一起脫硝氨水在分解爐內爆炸事故的分析及預防

　　2015年5月22日6:37:50，某公司3號窯發(fā)生爆炸事故，爆炸持續(xù)時間約2s。事故造成重約6t的兩扇窯門平直飛出，其中一扇門飛出20余米，另一扇門飛出卡在余熱發(fā)電AQC爐與噴煤管之間;噴煤管后退約5m，送煤管道折斷移位;分解爐鵝頸管頂部部分澆注料迸出;3號生產線從窯系統(tǒng)至生料制備和廢氣處理系統(tǒng)全部出現正壓冒塵。事故引發(fā)次生事故，噴煤管送煤管道折斷引起煤粉大量外泄，受窯頭高溫氣體噴出影響，煤粉被引爆，但爆炸威力有限，現場沒有受到破壞，據目擊者反映，窯頭出現類似蘑菇狀煙塵。由于事發(fā)現場沒有人員，所幸無人員受傷。

　　1生產線基本情況

　　該生產線于2008年開工建設，2009年3月建成投產。回轉窯Φ4.8m×74m，雙系列5級預熱器+TDF分解爐，設計產能5000t/d，投產后日產量約5800~6200t/d，生產線脫硝工程采用SNCR脫硝技術，2014年6月投入使用，NOx排放濃度<400mg/Nm³。

　　2爆炸物的確定

　　2.1原燃材料的化學分析

　　這起事故在回轉窯系統(tǒng)內部產生，由于沒有可靠的監(jiān)測儀器和監(jiān)測手段，所以我們采用排除法進行分析?；剞D窯系統(tǒng)正常生產使用的原燃材料為石灰石、石英砂選礦污泥、頁巖和鐵尾渣。燃料使用的是煙煤，脫硝還原使用的是魯南化肥廠生產的濃度為20%的氨水。生料、熟料及窯灰化學分析見表1，煤的工業(yè)分析見表2，可見生料、熟料以及窯灰不是爆炸物，最有可能的爆炸物是煤粉、CO和氨水。

　　2.2假定爆炸物為煤粉

　　查看事發(fā)時頭尾煤風壓趨勢圖，爆炸時間為6:17:50左右，窯頭窯尾用煤量非常穩(wěn)定，爆炸前頭煤用量為10.80t/h，尾煤用量為14.80t/h，給定和反饋非常穩(wěn)定，沒有出現失控現象，同時結合窯電流、分解爐出口溫度以及二次風溫等參數，爆炸前窯系統(tǒng)一切正常，沒有任何跡象表明煤粉噴入過量，因此煤粉爆炸的可能性可以排除。

　　2.3假定爆炸物為CO

　　CO爆炸和煤粉爆炸一樣，需要達到一定的爆炸濃度。CO濃度的增加，必須符合兩個條件，一是氧含量降低，二是煤粉噴入過量。查看事發(fā)時窯頭窯尾用煤給定及反饋、預熱器壓力趨勢圖，預熱器負壓趨勢比較平穩(wěn)，說明窯系統(tǒng)內部用風比較穩(wěn)定，所以供應煤粉燃燒的氧氣含量可以認為沒有發(fā)生變化，同時煤粉用量也比較平穩(wěn)，所以可以認為沒有增加。因此CO爆炸的可能性可以排除。

　　2.4假定爆炸物為氨水

　　由于3號線脫硝運行時間短，儀表數據“三對應”不到位現象時有發(fā)生，設計氨水流量范圍是0~800L/h，正常生產時，中控室操作畫面流量反饋的數值一般在300~500L/h，而此時現場儀表反饋的數值是600~800L/h。所以為統(tǒng)計實際氨水用量，我們采用了進廠氨水容量除以使用天數的方法計算得出氨水流量約為630L/h。

　　2015年5月21日13:00開始，3號線中控脫硝氨水用量從500L/h逐步上升，22日2:00~4:00，中控員已經調整為900L/h，4:00至爆炸時刻止，氨水流量接近1400L/h。

　　根據脫硝原理，在保證脫硝效率前提下應該是多排多噴、少排少噴，但是從2015年5月22日3:00~5:00時，NOx排放濃度都>400mg/Nm3，在窯況比較穩(wěn)定的情況下，NOx含量不會增加太多，所以增加的氨水實際上沒有和NOx結合，這就意味著脫硝效率大大降低。經過現場檢查，氨水噴槍噴頭事故前有兩個被燒毀，導致氨水不霧化，其他正常噴槍由于氨水壓力不足，也霧化不好，因此造成氨逃逸，這是NOx排放濃度不能降低的主要原因。氨水和空氣混合物濃度達到15%~25%時會發(fā)生爆炸，由于爆炸時刻氨水用量激增，我們認定氨水就是爆炸物。

　　3結論及預防措施

　　經過分析得出結論，當SNCR系統(tǒng)氨水噴入量過大，氨水和空氣混合物達到一定水平的時候，就可能會引起爆炸，同時爆炸的破壞力十分巨大。為避免此類事件再度發(fā)生，我們做出如下預防措施：

1)責成3號線脫硝工程承建單位強制設定氨水噴量上限并建立氨水用量和窯系統(tǒng)參數之間的連鎖關系。

2)當氨水用量每增加200L/h時，要求有關人員必須對噴氨系統(tǒng)全面檢查。

3)當氨水用量增加至設定上限時，立即停止噴氨，對氨水噴槍噴頭進行檢查。

4)保運人員進行窯系統(tǒng)設備巡檢、工藝巡檢以及處理故障時，應降低脫硝系統(tǒng)噴氨流量或短時停止噴氨。

4結束語

　　水泥企業(yè)脫硝工程投入使用是最近幾年的事情，氨水在脫硝過程中的發(fā)生爆炸事故并不常見，負責脫硝項目建設和調試的單位在企業(yè)的安全培訓中沒有提及氨水爆炸的情形及預防措施，所以，上馬氨水脫硝項目的水泥企業(yè)應該對噴氨脫硝運行引起警覺，采取相應措施，避免爆炸事故的發(fā)生。