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10月30日0时14分许,消防部门接到报警称:漳州市华安县沙建镇大洲工业园区内的建华瓷砖厂煤气发生炉发生爆炸,接到报警后,漳州华安消防迅速出动3辆消防车赶往现场。
“‘砰’的一声巨响,整个人都被弹飞了......”事故造成工人内一人死亡,四人受伤。据其中一名伤者介绍,当晚,他和工厂内的其他四名工人发现煤气发生炉装置发生了故障,便一同上前研究处置,没想到发生炉温度越来越高引发了爆炸。听到爆炸声后,工厂内的其他员工和当地派出所人员陆续赶到现场把伤亡人员送往医院。在场的一名工作人员由于担心发生二次事故,便迅速拨打了报警电话。消防官兵赶到现场后,立即展开侦查,发现煤气发生炉装置已被完全炸毁,并不断冒出白烟,温度仍然居高不下,若遇到残留煤气,随时有二次发生爆炸的危险。经厂方专家的介绍,燃气阀门和现场电源已及时切断。根据现场情况,指挥员果断下令:一组官兵分别从东、南、西三个方向出一把水枪对煤气发生炉进行冷却、降温;一组官兵负责侦查检测现场情况并实时报告;一组官兵负责疏散厂内其他滞留人员,并对事故现场进行警戒。华安县政府相关领导闻讯赶到现场,听了现场指挥员简要汇报后,迅速组织相关人员协助消防官兵工作。经过近四个小时的抢险救援,成功排除险情。
目前,事故原因还在调查中。
煤气着火与煤气爆炸虽然都必须具备三要素,即可燃气体、空气(氧)、火种(或达到一定温度),但是它们也有不同之处:
1、着火并无冲击波,只有热辐射,而爆炸时会产生很大的冲击波,并伴随着巨大的响声。
2、着火过程的前后都是处于常压环境,而爆炸后可使有限空间内气体升压。
3、着火较为缓慢的氧化反应,而爆炸是在瞬间产生的连锁氧化反应。
4、着火是在不断的输入可燃气体与逐渐消耗氧气的情况下进行。而爆炸时空气与可燃气体已经充分均匀混合
5、着火一般是在设备外或设备内空间较大的场合进行。而爆炸是在密闭容器内进行,或在相对密闭的空间才会发生
煤气爆炸,必须是三要素同时存在,如果缺少其中的任何一项,都不会产生爆炸。有时虽然这三个要素都同时存在,但是煤气中的可燃气体组分与含氧的空气未能达到均匀混合,也不能产生爆炸。还应该指出,不是任何数量的可燃气体与空气均匀混合都会发生爆炸,而是当煤气爆炸时,可燃气体应达到一定的比例,只有达到这个比例范围内,才会产生爆炸。可燃气体在混合气体中低于这个范围或超出这个范围时,虽然具有火种和高温条件也都不会产生爆炸,这个范围就是爆炸极限,又分上限和下限。
二、容器内煤气爆炸时的压力上升速度及温度
煤气发生炉爆炸是煤气中的可燃气体组分与含氧的空气在密闭的容器内混合后着火,并放出大量的氧化反应热,这些热量加速了氧化反应,这种连锁反应在短时间内迅速传递,可使容器内的可燃气体组分全部燃尽,此时容器内的温度即舍剧烈上升,在定容的容器内,气体压力也随之迅速上升,即而引起爆炸。爆炸所产生的爆震波为2000~3000m/s,爆破压力为0.71~1.01MPa,温度可达1750℃左右。
三、发生炉煤气的爆炸极限
煤气因其成份中含有可燃气体和有毒气体一氧化碳,有较大的易燃易爆和中毒危险。例如发生护煤气的自燃点为530℃,在空气中的爆炸极限为20~74%,在氧气中的爆炸极限为15%~ 75%。煤气燃烧时火苗大,温度高,极易扩散蔓延。煤气主要危险性是爆炸,其后果可能引起火灾,造成损失。导致煤气爆炸的原因主要有两种:
1、煤气中含氧量过高,或煤气系统内渗入空气。
2、煤气系统发生泄漏。
四、煤气发生站的爆炸可能性场合
在煤气发生站影响产生煤气爆炸的因素很多,如下:
1、设备状况。设备技术状况不良,强行生产,有可能引起爆炸事故。
2、违章。违章操作或操作不及时,或操作失误,均可能引起爆炸。
3、附属管网。煤气设备或管道上附设的、水、油汽管道内经常存有煤气,检修动火或其它原因可能引起爆炸。
4、负压。煤气净化设备和管道有时出现负压,在水封失效或泄漏的条件下,将空气吸入体系内,遇电火花、摩擦火花或局部过热达到着火温度均可引起爆炸。
5、停电。无计划突然停电,发生炉内是正压,煤气有可能倒流入煤气管道内,在来电生产时,引起爆炸事故;或者停电处理不及时,造成发生炉或系统负压,空气从不严密处漏入,引起爆炸。6、停炉检修。由于设备或管道内吹扫不彻底,残留有煤气,检修动火或碰撞火花引起爆炸。
发生炉煤气广泛应用于建筑陶瓷、耐火材料和金属加工等领域。发生炉煤气由煤和空气、蒸汽反应制得,煤气发生炉是完成这个转换过程的核心设备。在这个转换过程中,如果管理不严、操作不当,就可能引发爆炸事故。
1、蒸汽包缺水
蒸汽包是与煤气发生炉水夹套相连的压力容器,属于煤气发生炉的一部分。蒸汽包缺水引发的爆炸事故与煤气和空气混合发生的爆炸事故原理不同。当水夹套缺水时间较长时,煤气发生炉的炉体和水夹套已经被烘烤到500℃甚至更高温度,这时如果再向水夹套内加水,水就会在瞬间气化为水蒸气,体积迅速膨胀,而水夹套又是一个封闭的空间,远远小于水蒸气迅速膨胀所要达到的容积,当水夹套内的压力超过材料所能承受压力时就会发生爆炸[8~10]。当蒸汽包缺水时,在未查明原因前禁止上水。
蒸汽包缺水的处理措施是:先打开水位计旋塞放水,如果有水流出,则表明缺水时间不长,此时可向水夹套内加水。打开水位计旋塞时无水流出,表明缺水时间较长,要通过压力表观察蒸汽包压力变化。如果这时压力和正常运行压力一样,说明缺水还不严重;如果蒸汽压力已经超过工作压力,说明水夹套缺水较严重,这种情况应按紧急停炉操作,并严禁向水夹套内上水,防止爆炸事故发生。
2、、煤气发生炉热运行
在煤气发生炉的实际操作中,如果出炉煤气温度达到600℃,则已超过发生炉煤气的自燃温度(530℃),这种不正常的状况称为煤气发生炉的热运行[4~6]。这种状况的主要特征是如果打开炉顶探火孔,冒出的煤气会自然着火燃烧。这时如果炉内进入空气或者冒出的煤气与周围的空气混合,就会发生煤气发生炉爆炸事故,因此煤气发生炉的热运行是不允许的。出现这种状况后要立即采取以下措施[7]:加快除灰的速度,加快进煤,使干燥层燃料加厚覆盖。氧化层位置下移,进入炉底蒸汽量要增加,使氧化层降温,直到调整好炉况,使出炉煤气温度降至正常温度。
3、运行状态变化
在使用发生炉煤气的用户中,煤气需用量并不固定,而是随着生产情况不断发生变化,当变化量较小时,可以采用增加或减少单台发生炉气化强度的办法来调节;当变化量较大时,必须配置一定数量的热备用发生炉,以满足调节负荷的需要。热备用发生炉。转为正常生产时有两种可能发生爆炸的情况:
① 刚向炉内送风就产生爆炸。爆炸的原因是由于热备用炉转为正常生产过程中,有部分煤气返回到鼓风箱中,由于转为正常运行,这部分煤气随同空气进入炉内,当煤气和空气混合后达到爆炸极限时,遇到氧化层的火焰即发生爆炸¨2I。为避免事故发生,在起动风机前必须把空气管道中的煤气用蒸汽吹扫干净。
② 在正常送风过程中发生爆炸。爆炸原因是由于热备用炉转为正常生产时炉内氧化层温度较低,甚至有的氧化层火已经熄灭。这时如果风压变化较大,空气进入炉内,一部分空气在氧化层中助燃,而另一部分空气没有助燃,而是混合在煤气中以致发生爆炸。消除这种爆炸现象的方法是逐渐减小进风量,待炉内氧化层均匀建立好后再慢慢增加进风量。还要注意少加煤,禁止开炉时就大量加煤的做法,应待氧化层正常后,视炉内情况再多加煤。
预防措施:
在煤气发生站生产运行和停炉检修过程中,影响煤气爆炸的因素很多[12]。在运行情况下如果操作经验不足,对许多爆炸前的征兆认识不清,就会纵容事态的发展,最终导致爆炸事故。如果能够清楚地认识运行中的不正常现象,及时采取措施,就会避免爆炸事故的产生。
为了防止爆炸事故的发生,应注意以下3方面:
1、管理方面:严格按要求进行操作和校验,以确保设备安全可靠。
2、维修方面:要及时对现有煤气发生炉进行维修,应符合《压力容器安全技术监察规程》及其他有关安全技术规范标准的要求,确保维修质量
3、设计、制造方面:严格控制设计和制造过程,使设备受力状况良好;
4、检修方面:停炉检修时,往往会对煤气发生炉的整套设备进行清理、检查和维修。冷煤气发生炉的双竖管、电捕焦油器和洗涤塔等净化设备的人孔盖要被打开,有的要进行焊接维修。这时要高度重视检修前的准备工作。在检修前要对煤气发生炉的整套设备用蒸汽吹扫干净,不得有煤气残留在设备中。吹扫完毕后要对其中的气体取样化验,合格后方可从事检修工作。否则,残留在设备中的煤气与空气混合,遇到焊接产生的火花就会产生爆炸。