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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+O2T OS 3 OS3+H2SH 2SO4 H2SO4+Fe~H 2+FeSO 4 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 C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 C;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 C ‘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 C,而在燃料中硫含量为 4%?5%时，烟气的露点腐蚀温度为 124 C。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， 我厂渣油中含硫量在1.3?1.4 % [2] o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 0S2很容易溢出，从而与新鲜空气接触，形成 0S3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 0S2无法积聚，才一溢出就被风吹散了，所以不能在北侧的炉管上凝结形成硫酸腐蚀。而在南侧的破洞处， 由于保温箱形成了密闭的空间，空气进入形不成强烈的对流，由炉内溢出的 0S2无法扩散，只能在保温箱内积聚，最终达到一定的浓度并 在该破损处的炉管上凝结，形成硫酸露点腐蚀。 保温箱开敞虽然不会形成硫酸露点腐蚀，但是会造成温度散失影响节能，绝不可取。 四、对策与结果 分析了发生爆管的起因以后，更换爆裂的炉管，补好破损的保温箱箱门并填塞合适的保温棉，关牢两侧的保温箱门。运行至 2005年八月 停工，未再次发现炉管腐蚀的现象。 图2:割下的爆管（右端有钉头的是在炉墙内的，左端明显缩颈处是保温箱门所在处。可见保温箱内腐蚀减薄非常） 图3:爆管处的局部放大图 图4:可见管内光滑无腐蚀 图5:保温箱上的破洞（内侧看） 图6:保温箱上的破洞（从外部看） 参考资料： [1]Ashutosh Gray.Revamp fired heaters to increase capacity.Hydrocarbon rocessi ng,1994,(10):67 ?69 [2] 安庆石化质量管理部《质量简报》