潜热锅炉锅筒满液对造气的影响及处理

向　宏

(湖北新洋丰合成氨厂湖北荆门448150)



潜热锅炉锅筒满液对造气的影响及处理

向宏

(湖北新洋丰合成氨厂湖北荆门448150)

湖北新洋丰合成氨厂造气车间共有14台Φ2 650 mm 造气炉，分为4个单元：1#和2#造气炉为第1单元；剩余12台造气炉按4炉一单元为第2单元至第4单元，每2台炉共用1台蒸汽缓冲罐。制气蒸汽由1台45 t/h造气灰渣发电锅炉及1台35 t/h造气吹风气潜热回收锅炉(以下简称潜热锅炉)供给。2台锅炉供给的蒸汽在造气蒸汽分汽缸汇聚混合后，一部分蒸汽经拖动4#和5#造气高压风机的4#和5#汽轮机做功减压后进第1单元至第4单元蒸汽缓冲罐，其余部分由蒸汽自调阀减压后进入二次蒸汽总管，经再次减压后进入蒸汽缓冲罐；造气炉水夹套副产蒸汽经显热回收器上部热管与单元煤气换热后也进入蒸汽缓冲罐，罐内蒸汽再经造气炉蒸汽阀门控制进入炉内参与气化反应，各处蒸汽压力及温度见表1(造气炉水夹套副产的约115 ℃蒸汽经水夹套出口进入汽包，再进入单元显热回收器换热，换热后约220～230 ℃的蒸汽再进入蒸汽缓冲罐)。

表1　 各处蒸汽压力及温度

2015年2月5日C班21：45，潜热锅炉开车过程中，因操作工对其锅筒液位误判，导致锅筒满液，大量软水随蒸汽被带至造气蒸汽系统，使半水煤气气质、气量大幅下降，影响造气时间长达5 h左右，后果极其严重。

1　潜热锅炉现象及操作

2015年2月5日B班9：05，潜热锅炉的燃烧炉(以下简称燃烧炉)点火成功，经升温合格后，逐台加送造气吹风回收气至燃烧炉，于20：00，将5台造气炉吹风气送至燃烧炉；21：00，将6台造气炉吹风气送燃烧炉；因1月27日至2月3日的大雪低温天气导致锅筒进水自调阀不能正常工作，仪表工因故未及时修复，依靠操作工开旁路阀控制锅筒液位。又因造气送至燃烧炉的吹风气气量过大，锅筒液面波动剧烈，且锅筒液面计处摄像头故障导致操作室远传液面监控画面模糊，无法准确判断锅筒液面位置；经操作工多次现场检查，判断锅筒缺水，遂开大锅筒进水自调阀旁路阀。21：55潜热锅炉蒸汽过热器出口蒸汽温度由正常值220 ℃陡降至115 ℃；至22：00，锅筒出口蒸汽压力由0.85 MPa上升至1.01 MPa，操作工仍然断定锅筒缺水，向调度反映后，锅筒进水量由1台脱氧泵加至2台；因用水量骤增，脱氧槽液位快速下降，开启脱氧槽软水进口自调阀旁路阀；22：35，操作工判定锅筒液位合格，停运1台脱氧泵，关闭脱氧槽软水进口自调阀旁路阀；24：00，2月6日0:00，A班操作工接班，发现潜热锅炉锅筒软水进口自调阀旁路阀关闭，锅筒无液位，但汽水分离器导淋阀开启时有水流出，即判定锅筒缺水，于 0：30 停送造气吹风回收气，燃烧炉进入保温状态；对锅筒缓慢进水，至1：10锅筒液位达液面计的1/2；2：00，再缓慢送回收的吹风气至燃烧炉，潜热蒸汽过热器出口蒸汽温度骤升并稳定至正常值(220 ℃)。2月6日B班，更换了锅筒液面计监控摄像头，修复了锅筒进水自调阀。

2　造气系统现象及操作

(1) 压力及温度变化。2月5日21：55，造气DCS中控显示分汽缸蒸汽温度由正常值245.0 ℃骤降至178.9 ℃，随后逐渐降至168.5 ℃(24：00交班时)，造气灰渣发电锅炉输送至造气系统蒸汽的压力和温度均未变，分汽缸蒸汽压力亦保持在0.65 MPa；减压后二次蒸汽总管压力由正常的0.21 MPa逐步下降，至2月6日A班1：48降至0.12 MPa(燃烧炉保温状态下基本不产蒸汽，仅靠造气灰渣发电锅炉供应蒸汽)；E蒸汽缓冲罐(共分为A，B，C，D，E，F和G罐，7#和8#造气炉共用的E蒸汽缓冲罐温度变化最大，影响时间最长，此处选取E罐)蒸汽温度由223.0 ℃(2月5日 21：57的正常温度)骤降至106.8 ℃，2月6日 0：30，A班巡检工发现E蒸汽缓冲罐水击现象严重。

(2)氢氮比变化。2月5日22：42，造气DCS中控显示合成循环气中氢体积分数为57%(工艺指标为55.0%～57.0%)，随后至2月6日0：19降至50.0%；2：07降至49.1%，直至3：02才缓慢上涨至55.5%，期间采取上吹减氮、取消吹净等措施仍无法稳定氢氮比，合成循环气中氢体积分数过低导致合成系统循环机超压严重。

(3)炉温变化。一单元5#造气炉变化最为明显。2月5日22：04，该炉上行煤气温度为343 ℃(正常值)，随后逐渐下降，至2月6日0：15降至265 ℃，至1：30降至165 ℃；下行煤气温度2月 5日22：04为204 ℃，至2月6日0：15降至105 ℃；2月6日0：40， A班造气主操发现该炉下行集尘器有水渗出。

(4)其他变化。2月6日A班接班后，半水煤气中氧体积分数逐渐上升至0.8%(1：45)。自2月5日23：00合成循环气中氢体积分数开始下降，新鲜气气质、气量均也随之逐渐下降，威胁安全生产，2月6日0：30，压缩系统减停运1台M型压缩机。

(5)操作。2月5日22：45，造气分汽缸蒸汽温度下降，低于汽轮机进气温度(>200 ℃)，汽轮机停止运转；2月6日0：30，对造气系统所有蒸汽缓冲罐及蒸汽分汽缸拆开导淋阀排水，E罐积水最多，排水耗时4 h；余罐排水约3 h后无水；1：30，5#造气炉停炉检查(停炉后半水煤气中氧体积分数逐渐下降至0.3%)，发现鼓风箱、吹风短管、下行煤气集尘器水满，造气炉炉内煤棒板结不透气，逐渐排净各处积水，然后对该炉重新提温；6：05，该炉重新投运，半水煤气中氧含量未再上升；3：35，造气分汽缸蒸汽温度上升至201.5 ℃，汽轮机投运正常；6：30，压缩系统重新投运1台M型机，全厂生产恢复正常。

3　事故造成的损失

锅筒满水事故历时长达近5 h，造成巨大的损失。事故过程中，近100 t脱氧水被带至造气蒸汽系统，吹风气潜热回收系统因此少产蒸汽100 t；造气工况恶化，半水煤气气质、气量均大幅下降，少产液氨约20 t；拖动造气风机运转的2台汽轮机停运约4 h，增加电费约700元；潜热锅炉锅筒先满水超压、后缺水；造气蒸汽系统部分管道、罐体发生水击；汽轮机气缸轻微带水等都对设备组成不同程度损害，缩短了设备使用寿命；造气吹风气被迫放空2 h，造成了环境污染；由于合成系统循环气中氢含量偏低、氧含量偏高，给合成氨系统安全生产带来隐患，导致后工段大幅度减量生产。

4　事故原因分析

潜热锅炉锅筒于2月5日C班21：45满液，操作工对锅筒液位判断错误，坚持认为锅筒无水，又加开1台脱氧泵运行约30 min，大量软水进入造气蒸汽系统，软水随蒸汽迅速经潜热蒸汽过热器带至造气蒸汽分汽缸及各蒸汽缓冲罐、5#造气炉吹风短管及下行煤气管，导致各处蒸汽温度迅速下降，5#造气炉炉温下降并导致半水煤气氧含量偏高；因蒸汽带水严重，导致蒸汽过热器水满，锅筒蒸汽无法排出导致超压；C班操作工于 23：00 发现锅筒满水后，未及时将情况向车间汇报及2月6日A班接班人员说明，又私自将锅筒进水自调阀旁路关严，导致交班时锅筒缺水；A班人员在事故原因没查清楚的情况下仓促接班，再次延误了分析判断和处理事故的时间，导致事故扩大；潜热工段开车前曾要求仪表工修复潜热锅炉锅筒自调阀和更换液面计处摄像头而仪表工未及时处理，亦是事故发生的诱因之一。

5　预防措施

为杜绝再次发生类似事故，车间应加强对操作工业务和安全技能的培训，制定相关事故处理的预案和并加强对应急预案的演练，加强对交接班及各项工艺指标控制的考核力度，对造成事故的人员加强惩处力度；仪表车间要确保液面计监控摄像头及锅筒进水自调阀完好，发现问题应及时处理，不留隐患。

(收到修改稿2015- 12- 18)