焦炉煤气安全控制

                                        来源:安全管理网 
                                      评论:  更新日期:2018年12月23日

                                      冶金煤气的来源
                                      煤气是冶金生产的副产品和重要能源,生产和使用量大。冶金煤气主要有焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气。炼焦炭时产生的煤气叫焦炉煤气;将焦炭送到高炉去炼铁,它是作为还原剂使用的,把铁矿石中的铁还原出来,焦炭就生成了煤气----高炉煤气;还原过程中有多的炭浸入,铁含炭高,需要脱炭,脱炭即为炼钢,脱炭产生煤气----转炉煤气。炼焦、炼铁、炼钢过程中煤气的发生量很大:
                                      焦炉煤气:500m3-600m3/t
                                      高炉煤气:1000m3-1400m3/t
                                      回收转炉煤气:50m3-100m3/t
                                      冶金煤气是冶金能耗的大头,占能耗的53%,冶金煤气是冶金企业的副产品,有效利用冶金煤气也是企业节能降耗的重要途径。如转炉回收?#29028;茫?#21487;以实现负能炼钢。
                                      二、 冶金煤气的危险性
                                      煤气是混合物,由于成份不一样,煤气体现的危险性不一样。从安全的角度,最关心的是一氧化炭、氢气、甲烷三种成份,他们既是危险成份,也是有用成份,具有较高的热值。体现煤气的毒性上,?#23548;?#20027;要是一氧化炭,煤气中毒,主要是一氧化炭中毒。煤气中的氢气和甲烷具有爆炸性,爆炸极限?#38477;停?#29028;气爆炸性?#35282;俊?#35265;下表:
                                      ?

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                                      煤气种类

                                      成分

                                      爆炸范围

                                      CO

                                      H2

                                      CH4

                                      焦炉煤气

                                      6-9

                                      58-60

                                      22-25

                                      4.5-35.8

                                      高炉煤气

                                      26-29

                                      2.0-3.0

                                      0.1-0.4

                                      35.0-72.0

                                      转炉煤气

                                      63-66

                                      2.0-3.0

                                      ?

                                      12.5-74.0

                                      铁合金炉煤气

                                      60-63

                                      13-15

                                      0.5-0.8

                                      7.8-75.07

                                      发生炉煤气

                                      27-31

                                      7-10

                                      16-18

                                      21.5-67.5


                                      通过这个表格看出来,焦炉煤气中CO含量比?#31995;祝?#27602;性最小,但爆炸性下限最低,爆炸性很强;转炉煤气CO最高,含量占60-70%,毒性相当厉害。高炉煤气既有毒性,又有爆炸性,但有所区别。
                                      所?#26800;?#29028;气都具有毒性和火灾爆炸危险性。
                                      n 焦炉煤气容易爆炸(毒性相?#36234;系停?br /> 焦炉煤气爆炸下限5.5%左右,接近甲烷、氢气。
                                      n 转炉煤气极具毒性
                                      转炉煤气、铁合金煤气的CO含量在60-70%。有转炉煤气通过烟囱放散,空中经过的小鸟就中毒掉下来的案例。
                                      n 高炉煤气压力高,温度高
                                      高炉煤气出炉压力可达0.35-0.4Mpa(大型高炉出炉压力可达4公斤,如宝钢,基?#24452;?#26159;高压操作,为了强化冶炼,提高产量), 炉顶煤气温度可达300OC。由于高炉有这个特点,生产中要回收高炉压力,就出现了TRT(高炉余压发电)。
                                      三、冶金煤气安全重点
                                      (一)炉窑本体的安全
                                      1.高炉安全
                                      高炉煤气是焦炭和铁矿石在炉内起化学反应产生的。焦炭主要是还原剂,焦炭和铁矿石从炉顶逐步往下走,焦炭走到风口与被补进去的热风一起燃烧,生成CO2,CO2再往上走碰到落下来的焦炭生成CO,CO碰?#25945;?#30719;石,将Fe2O3逐步变成Fe3O4、FeO,即铁水。
                                      CO不断生产,并聚集在炉的项部,通过炉子的上升管把煤气引出,这就是炼钢的副主品。高炉涉及到什么安全问题呢,炉内煤气不能随便跑出来。煤气有几个地方可能跑出来,一是炉顶装?#31995;?#22320;?#20581;?#30446;?#23433;?#21462;的是分段下料,分步隔离(大?#26377;?#38047;,或叫串罐或并罐料罐装料),堵住煤气,让料能下来,堵不好就会冒煤气。
                                      高炉风口、铁口、渣口套接不严冒煤气(供风给炉内,进风口也易冒煤气;铁口、渣口不出铁不出钢时应堵住。所?#28304;?#30417;管上要关心这此地方的煤气浓度,看是否超标);
                                      高炉炉顶装料系统不严冒煤气(炉顶装料系统采取氮气密封,保持高于炉内0.05 Mpa压力,大小钟拉杆、料罐的齿轮箱等处);
                                      高炉冷却系统进出炉壁不严冒煤气(要有明确的警示标志,一般人不能去,安监检查也不能上去);
                                      高炉风口以上各层?#25945;?#29028;气危险区(要有明确的警示标志,一般人不能去,安监检查也不能上去)。
                                      还要控制炉内压力。炉顶有一个放散装置,叫泄压,泄压不好,会导致事故。检查时要到中控室检查氮气的密封压力、齿轮箱的密封情况、冷却水进出水温度是不是正常,有没有限制、报警等?#21462;?br /> 2.转炉安全
                                      高炉内是一个还原反应,相反,转炉内是一个氧化反应,它是把铁水中的炭氧化(脱)掉,采取的办法是用氧枪向炉内的铁水吹氧,吹氧的过程就产

                                      生一氧化炭。回收炉内一氧化炭采用的是外延法,炉口不盖严,外面的空气会进来,产生的一氧化炭会?#21487;?#25481;了,此方法叫燃烧法。转炉炼钢的前期和后期炉盖是打开的。回收煤气是在中间一?#21361;?#28895;罩落下来,不让外面的空气进去。
                                      从安全的角度讲,应注重以?#24405;?#28857;
                                      转炉烟罩氧枪、副枪插入孔冒煤气(固定烟罩和活动烟罩应密封好,密封的方法有多种,如沙、水、机械密封等);
                                      转炉加料系统冒煤气(加料口加造渣、浠释,去杂加石灰?#20445;?#23481;易漏煤气,这里也要用氮气气封,要考虑密封的压力,压力有没有报警等);
                                      转炉氧枪冷却进出不严冒煤气(压力太大,煤气会跑出来,压力太小,空气会进取);
                                      转炉炉口以上各层?#25945;?#29028;气危险区(也是不让人随便上去的,在这些区域作业是否按规定执行,有没有制度,有无单人作?#30331;?#20917;,作业是不是随身携带一氧化炭报警器等)。
                                      还要关注氧枪冷却水泄漏、喷溅问题。
                                      3.焦炉安全
                                      焦炉煤气的发生机理与前两种不一样,它是物理作用,是煤在在炭化室内(?#35762;?#26159;燃烧室)隔绝空气的情况下加热,经干馏,使煤含?#26800;?#19968;些有机物?#25910;?#21457;出来,即为焦炉煤气(如图),通过上升管、集气管(?#26800;?#21387;系统、煤气放散系?#24120;?#21448;引入下方作为加热燃料。因此,焦炉煤气安全主要有以下两个重点区域:
                                      焦炉地下室煤气危险区(要监测浓度,易爆区,不能动火作业);
                                      焦炉炉顶煤气危险区(主要含装煤孔作业、上升管不能堵塞、集气管压力不能太大,也不能太小)。
                                      (二)高炉煤气净化回收工艺过程的安全
                                      1.高炉煤气回收
                                      煤气必须要净化,它从炉内出来时的含尘量有10克左右,到用户只到10?#37327;?#24038;右,必须要把尘去掉。目前除尘有两大类方法,一类是湿法,一类是干法。不管是显法?#25925;?#24178;法,都要先经过重力除尘器把大颗粒尘除掉。港陆事故情况:炉顶放散正常情况下,炉顶压力是0.6公斤左右,事故时是1.2公斤,而放散阀的配重超过设计20%,放散阀没有动作,重力除尘器放散阀配重多加了超过正常的73.5公斤,超设计20%,也没有动作,压力通过顶?#24247;?#38450;爆板(规程没有要求设置)泄漏,除尘器离厂房高度和直线距离为9米多(都不够),煤气扩散到出铁厂。出铁厂正出铁,有烟雾、水气,掩盖了飘过来的煤气,导致现场人员中毒。
                                      高炉湿法除尘防止排污系统冒煤气,循环水系统带煤气,净化水池(如果是管道,水位高时压力可封住煤气,当清洗水池时人员就会中毒)。2006年6月11日,齐钢清洗水池时就发生了事故、地沟就会串入煤气。
                                      高炉干法除尘防止出灰系统冒煤气、电除尘控制煤气含氧量不超过1%。防尘要密封,最好调湿。不要放干灰。在重力除尘器处放干灰,往往是出煤气再关掉,非常危险,这种违章行为较普遍。
                                      2.转炉煤气回收
                                      转炉煤气回收有两种工艺,一种叫OG法(如下图),是一种湿法除尘,也就是双文法(两级文氏管)。文氏管是一种变径管,当煤气通过变径管?#20445;?#30001;小口径通过大口径?#20445;?#21387;力能变为动能,速度会增加,两边有水喷淋,汽水雾把尘粒粘住了。一级文氏管是一种?#27627;?#25991;氏管,?#27627;?#36215;泄爆作用,同时?#27627;?#21487;灭煤气带来的火星。二级文氏管是一种可调口径文氏管,调节口径,可控制炉口的微正压(5毫米水柱)。烟罩提升?#20445;?#21483;烟气净化,净化的烟气通过三通阀打向烟窗。
                                      从安全考虑,转炉(系?#24120;?#29028;气间歇?#20132;?#25910;,保持系统惰性(不回收也要充氮气保持系统压力,防止煤气倒罐,所以有一个水封逆止阀)。第一、二级文氏管都在转炉?#25945;?#20197;上,检查时看不到,只能看风机房、后面的三通阀、水封阀、放散管,可检查放散管高度是否符合要求,煤气点?#21058;?#27809;有,因为煤气毒性很大,所以放散管必须高于30,?#26800;?#21378;现在高于60。必须防雷,下面要接地,水封、防止封隔断时有没有?#27627;鰲?br /> 转炉煤气回收流程(OG法)
                                      另外一种方法,LT法是转炉净化的?#36739;潁?#26159;电除尘。煤气通过烟罩、蒸发冷却器(水蒸气和水喷进去,降煤气的温度),通过电除尘器(一般4个

                                      电场)除尘,再通过煤气冷却器把温度进一步降下来,再送到煤气柜。除尘器收下来的干灰密封输送,作为烧结原料。电除尘要严格控制进到电除尘系统的氧含量,控制煤气柜含氧量不超过2% ;转炉LT法控制煤气含氧量不超过1%。下图系统中装有氧含量激光分析仪。
                                      另外,煤气冷却器的冷却水要保持高低位报警。
                                      转炉煤气回收流程(LT法)
                                      3.焦炉煤气回收
                                      焦炉煤气回收的物质是没有燃烧过的有机物质,价值很高,比煤气的价值还高。所以焦炉煤气回收有净化回收?#23548;洹?#33519;精制等等后续工艺。从集气管收集起来的粗煤气要初冷,把温度保持在28度左右,通过鼓风机输送到后面工艺。鼓风机前叫负压系?#24120;?#40723;风机后叫正压系统。通过电捕焦油器(类似电除尘)除焦油,再脱炭、脱硫、脱氰,回收?#20445;?#20877;把温度进一步冷却(脱硫时温度上升了),再用?#20174;?#27927;煤气,回收里面的?#20581;?#27492;时煤气净化过程基?#23601;?#25104;了。
                                      净化过程中有许多塔,如反应塔、?#21561;?#22612;,脱硫塔、洗苯塔,也涉及到很多介质,如水、?#20174;?#31561;?#21462;?#20171;?#35270;?#19968;个排放的问题,有一个水封、?#22836;?#30340;高度问题,一定要保持工作压力加500毫米水柱。还有一个就是含氧?#24247;?#25511;制,电捕焦油是高压的电场,氧含量高会产生爆炸。
                                      (三)净化回收设备的安全
                                      1) 净化回收设?#38050;?#38388;与管网要可靠隔断(因为净化回收设备要经常检修,要与系统脱离);
                                      2) 重力除尘器最高点应设放散阀;
                                      3) ?#21363;?#38500;尘器应设有煤气高、低温报警和?#33073;?#25253;警装置,各箱体应设泄爆装置(滤代耐温一般280度以下);
                                      4) 电除尘器应设氧含量超标?#31995;?#25511;制;
                                      5) 湿法?#21561;?#22612;(包括比肖夫)污水排出管要保持水封有效高度;
                                      6) 高炉煤气TRT入口管道上还应设有紧急切断阀(一旦煤气压力供应紧急切断),应设有可靠、严密的轴封装置 。
                                      (四)管网输送安全
                                      煤气管网分?#35760;?#22495;广、危险源点多。
                                      1) 煤气管道应采取消除静电和防雷的措施;
                                      2) 高炉煤气和转炉煤气等管道不应埋地敷设(含煤气10%以?#31995;?#31649;道不应埋地敷设,因埋地腐蚀后,渗出的气沿地逢串,串?#21483;?#24687;室、值班?#19994;?#33268;事故。城市用气含煤气小10%),煤气管道不应穿过不使用煤气的建构筑物;
                                      3) 在已敷设的煤气管道下面,不得修建无关的建筑物和存放易燃、易爆物品;
                                      4) 架空管道要防止高温热源辐射(钢水及车辆通过或停于下方是不?#24066;?#30340;);
                                      5) 煤气管道的架设要防止被车辆碰撞(高度一般不低于5米);煤气输送防止压力波动,安全运行压力不低于500Pa(规范没有定,是建议值,普遍采用,低了通蒸气、氮气保压);
                                      6) 煤气管道要防止地基?#26009;蕁?#24212;力拉伸。
                                      (五)隔断装置
                                      隔断装置失效是煤气事故的主要因素。
                                      1) 可靠隔断装置有插板、盲板;
                                      2) 视为可?#24247;?#38548;断?#38382;?#26377;:阀门+水封、闸阀(密封蝶阀)+眼镜阀(扇形阀);
                                      3) 阀门应有开度及?#36739;?#30340;标志;
                                      4) 水封要保持水封高度和溢流现象。寒冷地区应采取防冻措施(通蒸气保温)。
                                      煤气设备与管道附属装置——NK球阀
                                      (六)燃烧装置
                                      爆炸事故的防控重点
                                      1) 炉窑点火必须先点火、后开煤气(?#21364;?#19968;吹,查看煤气开关是否处于关闭位置);
                                      2) 煤气燃烧要防止回火、吹脱(对压力有要求,还要求管道上有紧急切断阀,当压力低它就会关闭);
                                      3) 煤气管上应装逆止装置或紧急切断阀、在空气管道上应设泄爆膜;
                                      4) 煤气、空气管道应安装?#33073;?#35686;报装置;
                                      5) 煤气烧嘴应有火焰监测装置(火灭时将信号传给继电器,关闭阀门)。
                                      煤气燃烧器要有常明火(小火),
                                      (七)放散装置
                                      防止人为中毒事故,一种方式是人工吹扫,通过放散管将其引走。吹刷煤气放散管必须安设在煤气设备和管道的最高处;或煤气管道以及卧式设备的末端?#29615;?#25955;管口必须高出煤气管道、设备和走台4m,离地面不小于10m。
                                      调压煤气放散管管口高度应高出周围建筑物,一般距离地面不小于30m,所放散的煤气必须点燃,并有灭火设施。
                                      (八)排水器
                                      排水器是事故常发?#35838;弧?br /> 有人值守的值班室、操作?#19994;?#19981;应设在排水器旁,排水器应有明显的警告标志;
                                      排水器的满流管口应保持溢流。
                                      (九)煤气柜
                                      煤气柜是重大危险源(临界量5吨)。
                                      1) 煤气柜不应建设在?#29992;?#31264;密区;
                                      2) 煤气柜周围应设有围墙(隔绝)、消防?#26723;?#21644;消防设施,柜顶应设防雷装置;
                                      3) 煤气柜上应有容积指示装置,柜位达到上限时应关闭煤气入口阀,并设有放散设施,还应有煤气柜位?#26723;较?#38480;?#20445;?#33258;动停止向外输出煤气或自动充压的装置。煤气柜应设操作室,室内设有压力计、流量计、高度指示计,容积上、下限声光讯号装?#29028;?#32852;系电话。(要防止干扰信号,重钢2006年11月3日,电焊机地线搭接在进口不到二十米的地方,产生干扰信号,造成放散被误打开,紧急疏散900多人,75?#31181;印#?br /> (十)煤气加压站与混?#38505;?br /> 重点监控、关键?#35838;唬?#28966;炉煤气鼓风机—加压机房被视为心脏,是易爆场所,照明灯具、开关、布线必须防爆,门窗要向外开,门窗面积不能小于容积的十?#31181;?#19968;,平时和事故状态下都要有通风等)。
                                      1) 站房内宜设有一氧化?#25216;?#27979;装置,并把信号传送?#28966;?#29702;室内;
                                      2) 站房内应有通风换气装置;
                                      3) 煤气加压机械应有两路电源供电;
                                      4) 煤气加压机、抽气机的排水器应按机组各自配置;
                                      5) 每台煤气加压机、抽气机前后应设可?#24247;?#38548;断装置(1987年6月30日,马钢转炉6万立方气柜加压机仅靠一个水封隔断,炉气串入值班室,站?#24247;?#30417;测装置失效,4人听到煤气冲破水封的声音,没有意识到是煤气泄漏而去检查,中毒死亡)。
                                      (十一)其他附属装置
                                      一些附属装置容易成为安全盲点,如:
                                      1) 蒸汽管、氮气管(伴随煤气管);停用时必须与煤气设施断开或堵盲板(防止断气?#20445;?#38400;门关闭不可靠,煤气沿蒸汽管串入澡堂、?#31243;謾?#21150;公楼,历史上发生多次此类事故。);
                                      2) 补偿器:宜选用耐腐蚀材料制造;厂房内不得使用带填?#31995;?#34917;偿器;
                                      3) 泄爆阀不应正对建筑物的门窗和走道;
                                      4) 管道标志(要有介质、流向标志,煤气为灰色,管道还要有标高)和警示牌(所?#26800;?#27700;封都要挂煤气危险的警示牌,防过路人在此处停靠、休息);
                                      5) 煤气设施的人?#20303;?#38400;门、仪表等经常有人操作的?#35838;唬?#22343;应设置固定?#25945;ā?br /> 四、冶金煤气安全管理要务
                                      (一)在煤气使用单位较多的企业中,应设煤气调度室(生产、使用是波动的,还要停修,发生煤气事故在紧急调度关闭,所以应设煤气防护站,并半军事化管理,设施按标准设置,并经常作应急演习)。
                                      (二)钢铁企业应设煤气防护站或煤气防护组,按计划定期进行各种事故抢救演习。
                                      (三)煤气设施应明确划分管理区域,明确责?#21361;?#21738;个阀门该谁管都要明确),建立严格的制度。
                                      (四)煤气管网、设施应建立技术档案(如管网的走向、大中修记录、设计图?#20581;?#20426;交工资?#31995;?#31561;)。
                                      (五)煤气危险区的一氧化碳浓度应定期测定,在关键?#35838;?#24212;设置固定的一氧化?#25216;?#27979;装置。作业环境一氧化碳最高?#24066;?#27987;度为30mg/m3(24ppm)(8小时?#24066;?#27987;度,高了时间要缩短工作时间,有一个一氧化碳在身体内积累的问题)。
                                      (六)应对煤气工作人员进行安全技术培训,经?#38469;?#21512;格的人员才准上岗作业。
                                      (七)有条件的企业应设高压氧仓,对煤气中毒者进行抢救和治疗
                                      ?

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