HAZOP在煤制甲醇系统中气化炉部分的应用分析

第29卷第1期天津理工大学学报Vol. 29 No. 12013年2月JOURNAL OF TIANJIN UNIVERSITY OF TECHNOLOGYFeb. 2013文章编号:1673-095X(2013 )01-0061-04HAZOP在煤制甲醇系统中气化炉部分的应用分析耿秋丽，陈全(天津理工大学环境科学与安全工程学院，天津300384)摘要:为掌握某企业甲醇车间气化工段中气化炉所涉及的工艺、设备存在的危险性,本文采用了危险与可操作方法进行了分析,得出了在燃烧室温度高,燃烧室温度低,表面温度高,燃烧室压力高,燃烧室压力低,出口工艺气与燃烧室压差高,液位高和液位低等偏差情况下，可能存在的原因以及后果,并针对性地提出了建议措施,对提高气化炉的运行可靠性,实现企业的安全生产提供了保障.关键词:危险与可操作性研究(HAZOP);风险分析;气化炉;措施中图分类号: X913.4文献标识码: 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甲醇是重要的化工产品与原料,并定位于未来Study ,缩写HAZOP)是一种用于辨识缺陷、工艺过程清洁能源之一.发展煤制甲醇,以煤代替石油,是国危险及操作性问题的定性分析方法,这种方法旨在家能源安全的需要,也是化学工业高速发展的需求.设计阶段就能对将来潜在的危险有预先的认识,以近年来中国煤化工超常规发展,而且煤化工面临的.保证更少的事故的发生.风险较多,因此针对煤化工工业的风险评价显得尤HAZOP之所以被广泛应用,是因为该种分析方为重要.目前的风险评价方法有许多，如工作危害分法能对工艺设计进行全面系统的分析研究和审查,析法(JHA)、作业条件危险性分析法(LEC)、安全检以确保装置的生产安全.通过HAZOP分析可以使设查表法(SCL)等,但是针对煤化工行业,危险与可操计和操作人员更加全面和深人的了解装置的性能，作性分析( Hazard and Operability Study)是一种较为全面系统辨识出工艺装置中的风险和危害因素,也适用的方法,该方法能够系统的辨识偏离设计目的能识别出设备的设计缺陷，最终保证了装置的生产的偏差,并分析其可能原因和可能产生的后果'1.安全.HAZOP是将工艺图或操作程序划分为若干分1危险与可 操作性分析概述析部分,利用引导词找出过程的危险,识别出具有潜危险与可操作性分析( Hazard and Operaility在危险的偏差.目的是发现可能存在的工艺危险和收稿日期: 2012-09-18.中国煤化工作者简介:耿秋丽(1987- ),女 ,硕士研究生.通讯作者:陈全(1963- ) ,男,教授,E-mail:cq@ cqm. com. cn.MHCNMHG●62●天津理工大学学报第29卷第1期操作问题,并从根源上提出控制措施.HAZ0P分析CO2 +C-→2CO△H0 = 162.4 kJ/mol流程如图1所示[2.3 HAZOP在气化炉部分的应用确定分析目标.对象和范围本文以宁夏某煤化工企业甲醇公司气化车间为例,对该厂气化车间使用的气化炉应用HAZOP分↓分析准备析,以辨识评估其可能产生的风险.在本案例中,分设施的资料收集析对象是气化车间的气化炉. HAZOP小组由相关方委任HAZOP面的专家组成,在分析前需准备好气化炉的管道和组长及私书仪表图( P&ID图)和气化炉工艺流程图(PFD图)等I1.气化炉P&ID图如图2所示.HAZOP工作| HAZOP小组 | HAZOP分析会议策划成员筛选前期准备60- -EHAZOP工作会议分析 会议跺⑥④4开o⑥国@A编制报告报告编制主题2整改改善决策与安方案落实管理后序跟踪.a完成贵er图1 Hazop分析流程图图2气化炉部分P&ID图Fig. 1 Analysis process of HAZOPFig.2 P&ID diagram of the gasifier2气化炉简介3.1确定节 点和偏差根据HAZOP分析的流程,分析一个工艺装置或某煤化工企业甲醇车间所使用的是德士古气化流程时首先要划分节点本案例在划分HAZOP分析炉,该气化炉是一种以水煤气为进料的加压气流床部分时,根据HAZOP分析的功能和特点,将整个气气化工艺(3].水煤浆通过喷嘴在高速氧气流的作用化装置分为13个部分.本文由于篇幅有限,特选取下,破碎、雾化喷入气化炉.在炉内氧气和雾状水煤气化炉为分析部分,作为节点浆受到耐火砖的高温辐射作用下,迅速经历预热、水确定节点后,应根据要素和引导词来确定具有分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化实际意义的偏差,通过对该部分工作原理和流程的等一系列复杂的物理、化学过程,最后生成一氧化分析后,选取生产中相关的工艺参数,列出气化炉部碳,氢气,二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气，分中具有实际意义的偏差[7]，如表1所示.熔渣和未反应的碳,一起同向流下,离开反应区,进3.2气化炉 部分HAZOP分析人炉子底部激冷室水浴,熔渣经淬冷、固化后被截流3.2.1工 艺流程描述在水中,落人渣罐,经排渣系统定时排放(4).其转化来自煤浆槽(浓度为58% ~62% )煤浆,由高压为合成气的化学反应如下S):煤浆泵加压,经煤浆上、下游切断阀送至工艺烧嘴的C +H20-→CO+H2△H0=118.8 kJ/mol .内环隙.空分I中国煤化工的氧气,由氧C +2H20- +CO2 +2HAH0 =75.2 kJ/mol气流量调节阀CNMHG下游切断阀2013年2月耿秋丽，等: HAZOP在煤制甲醇系统中气化炉部分的应用分析. 63.表1气化炉部分偏差 表熔融态灰渣一起向下,经过均匀分布激冷水的激冷Tab.1 Deviation of gasification furnace环沿下降管进人激冷室的水浴中.大部分的熔渣经引导词.无多少伴随部分相逆异常冷却固化后,落人激冷室底部,粗合成气从下降管和要素上升管的环隙上升,出激冷室经文丘里管去碳洗塔.在激冷室合成气出口处设有工艺冷凝液冲洗水,以温度温度高温度低防止灰渣在出口管累积堵塞.压力压力高压力低3.2.2 HAZOP 分析压差压差高根据上文中对HAZOP分析步骤和方法的描述,液位液位高液位低以及分析前的资料准备和HAZOP会议的策划,按照送人工艺烧嘴的中心管和外环隙.水煤浆和氧气经要求召集相关人员召开HAZOP会议,并根据上文中工艺烧嘴充分混合雾化后进入气化炉的燃烧室中，已得出的有意义偏差,对气化炉部分按步骤进行在约6.5 MPa、1 350 C条件下进行部分氧化反应.生HAZOP分析,如表2所示.成以CO和H2为有效成份的粗合成气.粗合成气和表2 HAZOP 分析表"ab.2 HAZOP analysis of gasification furnace序号 偏差可能原因后果现有措施建议措施1燃烧1)氧气流量增大;2)高1)损坏气化炉炉砖， 1)降低氧气流 量至实际所需氧量;检查确认制浆 系统室温压煤浆泵打量不足;3)导致气化炉 鼓包;2) 2)高压煤浆 泵出口流量低低跳车;运行情况 及煤浆泵度高煤浆浓度偏低;4)喷嘴超温产生泄漏, 导致3)监测煤浆 分析频次和棒磨机煤冲洗水 是否漏进煤雾化不好;5)送气阀关过氧爆炸;3)烧坏激 浆分析频次 ;4)氧煤比高高延时跳浆管线;煤浆管线 上闭,导致系统压力急速冷环、下降管.车;5)系统配有两个安全阀;6)温的冲洗水阀 上盲板;上升;6)温度计误度计定期校验;7)气化炉炉膛温度指示.高报警.2燃烧1)氧气流量低;2)氧气下渣口堵, 导致拱顶1)空分装置有 氧气流量监测、流量1) 建议增加氧气流纯度不够;3)煤浆流量温度升高.压力自调系统,氧气总流量低低跳量/煤浆 流量比低报度低高;4)投料时炉温低;车;2)空分系统有氧气纯度在线监警 ,延时跳车;2)建5)温度计误指示.测仪;3)炉温过低时禁止投料;4)议增 加渣口压差高温度计定期校验;联锁.表面1)炉膛温度高;2)炉砖气化炉炉壁鼓包变 1)气化炉炉膛温度高报警 2)携带1)建议增 加气化炉烧损严重,炉砖脱落，形,严重时 导致烧便携式红外测温 枪每小时巡检1表 面热偶温度380C高砖缝窜气;3)烧嘴发生穿, 工艺气泄漏,引次;3) 短期停车后对炉砖进行检时高报警, 以便于申偏烧,导致局部高温.发着火中毒.查,发现烧损及时更换.请停车.2)确认气化炉现场有有毒气体探测声光报警,并考虑提供便携式有毒.气体探测器.4燃烧1)渣口堵塞;2)气化炉1)气化炉 相关连接1)渣口压差高报警;2)碳洗塔塔盘 建议增加渣口 压差室压后工序流程不畅通,使部位泄漏 ,可能引起定期检查清洗;3)文丘里压差高报 (气化炉出口合成气力高系统压力升高3)澈冷着火;2)气化炉超警;4)气化炉紧急停炉系统;6)气 与气化炉 燃烧室压室积渣过多,堵塞下压, 发生物理爆炸;化炉与锁斗压差高报警.差)高联锁. .降管5燃烧1)与气化炉本体连接1)泄压过快, 造成下1)现场装有可燃气体报警器:2)碳 排渣 系统联锁在气的管道、阀门、法兰泄降管变形、炉砖松动、洗塔粗煤气出口压力低报警;3)空 化操作 规程中未明力低漏;2)锁斗排渣系统阀触媒粉化塔盘变形分装置有氧气流量监测.流量压力确，建议根据实际情门误动作，气体泄漏，等事故;2)发生中毒、 自调系统, 氧气总流量低低跳车;况在操作规程中 予3)反应供料煤浆、氧气着火;3)降压太快使 4)高压煤浆泵出V泸呈低坦歌 低府儿明确.突然中断.氧量突然增加,严重低跳车.中国煤化工”时造成气化炉过氧.MHCNMHG64●天津理工大学学报第29卷第1期续表序号偏差可能原因后果现有措施建议措施出口1)渣口堵塞;2)破渣机 炉温升高 ,拱顶超温1)渣口压差高报警;2)定时巡检捞 气化操 作规程中未工艺人口堵塞;3)激冷室出渣机出渣量;3)气化炉与锁斗压差找到渣口压差 高联气与口合成气堵塞;4)气化高报警;4)气化炉液位高报警,现锁相关内容,建议增燃烧炉液位过高场装有就地指示液位计.加渣口压差(气化炉室压出口合成气与气化炉燃烧室压差)高联锁. .7液位 1)激冷水量过大;2)黑 1)工艺气带水,洗涤 1)气化炉液位高报警, 现场装有就 气化操作规程重点高水自调阀开度小或排效果下降, 触媒带灰地指示液位计;2) 碳洗塔液位高报液位控制 中显示气水管线不畅通;3)液位严重;2)气化炉压力 警;3)黑水排放管道有流量监测低 化炉 液位高于77.假指示.升高.报警;4)液位计定期校验、冲洗;5) 8% 报警,与经验值气化炉严重排水不畅，考虑减负荷70%不符 ,建议根据或气化炉停车.实验测试结果重新修改.液位1)激冷水量小或中断; 1)工艺气温度高,洗 1)合成气出口温度高高跳车;2)激 锁渣阀长 期使用磨2)气化炉炭黑水系统涤效果差,文丘里管 冷水流量低报, 激冷水泵自启动;损较大, 容易泄漏,故障,导致炭黑水排放堵塞;2) 激冷室温度3)气化炉有液位监控 .现场装有就建议定 期检修.量过大;3)气化炉超高高;3) 气化炉联锁停地指示液位计.温,蒸发水量过多;4)车;4) 下降管变形、气化炉工艺气带水严烧损;5)无液位时 工重;5)液位假指示;6)艺气窜到液 相管道锁渣阀泄漏.造成闪蒸系统超压.录.对于未采纳的建议需要进行原因分析,并予以4结论记录.针对气化炉部分的HAZOP分析,共明确4个重总而言之,由于HAZOP的特点,今后会被越来要工艺参数作为分析要素,通过要素与引导词建立越广泛的应用，企业以及员工应该理解这种方法,并偏差矩阵得出8个有意义的偏差.基于偏差分析出在此基础上进- - 步使用.33条导致偏差的原因,并针对具体原因明确了36条参考文献:现有控制措施.通过HAZOP小组讨论,共提出10项建议改进措施.[1]张海峰 ,牟善军.煤气化工艺风险管理[ M].北京:中国通过对气化炉HAZOP分析可以得出:燃烧室温石化出版社,2012:28- 30.度偏高气化炉表面温度偏高会导致气化炉鼓包,甚[2] 姜春明,赵文芳. HAZ0P分析核心技术[J].安全、健康和环境,2005 , 10(4) :56-62.至烧穿引起泄漏,在生产使用中应按时监测,严格控制氧气流量和氧煤比.此外,气化炉燃烧室压力偏高黄剑平.德士古水煤浆气化装置气化炉过氧问题的探讨[J].大氮肥,2009 ,32(2) :88-90.可能会引起气化炉压力过高而发生爆炸,在日常生张玉宝.HAZOP分析方法在使用化工生产装置中的应产中应监测渣口压差,并定期清洗相关管件.另外，用分析[J].中国化工贸易,2012(4) :198- 201.在HAZOP小组讨论中发现在设计中未体现出冬季李靖,周艳,陈全,等.HAZOP在热电厂制氢系设计标准,如冬季的防冻措施,有些死角在冬季气温统中的应用[J].天津理工大学学报,2010,12(3):7-8.较低时容易发生冻结.[6]赵铁锤.安全评价[M].北京:煤炭工业出版社,2003:针对发现的气化炉部分设计方面、操作规程及31-34.管理上存在的不足,明确了控制或消减措施,有利于[7]吴玉新,张建胜.Texaco气化炉混合过程及化学反应过提高气化炉使用中的工艺安全水平,企业应针对上程中的控中国煤化工j技术,2010,15述措施建议,采取有效措施予以落实,并进行详细记(4): 11-YHCNMHG