颗粒进入集尘箱内引起爆炸。由于1#干熄焦原设计干熄炉与环境除尘位置比较近，所以导致连接干熄炉与环境除尘之间的管道太短，导致干熄焦在装焦过程中除尘风机吸力稍大就会将零星的燃烧焦粉颗粒吸入环境除尘器内，达到爆炸极限即产生爆炸。导致爆炸的火源有两个出处：一是电动蝶阀的开关不与装焦同步，在装焦时从装入装置把红焦吸入了除尘器内部导致；二是由于焦粉和布袋摩擦的静电放电打火导致。

3 环境除尘爆炸防治措施

3.1 对环境除尘爆破片的改进

环境除尘爆炸后从爆炸损坏的部位来看，经过细致分析，在粗颗粒分离器的入口（即除尘器的入口）、除尘器的出口各增设了两个防爆口。并根据试验的结果，把所有爆破片的厚度减小到0.5 mm，并在爆破片上划出0.1 mm深的对角线，这样降低了爆破片的承受压力的能力，一但除尘器内压力过大产生爆炸时增强了泄压能力，导致爆破片先破裂，从而能有效地对除尘器起到保护作用。

3.2 降低除尘器内部的阻力

除尘器内布袋阻力大是由于部分布袋损坏里面充满焦粉不能过风和布袋表面因锅炉爆管内部的水和焦粉粘结了混合后增大了阻力导致的。通过检查对这样的布袋进行更换，更换后的新布袋就不存在阻力大的问题了。在今后的操作中要避免布袋损坏，严格控制干熄焦系统的可燃气体成分，干熄焦系统一旦发生锅炉爆管等类似的水系统泄漏事故，应及时将除尘风机停止运行，避免水汽进入除尘器内部，对环境除尘系统造成影响，另外从布袋的材质和性能上来提高其抗水抗酸碱的能力。

3.3 阻止明火现象的发生

根据干熄炉内火源进入除尘器的原因分析，一方面将保持调解电动蝶阀与装焦的动作保持同步，另一方面将调解除尘器的吸力，使其在最低吸力下能满足环境除尘系统的工艺要求，而不会把干熄炉内的火源吸入除尘器里带来安全隐患。同时还应避免静电在除尘布袋上积累放电打火，所以除尘布袋的选择上应选用防静电布袋。

4 结论

根据此次1#干熄焦环境除尘爆炸的结果和分析的结论，推断出了本次环境除尘器爆炸的原因。目前除尘设备已经改进，在今后的操作中要严格控制干熄焦循环系统中的可燃气体成分及循环气体的温度，同时避免带水分的气体进入干熄炉中，还应加强对环境除尘系统的点巡检力度。从而使环境除尘器的寿命和除尘效果发挥到最佳效果。

[1]潘立慧、魏松波.干熄焦技术[M].北京：冶金工业出版社，2005.

[2]张殿印，张学义.除尘技术手册[M].北京：冶金工业出版社，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

段素兰（1966-），女，1988年毕业于鞍山钢铁学院，学士学位，高级工程师，现从事煤化工教学与研究工作。