引言（一）

    某化工公司新建一座生產硅酸鈉產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，燃料為發生爐產熱混合煤氣。建成后由于烤窯期間煤氣換向器、空氣換向器多次發生故障致使升溫時間長達400h。投料生產2天后，發生了小爐空氣通道燒坍事故，導致全線停產，進行修爐，損失頗大。為總結經驗教訓，防止類似事故發生，有利于生產順利進行，現將事故原因分析如下：

    導致小爐空氣通道燒坍事故可能有三方面的原因，一是熔窯小爐結構設計不合理；二是耐火材料選擇不當或質量不合格；三是操作、處理事故不當。現就小爐燒坍原因用排除法進行分析，作出判斷。

經過及現象（二）

    事故發生時，操作人員首先發現小爐通道與預燃室之間的膨脹縫冒火，其認為是膨脹縫未填實，遂找來耐火泥準備修補時又發現空氣通道頂碹下陷了一個坑，但未做處理，而去找有關人員匯報，待回來時，小爐空氣通道已燒坍。燒坍面積約1m2，呈長橢圓形，硅磚已被燒熔，事故發生時助燃風機未開，煙道總閘板提升高度為400mm，熔窯近24h未換向，當時熔窯日產固體硅酸鈉為50t。修爐時發現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）小爐結構分析

    硅酸鈉熔窯與玻璃池窯主要區別在于硅酸鈉熔窯只有熔化部而無工作部。小爐是熔窯的燃燒設備，主要由空氣通道、煤氣通道、小爐舌頭、預燃室和噴火口五部分組成。該小爐為“小夾角”式。小爐尺寸的設計決定著熔化部火焰的剛性、方向、覆蓋面積、預燃室內煤氣的預燃程度、熔窯的效率和壽命。應特別指出的是與燒壞原因有關的小爐設計參數有兩個：（1）噴火口的寬度過寬及小爐間距過小，不但會使操作不便，更重要的是會使池爐火焰過早轉向而走短路，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題。（2）預燃室是發生爐煤氣與助燃空氣混合預燃的空間，一般是指小爐舌頭末端到噴火口的距離，其大小關系到預燃量及火焰的好壞。小爐能否正常工作及燒坍與其熱強度有關。熔窯小爐設計經驗值與事故小爐設計尺寸的比較見表1。

    表1 小爐設計經驗值與事故小爐設計尺寸比較

   

序號	結構參數	小爐設計尺寸經驗值	事故小爐設計尺寸
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（℃） 預燃室 1.預燃室熱強度（kJ/m3·h） 2.預燃程度（%）	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，事故小爐設計尺寸及參數中煤氣水平通道氣體流速略大，煤氣預燃程度偏低，但均不會引起本次事故，其它尺寸及參數基本在小爐設計經驗值所列范圍以內。因此，可以判斷小爐空氣通道燒坍事故不是因為小爐設計問題所致。

    2）耐火材料的選擇及質量

    耐火材料的合理選擇及質量，是保證熔窯正常運行的一個重要因素。應根據各種耐火材料的性能，結合熔窯各部位的具體情況，本著因地制宜、就地取材、經濟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。硅磚理化指標符合（YB/T147-1998）BG-96A標準，熔鑄鋯剛玉磚理化指標符合JC493-1992（96）AZS-33Y標準，粘土磚理化指標符合JC422-91標準。

    空氣蓄熱室實際所用的粘土耐火磚的密度略小于設計用磚密度，但不會導致此事故的發生，小爐所用耐火材料的選擇及質量指標均滿足小爐用磚要求。因此也可以排除由于耐火材料及質量引起事故的因素。

    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象，可以肯定混合煤氣的燃燒已退到空氣蓄熱室空氣進入的通道內，空氣通道內的燃燒與熔化部的燃燒不同之處在于，熔化部的燃燒產生的熱量大部分傳給了原料——硅砂及純堿，進行熔融反應，因而溫度不會急劇增加。而空氣通道內的燃燒產生的燃燒熱被帶走的熱量相對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高，達到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，機械強度急劇下降，隨之被燒熔而坍落。

    小爐是熔窯的燃燒設備，正常情況下燃燒過程應為混合煤氣、空氣先經過煤氣、空氣蓄熱室被預熱后，再經過煤氣、空氣通道，從小爐舌頭進入預燃室，煤氣、空氣進行混合，預燃室內30%～40%的煤氣預先燃燒，而后通過噴火口送入熔化部空間，形成有一定剛性和覆蓋面積的穩定火焰。事故中燃燒火焰根部已經處于小爐空氣通道位置，從燃燒理論上講，火焰已經移至“噴嘴”內，發生了回火事故，原因是氣體的噴出速度比火焰的傳送速度小得多，一臺煤氣發生爐產生的混合煤氣僅供一臺熔窯使用，日產硅酸鈉50t，生產為半負荷狀態，為了保證爐溫，煙道總閘板只提起400mm，是全部開啟的1/3，靠自然通風，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，明顯違反了操作規程，同時對事故處理不當也是事故擴大的原因之一。當班的操作人員發現空氣通道與預燃室膨脹冒火，沒有考慮到此處不應有火焰，而且是事故的初起，更沒有采取開助燃風機機械送風或增大煙道閘板提升高度、甚至緊急停車等措施，待見到空氣碹坍陷了時仍去找有關人員，使事故進一步擴大，致使碹燒熔、燒穿，全線停產。

結論（四）

    本網據“化工安全與環境”報道：由以上分析可知，事故熔窯的小爐結構參數與設計參數經驗值基本相符，砌筑耐火材料選擇基本合理，材料質量符合有關標準，事故的發生可以排除結構和材料的原因。因此基本可以確定，事故的產生是由于操作調節不當，現場事故判斷有誤，處理不果斷造成的。需吸取的教訓是，對新投產的熔窯應根據負荷及時調節溫度、壓力、投料量等，密切觀察熔化部內火焰燃燒情況；還應加強對工人的技術培訓，提高操作人員的技術素質，及時發現事故隱患；一旦發現事故應及時作出正確判斷，并采取可行的措施，將事故消滅在萌芽狀態，防止重大事故的發生。