文档介绍：安庆石化化肥厂炉1102事故分析
安庆石化特种设备检验检测站吴试矛
一、事故起因:
2003 年4月5日中午12点,安庆石化化肥厂合成车间的终脱硫加热炉(炉1102)对流段突然发生爆管,引起了一场大火。经消防部门和车间职工的共同努力才将火势控制住并最终扑灭。
二、事故现象:
事后检查发现,发生爆管的部位是位于炉顶对流段南侧的进料管,该部位处于对流段炉墙外的保温箱内,爆管部位周围的几根炉管也出现不同程度腐蚀减薄。
出现的问题很奇怪。炉子的加热用的是渣油,其中含有大量的硫,但是炉膛内的炉管并没有明显腐蚀,无论是辐射段还是对流段。而炉墙外该管明显减薄以至于爆管(图1、图2、图3)。由照片可见,该管在炉墙外的明显减薄部分仅限于保温箱内,保温箱外并无减薄。从破口处还可见(图4),腐蚀是在外部进行的,管子内部并没有腐蚀迹象。既然是终脱硫加热炉,就是说明炉管内是含硫的油份,但是这些含硫油份并没有造成炉管的内部腐蚀。
三、检查与分析
经过对炉子的整体检查,发现在炉子的爆管部位,炉顶对流段南侧的保温箱的炉管进料处有一处破洞且保温棉缺损(图5、图6)。而在炉子的对流段的北侧,相同部位的保温箱的盖板却是完全敞开着的,但是北侧的炉管并没有发生腐蚀。
我们知道,硫酸露点腐蚀的机理是:当燃料中含有硫时,燃烧产生的二氧化硫与可能存在的氧气结合,生成三氧化硫,进而和可能存在的水蒸气结合,生成硫酸蒸汽。当温度低于硫酸的露点的时候,就在金属表面结露,从而对金属产生严重的腐蚀。
OS2+O2→OS3
OS3+H2O→H2SO4
H2SO4+Fe→H2+FeSO4
前人的研究表明,燃料中所含的硫会有6%~10%在燃烧后转化成SO3,继而生成硫酸。烟气内SO3含量越高,露点温度越高。炉管管壁温度至少要高于烟气露点温度25℃才能保证不产生硫酸露点腐蚀。若燃料中硫含量小于1%,保证炉管不被露点腐蚀的炉管管壁温度最低应该为135℃;若燃料中硫含量为4%~5%,保证炉管不被露点腐蚀的炉管管壁温度最低应该为149℃[1]。这就是说,当燃料中硫含量小于1%的时候,烟气的露点腐蚀温度为
110℃,而在燃料中硫含量为4%~5%时,烟气的露点腐蚀温度为124℃。烟气中的硫含量越大,所形成的硫酸露点就越高。
该加热炉使用的是渣油燃烧加热,根据我厂质量管理部的质量简报可知,~%[2]。燃烧渣油所形成的高温烟气中含有大量的二氧化硫。由于炉内温度很高,远远高于形成硫酸露点腐蚀的温度,所以,炉膛内的绝大多数炉管没有腐蚀的迹象。但是,由于在炉顶对流段南侧的保温箱的炉管进料处的一处破洞,新鲜空气可以大量进入,一来降低了该处的温度,二来带入了空气中的水蒸气。由于炉管进入炉膛处正好是钉头管,用耐火泥封堵,密闭性能不好,炉膛内的OS2很容易溢出,从而与新鲜空气接触,形成OS3并进而与空气中的水蒸气结合生成H2SO4。因为温度的降低已经正好处于硫酸露点腐蚀温度之下,所以在保温箱的破口处就形成了硫酸腐蚀,早成了炉管的严重减薄以至于爆管。
那么,同样是与新鲜空气接触的炉顶对流段北侧被打开了保温箱,为什么没有发生硫酸露点腐蚀呢?可以考虑的是,由于炉顶高度较高,空气流动频繁,由炉内溢出的OS2无法积聚,才一溢出就被风吹散了,所以不能在