制氢装置安全措施及常见事故案例

制氢装置安全措施及常见事故案例

一、预防措施

1．安全技术措施 （1）减少潜在危险因素

在新工艺、新产品的开发时，尽量避免使用具体危险性的物质、工艺和设备，即尽可能用不燃和难燃的物质代替可燃物质，用无毒和低毒物质代替有毒物质，这样火灾、爆炸、中毒事故将因失去基础而不会发生。这种减少潜在危险因素的方法是预防事故的最根本措施。

（2）降低潜在危险因素的数值

潜在危险因素往往达到一定的程度或强度才能施害。通过一些方法降低它的数值，使之处在安全范围内就能防止事故发生。如作业环境中存在有毒气体，可安装通风设施，降低有毒气体的浓度，使之达到容许值以下，就不会影响人身安全和健康。

（3）联锁

当设备或装置出现危险情况时，以某种方法强制一些元件相互作用，以保证安全操作。例如，当检测仪表显示出工艺参数达到危险值时，与之相连的控制元件就会自动关闭或调节系统，使之处于正常状态或安全停车。目前由于化工、石油化工生产工艺越来越复杂，联锁的应用也越来越多，这是一种很重要的安全防护装置，可有效的防止人的误操作。

（4）隔离操作或远距离操作

由事故致因理论得知，伤亡事故的发生必须是人与施害物相互接触，如果将两者隔离开来或保持一定距离，就会避免人身事故的发生或减弱对人体的危害。例如，对放射性、辐射和噪音等的防护，可以通过提高自动化生产程度，设置隔离屏障，防止人员接触危险有害因素都属于这方面的措施。

（5）设置薄弱环节

在设备或装置上安装薄弱元件，当危险因素达到危险值之前这个地方预先破坏，将能量释放，防止重大破坏事故的发生。例如，在压力容器上安装安全阀或爆破膜，在电气设备上安装保险丝等。

（6）坚固或加强

有时为了提高设备的安全程度，可增加安全系数，加大安全裕度，提高结构的强度，防止因结构破坏而导致事故发生。

（7）封闭

封闭就是将危险物质和危险能量局限在一定范围之内，防止能量逆流，可有效的预防事故发生或减少事故损失。例如，使用易燃易爆有毒有害物质，把他们封闭在容器、管道里边，不与空气、火源和人体接触，就不会发生火灾、爆炸和中毒事故。将容易发生爆炸的设备用防爆墙围起来，一旦爆炸，破坏能量不至于波及周围的人和设备。

（8）警告牌示和信号装置

警告可以提醒人们注意，及时发现危险因素或危险部位，以便及时采取措施，防止事故发生。警告牌示是利用人们的视觉引起注意；警告信号则可利用听觉引起注意。目前应用较多的可燃气体、有毒气体检测报警仪，既有光也有声的报警，可以从视觉和听觉两个方面提醒人们注意。

2．安全教育措施

安全教育是提高各级领导和全体领导职工增强搞好安全生产的责任感，提高执行安全法规的自觉性，掌握安全生产的科学知识，提高安全操作技能的手段。

3.安全管理措施（主要是针对安全的评价，JHA等，根据结果轻重缓急来控制、管理风险）

在安全技术、安全教育、安全管理三个方面措施中，技术措施主要是提高工艺过程、机械设备本身安全可靠程度，控制物的不安全状态，由于人的差错难以控制，所以技术措施是预防事故的根本措施；安全管理是保证人们按照一定的方式从事工作，并为采取安全技术提供依据和方案，同时还要对安全防护设施加强维护保养，保证性能正常，否则再先进的安全技术措施也不能发挥有效作用；安全教育是提高人们安全素质，掌握安全技术知识、操作技能和安全管理方法的手段；技术、教育、管理三个方面措施是相辅相成的，必须同时进行，缺一不可。技术（Engineering）、教育（Education）、管理（Enforcement）措施又称为“3E”措施，是防止事故的三根支柱，要始终保持三者的均衡，不能偏重其中某一方面而忽视其他方面，才能保障系统安全。他们的关系可用图5-1-1来表示。

图5-1-1 “3E”措施之间的关系

二、爆炸事故案例分析

【案例1】 加热炉闪爆事故

加热炉闪爆，是生产中经常发生的事故，其主要原因是操作人员怕麻烦，图省事，炉膛不经充分吹扫置换，采样分析合格，凭经验冒然点火。结果，发生炉膛内瓦斯闪爆事故，轻者损坏炉膛保温，重者造成设备损坏和人员伤害。

一、加热炉闪爆事故分析 1．事故经过

2002年7月11日上午14：30，某厂制氢装置原料预热炉点火时，操作人员刚把火把伸进点火孔，炉膛即刻发生闪爆，火焰从点火孔、看火孔喷出，造成现场操作的一名操作工胳膊烧伤，加热炉辐射段衬里全部脱落。

2．事故原因

（1）事故发生后，对预热炉点火前串入可燃气的原因进行了认真地调查分析，检查发现火嘴前手阀泄漏严重，点火前操作工打开高点放空排凝时，瓦斯通过内漏的阀1进入炉膛，形成爆炸混合气，遇火把发生闪爆。事故现场瓦斯流程见图5-2-1。

瓦斯气 导淋 阀1 瓦斯流控阀 火嘴 炉顶高点放空 图5-2-1 预热炉瓦斯流程图

（2）操作工安全意识不强，违反加热炉点火操作规程，点火前未分析炉膛内爆炸气，只凭经验用蒸汽吹扫炉膛，是严重的违章操作。

3．整改及预防措施

（1）立即更换内漏的阀门，并在火嘴前增加一道手阀，减少或杜绝瓦斯内漏的可能性。 （2）严格执行加热炉点火操作规程，点火前必须分析炉膛内爆炸气，确认合格后才能点火。

（3）进一步加强员工自我防护意识教育，提高员工自我保护能力和处理危险问题的能力，在进行加热炉点火这种危险作业时，首先要做好自我防护，人不要站在点火孔正下（上）方，要尽量远离点火孔，同时将身体加以遮挡，避免人身事故的发生。

二、加热炉点火作业JHA分析

根据以上加热炉点火时发生的事故，我们根据其各项制度的制定及执行情况进行了加热炉点火的作业危险性分析，如表5-2-1所示。

表5-2-1 加热炉点火JHA分析

序号 工作步骤 危害或潜在事件 未使用铜质工具 未制定操作方案 未戴安全帽 未穿工作服 手机未关 主要后果 火灾、爆炸 火灾、爆炸 人员伤亡 火灾、爆炸 火灾、爆炸 现有控制控制措施执行措施 有规定 有规定 有规定 有规定 有规定 情况 未有效执行 已制定规程 偶尔发生 偶尔发生 未有效执行 L 1 1 1 1 2 S 5 5 5 5 5 风险度R 5 5 5 5 10 建议改正/ 控制措施 1 准备工具 2 穿戴劳保 进入作业现场 3 未检查瓦斯阀门 4 作业前检查 未检查三门一板 未检查仪表 未查火嘴长明灯 吹扫炉膛5 爆炸气分析 未吹扫炉膛 吹扫时间不足 炉膛内未分析爆炸气 吹扫间隔长 6 点长明灯 未正面避开头部 未检查炉内燃烧 7 点火嘴 调整燃烧状况 未检查炉内燃烧 未正面避开头部 未检查调整火焰 火灾、爆炸 熄火、爆炸 超温 堵塞 泄漏、爆炸 泄漏、爆炸泄漏、爆炸 有规定 有规定 有规定 有规定 有规定 有规定 有规定 未有效执行 执行较好 执行较好 执行较好 未有效执行 未有效执行 未有效执行 4 1 1 1 4 4 4 5 5 3 2 5 5 5 20 制定规程，严格检查 5 3 2 20 制定规程，严格控制 20 制定规程，严格控制 20 制定规程，严格控制 泄漏、爆炸 人员烧伤 长明灯熄火 熄火、闪爆 人员烧伤 熄火、闪爆 有规定 有规定 有规定 有规定 有规定 有规定 执行较好 未有效执行 未有效执行 未有效执行 未有效执行 未有效执行 4 4 5 4 4 4 5 4 5 5 4 5 20 制定规程，严格控制 16 制定规程，严格控制 25 制定规程，严格控制 20 制定规程，严格控制 16 20 制定规程，严格控制 8 从表5-2-1可以看出，加热炉点火作业中危险度超过20的占的比重较大，说明加热炉点火工作具有较高的危险性。发生事故的主要责任在于车间的管理不善和操作人员的责任心、安全意识不强，对加热炉点火操作规程执行不严。

三、加热炉点火作业预防措施

制定完善的加热炉点火操作规程，并严格执行，是预防或减少加热炉点火事故的根本措施。

制氢装置的原料预热炉（圆筒炉）与转化炉（顶烧箱式炉）因结构不同，点火操作规程也存有差异。

1．点火前的准备

将加热炉施工前后炉膛内的杂物及炉区周围的易燃物清扫干净，对施工质量进行一次全面检查并验收合格；检查火嘴、耐火砖、烟道、鼓风机、引风机等处于良好状态；燃料气、蒸汽等管线吹扫、试压完毕；消防蒸汽、吹扫蒸汽引至炉前，并脱净凝结水；联系仪表，检查各种仪表是否好用，加热炉的联锁已调试好；点火前，将加热炉点火孔，防爆门、看火孔及所有燃料气炉前手阀关闭；引氮气吹扫燃料气管线，并对管线进行置换、气密，采样分析氧含

量≯0.5%；拆除装置界区燃料气线盲板，缓慢打开边界燃料气进装置阀门，引燃料气进燃料气分液罐，投用燃料气压控阀，压力控制在0.3～0.5MPa左右，瓦斯去火炬置换；投用瓦斯加热器及伴热，并加强瓦斯罐脱水排凝，经采样分析氧含量≯0.5%，氮含量≯1%，停置换；打开自然通风门和烟道档板，准备好点火棒（点火枪）、火种。

2．加热炉点火 原料预热炉：

蒸汽脱尽凝结水后，引蒸汽向炉膛吹汽，直到烟囱见汽10～15分钟，赶尽炉子内可能残存的可燃气体。联系化验做炉膛爆炸气，吹扫至爆炸气≯0.5%后停吹汽。

将火嘴一二次风门适当关小，将烟道挡板开度调整在1/3左右，调节负压在-10～-20Pa。引瓦斯至长明灯火嘴前第一道阀门，为防止回火，调节阀后瓦斯压力在0.06MPa左右，投上长明灯压力低低联锁。

燃料气引至炉前，高点放空排凝。点火棒浸上柴油，点燃点火棒，将点火棒（点火枪）放进点火孔，使其火焰达到火嘴的尖端，此时另一人慢慢打开长明灯手阀，点燃长明灯，再点另一长明灯，直到把长明灯全部点燃为止，同时调节长明灯的风门。

在瓦斯压力稳定后，投用燃料气压力低低联锁，点主火嘴时应全开一道手阀，然后慢慢打开火嘴另一道手阀，点燃主火嘴，并调节二次风门及烟道挡板，使各火嘴的火焰形状稳定、火焰呈明亮蓝色，火焰短齐。（如加热炉未设长明灯，可按以上步骤直接点主火嘴）。

当炉膛燃烧稳定，排烟温度上升至180℃以上时，投运鼓风机、引风机，风机运行稳定后关闭自然通风门、快开风门和烟道挡板，同时调整一、二次风门和引风机入口蝶阀开度，控制烟气氧含量在2%～4%，负压在-10～-20Pa。

转化炉：

投运鼓风机、引风机，调整引风机入口蝶阀开度和鼓风机配风量，控制炉膛负压在-10～-20Pa。

联系化验做炉膛爆炸气，合格后引燃料气至炉前，高点放空排凝，脱净存液。引瓦斯至火嘴手阀前，稍开火嘴风门，将点火枪放进点火孔，使其火焰达到火嘴的尖端，此时另一人慢慢打开火嘴前手阀，点燃火嘴。

调节火嘴风门，使火嘴的火焰形状稳定、火焰呈明亮蓝色，火焰短齐。 3．点火操作时注意事项

（1）点火前炉管内一定要有稳定的介质，防止炉管干烧。

（2）点火前向炉膛吹汽，且烟囱冒汽10～15分钟以上，或启运引风机运转15分钟以上，炉膛爆炸气分析合格。

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