淺談正壓改造在煤焦化機柜間防爆中的應用

詹國軍,格爾子聰,楊 波

(1.攀鋼集團西昌鋼釩有限公司,四川省 西昌市 615032)

攀鋼西昌煤焦化于2010年建成,在建設時期生產設備是按照鋼鐵冶金企業相關標準進行設計并施工建設的,因此機柜間設計未考慮爆炸性氣體環境;隨著國家標準、規范的更新,已不滿足現行標準、規范的要求,被判定為重大事故隱患。為貫徹國家現行標準、規范,提高設備本質化安全水平,解除生產安全隱患。將爆炸性環境區域非防爆機柜間進行防爆改造很有必要。

1 現狀

西昌煤焦化設置在氣體爆炸區域的非防爆機柜間共有6個,若將機柜間內電氣更換為防爆電氣或改造為防爆機柜將面臨投資大、工期長和系統不能完全停產配合等諸多難題,尋求資質單位將6個機柜間改造為正壓防爆型房間并最終取得防爆認證是最經濟、有效的解決辦法。

2 存在的問題

2.1 成為火災爆炸事故點火源

氣體爆炸區域機柜間內電氣不防爆不僅是事故狀態下成為火災、爆炸事故的點火源,更是會在發生火災、爆炸事故后造成相關電氣儀表及自動化控制設施失效造成事故擴大及次生、衍生災害發生。

2.2 不滿足法規要求

氣體爆炸區域電氣不防爆屬于重大事故隱患,安全生產法第七十條規定:“負有安全生產監督管理職責的部門依法對存在重大事故隱患的生產經營作出停產停業、停止施工、停止使用相關設施或設備的決定,生產經營單位應當依法執行,及時消除事故隱患?！敝卮笫鹿孰[患不及時治理,企業將面臨巨大的生產經營風險。

3 機柜間正壓改造措施

3.1 重點改造的機柜間

6個機柜間均位于氣體爆炸區域內,機柜間內電氣均為非防爆電氣,需通過正壓改造才能整體滿足防爆要求。

表1 改造機柜間明細表

3.2 正壓房間系統的主要組成部分

安全區域設備到正壓房間內的順序依次是:可燃性氣體探測器→取風口-防爆風機→管道→緩沖間→差壓控制器→正壓房間→吹掃系統→差壓控制器等組成。

1.可燃性氣體探測器 2.取風口 3.防爆風機 4.管道 5.緩沖間 6.差壓控制器 7.正壓房間 8.吹掃系統 9.差壓控制器等組成圖1 正壓房間系統組成圖

3.3 正壓房間的工作原理

在正壓房間使用前,通風系統從安全區域將保護性氣體通過風路管道,吹入正壓房間內部,將房間內部可能存在的爆炸性氣體排出,并設置壓力報警器,吹掃通風滿足房間換氣要求后,啟動房間內設備運行。在設備運行過程中,通風系統持續向正壓房間內部送風保持微正壓(P≥25 Pa),保證外部爆炸性氣體無法進入正壓房間內部[1]。

3.4 正壓系統的操作順序

(1)開啟系統控制柜電源,開啟危險氣體檢測儀;

(2)手動將風機出風孔閥門完全打開,將房間管道的進氣管道閥門完全打開;

(3)通過風機控制箱,啟動風機,在安全區域取風安全性氣體,送入正壓房間現場;

(4)啟動正壓控制裝置、開啟壓差控制器電源;

(5)當通氣后壓力大于 50 Pa 時,吹掃藍色燈亮,同時啟動吹掃裝置開始計時(紅色燈亮) →進入預吹掃狀態→30 min 后(綠色燈亮)給出啟車信號,通風量滿足房間置換要求;

(6)啟動房間內電氣設備。

3.5 風機具體參數

現場改造的機柜間共有6個,取風位置為4個:

(1)搗鼓焦爐鼓風機機柜間的風機設有單獨的取風口,風機為一開一備;

(2)頂裝焦爐鼓風機機柜間的風機設有單獨的取風口,風機為一開一備;

(3)搗鼓焦爐交換機機柜間和電氣室的風機設有單獨的取風口,風機為一開一備,一臺風機分別給兩個房間進行送風;

(4)頂裝焦爐交換機機柜間和電氣室的風機設有單獨的取風口,風機為一開一備,一臺風機分別給兩個房間進行送風。

表2 風機數量及核心參數表

3.6 吹掃裝置操控及注意事項說明

3.6.1 吹掃準備

改造已將自動吹掃裝置測壓管與正壓房間內連為一體,正壓房間的密封、吹掃裝置的調試也已經準備完畢,用戶每次啟動前,需按照要求預吹掃30分鐘后,再啟動正壓房間。裝置的控制操作為現場控制操作。

3.6.2 吹掃裝置系統組成

吹掃裝置由防爆風機、管道、旁路控制閥、壓力檢測元件及系統控制器等元器件組成。

3.6.3 現場運行流程

改造已將自動吹掃裝置測壓管與正壓房間連為一體,啟動風機前正壓房間的密封、吹掃裝置的調試也已經準備完畢。手動將風機出風孔閥門完全打開,將房間管道的進氣管道閥門完全打開,然后通過風機控制箱,啟動風機。吹掃裝置設置報警值為50 Pa,當通氣后壓力大于 50 Pa 時,吹掃藍色燈亮,同時啟動吹掃裝置開始計時(紅色燈亮)→進入預吹掃狀態→30 min 后(綠色燈亮)給出啟車信號,電機機腔內壓力低于最低壓力50 Pa時(最低壓力指示燈變為黃色燈)。

啟動電機條件為黃色 SV 不亮、綠色 Encl 指示燈亮起。

3.7 增設可燃氣體檢測器

可燃氣體檢測儀用于檢測現場環境中可燃氣體含量,采用專利設計的傳感器元件,可以有效降低多重背景氣體的交叉干擾,提高響應速度,并有效減少環境溫度和濕度變化帶來的影響。探測器的設計基于國際先進標準,具備極佳的抗電磁干擾能力,賦予了產品極高的可靠性?？扇細怏w探測器進行了全面的隔爆認證,確保產品在危險1區和2區安全使用;帶聲光報警器整體防護等級達到IP65,使用環境溫度-40～+70 ℃。 本系統可燃氣報警儀主要檢測氣體為可燃氣,設置報警聯鎖值為20%LEL。

3.8 日常維護及安全操作注意事項

(1)取風處危險氣體檢測儀報警時,禁止啟動系統。

(2)在最初啟動房間內的電氣元件或停止使用后再次啟動前,首先開啟通風風機,以及風閥,對房間進行吹掃,吹掃時間不宜少于 30 分鐘,并且確認現場差壓控制器不報警可進行通電。

(3)為防止外界雜物通過通風管道進入房間,在風機進風口處設置了一層不銹鋼網狀過濾網,防止外界雜物進入房間。在使用過程中應注意過濾網的清理工作,根據外界環境的清潔程度,定期對過濾網進行清理。清理方法為,關閉風機,打開網狀固定螺絲,將過濾網取出,不銹鋼網可以用清水沖洗,沖洗干凈后用抹布擦干即可再次使用,當發現不銹鋼網有破損情況,請及時進行更換。

(4)檢修或巡檢期間,需要進入正壓房間時,首先確認正壓吹掃裝置是否進行報警,在報警時切勿進入房間,確認安全后方可進入。 進入房間時首先進入緩沖間,人員進入緩沖間后關閉第一道門,然后差壓控制器不報警,打開第二道氣密門進入房間。

(5)所有正壓房間系統運行時,除緩沖間外所有通道均需禁止使用,嚴禁人員從緩沖間以外通道進入房間。

(6)正壓房間內的所有窗戶禁止打開。

(7)在使用過程中如發現正壓控制檢測裝置故障時,應急處置流程為:給出報警信號 —— 馬上操作,恢復正壓 —— 如果在延長的時間內不能恢復正壓或可燃氣體濃度上升到危險程度時,依次切斷電源。

(8)在正壓房間所有門外面應清楚標記注意事項:——“警告-正壓房間-關閉該門”——房間內貼有“禁止打開”標語的門,禁止無關人員進行操作。

4 改造效果

造后的正壓通風型房間滿足現場2區的使用要求;達到安全生產狀態,并滿足法律法規要求。

4.1 A類指標

A類指標為正壓房間安全運行最低要求,一旦低于指標值可能存在安全風險(見表3)。

表3 A類指標及考核值

4.2 A類指標滿足現場

確保60 min吹掃換氣時間,換氣時間通過計算每個房間體積,按防爆標準10倍換氣量,通過風速儀測量流量并計算(見表4)。

表4 A類指標要求值計算表

4.3 B類指標

B類指標為設備設施功能滿足現場運行要求(見表5)。

表5 B類指標項目及考核表

4.4 現場運行記錄

現場A類指標第一、三、四項,房間內及緩沖間壓力值每個房間連續記錄7天;A類指標第二項保證60 min吹掃換氣時間,換氣時間通過計算每個房間體積,按防爆標準10倍換氣量,通過風速儀測量流量并計算,連續記錄7天;B類指標第一、二、三項連續記錄7天(見表6-8)。

表6 運行性能記錄表(壓力、風量)

表7 運行性能檢查表

表8 噪聲、溫度記錄表

通過改造后,房間壓力值、緩沖間壓力值及風量均滿足功能考核要求,同時取得了正壓房間防爆合格證。

5 結論

煤焦化生產工序6個機柜間通過正壓改造后功能考核滿足要求;同時通過具備檢測認證資質的第三方機構檢測認證,取得了正壓房間防爆合格證,徹底解決了機柜間內電氣不防爆的問題,提升了設備本質化安全水平,滿足法律、標準要求。