煤化工典型工艺兰炭生产过程中存在的危险性分析

(新疆维吾尔自治区安全科学技术研究院，新疆乌鲁木齐，830011)

兰炭俗称半焦，被认为是一种新型的碳素材料、理想的可燃物[1]和良好的吸附材料[2-3]，广泛地使用于电石制备、铁合金制备和环境治理等领域，但由于近些年产能饱和[4-5]，兰炭生产企业普遍存在重经济效益，轻安全生产的情况，对兰炭生产过程中存在危险性缺乏必要的辨识分析，因此通过本文的研究，有利于提高对兰炭生产过程中存在的危险性辨识分析。

1 兰炭生产工艺流程

兰炭生产主要包括备煤、炭化、兰炭储运、鼓冷、荒煤气脱硫等工序。

1.1 备煤工序工艺流程

原料煤经中间受煤坑、皮带机到筛煤楼，通过圆振筛把煤筛分，筛上≥8mm的煤经皮带机及其上的卸料器，卸入煤塔的料仓内，筛下<8mm的粉煤经其下的皮带机卸到粉煤仓。

1.2 炭化工序工艺流程

原料煤经犁煤器将煤装入炉顶上料仓中，再经加煤阀和辅助煤箱装入炭化室内。加入炭化室的块煤自上而下移动，与燃烧室送入炭化室的高温废气逆流接触。炭化室的上部为预热段，块煤在此段被加热到250℃左右；块煤继续向下移动进入炭化室中部的干馏段，块煤通过此段被加热到680℃，干馏为兰炭。

1.3 兰炭储运工序

炭化炉排出的兰炭经干熄焦后，汇至皮带输送机，经过圆振筛进行筛分，筛分破碎后粒度合适的兰炭经皮带输送到储焦仓储存并装车外运，粒度较小的经皮带机输送到焦粉仓，制成焦球外运。

1.4 鼓冷工序工艺流程

自炭化炉出来的荒煤气经气液分离器进入文氏塔顶部；氨水由文氏塔上部喷淋，下部带有煤焦油的氨水进入冷环水池；煤气由文氏塔下部排出进入旋流板塔下部与顶部来的冷循环氨水逆向洗涤冷却；经过文氏塔和旋流板塔的洗涤冷却将煤气由70℃冷却到35～40℃。

1.5 荒煤气脱硫工序工艺流程

荒煤气先经间冷塔，通过循环水将荒煤气冷却降温至40℃，煤气中的冷凝液进行循环冲洗，荒煤气冷却后会产生冷凝液用于间冷塔的洗涤水，多出的部分外排到鼓冷工序热循环池。煤气出间冷塔进入脱硫强化反应器，与强化脱硫泵送来的脱硫富液进行反应，反应后的气液混合物，一并进入脱硫塔底部，经塔底分离装置将气液两相分离。

2 兰炭装置生产过程危险性辨识分析

兰炭装置生产工艺过程因其涉及煤气、煤焦油等易燃易爆和有毒物质，工艺过程比较复杂，在生产过程中存在很多不安全因素，若设计不当、安装质量差、操作失误、设备未定期维修、生产管理缺陷，不遵守劳动保护安全技术生产规程等因素，均有可能发生火灾、爆炸、中毒等事故。

图1 兰炭生产工艺流程图

2.1 备煤工序存在的危险性[6]

(1)煤自燃：煤是可燃性固体燃料，易发生自燃，煤堆内部接触空气所发生的氧化反应所引起。

(2)粉尘爆炸：原料煤、兰炭在倒运、堆取作业中，会散发出大量煤尘，煤尘在封闭环境中，浓度达到爆炸极限，遇点火源可发生煤尘爆炸。

2.2 炭化工序存在的危险性

(1)炭化炉正常生产过程中，炉顶料仓必须确保满料，绝不允许料位下降至阵伞以下，否则炭化炉内高温煤气逸出，遇空气即发生着火，当周围有可燃物时(如输煤皮带)，可引发火灾。

(2)在送煤气点火供热时，采取不正当的程序，一旦形成爆炸性混合气体后进入燃烧室，遇火源可导致爆炸事故的发生。

(3)在设备运行过程中，由于疲劳损伤、磨损、腐蚀以及操作不当、结构和材料的缺陷，有可能产生穿孔泄漏等现象，可能造成火灾爆炸危险。

(4)炭化炉在点炉前未对进炉煤气进行爆发试验，煤气管道未吹扫完全就直接点炉，可发生爆炸事故。

(5)煤气主管压力波动大，当煤气主管压力过小时，可引发回火发生煤气管道爆炸事故。

(6)炭化炉加热煤气管道内压力过低，止回阀失效时易引起回火爆炸。

(7)炭化炉的放散管，未高出走台5m以上，有造成人员中毒、灼伤危害的可能。

2.3 鼓冷工序

(1)煤气易燃易爆且有毒，如果煤气大量积聚，通风不好，极易导致中毒和火灾爆炸事故。

(2)煤气管道、塔器内以及煤气鼓风机内如含氧量超标，形成爆炸性混合气体，当遇到静电火花、电极放电等点火源时，就会造成爆炸事故。

(3)煤气吹扫排挤空气和易爆混合气体驱逐于鼓风机工序范围以外时，鼓风机启动或其他明火、静电可能导致管路及设备内易爆混合气体燃烧爆炸。

(4)在煤气净化区违章动火或使用易产生火花的工具和设备，易引起火灾爆炸。

(5)煤气循环系统使用的风机电机无防爆、防静电措施，若管线、阀门、密封措施、设备或焊接不符合规范要求，造成煤气泄露，存在中毒、爆炸等危险。

(6)检修煤气鼓风机负压系统设备时，没有预先把通向鼓风机的管线堵上盲板，引发中毒、爆炸等危险。

(7)电捕焦油器未安装氧含量监测仪，送入电捕焦油器中的煤气含氧量超标，氧含量仪未与电捕焦油器电源联锁，氧含量超标时不能自动断电，将会造成火灾爆炸事故。

2.4 兰炭储运工序

兰炭储运工序主要是对从干馏炉炉底通过干熄焦、刮板机排出的兰炭输送到中间贮焦仓储存，贮焦仓兰炭由皮带运输机运送到筛焦楼进行筛分，主要存在机械伤害、坍塌、车辆伤害、粉尘爆炸风险。

2.5 荒煤气脱硫工序

(1)煤气易燃易爆且有毒，如果煤气大量积聚，通风不好，极易导致中毒和火灾爆炸事故。

(2)煤气管道、塔器内以及煤气鼓风机内如果含氧量超标，形成爆炸性混合气体，当遇到静电火花、电极放电等点火源时，就会造成爆炸事故。如某厂煤气净化系统不严密，漏入空气，形成爆炸性混合气体，风机内因检修留有金属屑，高速运转产生火花引起风机爆炸。

(3)调压煤气放散管应控制放散，但其管口高度未高出周围建筑物，且距离地面小于30m，所放散的煤气未点燃或点燃后熄灭未采取措施，未设置灭火设施，会造成人员中毒、灼伤、火灾等危害。

(4)循环喷淋系统设备焊接不符合要求、无防腐蚀措施，有导致煤气泄露的危险。

(5)煤气吹扫排挤空气和易爆混合气体驱逐于鼓风机工序范围以外时，鼓风机启动或其他明火、静电可能导致管路或设备内易爆混合气体燃烧爆炸。

(6)在煤气净化区违章动火或使用易产生火花的工具和设备，易引起火灾爆炸。

(7)集气管设置的或煤气管道设置的自动放散煤气装置失效，造成压力上升，易发生火灾爆炸事故。

3 兰炭生产工艺中危险有害因素分布的主要作业场所

兰炭生产危险性分布的主要场所，如表1。

表1 兰炭生产工艺中危险有害因素分布的主要作业场所

4 兰炭生产工艺危险性分析结果

通过预先危险性分析法，兰炭生产过程中存在火灾爆炸、煤气中毒事故，其危险等级达III级，是兰炭生产中应该重点预防的方面；兰炭生产过程中还存在机械伤害、高温灼烫、车辆伤害、坍塌、高处坠落及粉尘危害，其危险等级达到II级，应高度关注。