煤气安全技术课件.ppt
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1、1,煤气安全技术,万成略 中钢武汉安全环保研究院 2010年5月,2,一、煤气安全的重要性 二、煤气回收净化安全 三、煤气输配安全 四、煤气储存安全 五、煤气使用安全 六、煤气事故的控制要素 七、煤气操作与检修安全 八、煤气的检测与监控 九、煤气事故的抢救 十、煤气事故的分析 十一、煤气调度室及煤气防护站,3,1、冶金企业是煤气大户 焦炉煤气:300m3-400m3/t. 高炉煤气:1000m3-1400m3/t. 转炉煤气:50m3-120m3/t. 煤气使用:烧结机、竖炉、热风炉、烘烤器、切割机、焦炉、管式炉、加热炉等,一、煤气安全的重要性,4,2、煤气是节能降耗的重点 钢铁企业煤占总能源
2、的70%,付产煤气占总能耗32.2%。焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气和铁合金炉煤气等回收后可作为焦炉、热风炉和加热炉的燃料,焦炉煤气还作为民用燃气。可以说,这些副产煤气是一种清洁的二次能源。 每吨生铁产生1800Nm3 煤气。1座1000m3的高炉,日产生铁2500吨 ,产生煤气为187500Nm3/h 据统计,我国钢铁工业可燃气体的回收利用率(2000年):焦炉煤气为98%、高炉煤气为91.73%、转炉煤气为40.68%、铁合金炉为45.20%。 2005年钢协会员单位焦炉煤气利用率是95.48%,高炉煤气是90.74%,转炉煤气是82.99%。 国外先进国家已接近100%,这些差距意味着我国
3、冶金工业蕴藏着巨大的资源和能源潜力。,5,各种燃气成分与热值,6,3、煤气是危险物质 焦炉煤气容易爆炸 焦炉煤气爆炸下限5.5%左右,接近甲烷、氢气。 转炉煤气极具毒性 转炉煤气、铁合金煤气的CO含量在6070%。 高炉煤气压力高,温度高 高炉煤气出炉压力可达0.350.4Mpa, 炉顶煤气温度可达300OC。,7,4、煤气事故易群死群伤 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%。 煤气重大死亡事故多 2002.2-2006.1 全国发生的这32起煤气事故中,死亡3人及以上的有26起,占81%,特
4、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%。,8,9,5、冶金煤气事故仍然频繁 (1)山西临汾志强钢铁公司“8.24”高炉煤气中毒事故 2009年8月24日,1#高炉烘炉,由2#高炉供煤气转为3#高炉供煤气,2#高炉休风以后, 3#高炉煤气管道需打开向1#高炉供煤气。在关闭3#高炉煤气管道的煤气蝶阀后,打开其后的眼睛阀的作业过程中,4个作业人员中毒,监护人和赶来救援的值班工长也中毒 。其中3人死亡,重度中毒1人。主要原因:错误地判断煤气管道内
5、没有压力、违反“冒煤气作业,操作人员应佩戴呼吸器或通风式防毒面具 ”的规定;,10,(2 )山西襄汾县强盛铁合金厂“918”煤气中毒 2009年9月18日强盛铁合金临时停产检修,要检修东烧结阀盖密封箱体盖板等。10时许高炉休风,16时25分后高炉复风,此时烧结平台下阀盖密封箱体内进行焊接作业 的3人中毒,1人焊好盖板爬出人孔时中毒,平台上配合检修者立即去关煤气阀门,将阀门关闭后自己即晕倒在阀门平台区 。此次,造成4人死亡,1人轻微中毒。主要原因:没有采取关闭煤气阀门、打开放散阀;没有进行箱体内煤气浓度检测、没有准备安全防护设施、没有指派专门的安全监护人员的情况下,安排组织人员进入箱体内违章作业
6、;,11,(3 )新余钢铁公司“126”中毒事故 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。主要原因是:未关闭平板阀门的情况下打开2#干熄焦旋转密封阀人孔进行故障处理,导致有毒有害气体(气体主要成份为一氧化碳、二氧化碳、氮气等)从打开的人孔处冒出,造成中毒事故。,12,(4 )河北内丘顺达冶炼公司“1.18”煤气中毒事故 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(4403)炉缸内搭设脚手架,拆
7、除冷却壁时,造成6名施工人员煤气中毒死亡。主要原因是停产检修的2号高炉与生产运行的1号高炉连通的煤气管道仅电动蝶阀关闭,而未将盲板阀(眼镜阀)关闭,未进行可靠的隔断。,13,(5 )河北武安市普阳钢铁公司“1.4”煤气中毒事故 2010年1月4日,河北省武安市普阳钢铁公司南平炼钢分厂施工单位要连接新建的2号转炉与1号转炉的煤气管道;在2#转炉回收系统不具备使用条件的情况下,割除煤气管道中的盲板,煤气柜内(事故时1#转炉未回收)煤气通过盲板上新切割500mmx500mm的方孔击穿U型水封,经仍处于安装调试状态的水封逆止阀、三通阀、电动蝶阀、电动插板阀充满2#转炉(正在砌炉作业)煤气回收管道,使转
8、炉气柜煤气泄漏到2号转炉系统中,造成正在2号转炉进行砌炉作业的人员中毒。事故造成21人死亡、9人受伤。,14,普阳钢铁事故图示,插板阀 碟阀,1#风机,放散塔,三通阀,3#风机,水封 逆止阀,U型 水封,盲板,煤气柜,2号转炉,1号转炉,插板阀 蝶阀,总回收管道,人孔,15,4、煤气安全的有关标准 (1)GB 6222-2005工业企业煤气安全规程 (2)GB 12710-2008焦化安全规程 (3)AQ 2001-2004炼钢安全规程 (4)AQ 2002-2004炼钢安全规程 (5)AQ 2003-2004轧钢安全规程,16,1、高炉煤气 (1)高炉煤气回收原理 高炉煤气是高炉炼铁过程中产
9、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。,二、煤气生产(回收)安全,17,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=CO2 CO2+C=2CO 生成了由CO、N2和少量H2组成的
10、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。,18,19,并罐式无料钟炉顶 串罐式无钟炉顶,20,(2)高炉煤气的设备结构 1)高炉本体 高炉冷却设备与炉壳、风口、渣口以及各水套均应牢固、严密,不应泄漏煤气;进出水管,应有固定支撑;风口二套,渣口二、三套,也应有各自的固定支撑。 软探尺的箱体、检修孔盖的法兰、链轮或绳轮的转轴轴承应密封严密; 硬探尺与探尺孔之间应用蒸汽或氮气密封; 高炉炉顶装料设备应符合下列要求: a .炉顶双钟设备的大、小钟钟杆之间应用蒸汽或氮气密封; b 料钟与
11、料斗之间的接触面应采用耐磨材料制造,经过研磨并检验合格;,21,c 无料钟炉顶的料罐上下密封阀,应采用耐热材料的软密封和硬质合金的硬密封; d 旋转布料器外壳与固定支座之间应密封严密; e 炉喉应有蒸汽或氮气喷头 新建、改建高炉放散管的放散能力,在正常压力下,应能放散全部煤气,高炉休风时应能尽快将煤气排出。 炉顶放散管的高度应高出卷扬机绳轮工作台5m以上。放散管的放散阀的安装位置应便于在炉台上操作。放散阀座和阀盘之间应保持接触严密,接触面宜采用外接触。应有蒸汽或氮气喷头,22,2)重力除尘器 除尘器应设置蒸汽或氮气的管接头; 除尘器顶端至切断阀之间,应有蒸汽、氮气管接头。除尘器顶及各煤气管道最
12、高点应设放散阀。,23,3)洗涤塔、文氏管洗涤器和灰泥捕集器 常压高炉的洗涤塔、文氏管洗涤器、灰泥捕集器和脱水器的污水排出管的水封有效高度,应为高炉炉顶最高压力的1.5倍,且不小于3m; 高压高炉的洗涤塔、文氏管洗涤器、灰泥捕集器下面的浮标箱和脱水器,应使用符合高压煤气要求的排水控制装置,并有可靠的水位指示器和水位报警器。水位指示器和水位报警器均应在管理室反映出来;各种洗涤装置应装有蒸汽或氮气管接头。在洗涤器上部,应装有安全泄压放散装置,并能在地面操作;,a 洗涤塔每层喷水嘴处,都应设有对开人孔。每层喷嘴应设栏杆和平台; b 可调文氏管、减压阀组必须采用可靠的严密的轴封,并设较宽的检修平台;
13、c 每座高炉煤气净化设施与净煤气总管之间,应设可靠的隔断装置,24,湿式除尘器,25,4)电除尘器 电除尘器应设有当煤气压力低于5102Pa(51mmH2O)时,能自动切断高压电源并发出声光信号的装置; 电除尘器应设有当高炉煤气含氧量达到1%时,能自动切断电源的装置;,26,5)布袋除尘器 布袋除尘器每个出入口应设有可靠的隔断装置; 布袋除尘器每个箱体应设有放散管; 布袋除尘器应设有煤气高、低温报警和低压报警装置; 布袋除尘器箱体应采用泄爆装置; 布袋除尘器反吹清灰时,不应采用在正常操作时用粗煤气向大气反吹的方法。 布袋箱体向外界卸灰时,应有防止煤气外泄的措施。,27,6)高炉煤气余压透平发电
14、装置 余压透平进出口煤气管道上应设有可靠的隔断装置。入口管道上还应设有紧急切断阀,当需紧急停机时,能在1s内使煤气切断,透平自动停车 余压透平应设有可靠的严密的轴封装置; 余压透平发电装置应有可靠的并网和电气保护装置,以及调节、监测、自动控制仪表和必要的联络信号 余压透平的起动、停机装置除在控制室内和机旁设有外,还可根据需要增设。,28,29,(3)高炉煤气安全要点 1)煤气作业类别一般按下列情况划分: 一类煤气作业:风口平台、渣铁口区域、除尘器卸灰平台及热风炉周围,检查大小钟,溜槽,更换探尺,炉身打眼,炉身外焊接水槽,焊补炉皮,焊、割冷却器,查冷却水管泄漏,疏通上升管,煤气取样,处理炉顶阀门
15、、炉顶人孔、炉喉人孔、除尘器人孔、料罐、齿轮箱,抽堵煤气管道盲板以及其他带煤气的维修作业。 二类煤气作业:炉顶清灰、加(注)油,休风后焊大小钟、更换密封阀胶圈,检修时往炉顶或炉身运送设备及工具,休风时炉喉点火,水封的放水,检修上升管和下降管,检修热风炉炉顶及燃烧器,在斜桥上部、出铁场屋顶、炉身平台、除尘器上面和喷煤、碾泥干燥炉周围作业。 三类煤气作业:值班室、槽下、卷扬机室、铸铁及其他有煤气地点的作业,30,2)各类带煤气作业地点,应分别悬挂醒目的警告标志。在一类煤气作业场所及有泄漏煤气危险的平台、工作间等,均宜设置方向相对的两个出入口。大型高炉,应在风口平台至炉顶间设电梯。 3)煤气危险区(
16、如热风炉、煤气发生设施附近)的一氧化碳浓度应定期测定。人员经常停留或作业的煤气区域,宜设置固定式一氧化碳监测报警装置,对作业环境进行监测。到煤气区域作业的人员,应配备便携式一氧化碳报警仪。一氧化碳报警装置应定期校核。 4)无关人员,不应在风口平台以上的地点逗留。通往炉顶的走梯口,应设立“煤气危险区,禁止单独工作!”的警告标志。,31,5)处理炉顶设备故障,应有专人携带一氧化碳和氧含量检测仪同行监护,以防止煤气中毒和氮气窒息。到炉顶作业时,应注意风向及氮气阀门和均压阀门有否泄漏现象。 6)高炉休风,炉顶及除尘器,应通入足够的蒸汽或氮气;切断煤气(关切断阀)之后,炉顶、除尘器和煤气管道均应保持正压
17、;炉顶放散阀应保持全开; 7)高炉长期休风应进行炉顶点火,并保持长明火;长期休风或检修除尘器、煤气管道,应用蒸汽或氮气驱赶残余煤气; 8)正常生产时休风(或坐料),应在渣、铁出净后进行,非工作人员应离开风口周围;休风之前如遇悬料,应处理完毕再休风; 9)停炉前,高炉与煤气系统应可靠地分隔开;采用打水法停炉时,应取下炉顶放散阀或放散管上的锥形帽;采用回收煤气空料打水法时,应减轻炉顶放散阀的配重;,32,(10) 热风炉煤气总管应有符合GB6222的要求的可靠隔断装置。煤气支管应有煤气自动切断阀,当燃烧器风机停止运转,或助燃空气切断阀关闭,或煤气压力过低时,该切断阀应能自动切断煤气,并发出警报。煤
18、气管道应有煤气流量检测及调节装置。管道最高处和燃烧阀与煤气切断阀之间应设煤气放散管。 (11)热风炉烧炉期间,应经常观察和调整煤气火焰;火焰熄灭时,应及时关闭煤气闸板,查明原因,确认可重新点火,方可点火。煤气自动调节装置失灵时,不宜烧炉。 (12)热风炉应有倒流管,作为休风时倒流之用。无倒流管的热风炉,用于倒流的热风炉炉顶温度应超过1000,倒流时间不应超过1h。多座热风炉不应同时倒流,不应用刚倒流的热风炉送风。硅砖热风炉不应用于倒流。,33,2、焦炉煤气 (1)焦炉煤气生产净化原理 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(950-1050OC)的固态产物是焦碳。焦碳按用途可分
19、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。,34,焦炉煤气,35,(2) 焦炉煤气设备结构 1)煤气回收系统的设备结构 装煤车的装煤漏斗口上应有防止煤气、烟尘泄漏的设施。炭化室装煤孔盖与 盖座间,炉门与炉门门框间应保持严密; 上升管
20、内应设氨水、蒸汽等喷射设施; 一根集气管应设两个放散管,分别设在吸气弯管的两侧;并应高出集气管走台5m以上,放散管设自动放散和自动点火装置;压力超过250Pa自动放散.低于250Pa自动停止。 集气管一端应装有事故用工业水管; 集气管上部应设清扫孔,其间距以及平台的结构要求,均应便于清扫全部管道,并应保持清扫孔严密不漏; 设有汽化冷却的上升管的设计和制造,应符合现行有关锅炉压力容器安全管理规定;焦炉地下室、焦炉烟道走廊、煤塔炉间台底层、交换机仪表室等地,应按2区选用电气设备,并应设有事故照明。,36,37,4 焦炉煤气,38,焦炉煤气导出系统,39,焦炉煤气上升管、桥管、集气管,40,焦炉煤气
21、净化工艺,41,电捕焦油器,42,采用双集气管的焦炉,其横贯管高度应能使装煤车安全通过和操作,在对着上升管口的横贯管管段下部设防火罩 在吸气弯管上应设自动压力调节翻板和手动压力调节翻板; 焦炉地下室应加强通风,两端应有安全出口,并应设有斜梯。地下室煤气分配管的净空高度不小于1.8m; 交换装置应按先关煤气,后交换空气、废气,最后开煤气的顺序动作。要确保炉内气流方向符合焦炉加热系统图。交换后应确保炉内气流方向与交换前完全相反,交换装置的煤气部件应保持严密; 废气瓣的调节翻板(或插板)全关时,应留有适当的空隙,在任何情况下都应使燃烧系统具有一定的吸力 焦炉地下室、机焦两侧烟道走廊、煤塔底层的仪表室
22、、煤塔炉间台底层、集气室、仪表间,都属于甲类火灾危险厂房;,43,2)煤气冷却、净化系统的设备结构 煤气冷却及净化系统中的各种塔器,应设有吹扫用的蒸汽管; 各种塔器的入口和出口管道上应设有压力计和温度计; 塔器的排油管应装阀门,油管浸入溢油槽中,其油封有效高度为计算压力加500mm; 电捕焦油器设在抽气机前 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。,44,3、转炉煤气 (1)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
23、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+Q C+FeO C0-Q,45,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
24、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+O22CO 2C+2O22CO2 2CO+O22CO2 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),46,2)未燃法回收煤气的流程 未燃法 a=0.1 0.3 炉气温度 1500 18000C 燃烧法 a=1 炉气温度 25000C 烟气量炉气中含CO为80%,其中10%燃烧成CO2 CO+1/2O2+1/2*79/21N2=CO2+1.88 N2 最大烟气
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