煤焦油加熱裝置安全風(fēng)險(xiǎn)診斷分析

文/龔愛(ài)華

近年來(lái)，一些早期建設(shè)的中小型化工企業(yè)的在役化工裝置，由于沒(méi)有設(shè)計(jì)或者未經(jīng)具備相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)，生產(chǎn)工藝流程和主要設(shè)備、管道、管件選型（材）不滿足要求，裝置布局不合理，導(dǎo)致生產(chǎn)安全事故頻發(fā)。本文以對(duì)某企業(yè)開(kāi)展安全診斷分析為例，全面排查生產(chǎn)安全隱患，提高對(duì)在役化工裝置設(shè)計(jì)安全診斷的重要性，督促隱患整改，提升本質(zhì)安全水平。

診斷對(duì)象基礎(chǔ)情況及工藝流程

某企業(yè)產(chǎn)品主要以冶金輔料、耐火材料為主。2020年6月，因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及市場(chǎng)等的變化，生產(chǎn)的冶金輔料（材料）中需加入一定量的軟化液態(tài)焦油，以調(diào)節(jié)產(chǎn)品性能與形狀。因此在原料工序前端增設(shè)了煤焦油加熱軟化裝置，以達(dá)到將黏稠狀煤焦油加熱軟化到液態(tài)煤焦油的目的。

煤焦油儲(chǔ)存、加熱及使用工序的工藝技術(shù)流程

原料煤焦油外購(gòu)，通過(guò)槽車運(yùn)輸至原料存放區(qū)，使用專用槽車泵、輸送管線將煤焦油從槽車槽罐內(nèi)泵至原料區(qū)的煤焦油儲(chǔ)罐內(nèi)（儲(chǔ)存量10 t）暫存。當(dāng)生產(chǎn)需要使用加熱后的液態(tài)煤焦油時(shí)，操作崗位則啟動(dòng)電動(dòng)泵，將煤焦油從暫存罐泵送至鄰近的煤焦油加熱罐內(nèi)，煤焦油在加熱罐的導(dǎo)熱管內(nèi)不停循環(huán)流動(dòng)，導(dǎo)熱管內(nèi)的導(dǎo)熱油釋放出的熱量將煤焦油加熱到130℃～140℃，并繼而軟化為一種液態(tài)狀煤焦油，輸送至生產(chǎn)區(qū)作為一種輔料使用（見(jiàn)圖1）。

工藝技術(shù)及流程風(fēng)險(xiǎn)診斷分析

工藝技術(shù)

該工藝屬使用已加熱至300℃～400℃的導(dǎo)熱油通過(guò)熱量傳導(dǎo)再對(duì)煤焦油進(jìn)行間接傳導(dǎo)加熱的生產(chǎn)工藝，此工藝技術(shù)應(yīng)用較廣泛，屬較典型的間接熱傳導(dǎo)加熱工藝，使用的導(dǎo)熱油用電加熱方式，加之導(dǎo)熱油本身不屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，穩(wěn)定可靠，不易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。因此，此加熱工藝屬成熟可靠生產(chǎn)工藝，安全風(fēng)險(xiǎn)較小。

工序組成

工序由原料裝卸、放料輸送、發(fā)泡成型組成，具體組成分析如表1。

單元操作過(guò)程設(shè)備診斷分析

該煤焦油儲(chǔ)存、加熱工藝采用國(guó)內(nèi)成熟的常壓儲(chǔ)存、導(dǎo)熱油間接傳導(dǎo)加熱的工藝，屬成熟的低風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)工藝；選用的設(shè)備不屬于淘汰落后型，附屬安全設(shè)施總體符合裝置安全生產(chǎn)的要求。

工藝技術(shù)流程診斷分析

圖1 煤焦油加熱工藝流程圖

表1 單元操作過(guò)程分析

該煤焦油加熱工藝技術(shù)流程采用國(guó)內(nèi)成熟的導(dǎo)熱油間接傳導(dǎo)熱量加熱煤焦油工藝技術(shù)，其技術(shù)、設(shè)備為國(guó)內(nèi)成熟、可靠的技術(shù)、裝備，企業(yè)已掌握該工藝生產(chǎn)工藝參數(shù)的技術(shù)要求。經(jīng)分析，整個(gè)工藝技術(shù)及流程總體滿足安全生產(chǎn)要求。

主要設(shè)備設(shè)施及管道風(fēng)險(xiǎn)診斷分析

定型設(shè)備的選型、非標(biāo)設(shè)備的制作和選用診斷分析

該加熱裝置除自制設(shè)備設(shè)施外，其他外購(gòu)設(shè)備設(shè)施由具有生產(chǎn)資質(zhì)的廠家購(gòu)買，具有產(chǎn)品合格證，定型設(shè)備內(nèi)部的閥門、儀表均由廠家進(jìn)行提供。非標(biāo)設(shè)備的制作與使用符合要求。

設(shè)備、管道、管件的選材診斷分析

整個(gè)工藝管道及其他輔助管道和閥門、法蘭等管道元件的選用和連接方式符合要求，安全閥設(shè)置能滿足安全生產(chǎn)要求。煤焦油加熱過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣雖然從加熱裝置的放散管中及時(shí)排放，但由于高度不足，廢氣主要排放在室內(nèi)，易引起在局部聚集或?qū)е率覂?nèi)毒害氣體濃度超標(biāo)。

自動(dòng)控制風(fēng)險(xiǎn)診斷分析

工藝裝置診斷分析

根據(jù)《國(guó)家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品名錄的通知》（安監(jiān)總管三〔2011〕95號(hào)）、《國(guó)家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布第二批重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化學(xué)品名錄的通知》（安監(jiān)總管三〔2013〕12號(hào)），該企業(yè)不涉及國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品。該企業(yè)采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)成熟的間接傳導(dǎo)方式加熱煤焦油，自動(dòng)控制加熱溫度并與加熱系統(tǒng)實(shí)行連鎖控制，泵送介質(zhì)較為穩(wěn)定可靠，符合安全生產(chǎn)要求。

其他工藝裝置診斷分析

一是該企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備主要采用手動(dòng)+自動(dòng)加熱溫控系統(tǒng)、變頻調(diào)速等方式進(jìn)行控制。作業(yè)人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制柜上的數(shù)顯、儀表等的變化實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置及設(shè)備操作。二是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的原料輸送裝置、加熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等通過(guò)DCS系統(tǒng)進(jìn)行控制，其中煤焦油加熱溫度的控制等采用自動(dòng)斷電連鎖控制裝置，防止溫度異常升高引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。

檢測(cè)報(bào)警設(shè)施診斷分析

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，煤焦油加熱設(shè)備系統(tǒng)配套設(shè)置有壓力傳感器、溫度傳感器、電流傳感器等，其信號(hào)反饋至現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)控制柜上進(jìn)行監(jiān)測(cè)。根據(jù)GB/T 50493—2019《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，該企業(yè)煤焦油加熱、儲(chǔ)存等易發(fā)生毒害氣體泄漏的區(qū)域內(nèi)設(shè)置有便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警儀，但未設(shè)置固定式可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警儀。

電氣系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)診斷分析

供電電源、電氣負(fù)荷分類、應(yīng)急或備用電源的保障情況

該企業(yè)與所在園區(qū)簽訂了用電協(xié)議，整個(gè)工廠的動(dòng)力和照明供電電源由園區(qū)變電所供電。經(jīng)變壓后的電壓作為正常生產(chǎn)電源。

爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分和電氣設(shè)備選型診斷分析

一是爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分。根據(jù)GB 50058—2014《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》可燃性氣體或爆炸性混合物分級(jí)、分組查得，該企業(yè)使用的煤焦油固體、液體及加熱揮發(fā)出的氣體均屬于易燃介質(zhì)，爆炸區(qū)域主要存在煤焦油儲(chǔ)存區(qū)、煤焦油加熱區(qū)等場(chǎng)所。

在正常運(yùn)行過(guò)程中，一般情況下上述物質(zhì)不可能釋放，物料在輸送過(guò)程中管線閥門、泵的進(jìn)出口及原料進(jìn)出料口有可能發(fā)生釋放，加熱廢氣排放口及安全閥的排放口均有可能釋放。釋放均是偶爾和短期的釋放，同時(shí)廠房通風(fēng)條件也較好。爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分如下：

0區(qū)指連續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)期出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境。如煤焦油注入孔口、儲(chǔ)存罐的內(nèi)部空間應(yīng)劃分為0區(qū)。

1區(qū)指正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境。如以煤焦油管線閥門、防爆管接頭密封處、焦煤泵出口及廢氣排放口處為中心，半徑為0.75 m球形空間應(yīng)劃分為1區(qū)；煤焦油加熱及儲(chǔ)存設(shè)施的爆炸區(qū)域內(nèi)地坪以下的坑、溝、圍堰應(yīng)劃為1區(qū)。

2區(qū)指正常運(yùn)行時(shí)不可能出現(xiàn)爆炸性混合物的環(huán)境，或即使出現(xiàn)也是短時(shí)存在的爆炸性氣體混合物的環(huán)境。如以煤焦油輸送管線閥門為中心，半徑為3 m的球形空間；煤焦油儲(chǔ)存間內(nèi)地坪以上高度為0.6 m，且在2區(qū)以外的范圍內(nèi)劃分為附加2區(qū)；以煤焦油泵中心，半徑為3 m的球形空間，以原料入口為中心線，半徑3 m的地面區(qū)域?yàn)榈酌婧驮先肟陧敳恳陨?.15 m半徑為1.5 m的平面為頂面的圓臺(tái)形空間。

根據(jù)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的分區(qū)，電氣/儀表設(shè)備的種類和防爆結(jié)構(gòu)的要求，選擇相應(yīng)的電氣/儀表設(shè)備。選用的防爆電氣/儀表設(shè)備的級(jí)別和組別，不低于該爆炸性氣體環(huán)境內(nèi)爆炸性氣體混合物的級(jí)別和組別。

二是電氣設(shè)備診斷分析。爆炸危險(xiǎn)區(qū)域?yàn)槊航褂蛢?chǔ)存區(qū)、加熱區(qū)，但均未采用電氣防爆等級(jí)符合GB 50058—2014《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》要求的電氣設(shè)備設(shè)施。

防雷、防靜電接地設(shè)施診斷分析

防雷、防靜電接地設(shè)施有接閃器、引下線、接地裝置。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，該企業(yè)廠區(qū)建筑防雷接地設(shè)施符合GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)要求，但加熱區(qū)、爆炸危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)的部分設(shè)備未進(jìn)行防靜電接地。

重要設(shè)備設(shè)施的安全布置診斷分析

周邊環(huán)境關(guān)系診斷分析

該企業(yè)廠區(qū)西側(cè)邊緣均為園區(qū)或園區(qū)公路等公共設(shè)施，東側(cè)100 m外為園區(qū)干道公路，廠區(qū)北側(cè)建筑與園區(qū)公用干道公路為15 m；廠區(qū)東南側(cè)建筑與園區(qū)公路水平距離為20 m，廠區(qū)南側(cè)建筑園區(qū)公路水平距離為25 m。

經(jīng)分析，該企業(yè)廠區(qū)距周邊設(shè)施、建筑等安全防護(hù)距離滿足GB 50016—2018《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求。

其他設(shè)施布置風(fēng)險(xiǎn)診斷分析

煤焦油儲(chǔ)存、加熱區(qū)未處于廠區(qū)常年主導(dǎo)風(fēng)向上風(fēng)側(cè)，處于最小頻率風(fēng)向上風(fēng)側(cè)，布置于生產(chǎn)車間一南側(cè)平臺(tái)上。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，煤焦油采用專用儲(chǔ)罐儲(chǔ)存（最大儲(chǔ)存量10 t），放于地上，存放間為鋼架結(jié)構(gòu)，一側(cè)為活動(dòng)門。煤焦油加熱區(qū)與儲(chǔ)罐區(qū)鄰近設(shè)置，二者相距較近，但因采用導(dǎo)熱油間接傳導(dǎo)加熱方式，無(wú)明火與外露式熱源，因此，二者距離滿足要求，但在廠區(qū)內(nèi)未見(jiàn)風(fēng)向標(biāo)。

風(fēng)險(xiǎn)診斷分析結(jié)論

第一，煤焦油加熱裝置（含儲(chǔ)存裝置）的工藝技術(shù)采用的是成熟的導(dǎo)熱油間接傳導(dǎo)加熱生產(chǎn)工藝技術(shù)，不屬于淘汰、落后的工藝；工藝流程中涉及的電加熱方式、導(dǎo)熱油的使用、煤焦油的輸送與循環(huán)加熱等環(huán)節(jié)的工序合理，其操作方式、工藝參數(shù)、主要控制指標(biāo)（溫度、壓力等）符合安全操作條件要求。整體工藝技術(shù)及生產(chǎn)流程能夠滿足安全生產(chǎn)要求。

第二，煤焦油加熱裝置（含儲(chǔ)存裝置）的總平面布置及區(qū)域內(nèi)各裝置間布置總體基本滿足要求，但在個(gè)別裝置如控制柜與加熱區(qū)、爆炸區(qū)、煤焦油儲(chǔ)存與加熱區(qū)之間的布置與國(guó)家規(guī)范要求的布置規(guī)定有一定偏差，但通過(guò)采取一定整改完善措施，可以達(dá)到相應(yīng)的要求。

第三，煤焦油加熱裝置（含儲(chǔ)存裝置）除部分設(shè)備為自制組裝外，其他設(shè)備設(shè)施均是在具有生產(chǎn)資質(zhì)的廠家購(gòu)買，具有產(chǎn)品合格證，其設(shè)備、管道、管件的材質(zhì)符合物料性質(zhì)及作業(yè)環(huán)境的要求。

第四，使用的煤焦油加熱裝置設(shè)置有溫度連鎖斷電、停車系統(tǒng)，能正常投入使用；但其未設(shè)置應(yīng)急電源或保安電源，存在安全隱患，已向該企業(yè)提出相應(yīng)的整改意見(jiàn)并進(jìn)行整改。