关于快开门式蒸压釜安全生产的思考

王瑞恩

（南京市锅炉压力容器检验研究院，江苏南京 210002）

0 引言

蒸压釜是一种典型的快开门式压力容器，又称蒸养釜或者压蒸釜，是一种大体积、大重量的大型压力容器[1]（图1），这种容器由于其结构的特殊性被广泛应用于建筑、食药、航空航天工业等需要压力蒸养生产工艺过程的生产项目中。蒸压釜从结构上来看主要包括设备本体部分和安全联锁装置部分。根据公布的资料统计，快开门式压力容器发生的事故占整个压力容器事故总量的30%左右，而其中90%以上的快开门式压力容器事故均与安全联锁装置有直接的关系。蒸压釜其由于PV值或体积比较大，如果发生事故则会释放大量的能量，因此危害性比较大[2]。因此就蒸压釜的定期检验而言，快开门安全联锁装置的检验已经成为该类设备检验的重中之重。

图1 蒸压釜

1 快开门安全联锁装置的发展背景

工业生产过程中由于某些工艺的要求需要物料进出快捷方便，并且加压和泄压时间短，这就需要一种开关门方便的结构，此时快开门式压力容器应运而生。正是因为快开门式容器快开快闭、启停频繁，再加上使用单位片面追求生产效率，容易造成端盖（封头）关不到位就升压或者压力未降到零就打开端盖（封头），从而导致人员伤亡事故的发生。自20世纪90年代起，国家相关监管部门就开始要求快开门式压力容器必须装设安全联锁装置（图2），其目的就是防止和减少此类事故的发生。安全联锁装置的作用是保证快开门容器在带压状态下端盖门打不开，端盖门未关闭到位不能升压。

图2 安全联锁装置

从设计角度来讲，TSG 21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》中规定，设计快开门式压力容器时，设计者应当设置安全联锁装置，并且对其使用环境、校验周期、校验方法等使用技术要求作出规定[3]。而在实际设计过程中绝大多数压力容器设计者不是电子类专业出身，对于快开门安全联锁装置工作原理并不熟悉，所以在设计图纸上也未能提出有针对性和可操作性的使用技术要求。

从制造角度来讲，2009年《国家质量监督检验检疫总局关于实施特种设备行政许可调整改革工作有关问题的通知》中对快开门联锁保护装置生产企业不再实施行政许可，这在一定程度上导致快开门安全联锁装置缺少了国家层面的量化要求，使得产品在制造过程中缺乏质量管控的手段。另外，安全联锁装置均是由各个组成元件构成的，其质量指标是单独控制的，而组装并安装到压力容器的快开门上后整体产品质量如何能够得到长期保证，目前没有对应的有效检验手段[4]。

从使用角度来讲，国家和行业范围内尚无蒸压釜快开门联锁装置安全技术条件的统一标准出台，TSG 21—2016中提出的安全附件主要有三种，其中压力表可由计量部门定期校验，其准确性可保证；爆破片装置可按相关规定定期更换，其安全性可保证；而快开门式压力容器的安全联锁装置无定期校验依据，如定期更换势必大大增加使用单位的负担，这样就会造成其可操作性的下降。

所以，快开门安全联锁装置发展至今，如何科学有效地保证其安全使用，仍是目前很多人研究的方向。

2 快开门安全联锁装置的结构原理

快开门安全联锁装置的结构形式很多，但按其基本原理工业生产中常见的结构形式大致可分为卡箍式、齿啮式、压紧式、剖分环式四大类。食品药品行业中容积较小的压力容器快开门安全联锁装置多为卡箍式和压紧式，有时也会出现剖分环式，在容积较大的蒸压釜中快开门安全联锁装置多为齿啮式结构。

蒸压釜中快开门安全联锁装置一般由三部分组成：控制柜、压力控制器和减速器装置。当釜门盖关闭时，操作人员操作手摇减速器手柄转动釜门关闭到位，此时转动半圆盘手柄到水平方向，关闭泄气球阀，当控制柜指示灯亮时方能向蒸压釜内通入蒸汽升压并进行生产产品的蒸养。蒸压釜内升压过程中，当压力超过安全余压时，压力控制器被触发，立即将信号送到控制柜，釜内压力指示灯变亮。只要釜内压力超过安全余压，手柄轴就会因锁紧而无法向开门方向旋转。当蒸压釜内产品蒸养结束，开始排汽，排汽过程中只要釜内压力大于安全余压，即使操作人员误将半圆盘手柄旋转至开门方向，控制柜也不会响应开门程序。只有当压力低于安全余压时，釜内有压指示灯熄灭，无压指示灯亮起，此时操作人员按动开门按钮才能解锁，开门指示灯亮，操作人员才能向开门方向转动减速器手柄将蒸压釜门打开。整个过程中釜门能否开启完全取决于釜内压力与安全余压比较，只有这样才能发挥安全联锁的功能。

3 快开门式蒸压釜容器事故发生的规律

对于快开门式容器发生的几十余起事故进行统计分析，发现有以下规律：

从事故发生时机看，绝大多数事故发生在关闭端盖后的升压过程中，就蒸压釜而言事故发生概率大小依次为升压过程中、泄压过程中、热釜向冷釜倒汽过程中。

从事故致因看，大多数事故是因违章作业和安全联锁装置失效所致，且违章与安全联锁装置失灵失效多并存。违章作业典型表现为设备压力未降到零时强力打开端盖，造成事故。

从事故发生部位看，大多数事故都是端盖飞出，一是在关闭端盖时，由于端盖关闭不到位，没有安全联锁装置或安全联锁装置失效，盲目升压导致端盖与设备法兰脱离；二是打开端盖时，容器内仍然存有余压，在没有安全联锁装置或安全联锁装置失效的情况下，强行打开端盖，导致端盖与设备法兰脱离（图3）。

图3 端盖与设备法兰脱离事故现场

从伤害特点看，发生爆炸时，端盖飞出，容器本体后移，容器内部物料喷出（图4）。其中，硫化罐事故一般端盖飞出十余米至五十米；蒸压釜事故一般釜盖飞出十余米至上百米，釜体位移十余米至百十米。若事故发生时，两个方向有人员作业或流动，伤害人员更多。

图4 物料喷出事故现场

从爆炸时机与事故后果的关系看，发生在关闭端盖后的升压过程中的事故伤害，要比泄压过程中发生的事故伤害要大。关闭端盖后升压过程的事故，平均事故伤亡率2.9人/起；压力未降到零时，违章打开端盖的事故，平均事故伤亡率1.75人/起。另外，在压力未降到零，违章打开端盖事故中，一般端盖飞出和釜体位移的距离很小，伤害者主要是受端盖、飞出的物料撞击以及被烫伤。

从事故发生单位看，事故多发于管理基础薄弱的小型企业，这些企业领导和员工的安全意识弱，企业安全管理不到位、安全操作不到位、自行检查不到位、维护保养不到位的现象较为普遍。

4 如何减少快开门蒸压釜容器事故的发生

避免或减少快开门容器事故的发生需要检验机构和使用单位共同努力，同时还需国家或行业出台相关的规范或标准来规范快开门安全联锁装置的设计、制造和使用。

就检验机构而言，蒸压釜定期检验时关于安全联锁装置的检验需重点关注以下几个方面：

1）TSG 21—2016定期检验中关于快开门式压力容器安全联锁装置的要求是这样的，检验其是否满足设计文件规定的使用技术要求，设计文件中的要求一般是：当快开门达到预定关闭部位，方能升压运行；当压力容器内部压力完全释放，方能打开快开门。

2）质检办特〔2013〕338号文规定，快开门式压力容器的安全联锁装置功能必须经检验机构监督检验并验证合格后方可随机出厂，尤其是在安全联锁装置是使用单位采购的情况下，检验人员一定要见证其是否经过检验机构的监督检验。

3）压力控制器的精度满足相关要求，并且每半年校验一次，压力控制器属于精密仪器，露天放置的蒸压釜，最好对压力控制器有保护措施。

4）蒸压釜正常工作过程中，如发生意外情况，如系统突然断电或系统突然停气，安全联锁装置应处于锁紧状态，待人工确认安全后方可想办法处理意外情况。

就使用单位而言，蒸压釜的安全使用除了满足国家相关标准规范要求外，需重点关注以下几个方面：

1）安全操作规程进一步细化，突出防止快开门容器易发事故的关键点“两前检查”，即关闭釜（盖）门升压前的检查、仪表显示压力为零后打开釜（盖）门前的检查。

2）结合快开门容器运行特点真正开展内部培训，一些企业虽然在检查时可以提供培训见证资料，但多数有应付检查之嫌，根本起不到提高作业人员素质和操作技能的作用。

3）避免釜门开启方向正对人员作业和流动区域，保持蒸压釜的釜门安全距离或进行安全隔离。

4）定期检查控制柜与压力控制器和限位开关是否良好，或者是否存在失效的苗头，一旦发生故障立即进行修理，坚决杜绝安全联锁装置带病工作。

5）注重对阀圈等安全部件的保养清洁，每半月进行一次紧锁功能的调整和检查，密封圈一旦发现老化泄漏等异常情况的出现，立即停止使用进行更换。

5 结束语

综上所述，蒸压釜作为一种典型的快开门式压力容器，安全联锁装置在蒸压釜安全使用过程中发挥着至关重要的作用。快开门安全联锁装置可靠性的高低，影响着压力容器的安全运行，是减少该类容器事故发生的重要环节[5]。笔者从安全联锁装置的发展背景、结构原理、事故特征等方面进行阐述，希望对该类设备事故的预防和发生起到一定的帮助作用。