煤化工典型工藝蘭炭生產過程中存在的危險性分析

(新疆維吾爾自治區(qū)安全科學技術研究院，新疆烏魯木齊，830011)

蘭炭俗稱半焦，被認為是一種新型的碳素材料、理想的可燃物[1]和良好的吸附材料[2-3]，廣泛地使用于電石制備、鐵合金制備和環(huán)境治理等領域，但由于近些年產能飽和[4-5]，蘭炭生產企業(yè)普遍存在重經濟效益，輕安全生產的情況，對蘭炭生產過程中存在危險性缺乏必要的辨識分析，因此通過本文的研究，有利于提高對蘭炭生產過程中存在的危險性辨識分析。

1 蘭炭生產工藝流程

蘭炭生產主要包括備煤、炭化、蘭炭儲運、鼓冷、荒煤氣脫硫等工序。

1.1 備煤工序工藝流程

原料煤經中間受煤坑、皮帶機到篩煤樓，通過圓振篩把煤篩分，篩上≥8mm的煤經皮帶機及其上的卸料器，卸入煤塔的料倉內，篩下<8mm的粉煤經其下的皮帶機卸到粉煤倉。

1.2 炭化工序工藝流程

原料煤經犁煤器將煤裝入爐頂上料倉中，再經加煤閥和輔助煤箱裝入炭化室內。加入炭化室的塊煤自上而下移動，與燃燒室送入炭化室的高溫廢氣逆流接觸。炭化室的上部為預熱段，塊煤在此段被加熱到250℃左右；塊煤繼續(xù)向下移動進入炭化室中部的干餾段，塊煤通過此段被加熱到680℃，干餾為蘭炭。

1.3 蘭炭儲運工序

炭化爐排出的蘭炭經干熄焦后，匯至皮帶輸送機，經過圓振篩進行篩分，篩分破碎后粒度合適的蘭炭經皮帶輸送到儲焦倉儲存并裝車外運，粒度較小的經皮帶機輸送到焦粉倉，制成焦球外運。

1.4 鼓冷工序工藝流程

自炭化爐出來的荒煤氣經氣液分離器進入文氏塔頂部；氨水由文氏塔上部噴淋，下部帶有煤焦油的氨水進入冷環(huán)水池；煤氣由文氏塔下部排出進入旋流板塔下部與頂部來的冷循環(huán)氨水逆向洗滌冷卻；經過文氏塔和旋流板塔的洗滌冷卻將煤氣由70℃冷卻到35～40℃。

1.5 荒煤氣脫硫工序工藝流程

荒煤氣先經間冷塔，通過循環(huán)水將荒煤氣冷卻降溫至40℃，煤氣中的冷凝液進行循環(huán)沖洗，荒煤氣冷卻后會產生冷凝液用于間冷塔的洗滌水，多出的部分外排到鼓冷工序熱循環(huán)池。煤氣出間冷塔進入脫硫強化反應器，與強化脫硫泵送來的脫硫富液進行反應，反應后的氣液混合物，一并進入脫硫塔底部，經塔底分離裝置將氣液兩相分離。

2 蘭炭裝置生產過程危險性辨識分析

蘭炭裝置生產工藝過程因其涉及煤氣、煤焦油等易燃易爆和有毒物質，工藝過程比較復雜，在生產過程中存在很多不安全因素，若設計不當、安裝質量差、操作失誤、設備未定期維修、生產管理缺陷，不遵守勞動保護安全技術生產規(guī)程等因素，均有可能發(fā)生火災、爆炸、中毒等事故。

圖1 蘭炭生產工藝流程圖

2.1 備煤工序存在的危險性[6]

(1)煤自燃：煤是可燃性固體燃料，易發(fā)生自燃，煤堆內部接觸空氣所發(fā)生的氧化反應所引起。

(2)粉塵爆炸：原料煤、蘭炭在倒運、堆取作業(yè)中，會散發(fā)出大量煤塵，煤塵在封閉環(huán)境中，濃度達到爆炸極限，遇點火源可發(fā)生煤塵爆炸。

2.2 炭化工序存在的危險性

(1)炭化爐正常生產過程中，爐頂料倉必須確保滿料，絕不允許料位下降至陣傘以下，否則炭化爐內高溫煤氣逸出，遇空氣即發(fā)生著火，當周圍有可燃物時(如輸煤皮帶)，可引發(fā)火災。

(2)在送煤氣點火供熱時，采取不正當的程序，一旦形成爆炸性混合氣體后進入燃燒室，遇火源可導致爆炸事故的發(fā)生。

(3)在設備運行過程中，由于疲勞損傷、磨損、腐蝕以及操作不當、結構和材料的缺陷，有可能產生穿孔泄漏等現象，可能造成火災爆炸危險。

(4)炭化爐在點爐前未對進爐煤氣進行爆發(fā)試驗，煤氣管道未吹掃完全就直接點爐，可發(fā)生爆炸事故。

(5)煤氣主管壓力波動大，當煤氣主管壓力過小時，可引發(fā)回火發(fā)生煤氣管道爆炸事故。

(6)炭化爐加熱煤氣管道內壓力過低，止回閥失效時易引起回火爆炸。

(7)炭化爐的放散管，未高出走臺5m以上，有造成人員中毒、灼傷危害的可能。

2.3 鼓冷工序

(1)煤氣易燃易爆且有毒，如果煤氣大量積聚，通風不好，極易導致中毒和火災爆炸事故。

(2)煤氣管道、塔器內以及煤氣鼓風機內如含氧量超標，形成爆炸性混合氣體，當遇到靜電火花、電極放電等點火源時，就會造成爆炸事故。

(3)煤氣吹掃排擠空氣和易爆混合氣體驅逐于鼓風機工序范圍以外時，鼓風機啟動或其他明火、靜電可能導致管路及設備內易爆混合氣體燃燒爆炸。

(4)在煤氣凈化區(qū)違章動火或使用易產生火花的工具和設備，易引起火災爆炸。

(5)煤氣循環(huán)系統(tǒng)使用的風機電機無防爆、防靜電措施，若管線、閥門、密封措施、設備或焊接不符合規(guī)范要求，造成煤氣泄露，存在中毒、爆炸等危險。

(6)檢修煤氣鼓風機負壓系統(tǒng)設備時，沒有預先把通向鼓風機的管線堵上盲板，引發(fā)中毒、爆炸等危險。

(7)電捕焦油器未安裝氧含量監(jiān)測儀，送入電捕焦油器中的煤氣含氧量超標，氧含量儀未與電捕焦油器電源聯(lián)鎖，氧含量超標時不能自動斷電，將會造成火災爆炸事故。

2.4 蘭炭儲運工序

蘭炭儲運工序主要是對從干餾爐爐底通過干熄焦、刮板機排出的蘭炭輸送到中間貯焦倉儲存，貯焦倉蘭炭由皮帶運輸機運送到篩焦樓進行篩分，主要存在機械傷害、坍塌、車輛傷害、粉塵爆炸風險。

2.5 荒煤氣脫硫工序

(1)煤氣易燃易爆且有毒，如果煤氣大量積聚，通風不好，極易導致中毒和火災爆炸事故。

(2)煤氣管道、塔器內以及煤氣鼓風機內如果含氧量超標，形成爆炸性混合氣體，當遇到靜電火花、電極放電等點火源時，就會造成爆炸事故。如某廠煤氣凈化系統(tǒng)不嚴密，漏入空氣，形成爆炸性混合氣體，風機內因檢修留有金屬屑，高速運轉產生火花引起風機爆炸。

(3)調壓煤氣放散管應控制放散，但其管口高度未高出周圍建筑物，且距離地面小于30m，所放散的煤氣未點燃或點燃后熄滅未采取措施，未設置滅火設施，會造成人員中毒、灼傷、火災等危害。

(4)循環(huán)噴淋系統(tǒng)設備焊接不符合要求、無防腐蝕措施，有導致煤氣泄露的危險。

(5)煤氣吹掃排擠空氣和易爆混合氣體驅逐于鼓風機工序范圍以外時，鼓風機啟動或其他明火、靜電可能導致管路或設備內易爆混合氣體燃燒爆炸。

(6)在煤氣凈化區(qū)違章動火或使用易產生火花的工具和設備，易引起火災爆炸。

(7)集氣管設置的或煤氣管道設置的自動放散煤氣裝置失效，造成壓力上升，易發(fā)生火災爆炸事故。

3 蘭炭生產工藝中危險有害因素分布的主要作業(yè)場所

蘭炭生產危險性分布的主要場所，如表1。

表1 蘭炭生產工藝中危險有害因素分布的主要作業(yè)場所

4 蘭炭生產工藝危險性分析結果

通過預先危險性分析法，蘭炭生產過程中存在火災爆炸、煤氣中毒事故，其危險等級達III級，是蘭炭生產中應該重點預防的方面；蘭炭生產過程中還存在機械傷害、高溫灼燙、車輛傷害、坍塌、高處墜落及粉塵危害，其危險等級達到II級，應高度關注。