水泥厂燃爆工艺事故原因分析及防范对策

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随着水泥生产技术的不断进步，新型干法窑以节能环保、熟料质量好、生产大型化、投资成本低、运转率高和运行稳定等优点越来越被水泥业界普遍认同和推广。近年来，新型干法窑每年以较快的速度增长，由于技术和管理人员增长不能与新型干法窑发展同步，时常出现新型干法窑燃爆工艺事故，造成停产和设备损坏，甚至出现人员伤亡事故，给企业造成较大的经济损失，尤其是冬季，是新型干法窑燃爆工艺事故的多发期。本文针对新型干法窑生产中的几起燃爆工艺事故进行分析，制定防范措施，以防止类似事故的再发生。

　　1 煤磨电除尘器的燃烧事故

　　2006年冬季，连续的雨雪天气造成A厂露天堆场的原煤等物料潮湿。因原煤潮湿，不仅使煤磨台产大幅下降，煤粉供应紧张，而且致使入煤磨除尘器的烟气湿度增大，造成煤磨电除尘器结露，灰斗堵塞。事故发生前，中控操作员发现煤磨电除尘器第二电场电压较低，随即安排停机检查，打开煤磨电除尘器检查门，发现电场内煤粉已经燃烧，电场内出现大量的烟雾，灰斗内表层煤粉有火星，且温度较高。随后组织人员进行事故善后处理工作，并做好停窑准备工作。该起事故不仅造成停窑31 h，损失煤粉20多吨，而且造成严重的环境污染。

　　1.1 事故善后处理

　　（1）事故发生后，立即对煤磨系统停机，停煤磨电除尘器风机，关闭煤磨电除尘器检查门。由于着火面积较小，不需要开启CO2灭火系统，开通排灰通道，将电除尘器灰斗下的螺旋输送机反转，使得电除尘器灰斗内的煤粉从排灰通道排放到磨房外，同时用消防水袋对排出着火煤粉及时进行喷水灭火，防止二次燃烧，直到灰斗内的煤粉排完。

　　（2）与此同时，检查煤粉仓情况。由于煤粉仓没有着火，要求尽快将煤粉仓内用完，并做好停窑的准备工作。

　　（3）对于排出的煤粉除现场喷水灭火外，还派人值班看护，防止死灰复燃。在生产正常后，组织人员清理煤粉，打扫现场环境。

　　1.2 原因分析

　　（1）煤磨电除尘器是煤磨系统的主要工艺设备之一，其职能是收集煤粉成品。当其灰斗出现堵塞时，入煤粉仓的煤粉量将大幅下降，煤粉仓的孔深变化较大。根据煤粉仓的孔深异常变化，很容易判断煤磨电除尘器灰斗是否堵塞。该起事故发生前，中控操作员和巡检人员没有及时作出判断，因此不能及时采取措施，给事故发生留下隐患。

　　（2）由于该水泥厂煤磨电除尘器为2电场4灰斗结构，在发生事故前，第一电场工作正常，第二电场因结露造成灰斗堵塞，这时进入煤粉仓的煤粉量下降。由于原煤潮湿，煤磨台产大幅下降，煤粉仓内料位较低。为避免停窑，管理人员和操作人员主观上想尽快将煤粉仓加满后再停机处理。随着灰斗的堵塞，煤磨系统已经进入恶性循环状态，给煤粉在灰斗内进一步积聚创造了条件。

　　（3）在电除尘器第二电场灰斗内煤粉积聚到一定程度后，开始对电除尘器的运行造成影响，电除尘器第二电场的二次电压下降，出口粉尘排放增加。如果这时停机处理，事故还是可以避免的；但由于管理人员对发生燃爆事故的可能性和严重性认识不足，继续开机生产，最终导致事故的发生。

　　1.3 改进措施

　　（1）修订煤磨和电除尘器操作规程，将防止煤粉燃爆管理纳入其中，尽快组织管理人员和操作人员对煤磨消防管理知识培训，提高对防止煤粉燃爆的安全意识。

　　（2）要求巡检人员每小时对电除尘器灰斗和煤粉仓的下料情况进行检查，尤其是雨雪天气，发现堵塞现象，立即组织清理，防止煤粉在煤磨电除尘器内聚集现象的发生。

　　（3）定期对煤磨消防系统进行检查，及时更换CO2泄漏的钢瓶和过期灭火器，在出现意外时，能及时采取措施，确保煤磨生产安全。

　　2 分解炉内的放炮事故

　　2005年冬季，B厂1 500 t/d熟料生产线在临时停窑约8 h后，采用柴油加热升温，升温约3 h后，窑尾温度仪表显示已经达到喷煤温度，开始对分解炉喷煤，几分钟后，分解炉出现放炮声；随后，停窑检查，没有发现异常，于是再次用柴油点火升温，窑尾温度仪表显示已达到喷煤温度时，对分解炉喷煤，几分钟后，分解炉内放炮现象再次发生。

　　2.1 原因分析

　　（1）作为临时停窑，其升温时间随着窑内温度和环境温度情况而定，不能凭经验操作。该起事故的主要原因是岗位人员只注意了窑尾仪表温度。由于该企业重点对熟料产、质量和原燃材料消耗与工资挂钩进行考核，中控操作员在思想上想早点火，多生产熟料，同时也能减少柴油消耗，其出发点是好的，但没有达到预期效果。

　　（2）从内放炮现象看，原因是CO浓度超标，因烘窑升温时窑尾风机风门关闭，窑尾CO分析仪无法测到烟气中的CO浓度，失去了监控的作用。

　　（3）由于当时是初冬季节，环境温度较低，尽管用柴油升温后窑尾仪表温度显示达到喷煤要求，但是窑内和分解炉物料场的实际温度并没有达预期温度，温度显示只是局部温度；由于窑内升温时间过短，造成分解炉和窑内蓄热不足，温度场过低，在煤粉喷入分解炉后，因煤粉不能在分解炉内充分燃烧，分解炉内温度不但没有上升，反而下降，没有燃烧的煤粉产生大量的CO在窑内聚集，分解炉内含O2下降，随着煤粉和空气不断进入分解炉（含O2增加），当CO浓度聚集到一定程度后，分解炉内放炮现象发生。

　　2.2 防范措施

　　根据上述分析，问题的主要原因是分解炉内物料的温度场蓄热不足造成的。再次点火升温时，对用柴油升温在原来的基础上延长2 h（含油、煤混喷时间），然后对分解炉喷煤，回转窑运行正常。为防止类似事故的再发生，提出以下整改措施：

　　（1）要定期校正回转窑各温度控制点的仪表，确保准确、有效，防止因仪表误差造成中控操作人员的判断失误。

　　（2）回转窑升温时间的控制，要根据停窑时间、窑内温度和环境温度情况综合考虑，重点要了解窑内和分解炉内物料场的实际温度，然后再考虑何时喷煤，杜绝因物料场温度不够引起的爆炸事故。

　　（3）根据该起事故发生错误操作的原因，修改完善中控操作规程，组织中控擦作员培训与考试，提高操作水平，杜绝类似事故的再发生。

　　3 粗细分离器的爆炸事故

　　C厂2 000 t/d新型干法熟料生产线正常生产中，因DD型分解炉喂煤秤测量轮皮带脱落，引起的窑尾分解炉喂煤秤跳停而停止喂料。20 min后，窑尾分解喂煤炉秤被修复，中控擦作人员启动分解炉喂煤秤升温准备投料，此时，煤磨风机风门阀板开度为11%。因生料立磨处于避峰停机状态，来自窑尾的含有不完全燃烧煤粉的烟气大量进入煤磨，造成煤磨磨内燃烧，磨头下料管被烧红，出煤磨的烟气温度超145℃以上（温度仪表最大量程145℃），烟气中CO浓度超量程（5 000 ppm以上），同时发现粗粉分离器下粗粉绞刀内有暗火；随后，粗粉分离器泄压阀冲开、旋风收尘器防爆阀和泄压阀冲开。事故发生后，中控操作员立即停煤磨和煤磨电除尘器，通知电工对煤磨系统停电，组织人员灭火，15 min内火灾被扑灭。

　　3.1 原因分析

　　（1）为防止煤磨系统着火，该水泥厂煤磨操作规程中明确规定，在立磨系统停机时，窑系统若止料，则煤磨必须止料停车。事故发生时，该水泥厂的煤磨操作员没有执行操作规程，只是对煤磨减产运行，因此，该起事故的主要原因是违章操作。

　　（2）在生料断料故障被处理后，启窑尾分解炉喂煤秤时，由于煤秤罗茨风机输送管道内残留较多煤粉，中控操作员发现煤秤罗茨风机管道压力较大，最大达到90 Pa（正常值为40～45 Pa），且持续时间较长，分解炉出口温度从880℃突然升高到1 150℃，整个预热器系统出现瞬时正压，造成带有大量不完全燃烧煤粉的烟气由旁路进入煤磨系统，带火星的煤粉引起磨内着火，引起燃爆，造成煤磨粗、细旋风分离器泄压阀和防爆阀被冲开。

　　（3）事故发生后，现场调度及时停机和断电，没有造成更大的后果，对生产的影响较小。

　　3.2 改进措施

　　（1）对于新型干法熟料生产线，在立磨系统停机时，窑系统若停止喂料，则煤磨必须止料停机。

　　（2）由于这是一起违章操作事故，说明操作员对操作规程熟悉掌握不够。事故发生后，除进行事故分析和追究责任外，组织中控操作员进行操作规程的学习与考核，并举一反三，分期分批组织其他岗位人员熟悉操作规程再学习和考核，提高员工按章操作的能力，杜绝违章操作。

　　（3）对水泥厂而言，煤磨消防是企业安全管理的重点工作之一，除做好安全操作管理外，还要加强该系统的消防设施管理，定期组织检查，发现问题，及时处理，确保消防设施始终处于有效状态。

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4 窑头罩的爆炸事故



　　2006年冬季D厂2 000 t/d熟料生产线停窑检修11 h后，采用柴油点火烘窑，按照升温曲线的操作要求，内外风均为50 Pa，点火烟囱开度50%，停高温风机，尾排风机正常运行，进口风门30%开度。1 h后，当尾温达到380℃时，开始用窑尾煤秤对窑头喷煤（此时正检修窑头秤），20 min后，得知窑头煤秤修复，中控操作员停窑尾秤进行煤秤切换，改用窑头秤喷煤；6 min后，开罗茨风机，发生爆炸事故，致使窑头罩顶损坏，窑头罩顶大面积坍塌，所幸没有造成人员伤亡。



　　4.1 原因分析



　　（1）在事故发生的前一天，因处理窑尾预热器堵塞，采取停止喂料和停煤熄火方法保温；2 h后，喷煤点火未燃。中控操作员选择喷煤点火的做法是错误的，属习惯性违章。按有关规定，在长时间停窑后，窑内温度下降明显的情况下，应选择柴油点火。在喷煤未燃情况下，岗位人员对窑内堆积煤粉的危害性认识不够，仍然对回转窑采用辅传慢转，使得未燃煤粉包裹在熟料中；对于多次点火未燃和煤粉堆积的情况不仅没有记录，而且也未与下一班人员交代，给事故的发生留下了隐患。



　　（2）不重视煤粉仓的保温。因冬季原煤供应紧张，原煤库存较少、水分大及粒度较大，造成煤磨产量较低，煤粉供应紧张，煤粉仓内煤粉库存较少。因煤粉仓经常堵塞与敲击，致使保温层破坏，煤粉仓在冬季因温差较大，更容易结露。事故发生前，煤粉仓内库存煤粉较少，造成壁上湿煤粉垮塌，煤秤下料不均匀，尤其是窑头煤秤经常断煤粉，导致多次来回切换窑头和窑尾煤秤喷煤，且多次未能使煤粉着火，这是事故发生的次要原因。



　　（3）在停窑检修11 h后，虽然中控操作员按照制度要求升温，仪表显示尾温达到380℃，但时处冬季，环境温度低，窑内物料场实际温度并没有达到380℃，主因是窑内升温时间过短，造成窑内蓄热不足，温度场过低；这时开始用油煤混燃，过多的煤粉在不顺畅的火焰下不能充分燃烧，产生大量的CO在窑内聚集，在切断燃油后，随着加大一次风量（增加O2含量），CO燃烧体积急剧膨胀，导致爆炸事故发生。



　　4.2 防范措施



　　综上述分析，问题的主要原因是回转窑内物料的温度场蓄热不足造成的，随后，再次点火升温时，对用柴油升温在原来的基础上延长2 h，然后油煤混喷，在窑内物料温度场实际达到控制温度后，再对窑头喷煤，回转窑运行正常。为防止类似事故的再发生，提出以下整改措施：



　　（1）依据该起事故中控操作人员误操作的原因分析，重新修订中控操作规程，组织中控岗位人员进行培训，让中控操作人员认识到仪表温度和物料温度场的关系，点火升温要根据窑内温度、环境温度和停窑时间长短，不能人为减少柴油点火升温时间，以杜绝类似事故的再发生。



　　（2）要重视煤粉仓保温。严格控制入煤粉仓煤粉的含水量，对于煤粉仓保温层损坏的，要及时恢复，防止煤粉仓内结露，减少煤粉仓堵料现象，以保证煤粉喂料的均匀性。



　　（3）要定期校正回转窑各温度控制点仪表，确保准确、有效，防止因仪表误差造成中控操作员的误判断。对于CO等监控仪器也要定期校验，出现问题的要及时检修和恢复，确保监控手段有效。



　　5 结束语



　　（1）随着水泥生产设备的大型化，劳动生产率不断提高，多数岗位被巡检工替代，巡检工的职责范围扩大，对其业务知识要求提高。根据多年调查统计，新型干法生产线生产过程中出现的燃爆工艺事故多数是操作规程不完善，对操作人员的培训不够，使得岗位人员对操作规程理解上产生偏差。因此，完善岗位操作规程，加强对岗位操作人员的业务培训与考核，尤其是新建水泥企业，尽快使岗位人员熟悉掌握操作规程显得十分重要。



　　（2）加强对巡检工的管理，做到日常巡检到位，巡检记录及时、准确，让岗位人员养成发现问题及时处理和汇报的良好习惯，尽可能将事故隐患消灭在萌芽状态，确保生产安全。



　　（3）通过对一些新型干法熟料生产线的调查，一些企业的煤磨自动灭火系统损坏，CO2钢瓶无气等，给安全生产造成隐患。因此，重视消防管理工作，定期对消防设备进行检查，确保消防设施始终处于有效状态显得十分重要。

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人间正道是沧桑

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百足桥

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