浅淡空分制氧装置冷箱扒砂作业要点

浅淡空分制氧装置冷箱扒砂作业要点

摘要：空分装置冷箱扒砂作业中，液爆和砂爆事故屡有发生，且有上升的趋势，本文介绍扒砂过程中事故，试析液爆和砂爆原因，结合经验对冷箱扒砂作业提出控制要点，以引起重视，共同探讨，避免和防范事故发生。 关键词：空分 扒砂 控制

随着我国经济的发展，冶金、化工等行业对气体的需求也不断增加，深冷制氧技术普遍使用。深冷制氧装置的设备和工艺管道均安装在大型的保冷箱内，内填充珠光砂进行保冷，保证整个装置的运行。在装置运行中若冷箱内的设备、管道出现故障，或发生漏气漏液等现象，须部分或全部将装填在冷箱中的珠光砂排除掉，方可进行检修，这个将冷箱内珠光砂排除的作业过程就叫做“扒砂”。

扒砂虽不是一个复杂的作业，目前大型空分装置冷箱的珠光砂填充量多在5000立方以上，所以扒砂作业耗时、耗材、耗人力，且有一定危险性。近年来许多的空分制氧装置在冷箱的扒砂过程中发生事故，且有不断上升的趋势，尤其是砂爆和液爆，给整个装置造成很大破坏，给作业人员的生命带来威胁，给经济造成很大的损失。

例如2009年7月15日7时30分左右，某特钢公司在空分装置检修中，现场管理人员发现6000空分装置分馏塔冷箱中段外壁有结霜现象，当即紧急停车并安排对分馏塔进行检修。15日6时许，工人在冷箱原扒砂孔旁边割开了一个 600x 800x 600毫米的扒砂口。7时许，扒砂人员开始通过扒砂口进行扒砂。7时30分左右，冷箱内珠光砂大量喷出，分馏塔上塔倒塌，造成现场扒砂作业人员3人死亡、8人入院观察治疗。

2006年1月6日9时51分，某钢铁(集团)有限责任公司氧气厂3号制氧机组空分塔扒砂过程中，因珠光砂从空分塔底入孔处喷出，发生重大窒息事故，造成7人死亡，轻伤24人，直接经济损失122.6173万元。

以上此类在冷箱扒砂作业中发生液爆和砂爆的事故屡有耳闻，所以对液爆和砂爆事故的发生要充分认识，积极预防，对扒砂作业的操作予以控制，避免事故的发生。

冷箱扒砂过程中，最为恶劣的就是发生液爆和砂爆，笔者参与了不少的冷箱检修工作，也经历过液爆和砂爆，在这里对液爆和砂爆形成进行简要分析如下：

低温液体气化后具有很大的膨胀量，如在0℃和101.3KPa压力下，1L的低温液氮气化后的气体体积为674L，1L的低温液氧气化后的气体体积为800L。冷箱内填充的保温材料珠光砂体积小、含水率低、重量轻、绝热性能好，流动性强。冷箱如发生漏液或存有低温液体，这部分密闭在空分冷箱内的低温液体受外界热空气进入，或珠光砂流动升热后急剧气化，冷箱内压力急剧升高，冷箱中的保温材料珠光砂在低温液体急剧气化膨胀的作用下，导致冷箱外壁变形、破裂，随气流通过压力释放口喷出冷箱，形成了“液爆与砂爆”。

对冷箱扒砂作业要引起高度的重视，尤其是冷箱内有漏液和存有低温液体的情况下；要认真的分析，周密的组织，科学的安排确保安全。结合工作经验及有关事故案例，笔者认为在扒砂作业中要注意控制以下一些作业要点：

作业准备：扒砂作业前，要认真的分析冷箱的具体情况，认真制定具体的操作工艺，明确各项安全措施，组织安排好作业人员，做好扒砂前的各项准备工作，冷

箱周围设警戒线，并有在紧急情况下的安全撤离通道。

冷箱卸压：冷箱内因容器、管道泄漏而使低温液体渗入珠光砂中，在冷箱停止工作开始加温时，应打开冷箱顶部和主换热器平台装砂口，开启冷箱安全阀，以便于冷箱卸压。

设备管道加温：对冷箱内设备管道各个部位及系统加温应彻底，均匀，并监控冷箱内各点温度情况，控制均匀加温、控制加温速度，在塔内各点温度在常温后再加温些时间，以使冷箱内珠光砂逐步升温，如时间允许，在加温停止后，冷箱最好能静止一段时间左右。 珠光砂加温气化：珠光砂的加温气化主要通过冷箱密封气，应冷箱情况进行分析，在冷箱底部通入气封氮气加温，使渗入珠光砂内的低温液体随环境及气封气逐步气化，从冷箱顶部装砂口排出。加温过程中，应密切注意冷箱的密封气压力，冷箱是否有珠光砂流出，视具体情况调整加温气源压力和加温气流量。操作人员在操作阀门时应缓慢进行，防止操作过快导致加温气量和操作压力过大。密切注视冷箱内的声音是否正常。

环境检查：测量冷箱内气体含量，其含量应小于20%氧含量，加温结束后，关闭冷箱的密封气，直至冷箱密封气压力指示为零。

扒砂顺序：扒砂最好从上至下分层进行，建议扒砂从中部开始，在中部以上扒完后，方可开底部扒砂口，以减少砂爆发生的机率和降低砂爆发生的危害，如已确定冷箱内液体泄漏量较大，且冷箱静止时间短，则应从上而下分多层扒砂，减少砂爆的机率及降低砂爆烈度。没有泄砂口的设备，拆卸人孔螺丝，但螺丝不能全拿掉，应在上两个角上仅有松动。

珠光砂清理：扒砂时，采用铲车等机械进行施工，将流出的珠光砂铲到一边进行装袋，以防止装砂人员在卸砂口作业时突然喷砂而无法撤离。 安全交底，作业防护及砂爆预案：扒砂人员要提前做好施工技术及安全培训交底，配备护目镜、防尘口罩等劳动保护用品，制定相应的应急预案，确定产生砂爆的人员撤离方法、路线要提前明确，并保证安全通道畅通。

过程监控：扒砂过程要派专人监测冷箱内气封气压力、基础温度。一旦发现气封气压力有异常升高现象，应通知扒砂人员迅速撤离现场。严格控制泄砂速度，即泄即装。留有通道以便人员疏散。

结语：随着国民经济的发展，气体行业也得以迅速的发展，空分深冷制氧技术也得到了广泛的运用，且趋大型化方向发展，空分制氧的装置安全运行及检修尤显重要，在检修扒砂过程中，注重安全，有效控制，确保检修工作的进行，安全第一的理念永远也不能丢弃，注重效益必须建立在安全的基础上，安全是最大的效益。

参考文献：

1.《氧气及相关气体安全技术规程》（GB 16912-97） 2.《关于无锡新三洲特钢有限公司“7.15”事故的通报》，无锡市安全生产管理局锡安办?2009?33号文

3.大型空分冷箱“液爆与砂爆”的防范 作者：许文辉 《大化肥》2009年第3期

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