煤气放空造成安钢制氧机停车事故的原因和对策分析

侯志勇

（安阳钢铁股份有限公司制氧厂，河南安阳455004）

制氧

煤气放空造成安钢制氧机停车事故的原因和对策分析

侯志勇

（安阳钢铁股份有限公司制氧厂，河南安阳455004）

煤气放空造成制氧机大面积停车是安钢制氧史上第一次。对事故原因进行了分析，提出了整改意见，避免了此事故再次发生。

煤气放空；主冷液氧总烃超标；整改；反思

1 前言

2011年9月22日晚至9月23日，因为煤气放空，安阳钢铁公司制氧厂4套运行制氧机组同时出现主冷总烃快速、严重超标的恶性安全事故隐患，造成4套运行机组有3套停车。

2 煤气放空致制氧机主冷液氧总烃超标事故造成了比较大的经济损失和生产损失

本次大范围、大幅度液氧主冷总烃严重超标，在制氧厂历史上是第一次。直接经济损失48万元：

（1）各机组空压机空转没有产品输出的电耗损失约28万元。

（2）消耗产品液氧220.9 m3，保守估计市值约20万元。

（3）本次主冷液氧总烃超标对安钢炼铁、炼钢等冶金需氧用户生产影响特别大。

氧气供应由当时正常的85500 m3/h降低到约14000 m3/h，仅为常规氧供应量的16.37%，安钢冶金生产损失由此可见一斑。

（4）主冷总烃超标引起的制氧机爆炸风险令人心有余悸，如果当时没有成功处置，一旦几台制氧机同时因此酿成恶性事故，对安钢冶金安全和生产将是毁灭性打击。

3 原料空气进口有大量煤气成分是此次制氧机主冷液氧总烃大幅度超标的原因

3.1 总烃超标的直接原因

本次主冷总烃超标的根源在于空气中煤气含量增加，有生产单位煤气没有经过处理直接放空。

（1）当时煤气放散情况

9月22日21：30许，安钢某厂一系统硫铵满流槽液封因煤气压力超高被击穿，造成煤气外溢，22：30开启1#终冷塔顶部放散口非点燃放散煤气，23日1：10公司总调要求关闭终冷塔顶煤气放散，1：30许一系统硫铵满流槽液封因煤气压力超高再次被击穿，2：08煤气风机停运后恢复。

9月22日21：30至次日2：08，一直有大量煤气非点燃放散。

（2）当时天气情况

2011年9月22日～23日，安阳天气情况是：最高气温22日27℃，23日28℃，最低气温都是11℃，天气都是晴，风向都是无持续风向，风力都是微风。

上述天气资料表明，当天风力并不明显有力于空气中的煤气组份被吸入制氧机原料气吸入口。

（3）放散口距离制氧机吸入口情况

经过总图核实，位于制氧厂区西侧的某厂一系统终冷塔顶部煤气放散口距制氧机空透吸入口直线距离：2#14000是971 m，1#23500是1023 m，2#23500是1179 m，3#23500是1234 m，硫铵满流槽液封被击穿产生的煤气放空口距空透吸入口直线距离：2#14000是1041 m，1#23500是1094 m，2#23500是1252 m，3#23500是1304 m。

一系统终冷塔顶部煤气放散口是DN150管，DN125调阀，出口距地面30多米，向上放散；硫铵满流槽液封是DN250管，主管距地3.5 m，出口基本接近地面，向地面放散再向上反弹。两个放空口位置距离制氧机空透空气吸入口直线距离都接近和超过1000 m，中间还有许多高高低低的建筑物，距离并不很近。

3.2 维护制氧机原料空气稳定合格是事关制氧机稳定运行的一件大事，国标对制氧机原料空气进口总烃含量有明确规定

防止制氧机主冷液氧总烃超标的办法是预防为主，控制环境空气质量。GB16912-2008《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》4.2.2规定：空分装置的吸风口与散发碳氢化合物（尤其是乙炔）等有害气体发生源应有一定的安全距离。吸风口空气中有害杂质允许极限含量应通过实际检测，符合表1要求。

表1 有害杂质允许极限含量要求表

原料空气中碳氢化合物的含量直接影响主冷液氧总烃含量，目前制氧机的分子筛吸附器虽然对原料空气中的碳氢化合物有一定的吸附能力，但不能吸附所有碳氢化合物，甲烷和乙烷不能吸附，同时还有一部分碳氢化合物要穿越分子筛吸附剂进入到精馏塔主冷凝蒸发器的液氧中。

制氧机投产时，并没有设计原料进口空气总烃分析，经过几次主冷总烃超标后，我们在2#14000空气进口设在线色谱，连续分析原料空气总烃，做为空气总烃超标预警手段，自动报警。

一旦出现报警：空分人员第一时间向制氧调度报告，并关注主冷液氧总烃变化情况；制氧调度通知各运行岗位密切关注主冷液氧总烃分析变化情况；制氧调度同时向总调报告，由总调检视各可能煤气放空的单位是否存在无序放空情况，并对煤气进行减少无序放空干预。

3.3 主冷液氧总烃历年超标情况的不完全统计

（1）2#14000制氧机从2006年4月～2006年12月，9个月不完全统计就有7次因主冷总烃明显超标，需要排放主冷液氧。

（2）2008年10月～2010年9月，2#和3#23500主冷液氧中碳氢化合物总烃24个月报警463次，报警值大都在40～80 mg/L之间：2008年10月至年底报警79次，2009年报警234次，2010年报警53次，2011年初至9月底报警97次。

（3）1#、2#、3#23500制氧机在投产时就配置有主冷液氧总烃分析仪，因为时有主冷总烃超标情况出现，两套6000和两套14000也共用一套增上的总烃在线分析色谱。

3.4 对安钢主厂区存在的可能影响空气总烃含量的煤气相关情况调查

（1）安钢煤气种类：安钢有焦炉煤气、转炉煤气、高炉煤气和混合煤气。

（2）国标对煤气放散有明确规定：

GB6222-2005《工业企业煤气安全规程》“4.14剩余煤气放散装置应设有点火装置及蒸汽(或氮气)灭火设施，需要放散时，一般应点燃。”要求煤气放散要点火放散；

GB6222-2005《工业企业煤气安全规程》也对煤气放散管有要求，包括吹刷煤气放散管和剩余煤气放散管；

虽然煤气放散是一种能量损失，煤气系统运行的特殊性，决定煤气系统可能会在某种情况和某种程度上存在放散现象。

（3）煤气放散是否会对制氧机运行造成影响，与煤气放散方式、非点火放散与制氧机空气吸入口的距离和非点火放散量有关。

（4）目前公司煤气放散的几种可能情况：

工艺调节放散，要求必须点火，如果点火，对制氧工艺不会造成影响；如果不点火，可能会对制氧机运行安全性造成影响；调整煤气管网工艺需要，煤气柜DN700放散管目前时有短时放散，因放散管处于化危区，不具备点火放散条件。

检修放散，一般是用户末端放散，因为放空位置不具备点火条件，一般无法点火，但时间有限，对制氧工艺应该也不会造成影响。

事故放散，比如造成本次制氧机大面积停车的煤气放散，比如煤气管道压力波动击穿水封的放散，此种放散，如果发现和处理不及时，会对制氧机的安全运行造成影响。

4 制氧厂对此次煤气放空造成制氧机停车事故的思考及对策分析

4.1此次事故后，制氧厂将“主冷液氧总烃超标的处理”做为制氧工技能大赛的考题，在职工中广泛宣讲总烃超标的危险性，以考试的形式，宣讲一旦主冷液氧总烃超标的相应处理措施：

（1）操作人员要：向调度汇报，寻找总烃超标根源；与各机组比对，确认总烃超标的准确性；查看分子筛是否工作正常，比如分子筛出口CO2是否超标、工作时间是否超时、冷吹峰值是否达到、加热温度是否合理、分子筛是否有泄漏等；检查空气过滤器前是否有污染源，比如是否有大量汽车发动机尾气等；

（2）制氧调度向总调汇报，协调改善空气质量；警示可能存在的制氧机停车风险；通知相关人员做好应急准备；协调可能需要的返充液氧；

（3）减少原料空气进塔量；在空气质量不好情况下，减少空气中总烃摄入，一旦空气质量好转，增加空气吸入；

（4）增大膨胀量，增加氧液体产量，提高主冷液位在一个较高水平，增加的液氧对空排放，直至主冷液氧总烃回归到正常含量为准；

（5）停止可能的氧气放散，停止液氮生产，集中冷量以生产液氧为主；

（6）尽量减少粗氩塔负荷，将冷量向主冷转移；

（7）停止液氧向贮槽生产；

（8）适当减少氧气产品生产，在保证氧纯度前提下，生产较多液氧。保持较高主冷液位情况下，排放主冷液氧；直至主冷总烃回归到正常含量为准；

（9）分析人员加大手动取样分析主冷总烃、液氧贮槽总烃、空气中总烃频率（监控事态发展，确认分析结果）；

（10）在增加液氧生产不足以降低主冷总烃含量情况下，用贮槽液氧返充主冷，稀释主冷液氧总烃含量，主冷液氧保持较高液位情况下，对空排放主冷液氧；

（11）主冷液氧总烃持续升高，超过停车值，无法降低时，向制氧调度和总调申请停车排液；

（12）停车排液后，将空分加温到总烃能解析温度之上，或更高；

（13）重新组织开车，开车后的一段时间，仍然要保持主冷液氧较高液位和至少1%的液氧排放，密切关注主冷液氧总烃含量变化情况。

4.2此次主冷液氧总烃大幅度超标，对制氧厂是第一次，具体严重到什么程度，发展到什么程度，无从判断，停车、排液、加温是最安全、最保险、最稳妥的办法。

4.3制氧厂是公司生产流程的一项重要组成环节，这一环节的重要性，越来越被认识到。维护制氧机原料空气总烃不超标是事关制氧机稳定运行的一件大事，要着力营造制氧机安全运行的生态环境。

（1）向公司管理、生产、使用煤气相关部门多宣传煤气放空对制氧安全运行的影响，宣传制氧机安全运行对空气质量的要求，要求安钢厂区范围内煤气放空尽量采取点燃放空。

（2）空气总烃分析超标和空气中有异常刺鼻气味时，制氧调度主动与总调沟通空气质量信息。

4.4此次煤气放空造成制氧机停车事故处理效果：在主冷总烃严重超标情况下，制氧厂相关人员成功处置、化解了液氧总烃急剧严重超标的危害性，最大努力保证了公司最低限度安全生产。没有酿成安全事故，设备、人身、生产安全；避免了制氧机可能出现的恶性爆炸事故。是一次制氧行业成功处置液氧总烃严重超标的安全生产实践。

4.5此次煤气放空造成制氧机停车事故的经验和教训

经验：安全第一，不冒无谓风险，设备安全是生产安全的基础和前提；

教训：空气质量要预防为主，空气质量对制氧的重要性还要继续宣传，减少煤气无序放散，要多宣传，引起煤气生产和管理单位的警惕和注意，尤其对能影响空气质量的单位和岗位要逐一宣传到；

主冷液氧总烃超标在100 mg/L以下，或可通过增加液氧产量、返充液氧、增加液氧排放量来达到稀释效果，降低主冷总烃含量；如果总烃超标严重，工艺调整将不足以在短时间内快速降低主冷液氧总烃含量，此时只有停车加温，来消除总烃超标安全隐患。这也是要宣传维护制氧机原料空气总烃质量安全的原因所在。

4.6要保证空气和主冷液氧总烃分析仪工作正常。

4.7建立单位间沟通机制，发现空气或主冷液氧总烃异常升高迹象后，制氧调度及时向总调报告，通知煤气放空单位减排或采取措施。

煤气直接放散要有报警机制，尽量避免直接排放；如果出现煤气放空，总调要进行排放干预，及时警示制氧厂，如果提前知道空气总烃超标，或可通过减少空气量，降低制氧机负荷来缓冲；世界某著名大型气体公司就规定，气体公司（制氧厂）与周边单位签订异常排放含总烃气体要告知的合同或协议。

4.8制氧安全和煤气安全同样重要，平衡好两个安全，体现了相关管理者的责任和水平。建议公司《安钢煤气管理制度》：根据GB6222-2005“4.14”要求，增加“煤气放散要有点火放散”内容；增加“煤气非点火放散要通报总调和制氧调度”内容。

5 此次煤气放空造成制氧机停车事故之后的整改效果

（1）经过此次主冷总烃大幅度超标事件之后，原料空气总烃含量对制氧机安全运行的重要性已经被公司相关管理部门和生产部门所认识和重视：

本次事故及之前，原料空气吸风口总烃含量经常在允许吸入极限值附近徘徊，而今已经明显好转：2012年12月7日，2#14000原料空气总烃是2.13 mg/L，明显低于允许吸入极限值8×10-6，同一时间2#14000主冷总烃是22.03 mg/L、1#23500主冷总烃是18.64 mg/L、2#和3#23500总烃是26.64 mg/L。都处于一个安全可控范围。

（2）此次事故为以后类似问题的处理积累了许多成功经验，提高了应对此类突发事故的能力，增加了相关单位对制氧安全的认识，改善了制氧的运行环境。

[1]GB16912-2008，深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程[S]. [2]GB6222-2005，工业企业煤气安全规程[S].

Reasons of Air Separator Outage Accident Caused by Gas Discharging and Countermeasures

HOU Zhiyong
(Oxygen Plant,Anyang Iron&Steel Co.,Ltd.,Anyang,Henan 455004,China)

Outage of many air separators caused by gas discharging is the first time in air separating history of Anyang Iron&Steel Co.,Ltd.The accident causes are analyzed.The related improvement suggestions are offered to avoid such accident.

gas discharging;far in excess of standard of total hydrocarbon of main cold liquid oxygen;improvement;thinking

TQ657.7

B

1006-6764(2013)07-0032-03

2013-02-16

侯志勇（1969-），男，1992年毕业于西安交通大学制冷设备与低温技术专业，制氧高级工程师，现从事制氧生产技术管理工作。