2023年《安全技术》之焦炉煤气安全控制.docx

焦炉煤气平安控制 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，它是作为复原剂使用的，把铁矿石中的铁复原出来，焦炭就生成了煤气----高炉煤气；复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，煤气表达的危险性不一样。从平安的角度，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。表达煤气的毒性上，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，根本都是高压操作，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、冶金煤气平安重点 （一）炉窑本体的平安 1.高炉平安 高炉煤气是焦炭和铁矿石在炉内起化学反响产生的。焦炭主要是复原剂，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。高炉涉及到什么平安问题呢，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.转炉平安 高炉内是一个复原反响，相反，转炉内是一个氧化反响，它是把铁水中的炭氧化（脱）掉，采取的方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翻开的。回收煤气是在中间一段，烟罩落下来，不让外面的空气进去。 从平安的角度讲，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.焦炉平安 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，焦炉煤气平安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平安 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）。2023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（如以下图），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。 从平安考虑，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%。以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上下位报警。 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。此时煤气净化过程根本完成了。 净化过程中有许多塔，如反响塔、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）净化回收设备的平安 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迫断阀（一旦煤气压力供应紧急迫断），应设有可靠、严密的轴封装置 。 （四）管网输送平安 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，平安运行压力不低于500Pa（标准没有定，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迫断阀，当压力低它就会关闭）； 3) 煤气管上应装逆止装置或紧急迫断阀、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）。