2024年1月19日,某焦化公司化产车间4#电捕焦油器加装氮气管道时发生闪爆,造成3人死亡。虽然具体的事故原因尚需进一步调查,但从目前已知的情况来看,这是一起与动火作业直接或间接相关的事故。
一、焦化企业动火作业典型事故案例
动火作业已经成为焦化企业事故的主要致因,近年来在焦化企业发生的多起生产安全事故都与动火作业直接相关。
2020年4月30日,某焦化有限公司化产回收车间冷鼓工段2#电捕焦油器发生燃爆事故,造成4人死亡。
事故原因:作业人员违反安全作业规定,在2#电捕焦油器顶部进行作业时未有效切断煤气来源,导致煤气漏入2#电捕焦油器内部,与空气形成易燃易爆混合气体,作业过程中产生明火,发生燃爆。
2022年1月5日,河南某化工公司30万吨/年煤焦油加氢精制装置原料罐区发生爆炸,造成3人死亡。
事故原因:T4207储罐动火前未进行清洗、置换,残存蒽油挥发出的低闪点物质萘、苯并噻吩、1-甲基萘、2-甲基萘、1,6-二甲基萘等可燃蒸汽与罐内空气达到爆炸极限。外来施工人员在尚未办理动火作业审批手续情况下,擅自冒险对T4207储罐人孔处进行焊接作业。焊接高温引起罐内爆炸性混合气体爆炸,罐体损毁,罐内物料冲出起火。
2022年2月22日,陕西某煤化公司在新建6号兰炭炉试生产调试期间,3名维修人员在文氏塔顶违规动火作业发生闪爆,造成3人死亡,直接经济损失 500余万元。
事故原因:事故单位6号文氏塔进行试验试漏时,试漏使用的含氨循环水中可燃轻组分经过长时间挥发,导致大量可燃气体在文氏塔内积聚,形成爆炸性混合气体。操作工在作业前,虽然对文氏塔进行了四十多分钟的蒸煮置换,但因未打开上人孔盖,未形成通风换气的吹扫系统,更没进行专门的吹扫作业,最终导致塔内的爆炸性混合气体在作业前没能置换出去,是导致爆炸的直接原因。
2018年1月24日,吐鲁番某煤化公司18万吨/年焦油加工环保改造项目发生闪爆事故,造成3人死亡、1人受伤。
事故原因:未对1#改质沥青高位槽和烟气(尾气)管道进行有效吹扫及气体检测,导致管道内仍存有苯类、酚类、萘类、蒽等易燃易爆气体;承包商施工人员在未办理动火作业票、未采取动火作业风险防控措施的情况下,对高位槽的连接烟气(尾气)管道法兰螺栓进行明火加热作业,致使高位槽及烟气(尾气)管道内部达到爆炸极限的易燃易爆气体发生闪爆。
2021年8月11日,宁夏某焦化公司组织工人在化产车间脱硫工段2#脱硫塔与2#再生塔连接处开展U型管维修更换作业时,2#脱硫塔顶部发生爆燃,造成作业现场负责人当场死亡。
事故原因:事故公司未按规定制定工艺处置和隔离方案,主管道煤气泄漏至2#脱硫塔内并聚集,在未进行设备内动火取样分析,对现场有可能泄漏的具体地点未进行相应的爆炸性气体分析,未安排专职监护人员对现场焊接作业进行监护的情况下,违规作业发生煤气爆炸,造成1人当场死亡。
2017年6月27日,某煤焦公司脱硫液循环槽爆炸,造成3人死亡。
事故原因:机修车间化产机修班长、化产车间脱硫工段长,擅自改变提盐装置通往脱硫地下槽的管道工艺走向,在未办理特殊动火、高处作业及临时用电安全作业证的情况下,违章在正常运行的3#脱硫液循环罐顶部进行管道电焊作业,产生的明火引爆了罐内爆炸性混合气体(脱硫液从脱硫塔夹带的焦炉煤气中的氢气、甲烷、一氧化碳等)。
2017年4月28日,某焦化公司化产车间冷鼓工段机械化氨水澄清槽动火作业时发生爆炸,造成4人死亡。
事故原因:2017年4月初,1#澄清槽从满槽状态逐步放空。由于与1#澄清槽(由初冷器来的放空液管至澄清槽)冷凝液管弯头处出现泄漏,需更换部分管道(长度约为1.2m)。检修工在对1#澄清槽冷凝液管进行动火作业时,由于炽热焊渣通过澄清槽盖板上的圆孔落入澄清槽内,引爆澄清槽内的爆炸性混合气体。
2014年4月8日,乌海某煤焦化公司化产车间脱硫工段脱硫液循环槽发生爆炸事故,造成3人死亡、2人受伤。
事故原因:脱硫液循环槽未与生产系统隔绝,未进行吹扫、置换,动火点未隔离,未进行气体分析确认,在槽顶进行管道改造,致使电焊火花通过未封死的人孔,引爆被脱硫液夹带并进入脱硫液循环槽内的煤气。
二、充分认识焦化企业燃爆风险
焦化企业涉及的燃爆风险主要集中在危险化学品、生产设备和储存设施、工艺过程管控等方面。
危险化学品燃爆风险
焦化企业主要产品包括焦炭、焦炉煤气、粗苯、煤焦油、硫酸、硫酸铵等,生产过程中涉及重点监管的危险化学品有:煤气(氢气、一氧化碳和甲烷的混合物)、粗苯、二氧化硫、三氧化硫、硫化氢、氨。其中,煤气的爆炸极限为6%~30%,属于极易燃气体,硫化氢和氨也属于易燃易爆气体,易与空气混合形成爆炸性混合物。苯的闪点为-11℃,爆炸极限12%~74%(体积比),属于极易燃液体,与空气混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
如果焦化企业涉及下游产品深加工,那么涉及的易燃易爆危险化学品就更多了,如:氢气、甲醇、醋酸、液氨、液化天然气等。易燃易爆气体方面以氢气为例,氢气在空气中的最小点火能为0.02mJ,化学纤维摩擦所产生的静电火花的能量都比氢气的点火能大好几倍,更不要说是动火作业,仅仅是相对密闭的爆炸危险环境使用非防爆工具在氢气异常泄漏的条件下就足以引发火灾爆炸事故了。易燃易爆液体则以甲醇为例,甲醇的闪点为11℃,最小点火能为0.14 mJ,其蒸气与空气形成爆炸性混合物,遇明火、高热能、引起燃烧爆炸。根据贵州兴化化工有限责任公司“8·2”甲醇储罐较大爆炸事故调查报告披露的情况,在一定的条件下,电焊火花的能量便可以导致甲醇蒸汽发生闪爆。
生产设备和储存设施的
燃爆风险
焦化企业涉及电捕焦油器、煤气管道、煤气鼓风机、机械化澄清槽、脱硫塔、管式加热炉、甲醇合成反应器等多种具有燃爆风险的生产设备。当前,焦化行业普遍使用电捕焦油器来对焦油做吸附处理,其原理是利用高压静电作用下产生正负极,使煤气中的焦油雾在随煤气通过电捕焦油器时受到高压电场的作用而被捕集下来。如果煤气中混有氧气,当煤气与氧气的混合比例达到爆炸极限时就会发生爆炸。
煤气管道也是发生燃爆事故的“重灾区”,如焦炉地下室清洗旋塞作业过程中旋塞装反、设计不合理造成煤气管道形成负压、煤气管道膨胀节安装后未及时调整拉杆造成变形、操作不当造成煤气管道超压等,都有可能造成煤气泄漏闪爆的事故。2023年发生的某钢铁公司焦化厂“7·5”着火事故,原因便是终冷塔至脱硫工段总管煤气因压力从顶开阀门法兰处泄漏,高速泄漏的气体经摩擦、冲击产生能量引发着火。
焦化企业涉及的包括粗苯、煤焦油、洗油、硫酸、循环氨水、废氨水、液氨、甲醇、液化天然气等储罐具有易燃易爆的特点,未有效隔离和清扫置换合格进行作业时,易发生着火、中毒、爆炸等事故。硫酸、循环氨水等介质的风险常常被低估,对此类储罐检修动火作业危险源分析不足、安全管控措施落实不到位,发生事故的概率比较大。
2007年4月23日,枣庄某煤焦化公司回收车间维修班对废氨水槽进行配管改造。在未对槽体进行内部介质置换、清洗的情况下,对废氨水槽和管道连接处进行焊接,废氨水槽未置换清洗,内部可燃气体积聚,达到爆炸极限,遇焊接作业的明火,引起罐槽内可燃气体爆炸。
工艺过程的燃爆风险
焦化工艺中的焦炉交换加热工艺、化工真空碳酸钾法焚烧炉工艺、AS法克劳斯工艺以及脱硫脱硝热风炉工艺、粗苯富油管式炉加热、合成氨、粗苯加氢精制等工艺联锁、设备联锁较多,一旦某项工艺指标发生改变或设计存在漏洞,易发生火灾、爆炸、中毒事故。如:焦炉废气脱硫脱硝系统引风机故障停机后,焦炉交换加热系统缺少联锁停机信号,焦炉地下室大量泄漏煤气,同时加热煤气不能充分燃烧,烟气含有大量可燃气体,遇火源便可发生燃爆事故。
2020年9月8日,某焦化公司烟气脱硫风机突发停机异常,焦炉烟道气脱硫脱硝系统引风机停车后,由于烟道吸力变小参与燃烧的空气量减少,造成加热煤气不能充分燃烧。焦炉地下室换向工未及时发现吸力降低,仍进行正常交换作业,导致未充分燃烧的煤气混入烟道气,启动引风机后,在风机出口处发生爆炸。
焦化企业高压窜低压的工艺风险也不可小觑。高压气体或液体窜入低压区域时,如果遇到点火源或可燃物质,可能引发爆炸和火灾,导致严重的人员伤亡、建筑物损毁和环境破坏。
2022年3月29日,某焦化企业现场操作人员误操作错开洗醇塔自调阀副线,同时将稀醇水槽放空阀关闭,导致洗醇塔内高压气体窜入稀醇水槽,引发常压稀醇水槽爆燃。
即使是生产原料煤和产品焦炭的输送和破碎过程,也可引发粉尘火灾、燃爆事故。2015年3月26日,某钢铁公司焦化厂配煤车间皮带运转过程中与堆积煤粉摩擦发热引燃造成火灾事故。
三、焦化企业特殊作业的风险防控措施
特殊作业管控缺失,成为焦化企业生产安全事故的主要原因。企业存在的突出问题主要表现在,不执行动火、盲板抽堵等特殊作业管理制度,不开具安全作业票,对作业环境存在的危害因素不识别,随意变更作业内容,承包商施工人员风险意识差,企业缺乏有效监管等。同时,焦化企业工艺和设备自动化控制水平较低,也是燃爆事故发生的重要原因。
1. 严格落实GB 30871-2022的各项要求,以“零容忍”的态度做好特殊作业风险管控。
焦化企业要彻底系统解决动火、盲板抽堵等特殊作业风险管控问题,核心是通过机械化换人、自动化减人、智能化无人等本质安全建设,尽可能减少检维修作业的数量和频次。同时,全面开展基于检维修作业事故场景的情景分析,根据发生事故的类型倒推可能存在的危险有害因素,以发生事故的最严重后果作为风险防控措施制定的依据;对易积聚易燃易爆和有毒有害气体的检修现场,将系统中危险物质的种类、数量和能量降至最低水平。
通过对焦化企业动火作业事故的统计分析发现,不办理特殊作业票证、不履行特殊作业风险管控程序、不落实风险管控要求的情形超过了事故总数的90%。也就是说,只要能够落实《危险化学品企业特殊作业安全规范》(GB 30871-2022)的各项要求,便能杜绝大多数的生产事故。可见,焦化企业在推进作业标准落实方面,意识还不统一,态度还不明确,执行还不够坚决。
时至今日,仍有企业以焦化属于冶金工贸行业为由,拒不执行《危险化学品企业特殊作业安全规范》(GB 30871-2022),仍有个别地方将焦化企业纳入冶金工贸安全生产标准化序列开展评审。面对惨痛的事故教训,焦化企业有必要树立特殊作业底线思维,着力解决特殊作业管理制度执行不到位、作业前风险识别不清、作业过程中风险管控不到位,以及监护人应急处置能力不足等问题。建立安全作业保命条款,确保系统能量隔离、工作安全分析、气体分析、作业审批、措施确认、气体监测、专人监护等措施得到有效落实。
2. 不断优化自动化控制系统,提升生产装置的本质安全水平。
企业应按照危险化学品标准规范和政府要求,提升焦化生产过程的自动化控制水平;针对煤气、苯、甲醇、氨等重点监管的危险化学品,制定针对性的风险防控措施,明确危险化学品特性、物料之间及物料与接触材料之间的相容性,通过工艺优化减少危险有害物料的在线量;针对氧化、加氢、合成氨、新型煤化工等重点监管的危险化工工艺,通过工艺技术改进和新催化剂的应用,尽可能缓和生产工艺条件,建立温度、压力、液位与物料流量、冷却系统的报警和联锁关系,设置紧急停车系统、紧急冷却系统、紧急置换系统、安全泄放系统和气体检测报警系统。
管式炉、克劳斯炉、焚烧炉、热风炉等使用煤气的燃烧装置,应设煤气低压报警及紧急切断装置、火焰检测及熄火保护装置。针对生产单元和油库、罐区、气柜储存等单元涉及的重大危险源,要全面落实包保责任制,在仪表功能评估的基础上进一步增加保护层,建立安全仪表系统。要重视电捕焦油器、鼓风机、煤气柜、焚烧炉、煤气管道等涉焦炉煤气装置设施的防煤气泄漏和窜料的设备设施设置及投用,要重视各类生产装置和储存设施温度和压力检测报警、温度联锁切断等监测监控设施配备及投用;对于煤气净化系统和罐区,配备相应的自动化控制及安全仪表系统;加强对重大危险源的管控,不断提升化产装置的本质安全水平。
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