第29卷第1期天津理工大學學報Vol. 29 No. 12013年2月JOURNAL OF TIANJIN UNIVERSITY OF TECHNOLOGYFeb. 2013文章編號:1673-095X(2013 )01-0061-04HAZOP在煤制甲醇系統(tǒng)中氣化爐部分的應用分析耿秋麗，陳全(天津理工大學環(huán)境科學與安全工程學院，天津300384)摘要:為掌握某企業(yè)甲醇車間氣化工段中氣化爐所涉及的工藝、設備存在的危險性,本文采用了危險與可操作方法進行了分析,得出了在燃燒室溫度高,燃燒室溫度低,表面溫度高,燃燒室壓力高,燃燒室壓力低,出口工藝氣與燃燒室壓差高,液位高和液位低等偏差情況下，可能存在的原因以及后果,并針對性地提出了建議措施,對提高氣化爐的運行可靠性,實現企業(yè)的安全生產提供了保障.關鍵詞:危險與可操作性研究(HAZOP);風險分析;氣化爐;措施中圖分類號: X913.4文獻標識碼: Adoi:10. 3969/j. issn. 1673-095X. 2013.01. 016Application analysis of HAZOP at gasification furnace in thesystem of coal to methanolGENG Qiu-li, CHEN Quan( School of Environmental Science and Safety Engineering, Tianjin University of Technology , Tianjin 300384, China)Abstract: To master the process and equipment risk involved in gasifier of the corporate methanol workshop gasfication sec-tion, the aticle used the method of hazard and operability study to analyse, obtained in some situation such as high tempera-ture in combustion, low temperature in combustion, surface of high temperature, high pressure in combustion chamber, lorpressure in combustin chamber, high dfferent pressure between the gas of export and combustion chamber, high liquid leveland low liquid level. there may be reasons and consequences , and puts the recommendation measures to improve the opera-tional reliability of the gasifier, aiming at safety production to the corporate.Key words: hazard and operability analysis( HAZ0P); risk assessment; gasification fumace; measure甲醇是重要的化工產品與原料,并定位于未來Study ,縮寫HAZOP)是一種用于辨識缺陷、工藝過程清潔能源之一.發(fā)展煤制甲醇,以煤代替石油,是國危險及操作性問題的定性分析方法,這種方法旨在家能源安全的需要,也是化學工業(yè)高速發(fā)展的需求.設計階段就能對將來潛在的危險有預先的認識,以近年來中國煤化工超常規(guī)發(fā)展,而且煤化工面臨的.保證更少的事故的發(fā)生.風險較多,因此針對煤化工工業(yè)的風險評價顯得尤HAZOP之所以被廣泛應用,是因為該種分析方為重要.目前的風險評價方法有許多，如工作危害分法能對工藝設計進行全面系統(tǒng)的分析研究和審查,析法(JHA)、作業(yè)條件危險性分析法(LEC)、安全檢以確保裝置的生產安全.通過HAZOP分析可以使設查表法(SCL)等,但是針對煤化工行業(yè),危險與可操計和操作人員更加全面和深人的了解裝置的性能，作性分析( Hazard and Operability Study)是一種較為全面系統(tǒng)辨識出工藝裝置中的風險和危害因素,也適用的方法,該方法能夠系統(tǒng)的辨識偏離設計目的能識別出設備的設計缺陷，最終保證了裝置的生產的偏差,并分析其可能原因和可能產生的后果'1.安全.HAZOP是將工藝圖或操作程序劃分為若干分1危險與可 操作性分析概述析部分,利用引導詞找出過程的危險,識別出具有潛危險與可操作性分析( Hazard and Operaility在危險的偏差.目的是發(fā)現可能存在的工藝危險和收稿日期: 2012-09-18.中國煤化工作者簡介:耿秋麗(1987- ),女 ,碩士研究生.通訊作者:陳全(1963- ) ,男,教授,E-mail:cq@ cqm. com. cn.MHCNMHG●62●天津理工大學學報第29卷第1期操作問題,并從根源上提出控制措施.HAZ0P分析CO2 +C-→2CO△H0 = 162.4 kJ/mol流程如圖1所示[2.3 HAZOP在氣化爐部分的應用確定分析目標.對象和范圍本文以寧夏某煤化工企業(yè)甲醇公司氣化車間為例,對該廠氣化車間使用的氣化爐應用HAZOP分↓分析準備析,以辨識評估其可能產生的風險.在本案例中,分設施的資料收集析對象是氣化車間的氣化爐. HAZOP小組由相關方委任HAZOP面的專家組成,在分析前需準備好氣化爐的管道和組長及私書儀表圖( P&ID圖)和氣化爐工藝流程圖(PFD圖)等I1.氣化爐P&ID圖如圖2所示.HAZOP工作| HAZOP小組 | HAZOP分析會議策劃成員篩選前期準備60- -EHAZOP工作會議分析 會議跺⑥④4開o⑥國@A編制報告報告編制主題2整改改善決策與安方案落實管理后序跟蹤.a完成貴er圖1 Hazop分析流程圖圖2氣化爐部分P&ID圖Fig. 1 Analysis process of HAZOPFig.2 P&ID diagram of the gasifier2氣化爐簡介3.1確定節(jié) 點和偏差根據HAZOP分析的流程,分析一個工藝裝置或某煤化工企業(yè)甲醇車間所使用的是德士古氣化流程時首先要劃分節(jié)點本案例在劃分HAZOP分析爐,該氣化爐是一種以水煤氣為進料的加壓氣流床部分時,根據HAZOP分析的功能和特點,將整個氣氣化工藝(3].水煤漿通過噴嘴在高速氧氣流的作用化裝置分為13個部分.本文由于篇幅有限,特選取下,破碎、霧化噴入氣化爐.在爐內氧氣和霧狀水煤氣化爐為分析部分,作為節(jié)點漿受到耐火磚的高溫輻射作用下,迅速經歷預熱、水確定節(jié)點后,應根據要素和引導詞來確定具有分蒸發(fā)、煤的干餾、揮發(fā)物的裂解燃燒以及碳的氣化實際意義的偏差,通過對該部分工作原理和流程的等一系列復雜的物理、化學過程,最后生成一氧化分析后,選取生產中相關的工藝參數,列出氣化爐部碳,氫氣,二氧化碳和水蒸氣為主要成分的濕煤氣，分中具有實際意義的偏差[7]，如表1所示.熔渣和未反應的碳,一起同向流下,離開反應區(qū),進3.2氣化爐 部分HAZOP分析人爐子底部激冷室水浴,熔渣經淬冷、固化后被截流3.2.1工 藝流程描述在水中,落人渣罐,經排渣系統(tǒng)定時排放(4).其轉化來自煤漿槽(濃度為58% ~62% )煤漿,由高壓為合成氣的化學反應如下S):煤漿泵加壓,經煤漿上、下游切斷閥送至工藝燒嘴的C +H20-→CO+H2△H0=118.8 kJ/mol .內環(huán)隙.空分I中國煤化工的氧氣,由氧C +2H20- +CO2 +2HAH0 =75.2 kJ/mol氣流量調節(jié)閥CNMHG下游切斷閥2013年2月耿秋麗，等: HAZOP在煤制甲醇系統(tǒng)中氣化爐部分的應用分析. 63.表1氣化爐部分偏差 表熔融態(tài)灰渣一起向下,經過均勻分布激冷水的激冷Tab.1 Deviation of gasification furnace環(huán)沿下降管進人激冷室的水浴中.大部分的熔渣經引導詞.無多少伴隨部分相逆異常冷卻固化后,落人激冷室底部,粗合成氣從下降管和要素上升管的環(huán)隙上升,出激冷室經文丘里管去碳洗塔.在激冷室合成氣出口處設有工藝冷凝液沖洗水,以溫度溫度高溫度低防止灰渣在出口管累積堵塞.壓力壓力高壓力低3.2.2 HAZOP 分析壓差壓差高根據上文中對HAZOP分析步驟和方法的描述,液位液位高液位低以及分析前的資料準備和HAZOP會議的策劃,按照送人工藝燒嘴的中心管和外環(huán)隙.水煤漿和氧氣經要求召集相關人員召開HAZOP會議,并根據上文中工藝燒嘴充分混合霧化后進入氣化爐的燃燒室中，已得出的有意義偏差,對氣化爐部分按步驟進行在約6.5 MPa、1 350 C條件下進行部分氧化反應.生HAZOP分析,如表2所示.成以CO和H2為有效成份的粗合成氣.粗合成氣和表2 HAZOP 分析表"ab.2 HAZOP analysis of gasification furnace序號 偏差可能原因后果現有措施建議措施1燃燒1)氧氣流量增大;2)高1)損壞氣化爐爐磚， 1)降低氧氣流 量至實際所需氧量;檢查確認制漿 系統(tǒng)室溫壓煤漿泵打量不足;3)導致氣化爐 鼓包;2) 2)高壓煤漿 泵出口流量低低跳車;運行情況 及煤漿泵度高煤漿濃度偏低;4)噴嘴超溫產生泄漏, 導致3)監(jiān)測煤漿 分析頻次和棒磨機煤沖洗水 是否漏進煤霧化不好;5)送氣閥關過氧爆炸;3)燒壞激 漿分析頻次 ;4)氧煤比高高延時跳漿管線;煤漿管線 上閉,導致系統(tǒng)壓力急速冷環(huán)、下降管.車;5)系統(tǒng)配有兩個安全閥;6)溫的沖洗水閥 上盲板;上升;6)溫度計誤度計定期校驗;7)氣化爐爐膛溫度指示.高報警.2燃燒1)氧氣流量低;2)氧氣下渣口堵, 導致拱頂1)空分裝置有 氧氣流量監(jiān)測、流量1) 建議增加氧氣流純度不夠;3)煤漿流量溫度升高.壓力自調系統(tǒng),氧氣總流量低低跳量/煤漿 流量比低報度低高;4)投料時爐溫低;車;2)空分系統(tǒng)有氧氣純度在線監(jiān)警 ,延時跳車;2)建5)溫度計誤指示.測儀;3)爐溫過低時禁止投料;4)議增 加渣口壓差高溫度計定期校驗;聯鎖.表面1)爐膛溫度高;2)爐磚氣化爐爐壁鼓包變 1)氣化爐爐膛溫度高報警 2)攜帶1)建議增 加氣化爐燒損嚴重,爐磚脫落，形,嚴重時 導致燒便攜式紅外測溫 槍每小時巡檢1表 面熱偶溫度380C高磚縫竄氣;3)燒嘴發(fā)生穿, 工藝氣泄漏,引次;3) 短期停車后對爐磚進行檢時高報警, 以便于申偏燒,導致局部高溫.發(fā)著火中毒.查,發(fā)現燒損及時更換.請停車.2)確認氣化爐現場有有毒氣體探測聲光報警,并考慮提供便攜式有毒.氣體探測器.4燃燒1)渣口堵塞;2)氣化爐1)氣化爐 相關連接1)渣口壓差高報警;2)碳洗塔塔盤 建議增加渣口 壓差室壓后工序流程不暢通,使部位泄漏 ,可能引起定期檢查清洗;3)文丘里壓差高報 (氣化爐出口合成氣力高系統(tǒng)壓力升高3)澈冷著火;2)氣化爐超警;4)氣化爐緊急停爐系統(tǒng);6)氣 與氣化爐 燃燒室壓室積渣過多,堵塞下壓, 發(fā)生物理爆炸;化爐與鎖斗壓差高報警.差)高聯鎖. .降管5燃燒1)與氣化爐本體連接1)泄壓過快, 造成下1)現場裝有可燃氣體報警器:2)碳 排渣 系統(tǒng)聯鎖在氣的管道、閥門、法蘭泄降管變形、爐磚松動、洗塔粗煤氣出口壓力低報警;3)空 化操作 規(guī)程中未明力低漏;2)鎖斗排渣系統(tǒng)閥觸媒粉化塔盤變形分裝置有氧氣流量監(jiān)測.流量壓力確，建議根據實際情門誤動作，氣體泄漏，等事故;2)發(fā)生中毒、 自調系統(tǒng), 氧氣總流量低低跳車;況在操作規(guī)程中 予3)反應供料煤漿、氧氣著火;3)降壓太快使 4)高壓煤漿泵出V瀘呈低坦歌 低府兒明確.突然中斷.氧量突然增加,嚴重低跳車.中國煤化工”時造成氣化爐過氧.MHCNMHG64●天津理工大學學報第29卷第1期續(xù)表序號偏差可能原因后果現有措施建議措施出口1)渣口堵塞;2)破渣機 爐溫升高 ,拱頂超溫1)渣口壓差高報警;2)定時巡檢撈 氣化操 作規(guī)程中未工藝人口堵塞;3)激冷室出渣機出渣量;3)氣化爐與鎖斗壓差找到渣口壓差 高聯氣與口合成氣堵塞;4)氣化高報警;4)氣化爐液位高報警,現鎖相關內容,建議增燃燒爐液位過高場裝有就地指示液位計.加渣口壓差(氣化爐室壓出口合成氣與氣化爐燃燒室壓差)高聯鎖. .7液位 1)激冷水量過大;2)黑 1)工藝氣帶水,洗滌 1)氣化爐液位高報警, 現場裝有就 氣化操作規(guī)程重點高水自調閥開度小或排效果下降, 觸媒帶灰地指示液位計;2) 碳洗塔液位高報液位控制 中顯示氣水管線不暢通;3)液位嚴重;2)氣化爐壓力 警;3)黑水排放管道有流量監(jiān)測低 化爐 液位高于77.假指示.升高.報警;4)液位計定期校驗、沖洗;5) 8% 報警,與經驗值氣化爐嚴重排水不暢，考慮減負荷70%不符 ,建議根據或氣化爐停車.實驗測試結果重新修改.液位1)激冷水量小或中斷; 1)工藝氣溫度高,洗 1)合成氣出口溫度高高跳車;2)激 鎖渣閥長 期使用磨2)氣化爐炭黑水系統(tǒng)滌效果差,文丘里管 冷水流量低報, 激冷水泵自啟動;損較大, 容易泄漏,故障,導致炭黑水排放堵塞;2) 激冷室溫度3)氣化爐有液位監(jiān)控 .現場裝有就建議定 期檢修.量過大;3)氣化爐超高高;3) 氣化爐聯鎖停地指示液位計.溫,蒸發(fā)水量過多;4)車;4) 下降管變形、氣化爐工藝氣帶水嚴燒損;5)無液位時 工重;5)液位假指示;6)藝氣竄到液 相管道鎖渣閥泄漏.造成閃蒸系統(tǒng)超壓.錄.對于未采納的建議需要進行原因分析,并予以4結論記錄.針對氣化爐部分的HAZOP分析,共明確4個重總而言之,由于HAZOP的特點,今后會被越來要工藝參數作為分析要素,通過要素與引導詞建立越廣泛的應用，企業(yè)以及員工應該理解這種方法,并偏差矩陣得出8個有意義的偏差.基于偏差分析出在此基礎上進- - 步使用.33條導致偏差的原因,并針對具體原因明確了36條參考文獻:現有控制措施.通過HAZOP小組討論,共提出10項建議改進措施.[1]張海峰 ,牟善軍.煤氣化工藝風險管理[ M].北京:中國通過對氣化爐HAZOP分析可以得出:燃燒室溫石化出版社,2012:28- 30.度偏高氣化爐表面溫度偏高會導致氣化爐鼓包,甚[2] 姜春明,趙文芳. HAZ0P分析核心技術[J].安全、健康和環(huán)境,2005 , 10(4) :56-62.至燒穿引起泄漏,在生產使用中應按時監(jiān)測,嚴格控制氧氣流量和氧煤比.此外,氣化爐燃燒室壓力偏高黃劍平.德士古水煤漿氣化裝置氣化爐過氧問題的探討[J].大氮肥,2009 ,32(2) :88-90.可能會引起氣化爐壓力過高而發(fā)生爆炸,在日常生張玉寶.HAZOP分析方法在使用化工生產裝置中的應產中應監(jiān)測渣口壓差,并定期清洗相關管件.另外，用分析[J].中國化工貿易,2012(4) :198- 201.在HAZOP小組討論中發(fā)現在設計中未體現出冬季李靖,周艷,陳全,等.HAZOP在熱電廠制氫系設計標準,如冬季的防凍措施,有些死角在冬季氣溫統(tǒng)中的應用[J].天津理工大學學報,2010,12(3):7-8.較低時容易發(fā)生凍結.[6]趙鐵錘.安全評價[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2003:針對發(fā)現的氣化爐部分設計方面、操作規(guī)程及31-34.管理上存在的不足,明確了控制或消減措施,有利于[7]吳玉新,張建勝.Texaco氣化爐混合過程及化學反應過提高氣化爐使用中的工藝安全水平,企業(yè)應針對上程中的控中國煤化工j技術,2010,15述措施建議,采取有效措施予以落實,并進行詳細記(4): 11-YHCNMHG