冶金煤气安全技术

冶金煤气安全技术2016年11月前言随着冶金企业的发展，煤气作为清洁二次能源，输送方便，易于燃烧控制，在冶金行业不断被回收并广泛应用。煤气在为我们造福的同时，也带来了诸多惨痛的教训和不可挽回的损失。这给我们敲响了警钟，掌握煤气安全知识至关重要。煤气是易燃、易爆、易中毒的危险有害物质，我们在应用时应该遵循监测监控有效、安全联锁可靠、岗位操作精准、应急救援科学的原则。课程内容一、冶金煤气的基础知识二、焦炉煤气工艺流程及安全生产三、高炉煤气工艺流程及安全生产四、转炉煤气工艺流程及安全生产五、铁合金煤气工艺流程及安全生产六、煤气柜的知识及安全生产七、事故案例一、冶金煤气的基础知识冶金煤气是在炼焦、炼铁、炼钢等生产过程中所产生的一氧化碳等多种气体成分组成的可燃性混合气体，包括：1.焦炉煤气2.高炉煤气3.转炉煤气4.铁合金电炉煤气（一）冶金煤气的种类：1.焦炉煤气焦炉煤气是炼焦煤在炼焦炉碳化室中经过高温干馏，在产出焦炭的同时所产生的一种可燃气体，是炼焦工业的副产品。焦炉煤气的主要成分为氢气（55~60%）和甲烷（23~27%），另外还含有少量的一氧化碳（5~8%）、碳氢不饱和烃（2~4%）、二氧化碳、氧气、氮气。焦炉煤气在冶金煤气中属于高热值煤气，在标准状态下，其密度为0.4~0.5kg/m³，热值为17.5~18.3MJ/m³。焦炉煤气为有毒和易爆性气体，在空气中的爆炸极限为4.5%~35.8%。焦炉煤气无色、有异味。2.高炉煤气高炉煤气是高炉炼铁过程中产生的含有一氧化碳、氢等可燃气体的高炉排气。高炉煤气主要成分为一氧化碳（24~26%）、二氧化碳（14~16%）、氮气（56~59%），另外还含有少量的氢气、氧气。高炉煤气属于低热值煤气，标准状态下热值为3344~4180KJ/m³，密度为1.29~1.30kg/m³，空气中爆炸极限为46%~68%。高炉煤气无色，湿法除尘的煤气有一种瓦斯泥味。3.转炉煤气转炉煤气是在转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体。转炉煤气在冶炼的不同时期成分也不同，一般经煤气柜混合后转炉煤气含一氧化碳60~80%，二氧化碳15~20%，以及氮气和微量的氧。转炉煤气标准状态下热值为6270~8778KJ/m³，密度为1.30kg/m³，空气中爆炸极限为18%~83%.转炉煤气无色，具有铁腥味。4.铁合金电炉煤气铁合金煤气是在铁合金矿热炉和精炼炉中，在强大的电流作用下产生热量，使碳和合金矿料发生还原反应而产生的一氧化碳等可燃性混合气体。铁合金电炉煤气主要成分为一氧化碳（61~75%）、二氧化碳（4.3~8.1%）、氢、氮、微量氧等。铁合金电炉煤气标准状态下热值为9700~117000KJ/m³，密度为1.26kg/m³，空气中爆炸极限为7.8%~75%.（二）冶金煤气事故的表现形式冶金煤气作为一氧化碳等多种气体成分组成的可燃性混合气体，具有易燃、易爆易中毒的特性。煤气事故一般由多种不同因素导致，如设备故障、维护不当、设计不合理、施工质量差、人为失误以及环境变化、气候条件或故意破坏等，但煤气事故所表现的形式一般为三种：中毒、着火和爆炸。二、焦炉煤气工艺流程及安全生产1.焦炉煤气产生的原理装入碳化室的炼焦煤在隔绝空气的条件下通过煤气加热，发生复杂的物理、化学反应，大量成分分解、挥发和裂解，同时放出大量的热量和气体。这部分气体就是荒煤气。荒煤气通过初冷、洗涤等过程，形成净煤气。焦炉的结构2.焦炉煤气生产工艺介绍WSA冷却器硫铵成品库入厂煤化验验收贮煤罐配煤粉碎机贮煤塔炼焦炉晾焦台大振筛小振筛焦仓干熄炉横管冷却器鼓风机终冷塔洗苯塔饱和器管式炉脱苯塔重苯罐成品库结晶槽硫化床干燥机硫铵包装机焦油氨水分离槽焦油成品离心机脱硫塔煤气管网解析塔燃烧炉转化塔硫酸储罐轻苯罐销售外发超级离心机采样焦炭气体运焦作业区炼焦作业区煤备作业区化验室电捕荒煤气冷凝液烟煤干馏1270℃，析出烷烃类气体经过裂解形成荒煤气销售外发焦炉煤气回收净化和精制工艺流程焦炉煤气导出系统焦炉煤气上升管、桥管、集气管3.焦炉煤气生产过程中的主要危险因素电捕焦油器氧含量检测不当，氧含量过高易发生爆炸事故。鼓风机室等因煤气泄漏发生中毒、爆炸。煤气脱硫系统密封不良，造成H2S、HCN等中毒。焦炉煤气爆炸极限低（4.5%~35.8%），泄漏遇激发能源（动火、静电、摩擦、撞击、明火等）易发生爆炸。3.焦炉煤气生产过程中的主要危险因素硫铵系统作业过程中发生酸灼伤。煤气排水系统水位过低，发生煤气击穿水封，造成煤气泄漏中毒事故。设备、管道检修时，未可靠切断煤气来源，未进行吹扫、置换并化验，导致煤气中毒。饱和器液位不足或满流管破损，煤气泄漏造成中毒、着火、爆炸。4.焦炉煤气回收主要设备及其安全操作焦炉煤气放散装置。设置煤气柜与净化系统之间。鼓风机。鼓风机一般设置在煤气初冷器后面。4.焦炉煤气回收主要设备及其安全操作电捕焦油器。电捕焦油器设在鼓风机前时，煤气入口压力允许负压，可不设泄爆装置。在鼓风机后，应设泄爆装置，设自动的连续式氧含量分析仪，煤气含氧量达1％时报警，达2％时切断电源。饱和器。净化系统的塔器。a）煤气冷却及净化系统中的各种塔器，应设置隔断装置及吹扫管；b)各种塔器的入口和出口管道上应设有压力计和温度计。三、高炉煤气的工艺流程及安全生产高炉煤气产生原理在高炉冶炼过程中，带有一定水分的炽热空气进入高炉，使焦炭不完全燃烧而产生大量一氧化碳，同时，由于水分和喷吹燃料的存在产生一定量的氢气，空气中带入的氮气不参加化学反应，与一氧化碳、氢气一起形成上升气流，上升气流中一氧化碳和氢气逐渐参与还原反应而不断减少，而二氧化碳逐渐增多，达到炉顶的气体就是高炉煤气。2.高炉煤气净化工艺流程高炉煤气湿法与干法电除尘（EP）并联流程及TRT配置图3.高炉煤气净化系统存在的主要危险因素煤气管道、重力除尘器、膨胀器等设备因煤气长期冲刷、磨损，发生泄漏。重力除尘器清灰时操作不当，排灰过量，导致煤气泄漏。排水不畅，存水过多引起塔体严重摇晃甚至倒塌。排水系统水位过低，发生煤气击穿水封，造成煤气外泄中毒事故。3.高炉煤气净化系统存在的主要危险因素系统原因，煤气压力骤然上升，造成排水器普遍击穿泄漏煤气。减压阀组发生故障，煤气压力骤升，造成减压阀后排水器普遍击穿泄漏煤气。排水中析出一氧化碳，导致排水口或地沟附近人员中毒。除尘设备检修时，未可靠隔断煤气来源，并进行吹扫、置换及化验，导致煤气中毒窒息。4.高炉煤气净化安全操作注意要点在洗涤塔、文氏管系统采用氮气置换空气或煤气的方法，禁止采用直接以空气置换煤气的方法。采用湿法除尘工艺时，要经常检查排水是否畅通，存水过多会发生故障；也要防止水位过低，以免发生煤气击穿水封，造成煤气外泄中毒事故。湿法系统排水中能析出一氧化碳，要防止排水口或地沟附近的人员中毒事故发生。4.高炉煤气净化安全操作注意要点检修湿法除尘系统的给水管、水过滤器等装置时，一定要可靠地隔断煤气，防止煤气倒窜入水系统而发生人员中毒事故。在高炉休风、净化系统处理残余煤气时，必须与高炉方面密切联系，残余煤气尚未处理完毕，绝不运行打开除尘器上的切断阀。4.高炉煤气净化安全操作注意要点高炉煤气系统煤气富裕，放散满负荷放散时，煤气压力急骤上升时，调度指挥中心应果断命令高炉减风，防止水封普遍击穿。在净化系统操作人员应佩戴便携式一氧化碳报警仪并携带空气呼吸器，一旦一氧化碳含量异常，应立即佩戴空气呼吸器查明原因，及时采取措施进行处理。1.转炉生产原理转炉氧气吹炼时氧化放出大量热能，铁水温度达1670℃左右。冶炼过程中一氧化碳主要是来源于氧化亚铁与溶于铁水中的碳进行化学反应的结果，其反应式为：Feo+C=Fe+CO在冶炼过程中，氧气的纯度在99.6％左右，含氮小于1％，但是往往由于炉口及烟道等泄漏进入空气使炉气中含氮量可到10％左右。四、转炉煤气工艺流程及安全生产由于氧气在吹炼过程中的溶池内金属表面上的反映总是放热反应，所以炉内靠近溶池表面上的炉气成份基本上是CO和O2，随着炉气的上升，剩余O2和CO在进入烟道口时又在少量的空气助燃下进行反应,又生成了O2和CO2，所以在炉气中的主要成分是CO，其次有少量的CO2和微量的氮气和氧气。但是O2能助燃,容易一起CO的爆炸,所以O2是回收煤气的大敌,当O2含量大于2%时就不能回收煤气,以免造成事故。2.煤气回收转炉煤气生产。转炉煤气的回收在每炉钢冶炼过程中,共分三部分进行a.冶炼前期由于吹炼刚开始,铁水中的硅,锰,磷等元素首先同氧反应,在反应的同时,这些元素迅速下降,达到含量很低的水平,在温度增加的同时,碳氧反应也逐渐趋于激烈,脱碳速度加快,烟气中一氧化碳含量也逐渐上升到可以回收的水平.这个过程一般进行2－3分钟左右,在此期间煤气不回收。b.冶炼中期脱碳速度达到某一值后,基本上不再升高,稳定在这个水平上,同时一氧化碳含量较高,达到回收条件,达到回收条件(35%),这个过程持续8－10分钟,有的高达12分钟,在此期间为煤气回收期。c.冶炼后期碳氧反应式铁水中的含碳量不断下降,同时转炉烟气中的一氧化碳含量也很快下降,当低于35%以下时为煤气不回收期,这个过程约2－3分钟。3.转炉煤气净化工艺流程4.转炉煤气回收系统存在的主要危险因素1.OG法回收系统存在的主要危险因素一次风机转速过低且氧枪联锁失效，一氧化碳在炉膛或烟道内聚积，遇激发能源爆炸。水封高度不够或煤气设施存在破损，致使煤气泄漏造成中毒。转炉煤气放散未设点火装置，在气压较低时无法及时扩散，可能导致煤气中毒。4.转炉煤气回收系统存在的主要危险因素水封逆止阀水封高度不够，检修过程中煤气倒流造成煤气中毒。因操作失误或含氧量监测仪器故障含氧量超限，导致煤气系统燃烧爆炸。煤气正压系统磨损、腐蚀、老化等原因导致煤气泄漏，造成中毒甚至火灾、爆炸事故。煤气场所作业时，未按规定置换、吹扫、检测及佩戴劳动防护用品，作业过程中发生中毒，甚至着火、爆炸事故。4.转炉煤气回收系统存在的主要危险因素2.干法除尘系统存在的主要危险因素风机后管线泄漏，造成一氧化碳中毒、着火。风机前管线泄漏，造成空气吸入后煤气中氧含量增高，在电除尘中发生爆炸。设备检修未可靠切断煤气，或进入设备未通风置换和检测造成中毒或氮气窒息。热烟气泄漏造成热水、蒸汽、粉尘等烫伤。电气设备未严格执行停电挂牌，或进入电除尘未可靠接地和验电造成电击、触电5.转炉煤气回收系统安全操作要求.1.OG法转炉煤气回收系统安全操作要求系统首次实现煤气回收前，应对自动回收各项条件进行回收模拟试验，同时试验烟罩升降、各阀开关功能等，确认设备完好、功能正常才能转入正式回收。严防回收煤气时空气进柜，柜前煤气氧含量超标立即停止回收，经查明原因处理正常才可回复回收。煤气风机后的放散管应有点火装置，使不符合回收条件的烟气、煤气都能点燃放散。5.转炉煤气回收系统安全操作要求.可能泄漏出转炉煤气的地方，都应设明显标识牌，不允许无关人员进入。到转炉煤气各种排水井、水沟、水池内作业，必须办理有限空间作业票。首先要测定作业点空气中一氧化碳浓度，确认合格才能开始作业，作业时应有防护人员在场。如一氧化碳超标，应戴空气呼吸器。5.转炉煤气回收系统安全操作要求.应采取防腐措施，并定期测定转炉煤气负压段及风机后放散管壁厚。一旦空气进柜，各转炉均应立即停止回收，查明原因并正确进行处理。气柜人员根据柜前、柜后、柜内煤气含氧情况，作出用户是否停用、柜内气体是否放空的决定，以防止回火爆炸甚至气柜爆炸事故。2.干法除尘的重点是避免卸爆。五、合金电炉煤气工艺流程及安全生产1.合金电炉煤气产生的原理在合金冶炼过程中，焦炭和矿石在电极产生的热能作用下发生系列还原反应，生成含有大量一氧化碳的烟气，烟气经过冷却、除尘得到洁净的合金电炉煤气。2.合金电炉煤气的净化工艺冶炼炉洗涤器抽气机放散用户煤气柜放散3.合金电炉煤气的安全要点封闭式铁合金电炉煤气回收净化的洗涤