煤气安全知识讲义

0冶金企业煤气安全知识于汇斌1前言1、钢产量快速发展2004年我国钢产量达到2.829亿吨,2005年钢产量为3.532亿吨,2006年钢产量为4.191亿吨,2007年钢产量为4.897亿吨,2008年钢产量为5.009亿吨；2009年全国产钢5.65亿吨.我国钢产量从1亿吨到2亿吨，花了7年时间，从2亿吨钢到3亿吨钢，用了2年时间,从3亿到4亿用了1年时间。2008年超过5亿吨。22、事故上升（案例）2010年1月18日上午8时30分左右，河北新鼎建设有限公司的6名检修施工人员进入内丘顺达冶炼公司2号高炉（440ｍ3）炉缸内搭设脚手架，拆除冷却壁时，造成6名施工人员煤气中毒死亡。2009年12月6日，新余钢铁公司焦化厂2#干熄焦的旋转密封阀出现故障，三名协助处理故障的焦炉当班工人中毒死亡；1人未佩戴呼吸器进行施救，中毒死亡；最终共导致4人死亡、1人受伤。32008年12月24日9时许，遵化市港陆钢铁有限公司2号高炉重力除尘器顶部泄爆板爆裂造成煤气泄漏。事故发生时，当班工人共44名，其中2名操作工人当场死亡，其余受伤人员被立即送往医院救治，5人经抢救无效死亡。经全力抢救，截至16时，另有10名重症伤员因抢救无效死亡，其余27名伤员现已脱离危险。2008年10月18日14时30分左右，鄂钢公司能源动力厂热力车间锅炉房顶部平台上发生高炉煤气中毒事故，14人中毒，其中4人死亡，另有10人轻度中毒。2007年6月6日7时53分,河北唐山市迁安联钢鑫达钢铁有限公司在更换炼钢厂厂房外煤气输送管道过程中发生煤气泄漏事故，造成15名职工出现中毒反应，其中3人死亡。42006年6月11日13时20分,济南钢铁集团总公司燃气发电厂二期工地煤气洗涤循环净水池内，3名清理建筑垃圾的民工中毒晕倒，济钢煤气防护站2名人员、发电厂1人携带呼吸器救人时也中毒晕倒。事故共造成6人死亡。2006年1月10日9时0分,云南曲靖市马龙县呈钢钢铁公司7名检修人员在对热风管道进行检修过程中，由于管道内有残留煤气，导致7名检修人员煤气中毒。经过抢救，救出4人，死亡3人。施救人员在施救过程中由于防护措施不当，1人死亡。此次事故共造成4人死亡，6人重伤。52005年11月5日14时0分,内蒙包头市大安钢铁公司6名检修人员在检修高炉过程中，高炉车间的布袋除尘防爆膜发生爆裂，造成5人煤气中毒死亡，1人受伤。2005年10月26日15时40分,首钢公司动力厂转炉煤气管道排水器发生煤气泄漏，9人中毒死亡。2005年5月20日4时20分,济钢集团燃气发电厂煤气柜发生煤气泄漏事故，造成3人死亡，19人受伤2004年9月23日16时10分许，位于河北省武安市的新兴铸管股份有限公司在建电厂一台75吨/h燃高炉煤气锅炉发生爆炸事故，共造成13人死亡(其中包括该公司工人3名，其余为项目施工单位人员)，8人受伤。63、煤气重大事故仍占较大比例煤气重大死亡事故多2002.2-2006.1全国发生的32起煤气事故中，死亡3人及以上的有26起，占81%，特大事故1起，占总死亡人数的11.6%1984-1990冶金行业煤气重大伤亡事故的件数占全冶金系统重大伤亡事故的件数的19.2%；煤气重大伤亡事故死亡人数占冶金系统重大伤亡事故死亡人数的17.9%。煤气中毒事故占首位2002.2-2006.1全国发生的有案可查的32起工业煤气事故，死亡112人，其中，中毒死亡84人，占总数的75%。74、安全的重要性安全问题涉及到国家的荣誉、政局的稳定；涉及到企业的形象、经济利益；涉及到家庭的幸福。安全生产是政府、企业和从业人员三者利益的平衡点。8第一章《冶金规定》煤气安全是国家安全监管重点《冶金规定》9第二章冶金企业煤气安全知识煤气国内分类①城市煤气、工业煤气②人工煤气（焦炉、发生炉、高炉、转炉、炭化炉、铁合金炉煤气）、液化气、天然气10液化石油气：液化石油气是石油在提炼汽油、煤油、柴油、重油等油品过程中剩下的一种石油尾气，通过一定程序，对石油尾气加以回收利用，采取加压的措施，使其变成液体，装在受压容器内，液化石油气的名称即由此而来。它在气瓶内呈液态状，一旦流出会汽化成比原体积大约二百五十倍的可燃气体，并极易扩散，遇到明火就会燃烧或爆炸。主要成份如下（％）：氢气5～6、甲烷10、乙烷3～5、乙烯3、丙烷16～20、丙烯6～11、丁烷42～46、丁烯5～6，含5个碳原子以上的烃类5～12。11天然气是自然界中天然生成的各种气体的混合物。是蕴藏在地层内的可燃性气体，主要成份是甲烷、乙烷、丙烷及丁烷等低分子量的烷烃,还含有少量的硫化氢、二氧化碳、氢、氮等气体。常用的天然气含甲烷85%以上。121、发生炉煤气生产原理发生炉煤气是通过水蒸汽和空气混合形成气化剂后流经炽热的燃烧床生成的。空气中所含的氧气、水蒸汽与燃料（煤或焦碳）中的碳反应，生成了含有CO、CO2、H2、CH4、N2等成分的发生炉煤气。煤气发生炉指一段或两段常压固定床气化的煤气发生炉，固体燃料由上而下加入，在气化过程中逐步下移，变成炉渣后由下部导出，气化剂则由下部进入，通过炉栅自下而上，生成的煤气由燃料层上方引出，这样就形成了一个连续稳定的气化过程。此时，炉内自下而上可分为六层，灰渣层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层及空层。13煤气分类我们通常所说的煤气是指人工煤气，含有多种气体成分，为可燃性混合气体。由于制气原料和煤气的生产、回收方法不同，所以各种煤气的组成部分及所占的百分比也不同，常见的有焦炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气、转炉煤气等。142、水煤气水煤气生产原理水煤气是指碳与水蒸汽在高温下反应生成的氢和一氧化碳的可燃混合气体。在气化炉中，碳与蒸汽主要发生如下的水煤气反应：C+H2O=CO+H2C+2H2O=CO2+2H2这两个反应均为吸热反应，因此为了使反应进行下去，必须向气化炉内供热。153、高炉煤气回收原理高炉煤气是高炉炼铁过程中产生的一种副产品。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。16焦炭和喷吹物在风口燃烧，是在有过剩碳素和高温下按下列反应进行的：C+O2=CO2CO2+C=2CO生成了由CO、N2和少量H2组成的煤气，称为炉缸煤气，而炉缸煤气在向炉顶上升过程中，一部分CO被氧化物氧化成CO2。所以。最终出炉的高炉煤气由CO、CO2、N2和少量H2组成，称为高炉煤气。174、焦炉煤气（1）焦炉煤气生产净化原理（P6图）焦炉煤气是炼焦过程中煤在高温干馏时的气态产物。高温炼焦（950---1050）的固态产物是焦碳。焦碳按用途可分为冶金焦、气化焦和电石用焦。冶金焦是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有色金属用焦的统称，其中90%用于高炉炼铁。炼焦过程中产生的粗煤气经过回收、加工提取焦油、氨、萘、硫化氢、粗苯等产品，并获得净焦炉煤气。煤焦油、粗苯精制加工和深度加工后，可以制取苯、甲苯、二甲苯、二硫化碳等。净焦炉煤气可供民用和作工业燃料。煤气中的氨可用来制造硫酸氨、浓氨水、无水氨等。炼焦化学工业已能从焦炉煤气、焦油和粗苯中制取一百多种化学产品。185、转炉煤气转炉煤气回收原理1）转炉炼钢中CO的产生在转炉内,把铁水炼成钢的过程,主要是降碳、升温、脱磷、脱硫以及脱氧和合金化等高温物理化学反应过程,其工艺操作是控制供氧、造渣、温度及加入合金料等,以获得所要求的钢液。由于炼钢采用精料、铁水预处理、炉外精炼技术等，转炉炼钢任务将趋向于脱碳和升温。氧气顶吹法吹入纯度大于99％的高压氧气流，氧气直接跟高温的铁水发生氧化反应，使部分铁就成了氧化亚铁，并放出大量的热之后，生成的氧化亚铁再把铁水里的硅、锰、碳等依次氧化，如：2Fe+O2→2FeO+QC+FeO→C0-Q19生成的一氧化碳气体，能从铁水里直接排出；生成的二氧化硅和氧化锰以及生铁里的硫、磷跟造渣材料生石灰相互作用成为炉渣排出。在吹炼过程中,碳氧反应是冶炼过程始终存在的一个重要反应,反应的生成物主要是C0气体(浓度约为85%~90%),但也有少量碳与氧直接作用生成CO2,其化学反应式为：2C+O2→2CO↑2C+2O2→2CO2↑2CO+O2→2CO2↑在冶炼过程中炉内处于高温,碳氧反应形成的CO气体也称转炉煤气,温度约在1600℃。此时高温转炉煤气的能量约为1GJ/t,其中煤气显热能约占1/5,其余4/5为潜能(燃烧时转化为热能,不燃烧时为化学能)20煤气的组成（见讲义P6）煤气都是由一些单一气体混合而成，其中可燃气体成分有一氧化碳、氢气、甲烷、硫化氢和碳氢化合物，不可燃气体成分有二氧化碳、氮气和少量的氧气，此外还有粉尘和微量杂质。煤气比重是煤气安全的重要参数。比空气重的可燃气体或易燃液体的蒸汽，能在地面流动扩散到相当远的地点，一旦遇到火源就会被点燃，并将火焰传播回来，引起着火、爆炸事故，或者积存于低洼处，遇到明火而着火爆炸。21(2)煤气压力几种表示法1atm=760mmHg=10000mmH2O=1kgf/cm2=105Pa≈1bar绝对压力=大气压+表压P=B+Pb真空度=Pb/B%(3)煤气组分和物理指标1）煤气组分：①重量百分浓度、②体积百分浓度%、百万分浓度PPM，千百万分浓度PPb③摩尔浓度、6.023×1023④绝对浓度mg/m3g/t22气体浓度：国外用ppm表示浓度。国内也逐渐使用这一表示法。我国现标准常采用mg/m3，百万分率ppm与重量浓度（mg/m3）的换算关系为：1mg/m3＝0.8ppm30mg/m3＝24ppm50mg/m3＝40ppm100mg/m3＝80ppm200mg/m3＝160ppm23煤气的危险、有害特性1.焦炉煤气：1）是一种无色（焦炉炭化室中干馏时呈黄褐色）有毒气体（约含6％的CO）；含一氧化碳较高炉煤气少,但也会造成中毒事故。2）爆炸范围宽（5～30％），遇空气易形成爆炸性气体；在煤气管道、阀门、容器等破损或检修时没有采取有效措施，而使泄漏的煤气与空气混合达到爆炸浓度，煤气中含氧量过高或煤气输配系统混入空气遇到火源都可能引起爆炸起火。243）易着火，燃点低（600-650℃）；4）发热值较高（4200～4734Kcal/m3），含氢较多（近60％），有窒息性，燃烧速度快，火焰短；5）煤气较脏时，管道易被焦油、萘堵塞，煤气中硫化氢、氢氰酸、氨有腐蚀性。256）扩散性。焦炉煤气的比重比空气轻，泄露后易在空气中及房间内无限制地扩散，从而引起爆炸或起火。7）带电性。由于煤气中含有一定数量的固体杂质，在管道内流动或在压力的作用下，从容器或管道等破损处高速喷出时都容易产生静电而引起火灾。26发生炉煤气：净化后的发生炉煤气是无色、有臭味、剧毒、易燃易爆气体，热值1434～1372Kcal/m3,爆炸极限为21.6%—67.5%，毒性及爆炸的危害介于高炉煤气和焦炉煤气之间。27高炉煤气是无色、无味、剧毒、易燃易爆气体，热值940Kcal/m3,爆炸极限为30.8%—89.5%，由上表可知其含氮气和二氧化碳之和近70%，能致人喘息和窒息；又因其含一氧化碳较高，极易使人发生煤气中毒事故。28转炉煤气是无色、无味、剧毒、易燃易爆气体，热值1800Kcal/m3,爆炸极限为18.2%—83.2%。29煤气安全要实现本质安全化本质安全是指设备本身所具备的安全基础指数。煤气本质安全必须从设备的设计抓起，杜绝因设备本身故障可能导致的事故，以保护人员不受侵害。煤气本质安全化包括：一、运行本质安全,这是指煤气设备的运行是正常的、稳定的，并且自始至终都处于受控状态。二、设备本质安全,煤气设备在设计和制造环节上都要考虑到应具有较完善的防