1安全技术措施
氢气是一种高危气体，在一定条件下极易爆炸。所以，安全问题对于使用100%的氢气作为保护气体的全氢炉来说，涉及到氢气气氛的密封、压力控制等，都对安全生产有重要影响。
1.1氢气的特性
氢气是易燃易爆气体。H2着火极限范围：H2与空气混合时，为4％～75％；与O2混合时，为4.5％～95％。氢气在全氢罩式退火炉使用环境下，同时具备以下3个条件时就会发生爆炸：（1）密封的有限空间；（2）氢气的含量在着火极限范围以内（即爆炸极限以内）并充满整个有限空间；（3）有着火源引入或者氢气温度加热至着火温度以上。
1.2安全配套设施
（1）紧急备用氮气：氮气供应来自公司氮气管网系统，配置有一个容积为200m3的球罐，球罐入口管道上安装有止回阀，入口氮气压力是1.3～1.8MPa，球罐出口设置机械减压阀，保证生产过程中紧急情况下氮气供应不中断。（2）事故备用水：炉台和内罩密封采用法兰压紧橡胶圈，温度超过280℃，橡胶圈就会融化，有可能造成空气进入内罩与氢气混合产生爆炸，因此，退火生产过程必须保证连续供应炉台冷却水。罩式炉区域事故备用水配备了消防水源和水塔水源，当正常炉台冷却水中断时，先切换成消防水源进行冷却，生产不用停下来；如果消防水也中断，再切换成水塔供水，水塔容积为100m3，可以向炉群连续供水45min以上，利用这段时间进行安全紧急处理。
1.3设备安全设计
（1）氧质量分数检测：在线监测的探头监测退火过程中内罩里氧质量分数的变化，以确保退火过程中设备和产品的安全。如果内罩里气氛残余氧质量分数＞0.5%，系统将立即自动切断氢气，并将氮气自动送入内罩进行紧急吹扫置换。（2）炉台循环风机电机密封：电机采用特殊密封，电机的定子为水冷型，在定子中设有测温装置，监控电机的温度，并与电机电源连锁，超过温度设定值时报警，超过设定温度上限时报警并自动切断电机电源。（3）抽真空：从内罩密封测试合格之后，退火升温开始内罩里就充有氢气，为了安全地使用氢气，内罩里的残氧含量越低越好，而实际上炉内有许多吹扫死角，通过抽真空能够更高效、更可靠地降低内罩里的残氧含量，而且可以缩短清除带钢表面附着的空气、水蒸汽的时间，从而加速带钢表面轧制油的挥发，清洁带钢表面。因此，罩式炉配置了抽真空系统。抽真空过程的关键在于，第一是设备密封，第二是内罩里真空压力确定，因此内罩密封试验合格后，进行第一次抽真空，把内罩里的空气抽出来，此时内罩里压力控制在-60000Pa左右，真空压力不必要太大，当抽真空设定值和抽真空时间两个条件达到后，向内罩里通入氮气。内罩里氮气达到设定压力后，设置加热罩，启动助燃风机，用空气吹扫加热罩的炉膛空间。与此同时启动真空泵进行第二次抽真空，把内罩里的氮气抽出来，为了确保抽真空彻底，此次内罩里压力为-95000Pa。当炉内真空压力达到设定值、抽真空时间达到且残氧质量分数<0.5%后，通入氢气并启动炉台循环风机。（4）氮气安全监测系统，在每个炉台阀站氮气供应由主阀和旁通阀完成，其中旁通阀设置为当系统停电时，旁通阀自动打开。氮气流量阀流量＜50m3/h（在吹扫期间），则给出故障信息。任何时候都可手动启动紧急吹扫过程。（5）氢气安全监控系统：氢气管道采用串联双电磁阀（氢气入口阀），在退火开始前，氢气入口阀被彻底地进行泄漏测试；在退火过程中，由高精度的氢气流量计监测泄漏情况。当氢气调压阀功能异常，会造成氢气入炉压力升高，排放阀打开排放，使内罩气氛压力始终保持在4000～8000Pa。
2安全生产措施
（1）内罩与炉台冷却水系统：由于冷却水质易形成水垢，会造成炉台冷却水出口温度升高，甚至超过50℃，所以每个月要定期清洗1次炉台水过滤器，18个月要冲洗1次炉台冷却系统水道的水垢，保证冷却水温升不超过10℃。（2）备用事故水的操作：手动切换备用事故水作为应急预案的主要内容，当正常冷却水供应中断时，要求10min以内紧急手动切换消防或水塔事故备用水。在切换成消防水源满足冷却要求的前提下，生产继续。当只有水塔供水的情况下，不再启动任何已准备好的炉台，并中断350℃以下加热生产的炉台。关闭没有生产的炉台冷却水进出水手动球阀。250℃以下的炉台进行停炉闷炉，同时关闭炉台冷却水进出水手动球阀。把有限的备用水供给炉温处于350℃以上的炉台冷却。（3）内罩检查、报废管理：每个退火周期结束需检查内罩水槽及筒体是否有漏点、裂纹、涨鼓；每3个月需检查内罩起吊装置1次；每年安排内罩筒体进行1次喷砂清理并对内罩筒体焊缝进行着色探伤检查；每年定期安排更换内罩的起吊装置销轴和垫片。出现以下情形时就要把内罩停用报废，①内罩连续使用周期达2年以上，当内罩部分筒体壁厚小于5mm，且需更换筒体长度超过2200mm及以上；②内罩使用周期达2年以上，且经过1次筒体更换后，其他位置筒体出现大面积涨鼓或裂纹无法维修使用；③内罩底部筒体及水槽板换过后，使用时间超过半年，需要2次更换底部筒体及水槽板；④内罩使用周期达3年以上，内罩筒体点蚀面积超过1/3筒体面积；⑤内罩连续生产使用时间超过5年；⑥内罩法兰厚度腐蚀减薄大于10mm。（4）炉台橡胶密封圈：为了保证炉台/内罩密封，每1个退火周期结束，要仔细检查橡胶密封圈表面是否有机械划伤、使用时间超过5个月或明显老化，需及时更换橡胶密封圈。
3结语
全氢罩式退火炉的安全生产，最重要的有以下几个方面：（1）氧质量分数在线检测并自动连锁控制。（2）阀站检测元件定期检查、更换。（3）内罩气氛通过抽真空，能更有效地保证内罩里残氧质量分数＜0.5%。（4）保证事故氮气不中断供应。（5）炉台事故水是手动切换，紧急情况下每个切换点都要求操作人员迅速、熟练操作。（6）加强安全培训、应急预案演练。
作者：梁锡辉 宋世钦
