李荣军，崔富忠
（伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆 伊宁835000）
［摘 要］安全管理是一个系统工程，为避免安全事故的发生，确保安全生产，应做好全要素过程的安全管理。基于伊犁新天煤化工有限责任公司碎煤加压气化装置（22台Φ4 000 mm气化炉，设计操作压力3.3～4.0 MPa）的生产实际，梳理与总结碎煤加压气化装置开/停车环节气化炉运行管控、DCS自动化控制与联锁结合、主要工艺指标超标处置、安全风险识别管控及防泄漏管理、突出风险管控及加强检修管理，同时指出需全面落实全员安全生产责任制、不断提高装置本质安全水平、加强事故分析与经验教训总结。
［关键词］碎煤加压气化炉；安全运行；检修管理；安全风险识别管控；突出风险管控；全员安全生产责任制；本质安全；生产事故分析
［中图分类号］TQ546.8 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）02-0010-05
0 引 言
近年来，我国煤化工产业发展迅速，碎煤加压气化工艺在煤制天然气项目中广泛应用。碎煤加压气化装置作为煤制天然气项目的龙头，将原料煤转化为粗煤气，工艺过程复杂，操作要求严格，生产过程具有易燃易爆、有毒有害、高温高压的显著特征，生产现场高风险检修作业较多，如果生产管理不当或检修作业中出现失误，就可能引发火灾爆炸、中毒窒息、高处坠落等安全事故，造成人身伤害且带来巨大的经济损失，而检修作业过程中的风险辨识不全面、管控措施落实不认真、履职尽责不到位往往是引起各类事故的主要原因。
伊犁新天煤化工有限责任公司（简称新天煤化）20×108 m3/a煤制天然气项目气化装置采用赛鼎工程有限公司自主开发的碎煤加压气化工艺，配置22台鲁奇碎煤加压气化炉（日常生产中气化炉18台运行、2台备用、2台检修），气化炉规格为Φ4 000 mm，设计操作压力为3.3～4.0 MPa，满负荷下单台气化炉投氧量可达6 890 m3/h。以下结合新天煤化的生产实际，就碎煤加压气化装置的安全运行及检修管理等作一总结。
1 开/停车环节气化炉运行管控
气化炉开/停车过程中，若运行管控不当，可能出现煤气泄漏、氧气泄漏而引起火灾爆炸、中毒窒息等事故，因此必须加强开/停车管理。
1.1 气化炉空气运行阶段
① 严格执行空气点火必备条件，碎煤加压气化炉压力达0.3 MPa，出口温度达140 ℃以上，蒸汽升温时控制蒸汽用量4 500 kg/h，且运行3 h以上，不具备空气点火条件时禁止通入空气点火；② 空气进入气化炉后，跟踪粗煤气中O2与CO2的分析数据，O2含量不合格禁止将煤气切到热火炬；③ 严格按照操作规程取样，确保分析数据真实可靠。
1.2 气化炉切氧条件控制
碎煤加压气化炉切氧（气化炉切氧，是指空气点火成功、气化炉灰床培养良好后，气化剂由蒸汽与空气切换成蒸汽与氧气）前，须确认夹套液位、废热锅炉集水槽液位、废热锅炉壳程液位正常，循环洗涤水泵运转正常，气化炉加满煤（如果气化炉没有加满煤，切氧后将导致粗煤气中CO2含量偏高，严重时出现O2含量超标，可能导致气化炉发生爆炸），灰锁、气化炉顶部法兰温度正常，粗煤气中CO2含量控制在18%～25%、O2含量≤0.40%，气化炉所有法兰无泄漏。切氧过程中先通蒸汽、后通氧气，切氧成功后加强粗煤气中O2与CO2含量的分析，避免粗煤气中O2含量超标，切氧成功气化炉压力应迅速升高，如果未出现压力迅速升高这一现象，立即切断氧气，查找原因并予以解决。
1.3 气化炉提压及热紧
1）气化炉提压过程中需严格控制升压速率，不得超过0.05 MPa/min。
2）气化炉压力2.0 MPa前由于设备在开车过程中升温较慢，尤其是在切氧运行之前，炉内产生热量较少，因此将热紧时间点置于切氧运行之后，压力2.0 MPa以前以查漏为主；气化炉切氧后其压力提至2.0 MPa时对拆卸过的法兰进行第一次热紧，热紧开始条件为气化炉出口温度达180 ℃且运行1 h后。
3）气化炉提压至3.5 MPa后维持运行，待降液管温度达210 ℃以上运行0.5 h后对拆卸过的法兰进行第二次热紧，热紧前现场巡检人员用携带式气体检测仪对法兰进行查漏。
4）热紧过程中，若法兰出现泄漏量过大、现场异响声较大，中控人员要及时降压，异常情况下现场人员需撤离出气化框架。热紧时要使用防爆工具，待法兰温度上升后，采用对角紧固方式，保证螺栓无松动。
5）气化炉并网前，巡检人员在现场对煤锁法兰、灰锁法兰、人孔、洗涤器法兰、气化剂混合管等位置进行查漏，用四合一分析仪检测确认无可燃气体、CO报警后，气化炉并网。
2 自动化控制与联锁相结合
煤气化是一个复杂的多相物理化学反应过程，主要是煤中的碳与气化剂、气化剂与生成物、生成物与生成物及碳与生成物之间的反应。碎煤加压气化是一种自热式、移动床、逆流接触、连续气化、固态排渣的工艺过程，温度、压力是气化反应的必要条件，新天煤化碎煤加压气化炉内燃烧层、气化层的温度在800～1 000 ℃，操作压力在3.3～4.0 MPa，气化炉尺寸大（直径4.0 m、高13 m），如果温度、压力控制失当，会存在一定的安全隐患，而人为操作难以绝对避免气化炉温度、压力、液位（气化炉夹套液位、废热锅炉集水槽液位、废热锅炉壳程液位）控制上的差错，操作失误将会直接造成安全事故，每一个参数设定的正确率必须达到百分之百，不能有丝毫的差错，这就要求碎煤加压气化装置有足够好的自动化控制系统，尤其是气化炉夹套液位、废热锅炉集水槽液位、废热锅炉壳程液位、粗煤气压力控制阀必须自动化。
自动化控制系统中，若调节阀出现故障，必须及时予以隔离更换，并且将自动化控制与联锁相结合，以实现当自动化控制失灵时有联锁保护系统，确保安全运行。以废热锅炉集水槽液位调节为例，废热锅炉集水槽液位由液位调节阀自动控制，当集水槽液位过低时，循环洗涤水泵入口缺水，集水槽与洗涤冷却器之间的循环洗涤水中断，此时射线料位计检测到液位低的信号并反馈给调节阀后，调节阀将关闭，以防集水槽液位过低；但若液位调节阀运行中突然出现故障而操作人员处理滞后，将会造成洗涤冷却器超温，带来较大的安全隐患，此种情况需采用自动化控制与联锁相结合的方式，即当调节阀故障致废热锅炉集水槽液位为25%时联锁废热锅炉底部切断阀自动关闭，当废热锅炉集水槽液位为75%时联锁废热锅炉底部切断阀自动打开。总之，对于碎煤加压气化装置中危险性不高的设备设施，DCS就可以达到安全控制的目的，但对于危险性较高的设备设施，应将自动化控制与联锁相结合，以确保控制的有效性和安全性。
3 主要工艺指标超标处置
更多内容详见《中氮肥》2024年第2期