典型事故十七：中石化上海高桥石化“9.23”焦炭塔火灾事故

典型事故十七：中石化上海高桥石化“9.23”焦炭塔火灾事故一、事故调查分析（一）事故概要1、事故简介2011年9月23日22点25分，高桥石化2#延迟焦化焦炭塔南塔顶部起火，24日凌晨1点28分，火被扑灭。此次事故没有造成人员伤亡。2、事故原因（1）直接原因作业人员在焦炭塔关盖操作时，焦炭塔自动顶盖机的锁环未关到位。（2）间接原因①对生产中出现的安全隐患处理不及时，未在预留螺栓孔加螺栓紧固。②应急处置不当，没有及时停工处理。③承包商监管不到位，没有对承包商员工的日常作业情况进行有效的监督和管理，没有检查确认程序。（二）基本情况1、装置简介2#延迟焦化装置年加工能力为140万吨，原料为减压渣油，其加工目的是从重质渣油中获得较多的轻质油品和石油焦。该装置采用一炉二塔的工艺路线，加热炉、焦炭塔大型化。焦炭塔直径为φ8600mm，塔高36m，顶部除焦孔为φ900mm，生焦周期为18h，焦层高度控制在低于22m，生焦量约700吨。重油的自燃点为220~230℃，石油焦自燃点低于200℃。2#焦化2007年建成投产，焦炭塔顶盖机由洛阳涧光石化设备有限公司生产，直径900mm。事发前，南塔已生焦16.5小时，焦层高度20m，塔压为1.3Kg/cm2，塔进口温度约500℃，塔内温度约400℃。2、自动顶盖机介绍（1）设计使用情况高桥石化炼油3部2#焦炭塔使用的顶盖机为洛阳涧光石化设备有限公司生产的DGJ-II型自动顶盖机，其设计参数见表1。该设备2008年12月左右投用，于2010年12月左右，随2#焦化装置停工大检修之际也进行了整体检修。表1顶盖机设计参数（2）自动顶盖机结构DGJ-II型自动顶盖机由洛阳涧兴公司生产，主要由连接法兰、头盖、锁环、转动臂、提升油缸、锁环油缸、转角器油缸、液压螺栓、液压站、控制柜等部件组成。图1DGJ-II型自动顶盖机结构图塔口法兰和连接法兰以及连接法兰和密封头盖之间的连接为螺栓（双头螺柱）液压螺栓hydraulicbolt转角器提升油缸liftingoilcylinder连接法兰connectingflange锁环lockring锁环油缸lockring转动臂rotatingarm头盖Headcover塔口法兰towermouth连接，并选用钢制管法兰连接用八角形金属环垫密封。连接法兰承担了整个装置的大部分重量。它通过16个螺栓与焦炭塔上塔口法兰连接，上部通过16组液压螺栓与密封头盖连接，之间用八角垫加以密封。密封头盖主要由法兰、封头和提升油缸连接体组成。法兰盘的径向尺寸同连接法兰相同，周围均布32个螺栓孔，包括16组液压螺栓孔和16组预留的人工螺栓孔。锁环是一个外径和连接法兰外径相等、内径与法兰颈外径相等的钢环，与连接法兰水平贴合，端面上间隔铣有∞、○形状通孔。液压螺栓由液压缸缸体，活塞，活塞杆，碟簧，散热片，锁紧螺母，螺塞组成。液压螺栓安装时，被连接螺栓固定在密封头盖的法兰端面上，可看作是缸体内活塞上装有一组碟簧的液压缸。其工作原理如图4所示，当系统压力达到设定值时，油泵提供动力推动活塞压迫碟簧收缩，活塞杆深入到连接法兰上的法兰孔内，此时锁环油缸带动锁环转动一定角度，由于∞形通孔的作用，螺塞头部被锁环锁紧，切断供油，活塞缩回，由碟簧提供密封力。（三）事故发生时间序列日期时间描述9月23日0:54高桥石化2#延迟焦化装置焦炭塔南塔除焦结束，炼兴公司（改制单位）除焦作业人员陈某使用顶盖机将顶盖封闭，用蒸汽试压。9月23日1:06试压压力至200kPa后，内操通知外操现场检查。图2解除锁紧状态图3关盖锁紧状态9月23日1:10开始泄压至42kPa。9月23日1:19内操通知焦炭塔外操将焦炭塔南塔用高温油气预热，南塔缓慢升温。9月23日6:08南塔预热结束，焦炭塔切换至南塔开始生焦。9月23日18:00左右炼兴公司除焦作业人员瞿某某发现南塔顶盖机锁环的液压传动装置活塞杆未推到位，还留有30cm的间隙，随即通知炼兴班长林某某和装置工艺班当班班长张某，张某立即至现场查看。9月23日18:21张某通知工艺员胡某。胡某立即到现场检查情况。经炼兴公司人员瞿某某、当班班长张某及工艺员胡某现场确认，南塔顶盖机锁环未到位，并且该部位顶盖和塔体之间的八角垫北侧（靠近锁环液压传动装置部位）有少量青烟冒出。工艺员胡某询问炼兴公司人员瞿某某是否能够将锁环恢复到位，瞿某某建议在生焦条件下不要操作，如果再次进行锁环操作可能会发生意外，造成油气大量泄漏。随后工艺员将该情况告知炼兴公司负责人。请分解。9月23日20:00装置开始进行岗位交接。9月23日21:00当班内操从中控室视频探头发现焦炭塔南塔顶盖机冒烟，通知焦炭塔外操杨某某至现场检查。9月23日21:10焦炭塔外操杨某某赶到现场检查后，发现该塔顶盖机液压螺栓处冒烟。9月23日21:50当班班长朱某正常巡检至焦炭塔49m，发现冒烟比半小时前大，立即汇报工艺员胡某，胡某告知第二天修理南塔顶盖机液压螺栓。当班班长朱某为安全起见，通知外操到现场接蒸汽皮龙进行保护。同时，朱某联系炼兴公司班长顾某某，顾某某说问题不大，只需用蒸汽保护即可。9月23日22:20正在现场进行监护工作的班长朱某发现焦炭塔冒烟再次变大，立即汇报工艺员胡某，准备提前切塔，并通知焦炭塔外操作好提前切塔准备。9月23日22:24班长和焦炭塔外操正准备下楼进行换塔操作时，突然听到“砰”的一声，南塔顶盖机掀翻在平台上，塔内油气大量泄漏。9月23日22:25焦炭塔南塔顶部开始着火。班长和焦炭塔外操迅速从49m平台撤离，并通知内操报火警，装置紧急停工，同时汇报作业部值班和公司调度。内操报119火警并通知调度和作业部值班。9月23日22:26内操按下中控室紧急停车按钮，启动装置紧急停工程序。随后按照应急预案布置各岗位立即停运了现场机泵，切断瓦斯进加热炉与瓦斯进装置阀门。9月23日22:50在消防部门的配合下，装置人员将与焦炭塔南塔相连的物料管线全部切断。9月24日1:28火被扑灭。（四）事故损失情况经现场勘查，发现焦炭塔（南塔）顶盖机平移，焦炭塔井架倒塌。图42#焦化装置焦炭塔南塔塔顶法兰图5自动顶盖机头盖及液压螺栓图6焦炭塔井架倒塌此次事故没有造成人员伤亡，直接经济损失为50.86万元。（五）事故原因分析监控录像显示，炼兴公司除焦作业人员陈某在使用顶盖机在关闭顶盖时，没有对锁环锁紧情况进行检查确认。事故发生前除焦人员、车间操作人员和工艺技术员都在现场看到并确认锁环未锁到位（监控录像），锁环液压缸活塞杆露出白色光亮金属部位。根据事故现场勘查和人员问讯情况，得出事故原因如下：1、事故直接原因炼兴公司作业人员在焦炭塔关盖操作时，锁环由“开”位向“关”位移动不到位即停止，焦炭塔自动顶盖机的液压螺栓锁环未锁紧，除焦作业人员没有检查确认，在此情况下焦炭塔进入了生产操作，在焦炭塔生焦阶段，顶盖机头盖在塔内气体压力推动下脱离塔孔，高温油气喷出自燃，导致火灾。2、事故间接原因（1）高桥分公司对承包商的管理有缺失，对服务商履职情况的监督不力。（2）作业部管理人员风险意识、安全意识、责任意识缺失，焦化装置工艺员、炼兴作业人员在知道锁紧环没有锁到位的情况下，没有采取应对措施，没有向作业部值班人员及部领导汇报，失去了避免事故发生的机会。（3）操作人员和管理人员应急处置能力不足，在顶盖机出现泄漏后，判断不正确，应对不正确，还是没有向上汇报，失去了防止事故发生的最后机会。二、事故应急处置9月23日22点25分，内操报119火警并通知调度和作业部值班，22点26分内操按下中控室紧急停车按钮，22点30分，当班班长奔至装置现场紧急停工按钮处，再次按下装置紧急停工按钮以确保装置紧急停工程序启动。随后按照应急预案布置各岗位立即停运了现场机泵，切断瓦斯进加热炉与瓦斯进装置阀门。高桥分公司消防支队119接警中心在22时25分接到报警电话后，当班值班长立即拉响警报通知出车，上海市消防局接警后立即调动消防车赶赴现场救援。高桥分公司启动应急预案，应急响应小组全体成员接报后，以最快速度赶至现场，按照应急预案要求，成立消防气防救护组、环境保护组、应急救援组、生产控制组等九个救援专业组，按各自职责分工展开救援工作，并按水体风险应急预案要求开展相关工作。经公司、市环保部门现场监测，周边空气质量未受明显影响。三、反思与建议（一）建议措施1、在顶盖机锁环部位设置开关位回讯信号，接入DCS系统联锁，将此信号与四通阀进行联锁，锁环未关闭到位，四通阀无法切换，同时加机械确认装置，如带远传的定位销，手动操作定位销，确保锁环到位。2、建议有关企业加强顶/底盖机设备的维护保养能力，提高维保人员的人员素质，加强监测，根据设备运行状况合理确定检修周期，确保设备处于良好的运行状态。3、加强技术人员和操作人员在顶/底盖机设备结构、运行原理、操作技能方面的培训，正确处理生产中出现的问题。（二）思考与启示对12家石化企业的43台法兰密封型顶盖机、22台法兰密封型底盖机、7台平板式阀门底盖机的180起故障的情况进行了调研，调研结果表明：法兰密封型的自动顶/底盖机故障模式多，各种故障频率较高，底盖机的故障频率远高于顶盖机。阀门密封型底盖机故障模式较少，由于设备本身原因而影响开关盖操作的故障很少，故障频率比较低。分析原因：一方面，目前部分企业对自动顶/底盖机的设备维护水平不高、故障处理能力不足。另一方面，设备本身也存在一些问题，法兰密封型设备故障频率较高，与其结构复杂、活动部件多有很大关系，而底盖机又因底盖上部经常存有焦炭、水，运行状况、操作介质与顶盖机有很大差异，故障频率就更高。某石化公司在2009年-2010年间发生底盖机无法打开的严重故障13次，多次导致加热炉降量，影响切塔。这说明法兰密封技术应用在底盖上存在局限性，而且这种类型的底盖机仍属敞开式系统，未解决环境污染问题。而阀门密封型底盖机部件较少，结构简单，活动部件少，不需要装卸任何部件，仅开关闸阀即可，因此故障频率比较低，这种类型的设备属全封闭的系统，避免焦炭外漏，并为今后发展焦炭密闭输送技术奠定了基础，符合安全环保的发展方向。建议加强平板闸阀结构的自动顶/底盖机的研发，缩小与国外设备的技术差距，提高国产化速度，今后在新建焦化装置或现有装置改造时，使用技术成熟的平板闸阀结构的自动顶/底盖机，并加强设备可靠性和安全性分析。