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电远传磁翻板液位计在液氯使用过程中的故障分析

发布时间:2021-01-22   点击次数:

我公司是鲁西南地区唯一的大型氯碱企业,主产品烧碱的生产能力为5万t/a,另有盐酸、液氯、聚氯乙烯、氯化苯、漂粉精、氯化石蜡等氯产品。我公司曾连续7年被评为全国500家最佳经济效益工业企业。
众所周知,在氯碱生产中液体物料的液位显示是非常重要的。尤其在液氯的生产中,由于液氯计量槽的频繁改换及液氯包装槽的频繁灌装,液氯液位的指示就显得更为重要。而且由于液氯是剧毒物质,须严防泄漏,因此,液面显示装置需安全可靠。在1993年以前,我公司在液氯生产中是用结霜式钢管液面计来显示液氯液面的,其液面判断方式是以钢管外表面的结霜位置来判断容器内液氯的液面(如图1所示)。此液面计的优点是安全可靠,拆卸方便。
缺点是液面显示不十分准确,仅靠钢管外表面的结霜情况来判断液面。由于钢管式液面计存在上述缺点,因此,迫切需要一种新型的安全可靠且液面显示准确醒目的液面显示器用于液氯的生产中。
1991年初化工部在广州召开的氯碱行业安全协作组座谈会上,推荐使用电远传磁翻板液位计应用于液氯生产。此液位计是化工部化工劳动保护研究所为防止液氯贮槽超装、泄漏造成重大中毒事故而研制的。该液位计已于1991年12月通过化工部组织的技术鉴定,作为一项技术成果向全国化工行业推广。
电远传磁翻板液位计在我公司的使用情况及出现的问题
我公司氯产品车间于1993年5月利用计划停车检修的时机在液氯工段安装使用了12套电远传磁翻板液位计。其中液氯计量槽安装了6套,液氯包装槽安装了2套,液氯气化器安装了4套。在1993年5月中旬至10月中旬这段时间里,电远传磁翻板液位计使用效果良好,尤其对液氯气化器和液氯包装槽的使用更为方便。对液氯计量槽的液面显示也非常醒目、准确可靠。
电远传磁翻板液位计在正常使用了5个月后,却突然在使用中接连出现了两次事故。事故过程叙述如下。
1993年10月22日中班,氯气液化岗位操作工对1#液氯包装槽进行检修,先用氯气泵对包装槽进行抽吸,然后打开人孔盖进行清理。清理完毕后重新封闭,并用氯气加压试漏。当贮槽内氯气压力升至0.6MPa时,操作工发现电远传磁翻板液位计的非磁性立管(不锈钢1Cr18Ni9Ti)下部长约10cm的一段逐渐烧红,并当场烧坏磁翻板的塑料护盒,并把护盒玻璃烧至炸裂。操作工见此立即进行了处理:先泄压,然后用氯气泵抽真空,关闭与1#包装槽相连的所有阀门。这时被烧红的不锈钢立管下部由于高温被氧化已变成黑色。拆下立管后,原来16cm长的浮子只剩下约5cm,浮子内的磁铁棒由于高温已失去磁性,反应生成的熔碴,外观类似燃烧不完全的碳碴样。另外在拆卸不锈钢管时,管里面有白色烟雾冒出。
在这次事故中,由于包装槽系空槽试压,操作工及时发现且立即采取措施进行处理,故没有发生跑氯事故,也没有造成人员中毒。如果当时包装槽盛满液氯,其后果将不堪设想。由于是首次出现这样的事故,且当时也不清楚浮子内部的组成及结构,故没有及时查明事故发生的原因。当时车间立即决定暂停电远传磁翻板液位计在液氯工段使用。在不影响正常生产的前提下,逐步把电远传磁翻板液位计重新改为结霜式钢管液面计,以确保安全生产。但就在更换电远传磁翻板液位计的过程中,又发生了类似上面的事做。
1993年10月29日早班,当班操作工更换3#液氯气化器(供石蜡专用气化氯)的电远传磁翻板液位计,先用氯气泵抽吸,当拆开不锈钢立管法兰后,立即从管内冒出大量同上次完全一样的白色烟雾,持续时间达半小时之久。在这期间操作工佩戴防毒面具将不锈钢立管拆下并搬至室外,倒出管内的浮子,此时浮子已反应掉1/3,其内部支架及磁铁棒已裸露,且浮子外壳、内部支架及磁铁棒继续冒白烟。将残余的浮子外壳、支架及磁铁棒用水冲洗干净并收集保存,以备将来事故分析时作为第一手资料。
事故原因分析
电远传磁翻板液位计出现的两次事故时间相隔一周。从当时事故发生的现场来看,从不锈钢立管内均冒出大量白烟。浮子外壳的一部分与氯气发生了化学反应。所不同的是,第一次事故是包装槽在氯气打压时发生,氯气量较大,剧烈的化学反应在短时间内放出大量的反应热,将不锈钢立管烧红,浮子亦与氯气反应掉大部分(约2/3)左右。第二次是在气化器抽真空时发生,氯气量较小,反应较慢。拆开不锈钢立管法兰后反应热与白烟反应物一起逸出,弥漫于厂房内,浮子与氯气反应掉小部分(约1/ 3左右)。
10月24日,我公司向电远传磁翻板液位计生产厂家,化工部化工劳动保护研究所青岛华麦公司及化工部劳安司发函通报事故情况,向其询问浮子及其内部支架和磁铁棒的材质情况,以便准确分析判断事故发生的原因,并及时采取防范措施。根据厂家提供的材料,基本搞清了这两次事故发生的原因:浮子内部镶嵌磁铁棒的支架系铝件组成,由于浮子两端的不锈钢焊缝焊接质量较差,焊缝有微孔砂眼。在容器打压或抽真空时,液氯由焊缝上的微孔砂眼进入浮子内部,与铝支架发生了剧烈的化学反应,生成氯化铝,同时放出大量的热。现场看到的大量白色烟雾即为氯化铝的微小颗粒。反应放热产生的高温使氯气与不锈钢浮子外壳也发生了反应,又放出大量的热。可以想象,如果时间足够长,氯气量足够多,整个浮子也会因剧烈反应而消失,进而产生大量的热,使部分液氯气化,系统压力升高,并可能酿成更大事故。
针对此种情况,为了确保安全生产,公司决定停止所有的电远传磁翻板液位计在液氯工段使用,重新恢复使用结霜式钢管液面计。何时再使用电远传磁翻板液位计则视生产厂家的质量改进情况而定。
电远传磁翻板液位计的改进
根据我公司电远传磁翻板液位计所发生的两次事故来看,均是在系统打压或抽真空时,液氯通过浮子两端不锈钢焊缝上的微孔砂眼进入浮子内部,和镶嵌磁铁棒的铝质支架发生反应而造成,结果生成氯化铝颗粒(冒白烟),并放出大量的热。此热量又引起氯气与不锈钢浮子外壳发生反应,进一步使反应加剧,同时又放出大量的热。如此恶性循环,使整个系统温度升高,部分液氯气化,系统压力上升,有引发更大事故的潜在危险。
从以上分析可以看出,事故引发的原因来自磁性浮子的制作质量不过关。首先浮子内部镶嵌磁铁棒的支架使用铝质不合适。因为在液氯介质中铝质极易与液氯发生反应,并放出大量的热,使系统温度升高。其次浮子两端的不锈钢焊缝不合格。由于焊缝只能采用单面焊接,往往在焊缝上留有微孔砂眼,因此液氯容易从此砂眼进入浮子内部而与铝质支架发生反应。特别是系统打压或抽真空时此种情况更易发生。因此为了避免上述现象的发生,应对浮子的制作做如下改进:
(1)把浮子内部镶嵌磁铁棒的铝质支架改为不锈钢支架。
(2)改进浮子两端焊缝的焊接质量,杜绝焊缝上存留微孔砂眼。浮子制作完成后,应在使用介质中做耐压和真空试验。经试验合格后,再作为合格产品投向市场。
结束语
电远传磁翻板液位计是一种新型的液位计,它具有安全、准确、直观、适用范围广的特点,它比传统的玻璃管液面计具有无可比拟的优点。虽然在使用过程中出现了一些问题,但只要改进浮子的制作质量,并经过耐压及真空试验,就能在化工生产中得到愈来愈广泛的应用。从电远传磁翻板液位计最小的配件翻柱到关键的部件浮子,生产环节都一丝不苟,保证的质量的品质,基本保持浮子故障零错率。

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