風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)編輯王廣亮GE水煤漿燒嘴安全監(jiān)控的HAZOP分析劉銀波1汪澤強(qiáng)1李奇2萬(wàn)古軍2張廣文(1中國(guó)石化南京化學(xué)工業(yè)有限公司,江蘇南京2100002中國(guó)石化安全工程研究院,山東青島266071)摘要:采用危險(xiǎn)與可操作性( HAZOP)分析方法,對(duì)某個(gè)GE水煤漿裝置的氣化爐燒嘴進(jìn)行了分析,識(shí)別出了燒嘴監(jiān)測(cè)和進(jìn)料控制中存在的氧氣XN05V103xV04FV2XV101問(wèn)題。燒嘴監(jiān)測(cè)中存在的問(wèn)題主要是CO濃度監(jiān)一氧化碳檢測(cè)義測(cè)和燒嘴壓差監(jiān)測(cè)不準(zhǔn);燒嘴進(jìn)料控制中存在的問(wèn)題主要是煤漿的流量,濃度測(cè)量和氧氣的流量測(cè)量存在缺陷。針對(duì) HAZOP識(shí)別出的燒嘴監(jiān)控低壓氮?dú)鈫?wèn)題,提出了改進(jìn)的措施關(guān)鍵詞:GE水煤漿燒嘴;安全監(jiān)控; HAZOP日水分離罐分析小水冷器↑GE水煤漿燒嘴及其監(jiān)控簡(jiǎn)介燒嘴冷1.1GE水煤漿燒嘴燒脂令卻大人卻水罐氣化燒嘴是水煤漿生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵設(shè)備之。燒嘴的主要作用是將純氧氣、煤漿充分混合和圖1GE水煤漿嬈嘴流程霧化,在高溫氣化爐爐膛內(nèi)快速地進(jìn)行不完全氧化還原反應(yīng)。GE水煤漿氣化燒嘴工藝流程及燒嘴外形見(jiàn)圖1、圖2。氣化燒嘴主要由3個(gè)套管構(gòu)成收稿日期:2010=02-02氧氣和水煤漿的3個(gè)流道,內(nèi)環(huán)通煤漿,中間流道作者簡(jiǎn)介:劉銀波,注冊(cè)安全工程師,1992年畢業(yè)通15%的氧氣,外環(huán)通85%的氧氣于南京化工技術(shù)學(xué)院無(wú)機(jī)物工藝專(zhuān)業(yè),現(xiàn)任中國(guó)為了防止?fàn)t內(nèi)高溫對(duì)燒嘴外部噴頭的烘烤石化南京化學(xué)工業(yè)有限公司合成氨運(yùn)行部煤氣在燒嘴頭部設(shè)有冷卻水盤(pán)管和水冷夾套化裝置安全工中國(guó)煤化工CNMHGSAFETY healtH ENVIRONMENT安全健康環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示。3燒嘴監(jiān)控存在的問(wèn)題從表1所示的 HAZOP分析結(jié)果可以看出燒嘴監(jiān)控、進(jìn)料控制中存在以下主要問(wèn)題。3.1燒嘴監(jiān)測(cè)中存在的問(wèn)題圖2GE水煤漿燒嘴外形a)目前,通過(guò)燒嘴冷卻水系統(tǒng)氣水分離罐放1.2燒嘴監(jiān)控的重要性及方法空管上的一氧化碳在線(xiàn)檢測(cè)儀監(jiān)測(cè)CO濃度。但燒嘴使用壽命是決定氣化爐生產(chǎn)周期長(zhǎng)短的是,氣水分離罐容易形成負(fù)壓,必須充大量氮?dú)獠抨P(guān)鍵因素,60%的煤氣化安全事故都與燒嘴有關(guān),能形成正壓,負(fù)壓和不確定的氮?dú)饬髁恐苯佑绊懟蛴蔁煲?或首先造成燒嘴損埰μ。燒嘴損到在線(xiàn)分析儀表的讀數(shù),導(dǎo)致燒嘴在開(kāi)始泄漏時(shí)壞時(shí),可能直接造成氣化反應(yīng)氧碳比失調(diào),使氣化不容易被發(fā)現(xiàn)。此外,在線(xiàn)分析儀表DCS顯示經(jīng)爐進(jìn)料系統(tǒng)物料紊亂,產(chǎn)生氣化爐超溫、過(guò)氧爆炸常誤報(bào)警,并且在線(xiàn)檢測(cè)顯示值常常與人工檢測(cè)等嚴(yán)重事故數(shù)據(jù)不一致燒嘴監(jiān)測(cè)的方法有以下幾種b)燒嘴壓差的監(jiān)控往往受測(cè)量系統(tǒng)的影響。a)直接監(jiān)測(cè):連續(xù)監(jiān)測(cè)燒嘴冷卻水中的CO煤漿壓差最能反應(yīng)燒嘴的運(yùn)行狀況,但煤漿測(cè)壓含量;監(jiān)測(cè)燒嘴壓差;監(jiān)測(cè)燒嘴冷卻水流量、溫度、點(diǎn)容易堵塞,導(dǎo)致測(cè)量誤差。因?yàn)榘踩?不允壓力等工藝參數(shù)。許水直接進(jìn)入煤漿以免影響煤漿濃度,所以,煤漿b)間接監(jiān)測(cè):氣化爐工藝氣組分變化;分析測(cè)壓點(diǎn)堵塞后,又不能在線(xiàn)直接用水沖洗,需要停爐渣的組成、形狀和數(shù)量;爐體溫度分布等。燒嘴車(chē)才能徹底清理。磨損、損壞時(shí),往往還表現(xiàn)在氣化爐灰渣中殘?zhí)荚?.2燒嘴進(jìn)料控制中存在的問(wèn)題加、工藝氣中有效氣組分降低、爐溫升高、爐內(nèi)溫a)燒嘴進(jìn)料前、煤漿流量計(jì)后的管線(xiàn)大量泄度分布不均等異?，F(xiàn)象。漏時(shí),煤漿流量計(jì)依然有指示流量,并且將流量信此外,燒嘴進(jìn)料的控制也非常重要。燒嘴進(jìn)料號(hào)送到DCS和FSC,氣化爐不因?yàn)槊簼{流量低或包括煤漿和氧的流量、壓力、比例、濃度(純度)等工氧碳比高而停車(chē)。事實(shí)上,此時(shí)通過(guò)燒嘴進(jìn)入氣化藝參數(shù)。通過(guò)控制進(jìn)入燒嘴的各種物料的流量、壓爐內(nèi)的煤漿量減少,有可能導(dǎo)致氣化爐過(guò)氧爆炸力、比例和濃度來(lái)保證氣化爐內(nèi)的正?；瘜W(xué)反應(yīng)b)煤漿管線(xiàn)壓力降低,導(dǎo)致氣化爐工藝氣煤漿、氧氣經(jīng)過(guò)燒嘴倒流至煤漿管線(xiàn)時(shí),煤漿流量2GE水煤漿燒嘴的 HAZOP分析計(jì)不因?yàn)槲锪戏聪蚨鵀椤?”,氣化爐聯(lián)鎖不能及時(shí)HAZOP分析是一種用于辯識(shí)設(shè)計(jì)缺陷、工藝動(dòng)作使氣化爐停車(chē),導(dǎo)致燒嘴有爆炸危險(xiǎn)過(guò)程危害及操作性問(wèn)題的結(jié)構(gòu)化分析方法,通過(guò)c)煤漿濃度變化。煤漿濃度一般采用人工間系列的討論對(duì)工藝流程和操作規(guī)程進(jìn)行分析。歇取樣的方法分析(一般4h一次),沒(méi)有在線(xiàn)的HAZOP分析小組分析每個(gè)工藝單元或操作煤漿濃度測(cè)量?jī)x表。導(dǎo)致進(jìn)燒嘴的煤漿濃度突然步驟,識(shí)別岀那些具有潛在危險(xiǎn)的偏差,這些偏差降低時(shí),氣化爐有過(guò)氧爆炸的危險(xiǎn)。2006年,南京通過(guò)引導(dǎo)詞引岀。分析小組分析每個(gè)偏差的可能某煤氣化裝置操作人員誤將煤漿沖洗水打開(kāi),導(dǎo)原因、后果和已有安全保護(hù)措施等,同時(shí)提岀應(yīng)該致大量的水進(jìn)入煤漿管線(xiàn),經(jīng)過(guò)燒嘴進(jìn)入氣化爐采取的措施。致使碳洗塔頂部發(fā)生強(qiáng)烈的爆炸。運(yùn)用 HAZOP針對(duì)水煤漿氣化裝置進(jìn)行了全d)燒嘴氧氣泄漏。燒嘴氧氣泄漏時(shí),氧氣流面分析,劃分的節(jié)點(diǎn)有煤漿給料泵及其管線(xiàn)、氧氣量計(jì)指示流量仍舊顯示正常,但此時(shí)高純度的氧管線(xiàn)、氣化爐及其管線(xiàn)、氣化爐燒嘴冷卻水系統(tǒng)、氣已泄漏到燒嘴周?chē)髿庵?進(jìn)人氣化爐的氧氣碳黑水系統(tǒng)、灰水系統(tǒng)、鎖斗系統(tǒng)、冷凝液系統(tǒng)、燃量減少。如果泄漏點(diǎn)周?chē)需F銹、油污等易燃物料氣系統(tǒng)等,其中,涉及燒嘴的部分 HAZOP分析極易引發(fā)火災(zāi)中國(guó)煤化工CNMHG2010年第10卷第3期劉銀波等GE水煤漿燒嘴安全監(jiān)控的 HAZOP分析風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表1 HAZOP分析結(jié)果序號(hào)偏差原因后果保護(hù)措施建議措施1煤漿燒嘴壓①爐頭煤漿管線(xiàn)堵塞加劇燒嘴磨損,燒①壓差報(bào)警器高限報(bào)警(5MPa)煤漿壓差測(cè)壓點(diǎn)易堵塞差大②燒嘴頭部堵塞嘴頭部偏流,導(dǎo)致②控制煤漿黏度?00~1400建議參考煤漿流量情況③煤漿黏度過(guò)大霧化效果差停車(chē)檢查燒嘴或管道④煤漿穩(wěn)定性差2煤漿燒嘴壓①燒嘴頭部損壞,煤燒嘴霧化效果差,①壓差報(bào)警器低限報(bào)警α 15MPa)①建議參考爐溫、工藝氣差小漿環(huán)隙加大嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致氣化②煤漿分析8h一次(粒度、黏組分、燒嘴冷卻水CO泄②煤漿濃度或黏度爐過(guò)氧度濃度、密度)漏在線(xiàn)監(jiān)測(cè)及氣化爐發(fā)氣過(guò)低量考慮氣化爐是否停車(chē)②加強(qiáng)進(jìn)燒嘴的煤漿濃度控制3煤漿泵出口①煤漿管線(xiàn)大量泄漏工藝氣和氧氣的①壓差報(bào)警器低報(bào)警(O.』5MPa)①增加流量計(jì)后面煤漿管線(xiàn)壓力低②煤漿泵出口導(dǎo)淋閥混合氣逆流,導(dǎo)致②￠Cπγ4h監(jiān)控爐頭煤漿管線(xiàn)的管線(xiàn)泄漏控制措施(低于氣化爐誤開(kāi)煤漿管線(xiàn)、燒嘴爆③煤漿流量計(jì)反向指示為零②建議反向指示為零應(yīng)操作壓力)③XⅥ01及后部的炸或爐內(nèi)爆炸④導(dǎo)淋閥掛禁動(dòng)牌上鎖,雙人作為煤漿流量計(jì)采購(gòu)的手閥同時(shí)誤開(kāi)操作基本技術(shù)要求4氧氣流量大①進(jìn)入燒嘴的煤漿氣化爐超溫,嚴(yán)重①通過(guò)在線(xiàn)監(jiān)控?zé)炖鋮s水系建議提高燒嘴冷卻水系流量突然減少時(shí)導(dǎo)致氣化爐過(guò)統(tǒng)CO含量、燒嘴/氧壓差來(lái)統(tǒng)一氧化碳檢測(cè)儀靈敏②燒嘴氧環(huán)隙加大,氧確認(rèn)氧環(huán)隙是否正常度與可靠性氧氣阻力減少②人工每小時(shí)一次分析燒嘴冷卻水系統(tǒng)CO含量5工藝氣泄漏①燒嘴冷卻水水量①高壓工藝氣竄①通過(guò)在線(xiàn)監(jiān)控?zé)炖鋮s水系統(tǒng)燒嘴冷卻水系統(tǒng)氣水分到燒嘴冷卻不足到低壓燒嘴冷卻CO含量確定燒觜是否泄漏離罐容易形成負(fù)壓,取樣水系統(tǒng)②燒嘴超期使用,燒水管線(xiàn),嚴(yán)重時(shí)引②人工分析燒嘴冷卻水系統(tǒng)CO時(shí)必須在分離罐充氮形嘴頭磨蝕起爆管含量成正壓,導(dǎo)致在線(xiàn)分析和③燒嘴霧化不好,火②泄漏的高溫可③燒嘴冷卻水水量低聯(lián)鎖燒嘴冷人工分析很難準(zhǔn)確的檢焰上移,燒壞燒嘴頭燃工藝氣容易著卻水和氣化爐停車(chē)測(cè)出真實(shí)的CO濃度。要火爆炸④燒嘴冷卻水出口溫度大于60℃求在檢測(cè)儀的取樣方法聯(lián)鎖燒嘴冷卻水和氣化爐停車(chē)和設(shè)備選型上做大的改⑤燒嘴冷卻水跳車(chē)后切斷閥關(guān)閉進(jìn)4改進(jìn)措施的電化學(xué)氣體傳感器改為紅外吸收式氣體傳感4.1燒嘴監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)器。紅外吸收式氣體傳感器比電化學(xué)性質(zhì)的氣體a)進(jìn)行操作優(yōu)化或設(shè)備改造,消除燒嘴冷卻傳感器的使用壽命長(zhǎng),抗灰塵、水汽等能力相對(duì)較水分離罐形成的負(fù)壓,保證充人的氮?dú)饬髁糠€(wěn)定。強(qiáng),具有制造容易、安裝方便等優(yōu)點(diǎn),但受外界溫目前已在分離罐底部排水管上増加了手閥,通過(guò)度波動(dòng)影響較大,所以也需要一些溫度穩(wěn)定措施。手閥適當(dāng)控制燒嘴冷卻水分離罐的液位和排水流日前認(rèn)為它比較適合于燒嘴的一氧化碳監(jiān)測(cè)。速,低液位和快的排水速度容易導(dǎo)致分離罐負(fù)壓。b)燒嘴壓差設(shè)計(jì)一般采用一個(gè)點(diǎn)取樣測(cè)量準(zhǔn)備對(duì)燒嘴冷卻水罐配管和設(shè)備本體進(jìn)一步改準(zhǔn)備采用3個(gè)壓差測(cè)量點(diǎn),采用三選二低聯(lián)鎖跳造,避免燒嘴冷卻水罐液位和排水流量波動(dòng)時(shí)由車(chē),這樣,燒嘴故障時(shí),氣化爐能及時(shí)停車(chē),切斷進(jìn)于虹吸而產(chǎn)生負(fù)壓燒嘴的各類(lèi)物更換一氧化碳在線(xiàn)分析的檢測(cè)形式,由原來(lái)42燒嘴進(jìn)料V中國(guó)煤化工CNMHGSAFETY health ENVIRONMENT安全健康環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)a)針對(duì)燒嘴進(jìn)料前、煤漿流量計(jì)后的管線(xiàn)大還需要在燒嘴CO泄漏檢測(cè)的有效性、燒嘴進(jìn)料量泄漏時(shí),傳統(tǒng)的煤漿流量低氣化聯(lián)鎖不能立即控制的可靠性、燒嘴耐熱耐磨的局限性等多個(gè)方停車(chē)會(huì)導(dǎo)致高危險(xiǎn),建議考慮金陵石化采用的氣面對(duì)燒嘴進(jìn)行硏究化爐燒嘴壓差三選二低聯(lián)鎖方式,該方法可以有效、及時(shí)地聯(lián)鎖停止氣化爐進(jìn)料,規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。6參考文獻(xiàn)b)針對(duì)目前煤漿流量計(jì)反向流量不為“0”等1艾爾肯·牙森,何耀偉,孔晨輝·德士古氣化爐燒嘴泄漏的監(jiān)測(cè)問(wèn)題,建議反向流量為“0”應(yīng)作為選用煤漿流量計(jì)和判斷[J大氮肥,2004,27(6:407~408的基本技術(shù)要求2王旭賓.德士古煤氣化工程技術(shù)問(wèn)題的探討[煤氣與熱力,)加強(qiáng)技術(shù)管理和監(jiān)督控制進(jìn)燒嘴的煤漿3趙文芳,姜春明,李奇 HAZOP技術(shù)實(shí)施程序安全、健康和濃度。206年南京某廠因?yàn)闆_洗水進(jìn)入煤漿管線(xiàn)環(huán)境,2005,5(1):15-17引起爆炸后,同類(lèi)型裝置都引起了足夠重視,例如所有沖洗水都增設(shè)了盲板,建立了完備的煤漿濃HAZOP Analysis of the Burner in GE Coal度、黏度、穩(wěn)定性分析制度,取得了很好的效果。Slurry to Gas Unitsd)加大硬件設(shè)施投人,加強(qiáng)爐頭監(jiān)控。除了在燒嘴附近安裝一氧化碳檢測(cè)儀,專(zhuān)門(mén)針對(duì)燒嘴 Liu yinbo, Wang Zuqian,LiQi, Wan Gujun,安裝監(jiān)控視頻,對(duì)燒嘴及周邊進(jìn)行24h監(jiān)控之Zhang guangen外,在燒嘴周?chē)藿〒趸饓?給巡檢的職工配備防(1 SINOPEC№ anjing Chemical Company Ltd, Jiangsu,火服、可燃?xì)怏w檢測(cè)儀、氧氣檢測(cè)儀、測(cè)溫槍等工 Nanjing,2100具,建立燒嘴維護(hù)和監(jiān)控體系。PEC Safety Engineering Institute, Shandong,e)燒嘴改進(jìn)是安全的重點(diǎn)。目前,水煤漿燒 Qingdao,266071)嘴的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間約為60~90天,時(shí)間延長(zhǎng)后, abstract:: This paper analyzes the burner in GE coal磨損和頭部裂紋使燒嘴霧化功能減弱,并帶來(lái)風(fēng) slurry to gas unit using HAZOP method, and identifies險(xiǎn),直接制約了單爐連續(xù)運(yùn)行時(shí)間,所有的煤氣化 its problems in monitoring and feed control.Its工廠都希望燒嘴連續(xù)運(yùn)行時(shí)間在100天以上monitoring problems are the correctness of CO目前,燒嘴頭部材料多采用GHI88或富含 concentration and burner pressures difference.ThUMCO-50的合金材料,使用壽命有限。2007年, feed control problems are the measurement defects of兗礦煤化工檢修公司完成了耐磨陶瓷復(fù)合燒嘴的 coal slurry flow and concenπ ration, and oxygen flow研發(fā)和加速等離子激光噴涂工藝。投入運(yùn)行的耐 At last, it offers some improvement measures for磨燒嘴創(chuàng)出連續(xù)運(yùn)行超100天運(yùn)行記錄,并且獲 theses problems得了兩項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利。但日前此類(lèi)燒嘴在國(guó)內(nèi)尚未 Key words: burner in GE coal slurry to gas units被大幅推廣。safety monitoring, HAZOP analysis HSE5結(jié)語(yǔ)GE水煤漿燒嘴是氣化反應(yīng)器的進(jìn)料設(shè)備,直接關(guān)系到氣化反應(yīng)效率和安全穩(wěn)定, HAZOP是種用于辯識(shí)設(shè)計(jì)缺陷、工藝過(guò)程危害及操作性問(wèn)題的結(jié)構(gòu)化分析方法。用 HAZOP分析方法對(duì)燒嘴設(shè)計(jì)、選材、使用、管理進(jìn)行綜合性安全分析,對(duì)預(yù)防、減緩和避免相關(guān)安全事故的發(fā)生很有幫助。目前,通過(guò)材料、安全監(jiān)控、工藝聯(lián)鎖控制及工廠管理各個(gè)方面的改進(jìn),GE水煤漿燒嘴安全性能大幅度提高。但是,根據(jù) HAZOP分析的結(jié)果,中國(guó)煤化工CNMHG2010年第10卷第3期