设备事故引起的非计划停工案例分析

九江石化机动处易拥军2012年4月20日近年来，随着生产装置持续满负荷运行，以及原油高硫、高酸、重质的不断劣化，炼油工艺对设备的要求越来越高、越来越苛刻。由此引起的结垢、结焦、冲蚀、疲劳速度与以往相比大大增加，同时原油品种的多样，硫分布不断变化等因素，导致设备事故、故障越来越多，出现了许多前所未有的损坏方式。总部这几年统计过主要生产装置发生非计划停工次数，因设备原因导致的非计划停工占总数量的1/3多，我们必须及时转变观念、及时了解同行业的设备事故，以指导我们的工作。今天就同行业的典型设备事故进行案例分析，同大家探讨设备事故的发生原因以及以后在生产运行中的应对防范措施。其主要原因体现在：设备腐蚀，检修、维修质量差，制造质量、设计缺陷，工艺操作、管理等方面。随着原油性质不断劣质化，因腐蚀引起的装臵非计划停工一度成为非计划停工的主要原因。2005年～2012年因腐蚀引起的非计划停工（图表）2008～2009年扬子中压加氢裂化因高压空冷泄漏9次非计划停工，腐蚀泄漏的主要原因：一是原料中的氯离子含量超标，原设计要求小于1ppm，实际3.8ppm；二是介质流速偏低，约为3.3m/s，造成氯化铵结晶沉积，产生垢下腐蚀。目前已对注水流程进行调整，增强水油气混合效果减少铵盐结晶；对空冷进行重新设计，减少管束第一排列管数量，提高介质流速，同时将空冷管束入口改衬316L，提高耐冲蚀能力。一、主要装置检修及非计划停工1.九江：2012年4月5日焦化装置蜡油泵P-104/1机械密封泄漏需要修理，在撤压放空时发现泵入口阀门内漏，操作将蜡油系统切除，关闭分馏塔蜡油抽出阀XV6201并扫线处理后对入口阀进行更换，在更换过程中高温蜡油溢出随即着火，现场监护人员紧急撤离，无人员伤亡。事故原因分析：在关闭蜡油抽出阀XV6201后，未将阀门由自动改为手动，该阀设计为风关阀，切断动力风源后，阀门在自动状态下缓慢打开，造成蜡油外泄引发火灾。另外该阀门设计存在不合理，应设计为风开阀，在事故状态下如无动力风阀门应迅速闭。装置于19日恢复生产，非计划停工14天。催化待生斜管堵塞情况一、主要装置检修及非计划停工2.扬子：4月18日催化裂化装置再生器催化剂跑损严重，装置被迫停车抢修。打开再生器检查发现两个二级旋风器料腿在焊缝处断裂，对其它料腿及焊缝检查也发现多处裂纹，抢修一并进行了处理。该旋风器是1996年9月投用，料腿材质为0Cr19Ni9,已使用近16年，根据断裂情况初步分析是料腿在高温下长期使用，材质劣化导致断裂。装置于4月22日抢修结束，非计划停工6天。38一、主要装置检修及非计划停工2.荆门：3月26日2#常减压、焦化装置停工检修。2#常减压、焦化上次检修时间是2009年2月、2010年1月，到停工时已运行3年和2年。检修中，发现焦化装置焦炭塔上部腐蚀严重，焦化加热炉吊挂开裂脆断、4根炉管变形严重；2#常减压装置减五线结焦严重。焦炭塔测厚示意图油气线焦化装置：焦炭塔共6座。设备鉴定时，发现（塔1/3、4）顶部封头壁板减薄情况严重。原筒体厚度26mm，塔1/3壁顶部封头壁板最薄处实测厚度最薄处仅为12.1mm；塔1/4同样位置壁板最薄处15.6mm。其他4座塔测厚正常。决定对塔1/3四处壁板、塔1/4两处壁板等6块进行换板处理，换板规格为Ø2000*1800mm。同时发现，塔1/1、3、4顶颈部筒体腐蚀减薄严重，多数测厚值在3.89～6.21mm之间，其中塔1/3颈底部边缘最薄处为约2.56mm（设计厚度10mm），更换这3座焦炭塔顶颈部腐蚀减薄的筒体。测厚问题区域原因分析：焦炭塔1/1、2、3、4采用碳钢材质，材质等级偏低，加上由于顶部封头（支腿处）保温不善、造成局部露点腐蚀；顶颈部筒体腐蚀减薄是由于汽液混相冲刷造成的。39一、主要装置检修及非计划停工10个吊架，1个脆断、7个多处裂纹四根炉管弯曲严重焦化装置炉1/3辐射炉管10个吊挂脆断1个，裂纹7个，4根炉管弯曲报废。（1）吊挂材质为铸钢HK40+RE，发现吊挂焊接性能极差、材质存在异常，分析认为吊挂产品质量存在缺陷。由于吊挂采购工期长，先补焊修复，待停炉烧焦时再更换新的吊挂。（2）4根炉管弯曲严重，已更换。402#常减压装置减压塔减五线填料结焦严重。减压塔1991年2月投用，2005年进料段以上改造为规整填料。此次停工大修，检查发现减压塔减五线填料结焦严重、拆卸困难。填料型号为Zupak-IIA，材质316L，共11层。检修中由于塔内作业空间有限，只能使用人力及手动工具进行拆卸工作。经过分析，认为结焦原因是减四线液相全抽出后造成减五线填料全气相运行，致使重质油在填料表面聚集结焦。为避免再次发生该段填料严重结焦的情况，决定增加冲洗油流程，在该段填料上部安装冲洗油分配器进行液相冲洗；由于该段工作温度高、腐蚀性强，塔内新增部件选用316材质。一、主要装置检修及非计划停工减压塔减五线填料结焦严重41一、主要装置检修及非计划停工1.武汉：5月31日开始全厂装置陆续停工检修。上次检修时间是2008年4月，期间多套装置停工消缺。本次大修项目2196项，修理费安排1.9亿元；技改项目51项，投资安排1.37亿元，合计3.27亿元。•1#、2#催化余热锅炉拆除后在原地新建焚烧锅炉、国Ⅳ汽油质量升级改造、全厂系统甩碰头232处。•11万总变扩容改造、3.5MPa蒸汽管线改造、2#常减压装置减压塔洗涤段改造。•大机组检修27台，加热炉22台，塔器121台，冷换设备582台，压力容器检验1301台。检修及技改主要内容：常压塔塔顶塔盘、浮阀腐蚀形貌常压塔失效浮阀照片（材质304）设备检查情况：2#常减压装置常压塔顶因H2S-Cl-H2O腐蚀，1-6层塔盘浮阀缺失较多，大部分腐蚀减薄、部分已断裂或变脆，检修中更换塔顶6层塔盘。42一、主要装置检修及非计划停工2#常减压装置：减压塔一段填料下部局部破损较重，许多填料片已失去强度。二段填料保持基本完整，但减薄较严重，三、四段填料腐蚀减薄严重、局部塌陷。减一线填料底部腐蚀减薄形貌减一线底层填料减薄失效照片减三线填料腐蚀形貌减四线填料腐蚀塌陷照片43一、主要装置检修及非计划停工F-5101制硫燃烧炉前室顶衬里坍塌照片F5201中间管板裂纹制硫装置：燃烧炉F-5101：燃烧室前室顶部锆刚玉石衬里、浇注料大面积坍塌；(约3M2)。分布环下沉与衬里出现5-10cm缝隙；炉膛后室衬里砖出现裂纹；管板套管个别破裂。F-5201制硫燃烧炉燃烧室前室顶部锆刚玉石衬里下沉、分层剥落；分布环下沉与称里出现5-10cm缝隙，切分布环轴向有裂纹，最大出超过10cm。44一、主要装置检修及非计划停工坑蚀贫液入口处筒体坑腐蚀穿孔2#硫磺贫液后冷器堵管情况（局部）低温系统换热器腐蚀严重，检修中增加更新44台。2#AV分馏塔顶油气水冷器管束内外腐蚀严重1#催化分馏塔顶油气冷却器腐蚀严重1#催化脱硫贫富液换热器筒体坑蚀污水汽提装置塔底重沸器管束管板电化学腐蚀开裂失效2#硫磺装置贫液后冷器腐蚀严重堵管，更换1.原油管理---加工原油调配根据原油资源配臵的不同，炼油企业加工原油主要有三类：一是加工单一陆上原油，原油性质取决于油田产输；二是加工管输混合原油，加工原油性质取决于管道储运公司的调合情况；三是加工多品种进口原油，加工原油性质取决于企业原油调合水平。目前原油调合方式主要有：一是分储分炼；二是罐内调合；三是简单管道调合；四是相对完善的管道调合，有流量计及控制系统；五是在线调合。2.装臵设防设备材质升级按照总部导则及《炼油装置防腐蚀策略》金属表面防腐各企业广泛采用表面防腐技术优点：成本低缺点：防护时间较短，应用部位受限。3.工艺防腐---“一脱三注”现状：工艺防腐主要依靠“一脱三注”。一脱指原油电脱盐;三注指注水、注氨、注缓蚀剂。问题：原油品种变化频繁，破乳剂广普性能差，导致电脱盐合格率波动。原油酸分布数据较少，高温环烷酸腐蚀防护指导性不强。原油中有机氯分析监测滞后，对全流程影响较大。4.腐蚀监测---设备监测现状：目前各企业采取的设备监测主要靠定点测厚发现问题，其他辅助监测方法还有：腐蚀挂片腐蚀速率在线监测氢通量仪在用设备材质光谱检查各企通过设备腐蚀监测发现了很多安全隐患。高桥分公司，通过监测成功预防了800万吨/年常减压腐蚀着火事故。4.腐蚀监测---工艺监测项目名称指标测定方法pH值5.5-7.5（注有机胺时）7.0-9.0（注氨水时）pH计法铁离子含量(mg/L)≤3分光光度法氯离子含量(mg/L)≤30GB6532-86均匀腐蚀率(mm/a)≤0.2在线监测或挂片法“三注”后塔顶冷凝水控制指标工艺监测主要是控制以下一些指标，以此调节“三注”量的多少，达到中和腐蚀介质或减缓腐蚀。高温油泵是指介质温度大于燃点的离心油泵。近年来高温油泵密封泄漏着火事故时有发生，2010年连续发生了5次，给装置安全运行及生产任务的完成带来了严重影响。6.九江：1#常减压泵1018A2009年8月3日零点，泵1018A密封泄漏着火时间27分钟。非计划停工1.5天。（图片）2.2.2、巡检效果不理想部分巡检“走马观花”或“到此一游”。巡检质量、巡检深度不理想。2.2.3、密封辅助系统存在问题多主要问题：冲洗油、冷却液选择不当，运行中注入量、压力、洁净度控制不稳。2.2.6电机过流保护设定值过高“大马拉小车”式的泵，电机过电流保护定值与工况不符，起不到保护作用。3.3推广示范泵区建设（低故障、低能耗、低消耗）节能、可靠、有效防止密封泄漏导致的火灾事故3.5充分发挥人为因素，弥补装备不足安全运行水平=管理水平+装备水平3.6积极进行岗位练兵，切实做到“四懂三会”--懂结构、懂原理、懂性能，懂用途；会操作、会维护、会排除简单故障。近几年中石化企业的烟机发生多次停机故障，主要原因是烟机结垢严重、仪表故障、电网波动、叶片磨损、断裂、检维修质量引起。1.中原：6月5日，因烟机振动导致主风机电机电流增加，烟机停机检查。解体发现导流锥内有较多催化剂堆积。二级静叶，一、二级动叶结垢较多，一级动叶顶部有轻微磨损，二级动叶榫槽处有冲蚀。清理垢物并更换备用转子后于6月9日投入运行。二、烟机运行情况2.沧州：6月19日催化烟机振动值上升，反复调整操作振动仍然较高，切换备用风机后停机检修。解体发现二级静叶围带与壳体连接螺栓孔均出现裂纹，二级动叶片根部冲刷严重，进气锥及壳体出口支撑筋板焊口有裂纹，烟机内部结垢较多。检修未对螺栓孔裂纹进行处理，主要考虑焊接后会导致壳体变形，更换备用转子后28日投用使用。二、烟机运行情况3.齐鲁：5月29日2#催化烟机由于振动上升停机检修，检修发现叶片榫齿与叶根处冲刷磨损，轮盘，动叶片根部附着较多催化剂。检修更换备用转子、入口导流锥、轴瓦等，6月5日完成检修投入运行。二、烟机运行情况1.金陵:2#催化烟机因振动波动频繁且幅度加剧，4月10日停机检修，解体检查发现动叶片上结垢严重，呈黑色垢片状，围带有整圈垢物，本次结物附着力不强易脱落，造成烟机转子产生动不平衡，更换备用转子后于12日投用正常。二、烟机运行情况2.茂名：4月24日，因烟机轴承振动大停机检修，解体发现烟机结垢严重且垢块较硬，二级动叶叶根、榫齿、榫槽及叶尖出现不同程度的磨损。清理催化剂垢物于25日开机起正常。二、烟机运行情况3.广州：4月28日，1#催化烟机因振动高高报联锁停机，解体后发现转子动叶片断裂一片，扭曲变形两片；转子壳体法兰4点、8点位置有裂纹；过渡环内圆有多处碰伤凹槽；前后轴承压盖、轴瓦有磨损；转子壳体法兰变形。转子送兰炼机械厂进行修复，壳体裂纹在现场焊接修复，计划使用备用转子在20日前抢修完成投入运行。二、烟机运行情况4.九江1.荆门1#催化烟机2009年11月18日7：40在正常运行时突然发生大幅振动，造成停机，解体后发现有一片动叶断裂。机组是2004年5月25日更新的兰炼机械厂生产的