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焦炉煤气安全控制

  来源▄■▓:yzc亚洲城888 
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。如转炉回收得好■■■,可以实现负能炼钢。
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▓█▄■,实际主要是一氧化炭,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▄■▓,爆炸极限越低,煤气爆炸性越强。见下表:
 

 

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含量比较底,毒性最小,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。
所有的煤气都具有毒性和火灾爆炸危险性。
n 焦炉煤气容易爆炸(毒性相对较低███)
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,基本都是高压操作,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碰到铁矿石,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▓█,一是炉顶装料的地方。目前采取的是分段下料,分步隔离(大钟小钟,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。所以从监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);
高炉风口以上各层平台煤气危险区(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、报警等等。
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,产生的一氧化炭会部烧掉了,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段,烟罩落下来,不让外面的空气进去。
从安全的角度讲▓▓,应注重以下几点
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,去杂加石灰时,容易漏煤气,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)▄▓;
转炉炉口以上各层平台煤气危险区(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,有无单人作业情况,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(两侧是燃烧室)隔绝空气的情况下加热,经干馏▓█,使煤含有的一些有机物质蒸发出来,即为焦炉煤气(如图),通过上升管█■▄、集气管(有调压系统、煤气放散系统),又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毫克左右,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。不管是显法还是干法▓▄▓▄,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,压力通过顶部的防爆板(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▓▄▓▄,当煤气通过变径管时,由小口径通过大口径时,压力能变为动能,速度会增加▄▓,两边有水喷淋▓█▄■,汽水雾把尘粒粘住了。一级文氏管是一种液流文氏管,液流起泄爆作用,同时液流可灭煤气带来的火星▄■▓。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)▄▓。烟罩提升时,叫烟气净化,净化的烟气通过三通阀打向烟窗。
从安全考虑▓█,转炉(系统)煤气间歇式回收,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平台以上███,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,煤气点燃了没有,因为煤气毒性很大▄■▄,所以放散管必须高于30,有的厂现在高于60。必须防雷,下面要接地■■■,水封、防止封隔断时有没有液流。
转炉煤气回收流程(OG法)
另外一种方法,LT法是转炉净化的方向▄■▄■,是电除尘。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车间▓█、苯精制等等后续工艺。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█■▄。鼓风机前叫负压系统,鼓风机后叫正压系统。通过电捕焦油器(类似电除尘)除焦油███,再脱炭、脱硫、脱氰,回收氨▓▓,再把温度进一步冷却(脱硫时温度上升了),再用洗油洗煤气,回收里面的苯▄■▄。此时煤气净化过程基本完成了。
净化过程中有许多塔,如反应塔、洗涤塔■■■,脱硫塔、洗苯塔,也涉及到很多介质,如水▄■▄■、洗油等等。介质有一个排放的问题,有一个水封、油封的高度问题▓▄▓▄,一定要保持工作压力加500毫米水柱。还有一个就是含氧量的控制,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) 净化回收设备之间与管网要可靠隔断(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) 布袋除尘器应设有煤气高、低温报警和低压报警装置,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断电控制;
5) 湿法洗涤塔(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
煤气管网分布区域广、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%以上的管道不应埋地敷设███,因埋地腐蚀后,渗出的气沿地逢串,串到休息室、值班室导致事故▓▓。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允许的)■■■;
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沉陷、应力拉伸。
(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) 视为可靠的隔断形式有:阀门+水封▄■▓、闸阀(密封蝶阀)+眼镜阀(扇形阀);
3) 阀门应有开度及方向的标志;
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(先吹一吹,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、空气管道应安装低压警报装置▓▓;
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;放散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
排水器是事故常发部位▄▓。
有人值守的值班室▓█▄■、操作室等不应设在排水器旁,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) 煤气柜不应建设在居民稠密区;
2) 煤气柜周围应设有围墙(隔绝)▄▓、消防车道和消防设施,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,还应有煤气柜位降到下限时,自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███、下限声光讯号装置和联系电话。(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分钟▄■▄。)
(十)煤气加压站与混合站
重点监控、关键部位(焦炉煤气鼓风机—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分之一,平时和事故状态下都要有通风等)▓▄▓▄。
1) 站房内宜设有一氧化碳监测装置,并把信号传送到管理室内;
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、抽气机前后应设可靠的隔断装置(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,站房的监测装置失效,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(防止断气时,阀门关闭不可靠,煤气沿蒸汽管串入澡堂、食堂███、办公楼,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料的补偿器;
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(所有的水封都要挂煤气危险的警示牌,防过路人在此处停靠、休息)▄■▄■;
5) 煤气设施的人孔、阀门、仪表等经常有人操作的部位,均应设置固定平台▓▄▓▄。
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▓█,明确责任(哪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、设计图纸███、俊交工资料等等)。
(五)煤气危险区的一氧化碳浓度应定期测定▓▓,在关键部位应设置固定的一氧化碳监测装置。作业环境一氧化碳最高允许浓度为30mg/m3(24ppm)(8小时允许浓度,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,经考试合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