引言（一）

    某化工公司新建一座生產(chǎn)硅酸鈉產(chǎn)品的蓄熱式馬蹄熔窯，熔窯熔化部面積為50m2，單窯日出料量為100t固體硅酸鈉，燃料為發(fā)生爐產(chǎn)熱混合煤氣。建成后由于烤窯期間煤氣換向器、空氣換向器多次發(fā)生故障致使升溫時(shí)間長(zhǎng)達(dá)400h。投料生產(chǎn)2天后，發(fā)生了小爐空氣通道燒坍事故，導(dǎo)致全線停產(chǎn)，進(jìn)行修爐，損失頗大。為總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，防止類(lèi)似事故發(fā)生，有利于生產(chǎn)順利進(jìn)行，現(xiàn)將事故原因分析如下：

    導(dǎo)致小爐空氣通道燒坍事故可能有三方面的原因，一是熔窯小爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理；二是耐火材料選擇不當(dāng)或質(zhì)量不合格；三是操作、處理事故不當(dāng)。現(xiàn)就小爐燒坍原因用排除法進(jìn)行分析，作出判斷。

經(jīng)過(guò)及現(xiàn)象（二）

    事故發(fā)生時(shí)，操作人員首先發(fā)現(xiàn)小爐通道與預(yù)燃室之間的膨脹縫冒火，其認(rèn)為是膨脹縫未填實(shí)，遂找來(lái)耐火泥準(zhǔn)備修補(bǔ)時(shí)又發(fā)現(xiàn)空氣通道頂碹下陷了一個(gè)坑，但未做處理，而去找有關(guān)人員匯報(bào)，待回來(lái)時(shí)，小爐空氣通道已燒坍。燒坍面積約1m2，呈長(zhǎng)橢圓形，硅磚已被燒熔，事故發(fā)生時(shí)助燃風(fēng)機(jī)未開(kāi)，煙道總閘板提升高度為400mm，熔窯近24h未換向，當(dāng)時(shí)熔窯日產(chǎn)固體硅酸鈉為50t。修爐時(shí)發(fā)現(xiàn)空氣蓄熱室上部十二層粘土磚被燒變形并有倒坍。
 
分析（三）

    1）小爐結(jié)構(gòu)分析

    硅酸鈉熔窯與玻璃池窯主要區(qū)別在于硅酸鈉熔窯只有熔化部而無(wú)工作部。小爐是熔窯的燃燒設(shè)備，主要由空氣通道、煤氣通道、小爐舌頭、預(yù)燃室和噴火口五部分組成。該小爐為“小夾角”式。小爐尺寸的設(shè)計(jì)決定著熔化部火焰的剛性、方向、覆蓋面積、預(yù)燃室內(nèi)煤氣的預(yù)燃程度、熔窯的效率和壽命。應(yīng)特別指出的是與燒壞原因有關(guān)的小爐設(shè)計(jì)參數(shù)有兩個(gè)：（1）噴火口的寬度過(guò)寬及小爐間距過(guò)小，不但會(huì)使操作不便，更重要的是會(huì)使池爐火焰過(guò)早轉(zhuǎn)向而走短路，使熔化部溫度分布不合理，造成爐溫下降及火焰燒壞小爐和蓄熱室等一系列問(wèn)題。（2）預(yù)燃室是發(fā)生爐煤氣與助燃空氣混合預(yù)燃的空間，一般是指小爐舌頭末端到噴火口的距離，其大小關(guān)系到預(yù)燃量及火焰的好壞。小爐能否正常工作及燒坍與其熱強(qiáng)度有關(guān)。熔窯小爐設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)值與事故小爐設(shè)計(jì)尺寸的比較見(jiàn)表1。

    表1 小爐設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)值與事故小爐設(shè)計(jì)尺寸比較

   

序號(hào)	結(jié)構(gòu)參數(shù)	小爐設(shè)計(jì)尺寸經(jīng)驗(yàn)值	事故小爐設(shè)計(jì)尺寸
一             二         三	噴火口 1.噴火口噴出速度（m/s） 2. 噴火口面積/熔化面積（%） 3. 噴火口寬度比 4. 噴火口碹升高 5.一只噴火口寬度/熔化池寬寬度（%） 小爐水平通道 1.空氣水平通道氣體流速（m/s） 2.煤氣水平通道氣體流速（m/s） 3.空氣碹下傾角（℃） 4.煤氣碹下傾角（℃） 預(yù)燃室 1.預(yù)燃室熱強(qiáng)度（kJ/m3·h） 2.預(yù)燃程度（%）	12～20 1.6～2.2 1.5～2.0 1/8～1/10 25～30     5～7 6～8 16～24 0（個(gè)別為5）   837×104 30～40	15 2.08 1.82 1/10 28     6.4 8.88 21 0   1059×104 24.5

     由表1可見(jiàn)，事故小爐設(shè)計(jì)尺寸及參數(shù)中煤氣水平通道氣體流速略大，煤氣預(yù)燃程度偏低，但均不會(huì)引起本次事故，其它尺寸及參數(shù)基本在小爐設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)值所列范圍以?xún)?nèi)。因此，可以判斷小爐空氣通道燒坍事故不是因?yàn)樾t設(shè)計(jì)問(wèn)題所致。

    2）耐火材料的選擇及質(zhì)量

    耐火材料的合理選擇及質(zhì)量，是保證熔窯正常運(yùn)行的一個(gè)重要因素。應(yīng)根據(jù)各種耐火材料的性能，結(jié)合熔窯各部位的具體情況，本著因地制宜、就地取材、經(jīng)濟(jì)合理的原則正確選用。

    事故小爐爐墻和碹均采用硅磚，噴火口采用熔鑄鋯剛玉磚，水平通道為粘土磚，舌頭根部為硅磚，舌尖部為熔鑄鋯剛玉磚。硅磚理化指標(biāo)符合（YB/T147-1998）BG-96A標(biāo)準(zhǔn)，熔鑄鋯剛玉磚理化指標(biāo)符合JC493-1992（96）AZS-33Y標(biāo)準(zhǔn)，粘土磚理化指標(biāo)符合JC422-91標(biāo)準(zhǔn)。

    空氣蓄熱室實(shí)際所用的粘土耐火磚的密度略小于設(shè)計(jì)用磚密度，但不會(huì)導(dǎo)致此事故的發(fā)生，小爐所用耐火材料的選擇及質(zhì)量指標(biāo)均滿足小爐用磚要求。因此也可以排除由于耐火材料及質(zhì)量引起事故的因素。

    3）操作及事故處理分析

    從小爐燒坍的位置及硅磚燒熔的現(xiàn)象，可以肯定混合煤氣的燃燒已退到空氣蓄熱室空氣進(jìn)入的通道內(nèi)，空氣通道內(nèi)的燃燒與熔化部的燃燒不同之處在于，熔化部的燃燒產(chǎn)生的熱量大部分傳給了原料——硅砂及純堿，進(jìn)行熔融反應(yīng)，因而溫度不會(huì)急劇增加。而空氣通道內(nèi)的燃燒產(chǎn)生的燃燒熱被帶走的熱量相對(duì)熔化部帶走的熱量要少得多，因此很快使燃燒處的局部溫度過(guò)高，達(dá)到1690℃以上。硅磚從變形4%到變形終了（破壞）的溫度范圍很小，硅磚中液相量迅速增加，機(jī)械強(qiáng)度急劇下降，隨之被燒熔而坍落。

    小爐是熔窯的燃燒設(shè)備，正常情況下燃燒過(guò)程應(yīng)為混合煤氣、空氣先經(jīng)過(guò)煤氣、空氣蓄熱室被預(yù)熱后，再經(jīng)過(guò)煤氣、空氣通道，從小爐舌頭進(jìn)入預(yù)燃室，煤氣、空氣進(jìn)行混合，預(yù)燃室內(nèi)30%～40%的煤氣預(yù)先燃燒，而后通過(guò)噴火口送入熔化部空間，形成有一定剛性和覆蓋面積的穩(wěn)定火焰。事故中燃燒火焰根部已經(jīng)處于小爐空氣通道位置，從燃燒理論上講，火焰已經(jīng)移至“噴嘴”內(nèi)，發(fā)生了回火事故，原因是氣體的噴出速度比火焰的傳送速度小得多，一臺(tái)煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的混合煤氣僅供一臺(tái)熔窯使用，日產(chǎn)硅酸鈉50t，生產(chǎn)為半負(fù)荷狀態(tài)，為了保證爐溫，煙道總閘板只提起400mm，是全部開(kāi)啟的1/3，靠自然通風(fēng)，空氣量很小，混合煤氣倒入空氣通道以致空氣蓄熱室上部燃燒，造成空氣通道碹頂燒穿，空氣蓄熱室上部粘土磚燒變形而坍塌。

    操作人員近24h未換向，明顯違反了操作規(guī)程，同時(shí)對(duì)事故處理不當(dāng)也是事故擴(kuò)大的原因之一。當(dāng)班的操作人員發(fā)現(xiàn)空氣通道與預(yù)燃室膨脹冒火，沒(méi)有考慮到此處不應(yīng)有火焰，而且是事故的初起，更沒(méi)有采取開(kāi)助燃風(fēng)機(jī)機(jī)械送風(fēng)或增大煙道閘板提升高度、甚至緊急停車(chē)等措施，待見(jiàn)到空氣碹坍陷了時(shí)仍去找有關(guān)人員，使事故進(jìn)一步擴(kuò)大，致使碹燒熔、燒穿，全線停產(chǎn)。

結(jié)論（四）

    本網(wǎng)據(jù)“化工安全與環(huán)境”報(bào)道：由以上分析可知，事故熔窯的小爐結(jié)構(gòu)參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)經(jīng)驗(yàn)值基本相符，砌筑耐火材料選擇基本合理，材料質(zhì)量符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，事故的發(fā)生可以排除結(jié)構(gòu)和材料的原因。因此基本可以確定，事故的產(chǎn)生是由于操作調(diào)節(jié)不當(dāng)，現(xiàn)場(chǎng)事故判斷有誤，處理不果斷造成的。需吸取的教訓(xùn)是，對(duì)新投產(chǎn)的熔窯應(yīng)根據(jù)負(fù)荷及時(shí)調(diào)節(jié)溫度、壓力、投料量等，密切觀察熔化部?jī)?nèi)火焰燃燒情況；還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)工人的技術(shù)培訓(xùn)，提高操作人員的技術(shù)素質(zhì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患；一旦發(fā)現(xiàn)事故應(yīng)及時(shí)作出正確判斷，并采取可行的措施，將事故消滅在萌芽狀態(tài)，防止重大事故的發(fā)生。