硫酸厂焙烧工序危险性分析及安全管理对策研究

第一章绪论1.1研究背景《国家安全生产科技发展规划》危险化学品领域研究报告中提出，应在危险化学品生产的安全规划和风险评估、安全管理长效机制系统的研究、风险评估理论研究方面加强研究力度。但由于受科技水平和经济实力的限制，我国危险化学品行业的科技发展与发达国家相比差距较大，化工安全形势比较严峻，各类事故和职业危害频繁，成为了制约我国化学工业健康发展的重要原因。2018年共发生化工事故176起，死亡223人，其中与硫酸生产有关的事故78起，死亡144人。在各类硫酸生产事故类型中火灾、爆炸事故40起，中毒事故26起。中毒和火灾爆炸是硫酸生产事故的防范重点REF_Ref18766\r\h[1]。1.2国内外研究现状我国对硫酸厂焙烧工序的危险性分析及安全管理对策这方面都研究极少。崔恩虎REF_Ref14773\w\hREF_Ref14773\r\h[2]通过分析硫酸生产过程中的主要危险化学物质，辨识它们的危险因素和存在的部位，并根据物质的危险性提出了一些相关的对策措施。梅泉芳和占寿祥REF_Ref375\r\h[3]采用道化学火灾、爆炸危险指数评价法，对硫酸生产的全过程进行了评价，分析了哪个工序火灾、爆炸危险指数最大，并给出了需要注意的安全补偿措施。钟微微、肖红飞和钟诗颖REF_Ref417\r\h[4]基于道化学火灾、爆炸危险指数评价法对各种不同制酸系统进行了安全评价，并比较了硫磺制酸和硫铁矿制酸的安全性。国外多采用硫磺制酸和冶炼烟气制酸REF_Ref19144\r\h[5]，所以关于焙烧工序的危险性分析安全管理对策的研究更少REF_Ref19184\r\h[6]。此前的研究大多停留在分析焙烧工序的火灾、爆炸危险性，并没有全面的分析其他方面的危险性，而且没有针对分析出的危险性给出相应的安全管理措施。1.3研究意义本文通过道化学评价法和蒙德评价法，对硫铁矿制酸焙烧工序进行了科学、全面、系统地分析评价，从而找出重点给出了相应的安全管理措施。既补充了国内外对硫铁矿焙烧工序的安全生产研究不全面的空缺，又为硫酸厂提高设备、原料的本质安全水平和安全管理水平提供了理论依据。实现安全与生产同步发展，真正落实“安全第一，预防为主”的工作方针。1.4研究内容对硫铁矿焙烧工序生产过程中的主要危险源进行识别。从原料、生产主要设备方面用道化学火灾、爆炸危险指数评价法对焙烧工序的危险性进行全面量化分析;从生产过程中的原料产物方面用蒙德火灾、爆炸、毒性指标评价法对毒性泄露事故进行补充分分析。根据以上分析出的危险性和危险等级给出相应的安全管理对策和事故预防措施。第二章以株洲化工集团为例研究制酸工艺流程2.1我国硫酸工业简介硫酸工业是我国化学工业中的基础工业部门，近代以来一直占极其重要的地位。而且近年来世界硫酸产量仍逐年增长。其主要产品有浓硫酸、稀硫酸、发烟硫酸、液体三氧化硫、蓄电池硫酸等，也生产高浓度发烟硫酸、液体二氧化硫、亚硫酸铵等产品。硫酸广泛用于化肥工业、冶金工业、石油工业、机械工业、医药工业、洗涤剂的生产、军事工业、原子能工业和航天工业等。还用于生产染料、农药、化学纤维、塑料、涂料，以及各种基本有机和无机化工产品。生产硫酸的原料有硫磺、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等。我国硫酸工业的主要原料是硫铁矿，其次也使用冶炼废气和硫磺生产硫酸。以硫铁矿作原料，采用接触法生产硫酸的主要工艺过程见图2.1。破碎配矿破碎配矿焙烧净化尾气处理吸收转化硫铁矿成品酸废气图2.1接触法生产硫酸的主要工艺过程2.2株洲化工集团硫酸厂简介工厂生产的工业硫酸[4]品种规格有92.5%硫酸、98%硫酸以及游离SO220%的发烟硫酸（又称105%硫酸，实际折成H2SO4含量为104.5%）三种和液体二氧化硫、硫酸铵、亚硫酸氢铵4个品种。工厂生产工业硫酸有三套装置，均采用接触法生产浓硫酸，由于制造硫酸的原料不同，分：①硫铁矿制硫酸系统两套，设计能力为每套年产硫酸（100%硫酸）10万吨；②冶炼锌烟气制酸系统，设计能力为你年产硫酸16万吨。总年产量硫酸为36万吨，生产量居全国同等业第4位；液体二氧化硫的生产能力为全国第1位，并连续保持国优（银牌）称号；93%酸、98%酸和105%发烟酸、亚硫酸氢铵分别获得部优、省优称号，优质产品产值率达100%。该厂依靠科技进步，强化内部管理和服务动量，产品产量和质量不断提高，在激烈的市场竞争中赢得了用户的一致好评REF_Ref1256\r\h[7]。2.3硫酸生产工艺过程简述2.3.1硫铁矿制酸装置原料主要来源于省内的有色矿浮选尾矿，As≤0.5%,含S30～35%（干）、水9～20%，有火车直接装运入180M×24M硫铁矿仓库，库内配有5吨桥式抓斗吊车四台，将湿矿堆至一边。湿尾砂首先经圆筒转干燥机加热以除去水分，保持6～8%H2O合格干矿返库存放一堆，备焙烧炉生产使用。矿石干燥的流程是：湿尾砂由吊车抓放于湿矿斗，经完盘给料机1＃、2＃转运皮带机将湿尾砂较为均匀的送回转干燥圆筒内，与加热炉燃烧重油来的热烟气（烟气温度控制在600～900℃视矿石情况而定）混合，使湿矿石中的游离水蒸发为水汽随烟气排入大气中，矿石得以干燥。干燥筒内装有内螺旋片，随着简体的旋转把矿石缓慢的堆送至出口端，就在这个堆送过程中，矿石在筒内停留有一定时间，得以受热而将水分挥发，这里没有化学反应。带有大量水汽的烟道气，经一个Φ600旋风除尘器组，出去夹带的细矿灰后排空。为使水汽不在管道和设备内冷凝，要求排风机烟筒内出口烟气温度不低于110℃操作。从圆筒出料口下来的控制含水灾6～8%的干燥尾砂，经3＃支带机输送至矿库堆存待用。加热炉重油燃烧系统采用流程是：由火车槽送来之重油，由卸油泵抽送至重油罐（油管均有蒸汽套管保温）贮藏底部设有蒸汽加热器以保持油温在90～80℃，加热炉燃烧用的重油是从贮藏经油水分离器入齿油泵，将油压升到0.6～1.5Mpa，在经炉前油加热器使油温升至100～130℃进入油喷嘴造成机械雾化后在燃烧炉内与鼓风机鼓入的空气混合燃烧，生成高温烟道气。库中的干燥矿进过少量配矿后（在干燥后矿石内配入部分含水较少的湿尾砂，以及经破碎后的块矿细粒）控制含水7%左右，含硫30～40％有一定粒度组成的合格原料硫铁矿，由吊车抓送至干矿斗，经干圆盘给料机，5＃皮带机，鼠笼式粉碎机（粉碎狂团），6＃皮带机振动筛、7＃、8＃、9＃皮带机送到3＃沸腾炉顶矿斗中以便加料之用。硫铁矿加入沸腾炉内后即与油炉底鼓入的空气在高温下燃烧生成SO2气，这是制造硫酸的原料气。其化学反应如下：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2↑+815.2Kcal3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2↑+581.9Kcal反应过程实质上分为二步进行：第一步：二氧化硫（FeS2）受热分解为一硫化（FeS）铁和单质硫（S）.2FeS2(固)=2FeS（固）+S2(气)—71.37（千卡）第二步，是单质硫和一硫化铁的燃烧。S2+2O2=2SO2↑+172.9(Kcal)3FeS(固)+5O2=3SO2↑+Fe2O3（固）+416.65（Kcal）4FeS(固)+7O2=4SO2↑+2Fe3O4（固）+585.96（Kcal）控制整个过程反应速度的是FeS的燃烧，所以在操作中控制好：矿石的粒度以及和空气的充分接触；较高的焙烧炉温(900℃)；炉气中的含氧量，是提高矿石中硫的烧出率（≥98.5%）。达到高的焙烧强度和工艺指标的关键。（以炉出口炉气中二氧化硫含量12.5～13%为标准）。从沸腾炉出口的炉气具有900～950℃高温，用于进入废热锅炉冷却，使得预热回收生产3.9Mpa过热蒸汽供应余热发电后送至烧碱厂。出锅炉炉气要求在330℃上，再经旋风分离器出去夹带的矿尘进入电除尘器，电除尘器出口含尘0.7g/Nm3,温度约270℃，然后进入净化工序的孔塔低侧，该空塔喷约3%的稀硫酸使炉气绝热曾湿，温度降至60℃以下后从空塔顶部出来，在进入填料气体冷却塔下部，自下而上再次被约为1%稀硫酸洗涤以进一步除去炉气所含的杂质，如：尘、砷、氟等，温度降至38℃以下后，依次进入第一、二级电雾气内除去酸雾，使出口酸雾含量低于5mg/Nm3后进入干吸岗位。合格炉气进入干吸工序的干燥塔，以浓硫酸（93%）为吸收剂，几乎完全能吸收掉炉气中饱和水分。干燥后的二氧化硫炉气含水灾0.1克/m3以下,对钢铁制设备腐蚀较轻微。所以，二氧化硫鼓风机应该在干燥塔后，抽收炉气进去转化系统，完成二氧化硫转化成三氧化硫的工艺过程。二氧化硫的接触氧化为三氧化硫，基本化学反应是如下：2SO2+O2≒2SO3+Q（催化剂为V2O5,条件是：440℃）Q是三氧化硫生成热，它和反应温度有关。二氧化硫转变为三氧化硫的反应速度，即使在高温下带是十分缓慢的，通常借助催化剂的作用才能获得工业化要求的反应速度。装用的催化剂是五氧化二钒为催化剂，氧化钾为助化剂，硅藻土为载体的国产S101型钒触媒。反应过程中只有较低的温度才能得到较高的平衡转化率。而在实际生产时的放热反应中，随着转化率的增高炉气温度是上升的。所以我们工业生产设计的转化反应放出的热使温度下降，促使平衡转化率的提高。同时可以利用这反应热来加热进入转化系统的冷二氧化硫炉气，使其经过外部热交换器管外，以及下部、中部、上部三个转化器内部换热器，逐步加热到钒触媒的活化（410℃）以上进入一层触媒，进行三氧化硫生成反应。反应热的自身利用，得以实现反应过程的多段转化，使反应过程比较理想的沿着平衡曲线移动以保证达到≥96%的最终转化率。由四段最终反应后出来的三氧化硫炉气经过外热交换器管内，三氧化硫冷却器，逐步降温至200℃左右进入三氧化硫吸收塔下部，在吸收塔钟三氧化硫被由塔上部喷淋下来的98%浓硫酸吸收，其化学反应方程式如下：H2O+SO3+H2SO4=2H2SO4+21300Kcal实质上是三氧化硫和98%酸中游离水化合生成硫酸的反应过程。吸收三氧化硫后的98%硫酸温度升高，浓度升高。经在混酸器加水或93%硫酸配酸（保持98.3%）后，入酸循环槽，通过酸泵送到阳极保护酸冷却器冷却到≤55℃后，再进入吸收塔喷淋作吸收剂。依次循环，多余部分即是产品硫酸。该吸收过程应相当完全，要求吸收率≥99.95%，吸收后的尾气中一般含有0.2～0.3%二氧化硫和0.002%三氧化硫送入尾收塔，再进行氨吸收减轻排放污染。2.3.2主要工艺控制指标一览表表2.1主要工艺控制指标一览表Table2.1Listofmajorprocesscontrolindicators序号工序控制项目控制部位控制指标控制时间1原焙重油温度油贮罐下部80～90℃记一次/小时2原焙烟道气温度干燥筒入口600～900℃记一次/小时3原焙烟道气温度排风机出口100～120℃记一次/小时4原焙水分送焙烧干尾砂6～8%每班分析1次5原焙1＃2＃炉入矿质量加料机皮带S≥30%，H2O6～8%粒度小于3mm无机械杂质一次/班分析6原焙沸腾层温度炉底1、2、3、4、点850～950℃记一次小时炉顶温度8、9两点≤1000℃7原焙1＃2＃炉炉底压力炉底炉顶1000～11000pa0～-50pa记一次/小时8原焙出炉SO2含量炉顶出口管12.5～13%每班分析1次9原焙灰渣残硫灰渣混样≤0.5%一次/班分析10原焙锅炉给水温度除氧器103±1℃记一次/小时11原焙炉气入口温度锅炉进口＜940℃记一次/小时12原焙炉气出口温度锅炉出口＞330℃记一次/小时13原焙过热蒸汽压力3.54～3.64MPa记一次/小时14原焙过热蒸汽温度435～450℃记一次/小时15原焙给水压力4.40～4.50MPa记一次/小时17原焙汽包水位汽包中心线±40mm（经常观察）18原焙汽包控制安全阀压力安全阀4.57MPa2次/班19原焙汽包动作安全阀压力安全阀4.67MPa2次/班20原焙过热蒸汽安全阀压力汽包4.05MPa2次/班21原焙给水质量：硬度汽包＜5ugN/12次/班22原焙给水质量：Fe＜50ugN/12次/班23原焙给水质量：O2＜15ugN/12次/班24原焙给水质量：油＜1mg/12次/班25原焙给水质量：PH7.0～8.52次/班26原焙给水质量：Cl＜5mg/12次/班27原焙炉水质量：总固体锅炉1000～1500mg/12次/班28原焙硬度锅炉2～8mgN/12次/班29原焙PO4ˉ3锅炉5～15mg/12次/班30原焙PH值锅炉＞112次/班31原焙过热蒸汽质量：碱度锅炉＜0.02mgN/12次/班32原焙饱和蒸汽质量：碱度锅炉＜0.02mgN/12次/班331＃2＃净化空塔循环浓酸度空塔2.0～3.5%1次/小时341＃2＃净化冷却器冷却器0.5～1.5%1次/小时351＃2＃净化炉气温度空塔出口≤58℃1次/小时361＃2＃净化炉气温度冷却塔出口≤38℃1次/小时37电除雾炉气含尘电除雾出口＜0.05G/M3抽测一次/月38锌老干吸循环酸浓度干燥塔入口92.5～93.5%1次/小时39锌老干吸循环酸浓度吸收塔入口98.0～98.5%1次/小时40锌老干吸循环酸温度干燥塔入口45～50℃1次/小时41锌老干吸循环酸温度吸收塔入口50～55℃1次/小时42锌老干吸吸收率吸收塔≥99.95%8小时/次43电除雾炉气含酸雾鼓风机出口≤0.005g/m38小时/次45转化转化率各台转化器≥96%8小时/次46转化转化器温度一段触媒入口新触媒420～425℃旧触媒435～440℃1次/小时47风机房S02%浓度鼓风机出口5.5～7%8小时/次48转化预热炉温度预热器炉出口烟气≤800℃49转化预热器温度预热器进口烟气≤600℃50冶炼烟气S02浓度干燥塔进口≥6.558小时/次51冶炼烟气烟气含尘干燥塔进口≤0.5g/m3抽测2.4硫酸厂焙烧工序岗位介绍2.4.1岗位任务1.硫铁矿及其在焙烧前的处理：①硫铁矿的破碎。矿石破碎后所要求达到的粒度应根据使用的焙烧炉型及操作工艺而定，一般粒度不得超过3mm(有时定为4mm)。硫铁矿的破碎经过粗碎与细碎两道工序。②筛分。矿石破碎后，其中只有一部分达到粒度要求，因此在破碎过程中要求进行筛分，将合格的矿石经过震动筛与粗粒度矿石分离。筛下合格部分送至成分成品矿贮仓或焙烧矿斗。筛上部分重新返回破碎。③配料。硫铁矿产地不同，其组成有较大差别。为使焙烧操作易于控制、炉气成分均匀，应采用恒定为的矿料。沸腾炉焙烧所用硫铁矿指标为：S>20%;As<0.05%;C<1%;Pb<0.6%;F<0.05%;H2O<8%.④脱水。块矿一般含水量在5%一下，尾砂含水量低的也在8%以上，高的可达15%——18%。沸腾炉干法加料要求含水量在8%以内，水量过多，不仅会造成原料输送困难，而且结成的团矿入炉后会破坏炉子的正常操作。因此，干法加料应对过湿的矿料进行干燥，通常采用自然干燥。2.认真执行操作法，严格控制操作指标，使获得稳定的一定浓度的SO2,并得到高的硫烧出率，控制好炉温、炉底压力及投矿量等。3.负责本岗位所属区域的清洁卫生，认真搞好设备维护保养，保持完好岗位[5]。2.4.2主要原料介绍1.硫铁矿：普通硫铁矿的主要成分为：FeS2,理论上含53.46%和46.54%的Fe属立方晶体，密度4.95～5克∕cm3,成块状开采，分子量119.98，软化温度64.2℃，着火点402℃，生成热：Fe+2S（棱形）=FeS2+35.5Kal该厂使用的硫铁矿系有色金属矿中伴生的硫化铁矿（FeS2），属浮选有色精矿的尾砂，成粉状，其含硫量一般在30～35%，多含有铜、锌、铅、砷、镍、钴、碲等的硫化物，钙、镁的钙酸盐，滑石、石英，优势含有少量的金和银。砷主要以砷硫铁的成份主要依原料而转移，浮选矿一半多水分，其堆积重量和水分含量和粒度组成有关，一般为1.5～2克／cm3。2.冶炼烟气：由株洲冶炼厂焙烧锌精矿沸腾炉送出的二氧化硫烟气，其主要成分为含SO26.5～7%经电除尘器除尘后的炉气，其中夹带多种重金属氧化物的微尘，镉、硒、碲、砷、氟、铊、汞等元素曾测得过，且有时含量增大，这和株冶使用原料矿成分有关。2.4.3硫酸厂焙烧工序岗位主要设备介绍硫酸焙烧工序生产装置是一套较为先进的、自动化程度较高的现代化设备，投入生产以来，工人劳动强度进一步降低，生产量有了明显提高。表2.2是该工序主要生产设备一览表。表2.2设备一览表序号设备名称型号规格台数主要技术参数1电动桥式吊车Q=5TLK=22.5MNB=50%V=1.5m34升降开合电机JZR51--822KWJZR22--611KW小车行走电机JZR12—63.5KW升降开合减速PM500—5—32大车行走减速机PM350—6—12小车行走减速机B400—1—12湿尾砂贮斗Φ300/×Φ1000V=6m313湿圆盘给料机配电机减速机Φ1000AO31—62.8KW11113m3/hn=6.3r·P·MI=60.741#皮带运输机配减速电机B=650L=15.5MJTC—7512.6KW1144r·P·m2.6KW51#皮带运输机配减速电机DGSB=500L=15.5MJTC—7511144转／分6小干燥机配电机减速机大干燥机配电机减速机Φ1500×1200JO73—428KWPM650—N—2FΦ2200×14000Y208—6ZL100—2F1111111N=12转／分I=23.34Q=16t/h45KwI=457燃烧炉1400×320018齿轮油泵附电机1#2CY—1.1/14.5—1JO3—100S4—TH1122KW92#齿轮油泵附电机2CY—1.1/14.5—1JO3—31—41122KW10油泵（重油却车）电机JO2—52—410KW22′′11重油贮罐Φ6000×60002空塔流速：2.3m/s12鼓风机B4—72附电机JO2—64—4防炸1Q=16400m3/hH=1680PaN=2000r/minN=4KWN=1470r/min13排风机改4—72—8DY180H—418.5KM114旋风除尘器LSH—15/4—Φ9001153#皮带机DGSB=500L=17M电机JTC—751114.2KW16干矿贮斗4000×2500×250017圆盘加料机配电机减速器Φ1500JO—52—64.5KWPM—400—Ⅱ—UI=31.5111Q=25m3/hr185#皮带机配电机DGSB=500L=12JTC—7512.6KW1144r/min19鼠笼式破碎机电机电机Φ100JO2—82—640KWJO—82—628KW111Q=6—8t/h206#皮带机电机减速机DGSB=500L=49.87MJO2—52—67.5KWPW—500—Ⅱ—21ZI=40.17111218#皮带机电机减速机B=500L=43.43MJO62—67KWPW—500—ⅡⅥ—1Z11229#皮带机减速电机DGSB=500L=13MJTC—7512.6KW1144r/min23空气鼓风机配电机914型JK—133—2290KW22Q=30000m3/hH=20000Pa24尘斗Φ2000衬砖6290KW25空压机电机双缸水冷—4.5/25Y135S—675KW11Q=4.5m3/minP=2.5MPa26齿轮油泵电机油箱Q=3.3m3/hrJ41—22.8KW1020×720×1450111H=33MV=0.75m327矿斗皮带给料机配电机V=20mB=800l=4600JTC—7526.6KW2221200～120r·P·m281＃、2＃沸腾炉1＃、2＃沸腾炉Φ5700/Φ7800×20002焙烧面积：炉床19m2前室：1.7m2生产能力：300rt/天焙烧强度：16t/天·m2腾层高度1000—1300mm沸腾层气速沸1.4m/Sec风量Q=26000Nm3/hr炉气停留时间：12Sec29一级旋风除尘器U8—24型2—Φ17002风帽孔速：32.8m/sH=1468830二级旋风除尘器U8—15型2—Φ17002H=1521331除氧器DC—152容量15t/hr水溶各10m3压力：0.02Mpa工作温度：104℃32给水泵配电机65Dg50×1010级离心泵JO2—92—242流量Q=25m3/hrH=11000Kpa75KW2960r·P·m331＃、2＃锅炉附：汽泡DG12.5/39—1全自然循环硫酸余热锅炉Φ1200×5600×43（厚）2蒸发量:～121.5t/hr受热面：670m2过热蒸汽压力：39Mpa汽泡工作压力：4.4Mpa给水温度：104℃炉气进口温度：～900℃出二级过热器蒸汽温度：394℃炉气出口温度：380℃出一级过热器蒸汽温度：450℃34加药泵1DB—0.06/110活塞泵BJO=21—42Q=0.06m3/hrH=11000Kpa35蒸汽泵ZQYR25—10/40ZQYR25—10/402Q=5～10m3/hr蒸汽压力：1.0Mpa排气压力：0.05Mpa出水压力：4.0Mpa蒸汽耗量：1.51×10ˉ5㎏∕N36连续排污膨胀器DL—0.1容器0.7m2工作介质：蒸汽、水工作压力：0.7Mpa工作温度：170℃37气体冷却塔Φ=3800×1400FRP1381＃～6＃电除雾器13＃～14＃电除雾器M146型Φ4500×12391M189型622.4.4硫酸厂焙烧岗位责任制（一）干燥岗位①岗位任务月开工率≤50%（焙烧一台炉）；两炉≥85%；重油消耗≤2.0kg/t本岗位负责开好湿尾砂干燥系统设备，供应合格的硫铁矿尾砂，确保沸腾炉生产用料。湿圆盘操作工负责湿圆盘及1#皮带机的操作和维护，确保均匀下料并负责下层平台工作。2#斗子操作工负责2#皮带机及2#斗子的操作，管理保持2#斗子不堵塞，并负责2#皮带栈板区的卫生。干燥炉工负责回转干燥机、排风机、3#皮带机、旋风除尘器及重油燃烧系统设备的操作和维护，严格按照规定的干燥工艺指标精心操作，并负责楼下作业区的清洁及男女澡堂的水、汽管理。其各指标如下表2.3。表2.3干燥岗位的各工艺指标工艺纪律执行情况工艺指标控制湿圆盘均匀下矿2#斗子不堵干燥筒进口温度600~900℃排风机出口温度100~200℃湿矿面进干燥机水分9~12%干矿尾砂含水6~8%②操作记录要详细、及时、准确、真实地对岗位所发生的及温度变化进行记录，做到仿宋化。③巡回检查检查电机、减速机、排风机是否有杂音，振动是否发热，皮带运输机是否撕坏、跑偏，托轮、挡轮是否脱落，各加油点是否加油，2#斗子是否堵塞，地脚螺丝是否松动等。（路线：湿圆盘——1、2#皮带——2#斗子——重油泵——回转干燥机——3#皮带——旋风除尘器——排风机——操作室）及时拨巡检牌，并做好巡检记录。（二）供矿岗位①岗位任务a、保证合格干矿供焙烧炉生产运行，含硫：30~35%b、本岗位负责及时供给沸腾炉合格的干尾砂，保证生产正常运行。c、精心操作并维护管理好本岗位所辖设备的清洁卫生工作，供矿时间及次数要及时准确记录。杜绝造成沸腾炉断矿，影响炉温。干圆盘操作工负责干圆盘给料机的均匀下料及上下平台卫生、设备维护，协助5#皮带岗位将石头等杂物运至垃圾围。5#皮带工负责操作管理5#皮带机、捡去大石头、铁器等杂物，以保证破碎机的安全运转，并做好区域卫生工作。（注意将余矿经3#皮带回库）电磁铁上的废铁等及时清理，不供矿时与其他它备一并停车。破碎机工负责破碎机的操作、维护，保证送炉干矿的粒度要求，并做好、协助搞好5#皮带卫生。6#皮带工负责6#皮带的卫生外，还有焙烧外坪、大马路、水泵房外坪的日常卫生。8、9#皮带工，负责6、8、9、10#皮带机的维护保养及安全运行，并做好8、9、10#皮带卫生工作。服从班长的其它工作安排，完成炉子和输送筒下面的日常卫生。其各指标如下表2.4。表2.4供矿岗位的各工艺指标工艺纪律执行情况工艺指标控制供沸腾炉矿料水分6~8%破碎机额定电流50A矿石粒度3mm以下无机械杂物等②操作记录要详细、准确、及时、真实地对岗位的各类情况进行记录，做到仿宋化。③巡回检查检查干圆盘5、6、8、9、10#皮带机、破碎机所属机电设备运行情况，发现事故隐患及时处理或报告班长及工序，并做好巡检记录。(三)排渣岗位①岗位任务本岗位经常检查疏通各下灰点，特别是输送筒裤裆叉，保持下灰点的畅通。操作管理好两套尘降室所属设备，六台矿渣增湿器，1、2、3#三台运渣皮带机，保持矿渣输送系统的正常运转。若遇沸腾炉排黑渣、红渣，不排渣或排渣量明显减少及增多，应及时通知沸腾炉工进行调节。要保持各事故排渣沟、排水沟、皮带架下、熄灭器下无积渣。熄灭器后轴的灰当班者必须清干净交班，熄灭器排灰烟囱畅通，设备备用完好。其各指标如下表2.5。表2.5排渣岗位各工艺指标工艺纪律执行情况工艺指标控制熄灭器出口矿渣温度≤80℃水分8~12%（主要是不冒干灰和打稀）灰渣残硫≤0.5%（呈棕色）≥95%（合格率）②操作记录要详细、准确、及时、真实地对本岗位和联系岗位发生变化情况进行记录，并达到仿宋化。③巡回检查检查1、2、3#皮带、熄灭器、输送筒、灰斗等设备运转情况。（路线：操作室——输送筒——除尘室——增湿器——排渣皮带——各灰斗——操作室）并及时拨牌和做好巡检记录。（四）维修人员岗位职责和任务：维修班负责本工序内设备的日常维护检修，并承担一定的大修任务。检修人员负责每日的设备巡检，及时发现和处理设备问题，消除跑、冒、滴、漏，要求巡检人员认真填写巡检记录。2.4.5 硫酸厂硫铁矿焙烧工序工艺流程图图2.2焙烧工序工艺流程图REF_Ref1256\r\h[7]第三章硫酸厂焙烧工序危险性分析3.1主要设备危险性分析研究表明设备处于不安全状态是发生事故的主要原因之一，因此对主要设备进行危险性分析必要且重要。硫酸厂焙烧工序的主要生产设备包括沸腾炉、皮带给料机、旋风除尘器、破碎机，连续排污膨胀器、气体冷却塔、鼓风机、排风机、电动桥式吊车等,主要设备可能产生的事故见表3.1。从硫酸厂焙烧工序主要设备可能产生各类事故来看，火灾、爆炸事故造成的人员伤亡更多，造成财产损失更大，造成的社会影响也更恶劣。因焙烧工序发生火灾、爆炸事故的主要原因是沸腾炉负荷变化，给水自动调节失灵或不及时，报警装置没有及时发出警报，造成缺水或满水，水位计显示不准，造成工人的误调、误判，安全阀失灵，导致压力不断升高，引发超压爆炸，硫铁矿粉尘达到一定浓度可能会发生火灾、爆炸事故。而其原料和产品整体上并不具有可燃性。所以主要对焙烧设备进行火灾、爆炸危险性分析。道化学火灾、爆炸危险指数评价法能定量地对工艺过程、生产装置及所含物料的实际潜在火灾、爆炸和反应性危险逐步推算并进行客观的评价，并能提供评价火灾、爆炸危险性的关键数据，能很好地剖析生产单元的潜在危险。所以采用道化学火灾、爆炸危险指数评价法对焙烧工序主要设备的火灾、爆炸危险性进行分析评价REF_Ref1952\r\h[8]。表3.1主要设备危险性分析表中毒火灾爆炸高温烫伤机械伤害高处坠落粉尘危害噪音起重伤害沸腾炉✔✔✔✔皮带给料机✔✔鼓风机排风机✔✔破碎机✔各种泵机✔✔旋风除尘器✔✔气体冷却塔✔电动桥式吊车✔✔3.1.1焙烧工序的操作条件焙烧工序主要在沸腾炉中进行，焙烧工序的主要介质包括FeS2、Fe2O3、SO2，其操作温度一般在850～950℃。3.1.2道化学评价法的一般步骤及焙烧工序危险系数的确定道化学火灾、爆炸危险指数评价法的一般步骤如图3.1所示图3.1道化学火灾、爆炸危险指数评价法一般步骤1.物质系数物质系数(MF)是表述物质在燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸时释放能量大小的内在特性，是一个最基础的数值。它是由易燃性(NF)、化学活性(NR)决定的。原料工序中的物质是FeS2，室温状态下为非活性物质，温度升高后变得活泼。焙烧工序中的物质有Fes2，Fe203和SO2，其中SO2属于气体，具有一定的危害性和毒性。焙烧工序的主要工作介质及物质系数见表3.2。表3.2焙烧工序主要工作介质及物质系数评价单元化合物物质系数易燃性化学活性操作温度/℃焙烧工序FeS21610850～9502.一般工艺危险系数一般工艺危险系数(F1)是确定事故损害大小的主要因素。其计算公式为：F1=基本系数+所有一般工艺危险系数之和，根据道化学火灾、爆炸危险指数评价体系的数据，硫铁矿制酸焙烧工序的—般工艺危险系数见表3.3。表3.3焙烧工序一般工艺危险系数评价单元基本系数放热化学反应吸热反应物料处理与输送封闭式或室内单元通道排放和泄露控制一般工艺危险系数焙烧工序1.000.800.5000.32.63.特殊工艺危险系数特殊工艺危险系数(F2)是导致特定工艺条件火灾、爆炸事故的主要原因，共有12项。特殊工艺危险系数的计算式为：F2=基本系数+所有选取的特殊工艺危险系数之和,硫铁矿制酸焙烧工序的特殊工艺危险系数见表3.4。表3.4焙烧工序特殊工序危险系数基本系数毒性物质燃烧范围极其附近的操作可燃性粉尘腐蚀与磨损泄露使用明火移动设备特殊工艺危险系数1.000.40.51.000.20.30.80.54.704.确定工艺单元危险系数构成工艺单元危险系数(F3)的每一项都可能引起火灾或爆炸事故的扩大或升级。工艺单元危险系数计算式为：F3=F1×F2，F3的取值范围为1-8。若F3>8，则按8计，计算结果见表3.5。表3.5评价单元的相关评价参数工艺单元危险系数危害系数(DF)火灾、爆炸指数(F&EI)工艺控制安全措施补偿系数(C1)物质隔离安全措施补偿系数(C2)防火措施安全措施补偿系数(C3)安全补偿系数(C)暴露半径/m危险等级8.000.71280.830.890.610.4514.90很大5.危险系数危害系数(DF)由物质系数和工艺危险系数决定，表示工艺单元中危险物质能量释放造成的火灾、爆炸事故的全部效应，由损害系数与物质系数图确定。具体结果见表3.5REF_Ref2125\r\h[9]。3.1.3评价结果与讨论1.火灾、爆炸危险指数道火灾、爆炸危险指数(F&EI)描述发生火灾、爆炸时的危害程度，是危害程度的量化。数值越大，说明发生事故时造成的危害程度越大。道火灾、爆炸危险指数的计算式为F&EI=F3×MF,所以根据表9中的计算结果对照表3.6，焙烧工序的火灾、爆炸危险指数危险程度高，危险等级是4级。在实际生产过程中要特别注意焙烧工序的火灾、爆炸的危险控制。表3.6火灾、爆炸危险等级F&EI值1-6061-9697-127128-158＞159危险程度最低较低中等高非常高危险等级123452.补偿后的火灾、爆炸指数前面计算的火灾、爆炸指数只表示了在没有任何安全措施条件下的火灾、爆炸危险事故的严重情况，但是实际生产中需要根据工厂的安全措施进行校正，即减小理论火灾、爆炸危险指数，其减小的程度就用安全补偿系数C来表示。它由3个部分构成：C=C1×C2×C3其中，C1表示工艺控制安全措施补偿系数，C2表示物质隔离安全措施补偿系数，C3表示防火措施安全措施补偿系数。补偿后的火灾、爆炸危险指数按下式计算：(F＆EI)’=F＆EI×C，根据表9的数据算出得58.20，相较F&EI有显著降低，因此使用安全补偿措施对焙烧工序的危险性有明显的减弱作用。3.暴露半径和面积暴露半径(R)是指发生火灾、爆炸后，火灾和爆炸将要波及的半径大小，半径越大则发生危害后果越严重。道化学法推荐的公式为：R=(F＆EI)’×0.84×0.3048，计算得出暴露半径为14.90m，补偿后实际暴露面积(S)为697.1114㎡。4.最大可能财产损失假设该影响区域内的财产(装备、设施等的总投资)价值为A万元，以此可计算出最大可能财产损失其中：A为影响区域价值，0.82为一个不经受损失的成允许量，如场地、道路等。查表得焙烧工序的危害系数是0.7，总的安全补偿系数C是0.45，因此最大可能财产损失取其的参数计算REF_Ref3118\r\h[10]:MPPD=A×(3.14×14.9²)×0.7×O.45×0.82=180A3.2原料和产品危险性分析硫酸厂焙烧工序的主要原料是硫铁矿、O2，普通硫铁矿的主要成分是FeS2,其主要产品包括Fe2O3和SO2,中间产品有FeS和S2(气体),其中O2、FeS2、FeS、Fe2O3的化学性质较稳定，因此危险性小。危险性较大的是SO2,SO2为无色、有刺激性气味的有毒气体，不可燃,与空气不形成爆炸性混合物，易液化，易溶于水和乙醇，相对体积质量2.26(空气质量为1)，熔点-75.5℃，沸点-10℃。二氧化硫具有较强的还原性，能使氯水、溴水、KMnO4溶液褪色。二氧化硫属于急性毒性物质，并且易被湿润的粘膜表面吸收生成亚硫酸、硫酸，对眼及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。如果大量吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而窒息，而轻度中毒时，会发生流泪、畏光、咳嗽、咽喉灼痛等，严重中毒可在数小时内发生肺水肿，极高浓度吸入可引起反射性声门痉挛而窒息。当与皮肤或眼睛接触，会发生炎症或灼伤。SO2属于第2.3类有毒气体REF_Ref3924\r\h[11]。相对于道化学火灾、爆炸危险指数评价法，蒙德火灾、爆炸、毒性指标评价法引进毒性的概念，突出了毒性对评价单元的影响，所以采用蒙德评价法对原料和产品进行毒性危险性分析。因此只需计算出单元毒性指数U和主毒性事故指数CREF_Ref19804\r\h[12]。3.2.1蒙德评价法的评价程序及评价单元的已知参数蒙德火灾、爆炸、毒性指标评价法评价程序如图3.2，评价单元主要已知的参数见表3.7。图3.2蒙德火灾、爆炸、毒性指标评价法REF_Ref19804\r\h[12]表3.7评价单元主要已知参数表评价单元主要物质沸腾炉产生气量K沸腾炉内压力沸腾炉内温度焙烧工序二氧化硫206t1000-11000pa850-950℃3.2.2评价中修正系数的取值仅对焙烧工序进行毒性分析，因此不需要对物质系数和配置危险性系数取值特殊物质系数二氧化硫属于还原性物质，且属于不可燃物质，所以特殊物质系数使用系数为0。2.一般工艺流程危险性这类危险性与单元内进行的工艺及其操作的基本类型有关。放热反应，氧化、聚合、氯化等系数定为50。同固体物质有关的工艺粉碎、混合、压缩空气输送、装货、粉尘过滤、固体干燥等系数为50。这里讨论充填、排空或输送转移物质的特定方法有关的附加危险性。从上盖或底部出口进行充填或排空操作时(间歇式反应器、混合器、离心分离器、过滤器等)，使用的系数为50，使用可拆卸或可弯曲管路，进行输送转移操作，同时为了换气或用惰性气体置换，需要连接管路时，附加系数为50。所以一般工艺流程危险性使用系数为1503.特殊工艺危险性这类危险性是在重要物质和基本的工艺操作性质所评价的评分基础上，联系会使总体危险性增加的特殊工艺操作、贮存、输送等特殊性而决定的系数。操作温度高，对装置、单元设备的危险性产生两个问题。一是在高温下处理可燃性物质危险性增大，二是装置的强度下降。使用的系数为75。操作压力高，需要对火灾及内部爆炸性的增大给予补偿，使用系数为40。工艺过程会产生腐蚀，使用系数为75，工艺过程单元中总会有必要的接头和轴密封，它们很容易发生问题，尤其在热和压力循环发生作用时。可能有微量泄漏的泵及填料密封，系数为20。所以特殊工艺危险性使用系数为210。4.数量的危险性处理大量的可燃性、着火性和分解性物质时，要给以附加的危险性系数。计算研究中的单元内物质总量，应考虑反应器内和管道内、供料槽内、塔内等设备内的全部物质的数量。它可以根据物质重量直接计算，也可以根据体积和密度计算。根据气体、固体、液体及其混合物的重量比较，可以进行危险性的比较。物质的数量包括总质量，量系数是以吨为单位的质量标准，可由物质质量和量系数关系图确定。由硫酸的年产量是10万吨，二氧化硫日生产量为206吨，查关系图知该系数取830。5.毒性的危险性TLV值，根据单元中最危险物质确实，最危险物质是二氧化硫，查表得使用系数为100。对单元中最危险物质的类型决定系数如下，二氧化硫的物质类型危险系数为50。短期暴露危险使用系数为50。所以毒性危险性使用系数为200REF_Ref19889\r\h[13]。各指标危险性参数的计算结果见表3.8。表3.8各指标危险性合计指标项目特殊物质系数M一般工艺过程危险性P特殊工艺过程危险性S量系数Q毒性危险性T危险性合计01502108302003.2.3毒性事故潜在危险性的计算1.单位毒性指标U的计算=9.22.主毒性事故指标C的计算=7636表3.9单元毒性指标等级单元毒物指数U0-11-33-56-10＞10等级轻低中等高非常高表3.10主毒性事故指标等级主要毒性事故指标C0-2020-5050-200200-500＞500等级轻低中等高非常高3.2.4评价结论根据蒙德评价法的计算结果对照表3.9、表3.10，可以得到硫酸厂焙烧工序的单位毒性危险性高，主毒性事故危险性非常高的结论。一旦发生二氧化硫泄露事故，不仅会造成巨大的财产损失和人员伤亡，而且很难及时且彻底对事故进行处理，因此需要密切关注设备和工序运行情况，加强日常管理和防护。第四章硫酸厂焙烧工序安全管理对策研究根据以上道化学分析法和蒙得分析法所得到的结论，从设备和原料危险性出发给出以下四点安全管理对策建议。4.1采用各种防火防爆措施由于硫酸厂焙烧工序过程无法达到本质安全，因此在安全设计时，生产的要害部位要考虑设置与压力、温度、液位、流量等主要控制参数自动连锁的安全装置，一旦检测超温或超压、液位过高、装置发生火灾等不正常情况，将自动连锁启动安全泄压等相关紧急措施或紧急停车，确保装置安全，以免发生火灾和爆炸事故。按照《建筑设计防火规范》标准的要求，硫酸生产厂房为乙类火灾危险，故装置设计时应符合乙类厂房的耐火等级、面积和平面布置、防火间距及安全疏散要求。加强焙烧工序厂区的火源管理，加强硫铁矿和矿渣堆场的通风，以降低粉尘浓度，预防火灾、爆炸事故REF_Ref20052\r\h[14]。4.2采取防止物料泄漏的措施设置SO2监测和报警装置二氧化硫泄漏是造成焙烧工序发生人员中毒的主要原因。因此，装置在设备的设计、选型、选材、布置及安装均应符合国家规范和标准。根据不同工艺过程的特点，选用相应的耐压、耐高温或耐腐蚀的材质，按规定进行制造和安装。锅炉和压力管道严格按照特种设备安全技术规范安装必要的安全附件，如安全阀、压力表等。在可能产生二氧化硫泄露的部位可设置二氧化硫浓度检测报警装置或自动报警系统REF_Ref20052\r\hREF_Ref20196\r\h[15]，并与各种联锁装置联动，以及时发现泄露隐患，尽早地采取处理措施。4.3制定防爆和防中毒预案强化日常安全管理要针对工艺装置危险区实际情况，认真制订各种事故处置预案，并定期组织演练，在演练中发现问题修正预案，使预案贴近实战，提高处置事故的整体能力，一旦发生事故，能有效处置，最大限度的减少人员伤亡和财产损失。同时，定期做好设备的维护保养，针对各种设备的特性严格按保养规程进行维护。在装置正常生产、正常停工、紧急停工、停工检修等不同情况下，要做好操作前的工作危害分析评估工作，并加强对各类操作工人的安全教育培训工作，让操作工人和管理人员面对事故时能冷静正确地做出处理和判断。给操作工人做好相应的防护措施，从事有毒介质工作的人员上岗时应穿戴工作服，佩戴防尘口罩、防护眼镜盒防护手套。进入高浓度工作区时应佩戴防毒面具，车间常备救护用具和应急药品。4.4设立安全管理制度法规加强安全检查人员不安全操作是发生事故的主要原因之一，因此硫酸化工单位应贯彻安全生产方针、政策、法规、标准。根据本部门、本行业的持点制订相应的管理法规和技术法