一起空分冷箱“砂爆”事故的分析与防范

一起空分冷箱“砂爆”事故的分析与防范

文康峰

文康峰陕西兴化化学股份公司空分车间710100

摘要：通过对冷箱扒砂过程中发生的“砂爆”事故进行分析，并提出相应的防范措施。

关键词：空分冷箱砂爆

近年来国内外发生多起空分冷箱“砂爆”事故，造成冷箱鼓胀及冷箱内空分设备受不同程度破坏，甚至直接危胁人的生命、机组停产等，严重影响了企业正常生产秩序。公司去年在空分检修过程中发生了一起冷箱“砂爆”事故，万幸未造成人员伤亡和设备损坏，检修后空分系统恢复正常，但给大家敲响了安全生产警钟，在此对事故进行进一步分析，提出冷箱泄漏后扒砂过程防止“砂爆”的预防措施，防止类似事故再度发生。

一、事故经过

1号空分装置型号为KDON6000/13000-Ⅷ,是杭氧集团生产的常温分子筛净化、增压透平膨胀机、加氢制氩、全低压板式外压缩流程。1993年始建，1995年投产，运行至2003年因冷箱内泄漏等，共扒砂3次，处理好系统漏点后又正常生产。间隔10年后，2012年底空分冷箱因内部出现较明显的漏点，冷箱三层平台、主换热器小冷箱结霜严重，最厚处达30公分，另外从大冷箱（内有上、下塔，主冷凝蒸发器，粗氩塔、精氩塔，过冷器等）西侧六层到三层可看到沿冷箱内结构槽钢处全部挂霜。后又因冷箱东侧间隔10米处新上一套装置，在地基打桩过程中振动较大，冷箱内泄漏加剧，元月26日发生北侧箱板冻裂现象。分析泄漏出的气体，大箱顶部含氧量：14.7%，小箱顶部含氧量（三层平台）：86.0%，二楼北冷箱裂缝处含氧量：80.6%，期间多次申请停车进行检修处理，均因生产任务紧未得以实施，元月29日因冷损过大主冷液面保不住被迫停车，进行系统加热。

因检修时间紧张，29日1：00开始一边系统加热一边扒小冷箱的珠光砂，先打开小冷箱顶部人孔再打开侧面人孔，扒出的珠光砂温度特别低，到30日5：00小箱扒完砂，未发现明显泄漏点，只是从大箱到小箱隔板缝处不断有冷气漏过来，再对大冷箱进行全部扒砂查漏。7：00开始拆掉冷箱顶部人孔全部盖板，8：00组织100多人从冷箱底部东、南、北三面4个人孔进行扒砂。起初在人孔处控制珠光砂外流速度，人孔板未拆下，扒砂速度慢，现场人员多。8：28北侧人孔板被全部取下，珠光砂快速从人孔处流出，很快冷箱内就发出轰隆隆的响声，气流夹带珠光砂从三面快速喷出，赶紧组织人员四散撤离，现场已是烟雾迷漫。清点人数后发现一人在事发时口鼻中全是珠光砂，混乱中爬上二楼逃过一劫。

事后对冷箱进行全面检查，内部能流动的珠光砂已全部喷出，但冷箱顶部向下还有约10米高度的珠光砂因结冰，冻结在顶部形成一个“冰盖”，用蒸汽加热20多小时，未有明显效果，再用几根消防水枪从冷箱顶部向下冲，经过10多小时结冰才全部化完，冷箱清理结束。

二、事故原因分析

根据现场所发生的情况，结合检修过程发现的问题和事故前空分生产实际情况来看，产生“砂爆”的原因主要有：

1、冷箱顶部侧面焊缝运行十几年后出现一圈裂缝，以及冷箱上阀门密封圈老化破损，再由于冷箱充气不足或一段时间没充，雨水等进入冷箱造成珠光砂潮湿含水，冷箱上部结冰严重，珠光砂板结，重量增大，导致部分管线变形，最终在粗氩塔回流氩馏分管线弯头处撕裂，产生低温液体泄漏，并向冷箱下部渗漏，积存起来。

2、为了抢时间，缩短了空分冷箱保温材料的加温时间，泄漏的液体并没有被加热到常温，仍积聚在珠光砂中。

3、开始扒砂检修时，虽然打开了顶部人孔，但顶部珠光砂结冰形成冰盖，不能达到卸压目的。这时打开冷箱下部人孔，不能控制速度，珠光砂就顺势而出，热的空气就必然会进入冷箱，使冷箱内空气对流，加上珠光砂的流动磨擦，导致存留在珠光砂内的低温液体急剧气化，冷箱内压力迅速升高，聚集的能量从卸砂人孔口释放，产生砂爆。

4、没有较为完整的空分冷箱扒砂的技术规范，发现冷箱内液体泄漏后，未采用自顶向下、分层扒砂的方法，从而酿成不该发生的事故。

三、防止空分冷箱发生“砂爆”的具体措施

总结日常生产实际和现场检修的工作经验，防止空分冷箱发生“砂爆”事故，需要从以下几方面加强防范：

1、做好设计制造、安装施工，检修作业中的各项把关措施。确保冷箱内管道有足够的柔性以及管架的合理布置，保证空分的安全运转。冷箱上的安全防爆阀应在冷箱出现“砂爆”时，能及时从安全阀释放能量，从而防止冷箱的鼓胀事故。

2、冷箱的密封工作要做好，若密封不严就会在冷箱内产生负压而将冷箱外的潮气吸入，在冷箱低温环境下，珠光砂结冰很容易造成管线应力加大，进而发生泄漏。

3、确保冷箱密封气的正常供应，从而阻止外界空气侵入。经常注意冷箱内压力和分析冷箱内气体成分，从而判断是否有空气进入冷箱内，冷箱内富氧管道、设备是否发生泄漏，还可由此判断出冷箱内是否已发生气体冷凝现象。

4、注意冷箱内基础温度测量点，加强对空分冷箱的各基础温度巡查工作。

5、加强对空分冷箱外表的巡检工作，检查冷箱板是否存在冒汗、结霜、结冰现象，是否有珠光砂从阀门橡皮套中漏出，冷箱内是否有异响等。

6、做好停车检修系统加热及扒砂方案，防止意外发生。