烧结砖脱硫塔及厂房火灾认识和分析 上

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   烧结砖脱硫塔及厂房火灾认识和分析  上   
摘要摘要：国内大型燃煤火电厂自上世纪80年代开始，对锅炉烟气中烟尘、二氧化硫和氮氧化物污染，陆续引进国外石灰-石膏湿法脱硫系统FGD进行治理，以满足环境保护要求，正是电力工业引进消化湿法脱硫技术和装备，以及国产烟气治理脱硫系统的推广应用，其他行业工业锅炉大气污染物治理的标准制定和实施、烟气脱硫FGD系统应用。2013年后烧结砖行业也逐渐开始采用了湿法一体化脱硫塔工艺系统，对隧道窑内烟气中的大气污染物进行治理。随着对烟气中二氧化硫、颗粒物、氮氧化物和氟化物四种污染物达标排放的严格要求，原来仅仅采用单一的玻璃钢一体化脱硫塔，已经不能满足排放标准要求，烟气治理工艺逐步升级为“二级治理”模式，即除采用除尘脱硫一体化的玻璃钢脱硫塔外，还增加一级湿电除尘器，形成烟气的湿法二级治理工艺。
根据资料，电力系统国产烟气脱硫FGD系统在建设运行中，陆续出现多起火灾事故，据统计2010年至今，FGD系统火灾事故已超40起以上，大多数火灾原因归结为，施工作业不规范、电焊作业无防护措施、存在可燃易燃物等因素，从而造成脱硫设施火灾事故。
自2018年以来，对于后期采用脱硫塔和湿电除尘器的烧结砖行业，该类烟气脱硫FGD系统也相继出现的火灾事故，并且呈现逐年增加的趋势，同时出现了隧道窑玻璃钢屋面瓦火灾事故。
电力行业和烧结砖行业的火灾事故，可燃物基本相同，均为玻璃钢制品及树脂防腐层等材料，而着火源则有所不同，值得烧结砖行业高度警惕。1石灰-石膏湿法FGD脱硫系统火灾自上世纪80年代开始，火电厂石灰石-石膏湿法FGD脱硫系统运行逐步推广应用，运行要求中，规定烟气温度不高于142℃（重庆珞璜电厂）。在此温度条件下，系统脱硫率达到95%。同时治理工艺为湿法喷淋，FGD系统运行过程中产生火灾较为少见。然而，因FGD系统内部，采用玻璃钢防腐蚀玻璃鳞片树脂涂料，脱硫塔顶部为PP材质的除雾器，PPR材质的喷淋管道，这些都为易燃物质，存在火灾隐患。资料显示，2017年3月年至2018年3月期间，国内湿法FGD系统火灾事故就达到13起（北极星火力发电网讯）。不断出现的火灾事故，其后对起火原因的认定，判定较为清晰准确，基本事故起火原因以不规范施工作业、电焊作业安全措施不到位、存在可燃易燃物等因素，即人为因素为主的责任事故，造成企业脱硫设施火灾事故。少量火灾原因为电源线路老化短路、磨光机临时作业打磨、产生的火星引燃下方用于粘贴作业的黏结剂等违规作业引起。由于脱硫塔采用防腐材料及管道，存在易燃性，电力系统违规作业因素成为FGD系统发生火灾的主要原因。火灾中，可燃物是防腐蚀玻璃鳞片树脂涂料，PP、PPR材料及挥发性可燃气体等物品；而着火源则是热能的高温电焊熔渣、切割熔渣以及电线短路产生的电火花等。

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B△图1   火电厂及水泥厂脱硫塔火灾（网络照片）图1（A）2017年10月某热电厂脱硫塔脱硫吸收塔火灾，起火原因为违规切割不锈钢时，切割火花未做围挡，导致火花掉落，引燃脱硫塔内防腐易燃材料导致重大火灾事故。图1（B）2020年6月某水泥厂脱硫塔火灾，起火点位于脱硫吸收塔里面顶部的可燃材料，起火原因为烟囱上违规焊接斜隔板过程中，不慎将焊渣掉落至脱硫吸收塔内部，引燃除雾器等可燃材料蔓延，形成重大火灾事故，损失惨重。针对火电厂FGD系统火灾事故的分析，由于系统内防腐层、喷淋层、喷嘴和除雾器存在易燃材料如玻璃鳞片胶泥、乙烯基树脂、酮类固化剂、苯乙烯稀释剂、有机树脂、防腐衬胶衬、PP管道等材料，均为易燃物品，因此，FGD系统是具有重大火灾隐患的设备，需要按照防火规范，进行严格管理。在系统建设、运行、维修等的过程中，需要按照防火规范要求进行操作，否则，违规操作及疏于管理，安全生产规章流于形式，成为火电行业脱硫系统火灾事故持续产生的原因。而此类火灾事故教训，如果不能及时传导到其他行业，没有引起采用湿法烟气脱硫系统的其他行业的重视。由于脱硫塔玻璃钢、树脂防腐内衬等易燃材料的存在，以及烟气介质热能着火源的特殊性，烧结砖企业脱硫系统已经开始出现了火灾事故逐年增加的趋势，对于此类火灾，砖厂的预防措施薄弱，甚至出现空白。因此，火电厂火灾教训值得企业吸取，高度警惕。2烧结砖砖厂脱硫塔及厂房火灾与分析烧结砖企业的建设和运行中，极少出现火灾事故，但近几年来，随着对隧道窑烟气大气污染物治理的需要，脱硫塔和湿电除尘器的普遍应用，以及厂房玻璃钢屋面瓦的应用，脱硫塔内防腐内衬材料、玻璃钢脱硫塔、玻璃钢屋面瓦等具有易燃物性，砖厂出现了火灾事故隐患，近几年来，连续出现脱硫塔火灾、厂房火灾，甚至二级湿电收尘器也出现火灾，火灾数量呈现逐年增加的趋势，见图2、3。对于国内众多火电厂FGD系统火灾事故的巨大损失和教训，并没有引起烧结砖企业在预防脱硫系统避免火灾工作中发挥积极作用，对此类火灾安全生产事故，企业缺乏隐患排查辨识，没有预防火灾的教育培训，没有警示标识，没有灭火装置和器材，更没有应急预案，对此，烧结砖企业主要领导、工艺、窑炉、烟气治理、安全生产等相关部门和人员、脱硫系统设备制造企业，均应认真总结经验，认识玻璃钢易燃物性和热能着火源的特殊性，单独建立脱硫系统和屋面瓦预防火灾的安全生产规章制度，防止出现火灾事故。
烧结砖企业砖烟气湿法治理工艺，系统处于干燥窑的进车端，干燥介质经过窑内热交换后，进入脱硫塔之前的烟气一般特征为烟气量大、湿度较高、温度较低，进入脱硫塔时的温度仅仅50℃左右，针对烟气特征而言，引发火灾的可能性较低。而一般的玻璃钢脱硫塔、防腐内衬、PP管道等材料，湿法脱硫塔在其允许工作温度条件下的运行中，却存在引发火灾的的可能性。如下图2、3所示，一旦发生火灾，扑救难度较大，企业束手无策，只能看着火灾持续。

△图2  烧结砖厂脱硫塔火灾及湿电收尘器火灾（网络照片）


△图3  烧结砖厂厂房火灾和旋转式隧道窑窑房火灾（网络照片）与火电厂FGD系统火灾不同，烧结砖厂脱硫塔系统和屋面火灾，与干燥介质烟气温度控制、可燃性防腐内衬和玻璃钢材质、湿法脱硫塔运行是否规范运行、隧道窑出车端冷却长度及温度、与窑房屋面标高和温度扩散等因素有关。与在脱硫系统区域内电焊、气割等违规操作引起火灾的因素较少联系。图2、3照片显示，烧结砖厂脱硫塔、湿电除尘器和厂房火灾，具有浓浓黑烟的化学制品燃烧表现，传统燃烧理论认为，可燃物、着火源（热能）、氧气是燃烧的三个要素，砖厂脱硫塔和屋面在生产中，防腐内衬及玻璃钢材质成为可燃物，而干燥介质或焙烧隧道窑烟气成为着火热源，窑炉运行中，均采用较高的空气过剩系数，具备成为火灾燃烧的三要素。近期，有理论认为，“燃烧的产生基于燃料、热能、氧气和可持续化学反应，是燃烧四面体，消除燃烧四面体的一个或多个因素，就能或多或少地减少燃烧”（2020.9.28参考消息  趣味科学）。在烧结砖厂脱硫塔和屋面火灾产生过程中，除具备可燃物、热能、氧气因素外，确实存在玻璃钢制品挥发可燃性气体的“可持续化学反应”的因素并且较为明显。四个条件达到一定程度后，防腐、玻璃钢、玻璃钢瓦等材料成为砖厂火灾的可燃物。根据资料，玻璃钢采用树脂、玻璃纤维、布等增强材料，树脂中含各种固化剂、助燃剂等添加剂，称为玻璃纤维增强材料，树脂和玻璃纤维材料不同，耐火性不同，正常的玻璃钢材料防火等级一般只能达到三级。资料表明，在烧结砖厂玻璃钢材料虽然具有阻燃性能，但耐受温度较低，一般低于180℃，有一些玻璃钢，耐受温度低于80℃。 而且，玻璃纤维增强材料中树脂、玻璃鳞片树脂涂料等材料，在受热环境中，存在持续化学反应，介质热能持续对释放出可燃烧气体化学物质作用非常敏感，除了明火外，热传导和聚焦也会引起材料的剧烈反应发生火灾。脱硫塔及厂房的燃烧，扑救难度较高，不易熄灭。图2、3照片显示，火灾发生后，由于没有应急预案，扑救物质较少、扑救无法组织，只能眼看火灾范围逐渐扩大，造成较大的损失。烧结砖企业脱硫系统和玻璃钢屋面瓦火灾，可燃物也是玻璃钢、树脂、防腐树脂涂料及挥发性可燃气体等物品，与火电厂的可燃物性质基本相同，而着火源则是热能的烟气介质，与火电厂着火源形式不同，烟气介质引发火灾的形式具有较强的隐蔽性，往往不被重视。A干燥介质温度（着火源）部分烧结砖企业，工艺中内燃掺配值偏高是较为常见的现象，同时，一些以煤矸石为主要原料的砖厂，内燃值往往也较高。因此，由于干燥介质温度也高，使得湿坯在干燥窑内就能够出现燃烧现象。另外，少数砖厂，进入干燥窑的干燥介质，其送热温度能够达到190℃，当脱硫系统的树脂涂料产生持续化学反应后，易燃气体浓度增加。当干燥窑长度较短、或脱硫塔没有喷淋、喷嘴、管道堵塞等情况，此时，高温干燥介质会成为着火源，与脱硫塔系统中空气，可燃物三个要素条件汇集时，成为脱硫塔或湿电除尘器产生火灾的安全隐患。因此，严格控制进入脱硫系统的干燥介质烟气温度，是防止火灾事故的重要措施。否则，安全生产将遭到极大威胁。B采用符合防火要求的玻璃钢材料烧结砖企业对于脱硫系统、湿电除尘器及玻璃钢屋面瓦等材料，不应采用最低价中标的采购方式。否则，劣质、耐受温度低的防腐材料、管道、屋面瓦在生产线生产过程中，随着工作环境条件的变化，防腐材料变性、玻璃钢性能降低，成为可燃物而存在产生火灾的隐患。C空塔运行部分烧结砖企业，因原煤硫含量较低，脱硫系统处于停用状态，脱硫液停止喷淋，脱硫塔内没有潮湿环境。因而，脱硫塔内温度与进入塔内烟气温度基本相同，如果烟气温度高于玻璃钢、防腐材料、管道、除雾器的耐受温度，就会成为燃烧隐患。笔者在某烧结砖厂调研时，该厂脱硫塔处于空塔运行状态，喷淋系统没有运行，此时排潮风机外壳检测温度达到68℃，此种条件下，如果脱硫塔玻璃钢制品性能低劣，则存在火灾隐患是必然的。D烧成隧道窑出车端余热烟气温度偏高（着火源）厂房玻璃钢屋面瓦出现火灾事故，与烧成隧道窑出车端余热烟气温度偏高有关，部分砖厂焙烧隧道窑出车端，因窑内负压较小、冷却带较短、冷却风机功率低，使得出车端出窑窑车的砖坯带火，大量200~300℃热空气向上与玻璃钢屋面瓦接触，成为火灾热能着火源的隐患。对于旋转式隧道窑，同样存在窑内负压较小、冷却带较短的现象，加上出车端由于没有冷却风机强制冷却，因此，出车端高温热空气成为屋面火灾的主要原因。就发生玻璃钢屋面火灾数量观察，以旋转式隧道窑出车端的屋面火灾事故为主，高温热烟气在出车端外溢，加上玻璃钢耐受温度较低，挥发可燃性气体，与高温溢出热烟气着火源形成燃烧，初期形式为无火焰燃烧的浓浓黑烟，随着温度的提高，玻璃钢等可燃物及空气助燃，形成无火焰燃烧和有火焰的交织燃烧，形成屋面火灾。根据火灾现象比较，发生在旋转式隧道窑的火灾，以屋面火灾为主；而在固定式隧道窑的火灾，则以脱硫系统火灾为主。火灾的主要因素，均与干燥介质温度偏高、出车端外溢烟气温度偏高有关，高温热烟气的热能成为着火源，同时，与玻璃钢制品、树脂防腐材料挥发可燃性气体并且达到一定浓度等易燃物品有关。考虑两种不同窑炉形式以及配置的风机，如在截面8.8米旋转式隧道窑上，常规配置了2台16号轴流风机，将烟气由哈风孔送往干燥预热带，有些风机配置的电动机仅为37kw或45kw，限于工作温度不能太高，轴流风机工作电流较低，窑内负压偏低。同时，出车端成品砖垛占位，冷空气进入窑内存在阻力，仅仅在窑两侧有较多冷空气进入窑内。窑内负压低和冷空气进气阻力，造成出车端中部高温烟气外溢量较高，成为玻璃钢屋面火灾的隐患，一旦提高产量时，旋转式隧道窑速度加快，外溢烟气量和温度升高，屋面火灾风险更大，火灾次数增加。而固定式“一次码烧”一烘一烧隧道窑，如截面3.6米隧道窑，配置1台16号送热离心风机能力，电动机45kw或55kw，送热风能力较强，如送热风温度较高时，经排潮风机拉动，进入脱硫塔系统的介质温度相应也高，成为火灾隐患。如果脱硫塔内存在没有喷淋脱硫液的空塔运行情况，脱硫塔安装位置较近，则会出现脱硫系统火灾事故隐患。内容来源于百度
         

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