煤气发生炉爆炸事故原因及预防措施

      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[1]。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 煤气爆炸火源

  煤气与空气混合后，如果遇到明火容易发生爆炸事故。发生炉煤气在空气中的爆炸极限为20%～74%，在氧气中的爆炸极限为10.0%～73.6%。导致煤气爆炸的原因主要有两种；煤气中含氧量过高或煤气系统内渗入空气，煤气系统发生泄漏。这两种情况均能形成爆炸性混合物，遇到火源而发生爆炸[2]。这两种情况的区别仅在于前者发生在煤气系统内部，后者发生在煤气系统外部。能引起煤气爆炸的火源很多，根据煤气生产的特点，火源主要有以下几种[3]：煤气发生炉中炽热的燃烧火焰以及烧红的炉壁；电气设备不符合防爆要求以及电线短路产生的火花；铁器撞击、摩擦产生的火花；检修时电焊机、气焊机产生的火花；打火机、火柴等生活用火。

  2 煤气发生炉的爆炸原因与预防措施

  2.1 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。

  2.2 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：

  ① 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。

  ② 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。

      2.3 空气管道内煤气逆流

  与煤气发生炉炉体相连的空气管道在正常工作时，煤气不会逆流到空气管道。但是如果突然停电导致鼓风机停止工作，并且逆止阀不起作用时，煤气就有可能从炉底返回到鼓风箱中，由于返回的煤气温度较高(600℃以上)[11]，在空气管道中和空气混合达到爆炸极限就会爆炸。防范措施主要有：

  ① 确保逆止阀密封可靠；

  ② 停电后要加大向炉内输送的蒸汽量，保持炉内正压；

  ③ 停电后要以最快的速度关闭空气阀，切断进入炉底空气的通路，防止空气进入炉内引发事故；

  ④ 视煤气出口压力状况，拉开放散阀降低炉底压力，不让煤气向鼓风箱返流；

  ⑤ 来电后必须先把空气总管中的煤气用蒸汽吹扫，然后才能转入正常运行。

  2.4 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。

  2.5 检修

  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。

  2.6 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 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；

  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[13]；

  ③ 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。

  3 结语

  煤气发生炉爆炸事故的发生是多个因素积聚的结果，因此，在工程中要对煤气发生炉的运行情况认真分析，总结经验，企业管理人员要加强管理，健全各项规章制度，建立完善的应急预案体系，切实提高操作人员的技术水平，使操作人员严格按照操作规程工作，采取有效措施预防和减少爆炸事故的发生。