电捕焦油器火灾爆炸事故分析

电捕焦油器火灾爆炸事故分析

电压焦油装置是利用电除尘机从焦炉中去除焦油雾和颗粒的专业净化装置。它在中国焦化厂的气处理中得到了广泛应用。从设备结构、工作原理和处理介质3个方面综合分析,在生产运行过程中,这种装置具有发生火灾爆炸的危险性,且一旦发生火灾爆炸事故,将引发灾难性后果,是焦化企业的一处重大危险源。结合我国焦化生产企业蜂窝式电捕焦油器的实际使用状况,本文运用故障树分析法对其在运行中发生火灾爆炸的故障模式进行了诊断分析,建立了故障树,找出了主要影响因素,提出了相应的改进和防范措施,有助于焦化生产企业安全稳定运行。1分析焦油站发生火灾的可能性1.1焦炉荒煤气调湿风压工艺焦炉煤气典型组成成分如下:CO:5%～8%,CO2:1.5%～3%,H2:55%～60%,CH4:23%～27%,CmHn:2%～4%,N2:3%～37%,O2:0.3%～0.8%,着火点为176.85℃～226.85℃,理论燃烧温度约1606.85℃,空气中爆炸极限为6%～30%。生产中,由焦炉来的荒煤气采用间接冷却工艺,在横管初冷器中进行二段冷却,经电捕焦油器脱除焦油雾后,由煤气鼓风机送往化产回收车间。其中,间接煤气冷却器至煤气鼓风机段是一常压至负压并降温的过程,如设备、管道、管件和水封等严密性稍差,就有可能渗入空气,在设备或管道内形成混合性气体,一旦混合比例达到爆炸极限(6%～30%)就成为爆炸性气体,当然这是安全生产所不允许发生的情况,但可能性存在。1.2焦炉煤气控制的电晕放电现象电捕焦油器可分为脱除焦油部分和高压整流站部分,高压整流站将交流电整流为高压直流电并由高压电缆输送至电捕焦油器的电极。沉淀极联接整流器的正极端并接地,电晕极联接至整流器的负极端并对地绝缘。当含有焦油雾的焦炉煤气通过电极间的空间时,由于电极间的空间内形成了电晕放电,焦油雾和其他粒子发生荷电(带负电)现象,在电场作用下向电极(沉淀极)移动并在其表面沉积下来而沿电极流下,净化后的煤气则通过电场从顶端排出。上述电晕放电是指在围绕放电极一定区域内存在足够的电场强度下所发生的放电现象(电场强度超过介质的击穿强度),在使介质电离的同时产生了电火花。对多数可燃气体与空气形成的爆炸性混合物来说,点火能量在0.3mJ以下,对于静电火花,当电压在3kV以上时,就能点燃焦炉煤气。而该厂电捕焦油器高压直流电额定工作电压为65kV,因此运行中产生的电火花是固有的引爆源。可见,电捕焦油器发生火灾爆炸的可能性是存在的。2控制装置与环境在焦化生产中,引发电捕焦油器装置发生火灾爆炸的潜在因素很多,既有设备缺陷,又有物料问题,还与控制装置有关;而人为因素、管理缺陷及环境条件也是发生事故的重要原因。有鉴于此,作好FTA图有相当难度。本文通过调研,广泛收集、整理了各种资料,在认真消化相关安全规程、操作规程和众多事故案例的基础上作出了故障树如图1所示,该故障树共考虑了36个不同的基本事件。3故障表现的定性识别进行故障树定性分析的目的是找出导致系统发生故障的全部可能原因,或导致顶上事件发生的全部可能原因,并定性地识别系统的薄弱环节。为达到这一目的,首先应找出故障树的全部最小割集。3.1顶事件不得出现第一人凡是能导致顶上事件发生的基本事件的集合称为割集,而最小割集是指能导致顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合。换言之,如果最小割集中任一基本事件不发生,顶上事件绝不会发生。把顶上事件用布尔代数表示,并自上而下展开,就可得到故障树结构函数表达式,利用布尔代数化简法将其归并、化简就可以得到全部最小割集。通过对电捕焦油器故障树进行分析,共得到196个最小割集。3.2基本事件的结构重要系数结构重要度分析,是从事故树结构上分析各基本事件(这里指基本分析单元)的重要程度。即在不考虑各基本事件的发生概率,或者说假定各基本事件的发生概率都相等的情况下,分析各基本事件的发生对顶上事件发生所产生的影响程度。根据结构重要系数计算公式:I(i)=∑K(i)·(1/2)n-1得到各基本事件的结构重要系数。I(x1)=I(x15)=I(x16)=I(x17)=I(x18)=I(x20)=I(x21)=I(x22)=I(x23)=I(x24)=I(x25)=7I(x2)=I(x3)=I(x4)=I(x9)=I(x10)=I(x11)=I(x29)=I(x30)=I(x31)=I(x32)=I(x33)=I(x34)=I(x35)=I(x36)=5.125I(x5)=I(x6)=I(x7)=I(x8)=3.5I(x26)=I(x27)=I(x28)=1.75结构重要系数越大,说明该基本事件的结构重要度越大,对顶上事件影响越大。3.3火灾危险性因素对故障树进行分析,可以确定引起电捕焦油器发生火灾爆炸的主要因素,如果能对这些因素进行有效控制和防范,可提高电捕焦油器运行的可靠性,确保安全生产。3.3.1加强安全管理违章操作和误操作一直是引发安全生产事故的主要因素之一。针对这种情况,应严格安全操作和安全管理规程,坚决杜绝违章动火和开、停车时气体置换不充分现象,加强操作人员的培训,提高每一位员工的素质和责任心。3.3.2电捕焦油器的质量关目前各企业由于电极和绝缘箱运转不正常,频繁发生停车事故,这与前述分析基本一致。因此,在生产运行及检修时,要严格遵守电捕焦油器技术条件和使用说明书要求,要严把质量关。另外,要加强绝缘箱内氮气流量、温度的监控,防止绝缘子被污染和结露,保证绝缘箱法兰和穿墙套管密封性。最后还要防止操作电压过高。3.3.3焦炉至电捕焦油器的设备、管路、管路泄漏煤气含氧量问题是电捕焦油器装置发生爆炸的关键因素,由于从焦炉至电捕焦油器的设备、管路、管件的泄漏都有可能造成煤气中氧含量升高,因此,控制难度极大。生产中除加强安全巡检、维护外,为切实增强运行可