煤气安全技术(第一部分)教学讲义.ppt

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1、煤气操作资格培训 -煤气安全技术,二零一三年八月,煤气防护站 刘志金 联系方式：电话： 8785325 手机： 13826323279 QQ ： 53495629 邮箱： ,内容提要,1、煤气安全基础知识 2、工业企业煤气生产与净化 3、煤气设计与管理的安全要求 4、煤气设备设施的安全要求 5、煤气安全检测与监控技术 6、煤气安全作业 7、煤气三大事故的预防和控制,绪论,一、煤气工业发展概况 200年前，1812年，被称为“煤气工业之父”的苏格兰人威廉默多克（WilliamMurdoch）在伦敦建成了世界上第一座煤气制造工厂，但其生产的煤气最初只是用于室内和街道的照明，后来也用作取暖。 185

2、5年发明了引射式燃烧器，才使煤气在居民生活和工业炉中得到广泛的应用。 中国于1885年11月1日在上海建成了国内第一座煤气工厂 。 建国以后，特别是改革开放以后，随着冶金和化工业的发展，煤气作为这些工业的副产品和二次能源，也大量增加和使用。,煤气是煤、焦炭、含碳物质等经过于馏(热解)、气化、氧化、还原等反应后生成的含有多种成分的混合气体。按煤气的来源分类，煤气可分为：干馏煤气，包括焦炉煤气、连续式直立炭化炉煤气；气化煤气，包括发生炉煤气、水煤气等；副产煤气，包括高炉煤气、转炉煤气、铁合金炉煤气等。,二、煤气安全技术的重要性 1、煤气是重要的能源物质 钢铁企业煤占总能源的70%，付产煤气占总能耗

3、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。 2、煤气是重大危险源 易燃易爆 焦炉煤气爆炸下限在5.5%，接近甲烷、氢气 易中毒 转炉煤气、铁合金煤气的CO含量在6070%，极具毒性 具有压力、温度 高炉煤气出炉压力可达0.350.4Mpa, 发生炉煤气出炉温度在600OC以上，高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气出炉温度可达1000,腐蚀性 因煤气中含有水分，当煤气温度低于煤气露点时，将从煤气中析出冷凝水。由于受煤气净化条件的限制，煤气中含有少量的H2S、HCN、CO2 02、萘、焦

4、油等杂质，部分杂质逐渐沉积到管道底部。这样，在煤气管道下部积存的液体和固体杂质、腐蚀性气体与水共存时，生成硫酸、氢氰酸和碳酸，对煤气管道产生酸腐蚀，成为管道腐蚀的诱因。 尘毒慢性危害 煤气安全的另一个突出问题是煤气毒物慢性危害和煤气带来的污染。尤其是炼焦产生的荒煤气，包含有硫化氢、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、多环芳烃、苯、氨、吡啶、酚类、氢氰酸以及煤尘、焦尘等多种有害物质，这些有害气体可造成人体慢性中毒。多环芳烃中已被证实的致癌物有22种，其中活性较大、严重致癌的是苯并芘，它是引起焦炉工人肺癌的主要危害因素。,3、煤气事故仍然严重 2004年9月23日16时10分许，位于河北省武安市的新兴铸

5、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。 2003年1月6日3时45分左右，在涟源钢铁集团有限公司（以下简称涟钢）炼铁厂5号高炉检修平台，发生了一起因热风炉煤气放散阀放散煤气而引起的严重煤气中毒事故，造成上海宝钢冶金建设公司检修协力公司涟钢项目部9人中毒，其中2人死亡，美国铭德国际工程公司3人中毒。 2010年1月4日，河北省武安市普阳钢铁公司南平炼钢分厂的2号转炉与1号转炉的煤气管道完成了连接后，未采取可靠的煤气切断措施，使转炉气柜煤气泄漏到2号转炉系统中，造成正在2号转炉进行砌炉作业的人员

6、中毒。事故造成21人死亡、9人受伤。 2011年7月28日20时左右，广西壮族自治区贵港钢铁集团有限公司(以下简称贵钢公司)发生煤气泄漏，导致部分民工及附近居民共有114人入院就诊，病情稳定，没有发生中毒者死亡的情况。 上海宝钢集团梅山钢铁股份公司2012年2月23日煤气中毒事故共造成6人死亡,4、 煤气事故的特点 煤气中毒事故占首位，占事故总数的80%以上 煤气重大死亡事故多,三、煤气安全规程的重要性 1、煤气安全规程贯穿系统安全工程的观点 危险源辨识、风险评价、风险控制 2、煤气安全规程要解决的是全过程的安全 建设项目全过程、工艺流程全过程、 寿命期间全过程、 安全管理全过程、 3、煤气安

7、全规程是经验、教训的积累 GB62221986工业企业煤气安全规程,GB62222005工业企业煤气安全规程 （进一步加强冶金企业煤气安全技术管理有关规定2010.07）,增加了“规范性引用文件”及“术语和定义”二章 将各类煤气通用的条款均提出，纳入第4章基要求中； 提高了焦炉煤气电捕焦油器的氧量，并规定配备检测装置； 根据现有技术修改了高炉煤气余压透平发电装置； 增加了有关转炉煤气生产中的安全要求（见第5章）； 对高压高炉减压阀组前的煤气管道的气密性试验压力进行了修改（见第6章）； 增加了水封高度，并增补了新型隔断装置双板切断阀（见第7章） 增加了对新型煤气柜的安全规（见第9章）； 对煤气事

8、故的处理明确分节，使条例更清晰（见第11章）； 根据目前的实际情况，删除部分与实际不符的条款（见第12章）；,常见点火源的温度,（7）理论空气量按反应式所需要的空气量 如H2+1/2O2=H2O Vair=1/2(O2+N2)=1/2(1+3.76)=2.38 如煤气燃烧 Vair=1/21（0.5H2+0.5CO+（m+n/4）CmHn+1.5H2S-O2） （8）实际空气量V 高炉煤气 0.830.85Nm3/ Nm3 焦炉煤气 3.84.0Nm3/ Nm3 天然气 9.09.5Nm3/ Nm3,（9）理论烟气量 Vflue=1/100（CO+H2+（m+n/2）CmHn+2H2S+CO2

9、+N2+H2O）+79/100 Vair （10) 实际烟气量 Vflue = Vflue+(a-1) Vair a =V air / Vair （11）过剩空气系数 （低压喷射烧嘴 a =1.101.15 高压喷射烧嘴 a =1.201.25）,（12）回火、脱火 回火： 当混合气体（燃气和空气）流速比火焰速度慢时，火焰回到烧嘴中去即发生了回火事故。轻微时发生鸣爆，严重时爆炸。 脱火： 当混合气体流速过快，火焰将远离烧嘴,即发生吹灭、吹飞的脱火事故,二、压力 概念：煤气的压力强度，即煤气对容器壁单位面积上的作用力 表示方法： 绝对压力：以绝对真空为基准的气体压力 相对压力：以大气压为基准的气

10、体压力 表压力： 即压力表上的读数，也为相对压力。指测量容器内绝对压力与周围大气压之差。 关系：P（绝对压力）=B（大气压力）+Pb（表压） 单位：Pa, mmHg, mmH2O, atm, bar。 换算：1atm1bar101.325KPa760mmHg10.3mH2O 真空度：表压力的负压值的大小。 真空度(Pb/大气压)100%,压力检测： 现场显示：弹簧式压力表 远传显示：压力变送器+显示仪 注意事项： 煤气管道设备进行吹扫时关闭压力导管控制阀，防止蒸汽烧损压力检测设备，或吹扫介质高压冲击造成检测设备机械损坏。,三、温度 概念：表示物质冷热特性和程度的参数。 表示方法： 摄氏温标 t

11、， 绝对温标 T，K T 273.15 + t,注意事项：采用蒸汽吹扫煤气管道设备时防止 膜盒式温度表超量程，导致检测设备内部机械损坏。,四、流量 分类：质量流量： Kg/h 体积流量： Nm3/h 关系：质量流量体积流量密度 体积流量计算公式： C0孔流系数 A0孔板小孔截面积 k 介质体积膨胀系数 P1、P2 孔板前后压力 孔板处介质密度（根据孔板处介质压力和温度计算） 注意事项：管道设备进行吹扫时防止吹扫介质产生的超温、超压对流量检测装置的损坏。,五、煤气组分表示法 煤气是由一些可燃气体和不可燃气体组成的混合气体，表示其各组分的方法有重量法、容积法、摩尔法和绝对表示法。工厂煤气一般用重量

12、法、容积法和绝对表示法。 重量法 煤气的重量组分或重量百分比是指混合气体中各组分的重量与混合气体总重量比值的百分数 容积法 煤气容积组分或容积(体积)百分比是指混合气体中某一组分的容积与混合气体总容积比值的百分数。国外常采用PPm浓度，PPm是百万分率，1PPm等于一百万分之一。 摩尔法 混合气体中各组分的摩尔数和混合气体总摩尔数比值的百分数 绝对表示法 重量法、容积法、摩尔法都是气体浓度的相对表示法。我国卫生标准常采用mg/m3，这是一种气体浓度的绝对表示法。,六、煤气的重度、比重 煤气重度是指单位体积煤气所含物质重量，即作用在单位体积煤气上的重力，用符号表示单位为Kg/m3或Kgf/cm2

13、，可用下式表示： =G/V 式中：G燃气重量，Kg或Kgf； V燃气体积m3。 工程中也常用密度，它是单位体积气体所具有的质量，符合用表示，单位为Kg/m3。 =M/V 式中：M燃气重量，Kg； V燃气体积m3。 在重力场的条件下，重度和密度的关系可用下式表示： =g 式中：g为重力加速度，9.81m/s2。 工程单位制中的重度在数值上等于国际单位制中的密度。 煤气比重是煤气重度与同状态下空气重度的比值，如下式： S=/ 式中：燃气的重度； 空空气的重度，在标准状态下（1atm，273K），空=1.293 Kg/m3,常用煤气重度和比重,煤气比重是煤气安全的重要参数之一，比空气重的可燃气体，能

14、沿着地面活动扩散，则被较远处火源点燃并将火源传播回来，引起爆炸事故，如某煤气公司液化气罐焊缝裂开漏气，被250m远的明火点燃传播回来引起大火、爆炸，燃烧14小时，伤亡36人。 与空气比重相近的燃气，在某些环境影响下，也会沿地扩散，引起事故，如某钢铁厂高炉，没放散管既强行投产，由洗涤塔顶放散管放散煤气，又无点火装置，时值天阴气压低，放空煤气长时间不上升，造成厂区附近居民500人中毒。 对比重小于空气的气体，在动火分析时应在容器上中部取样，通风排毒时应从上部排出；相反比重大于1时，则应在下中部取样，通风排毒时应从下部排出，煤气作业亦应注意此特点，如某厂电除尘检修，开人孔必须由上而下开，而指挥者不顾

15、煤气安全规定，强令工人先开下部锥体人孔，大量残余煤气外逸，造成7人煤气中毒。,七、冶金煤气主要成分及其物理性质,燃气单一组份气体的性质 可燃气体成分： CO、H2、CH4、CmHn、H2S 不可燃气体成分： CO2 、N2 水蒸气和少量的氧气、氨气 1、氢气是世界上已知的最轻的气体。它的密度非常小，只有空气的1/14，即在标准大气压,0下，氢气的密度为0.0899g/L。 氢气是一种无色、无嗅、无毒、易燃易爆的气体。难溶于水 ，燃烧产生淡蓝色的火焰，热值：2578kcal/m3，爆炸上限：75 ，爆炸下限%：4，着火温度：580；氢虽无毒，在生理上对人体是惰性的，但若空气中氢含量增高，将引起缺

16、氧性窒息。直接接触液氢将引起冻伤。 2、一氧化碳是无色、无臭、无味、有毒的气体，标准状况下气体密度为l.25g/L,和空气密度(标准状况下)1.293g/L相差很小，这也是容易发生煤气中毒的因素之一.不易溶于水。燃烧时发出蓝色的火焰，放出大量的热。 热值：3020kcal/m3，爆炸上限%(V/V)：74 ，爆炸下限%(V/V)：12.5，着火温度：644-658 CO属血液窒息性气体,3、甲烷是最简单的有机物，也是含碳量最小（含氢量最大）的烃，是沼气、天然气、坑道气、煤气和油田气的主要成分。 甲烷是无色、无味、可燃的气体。甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。甲烷难溶于水 ，甲烷燃烧

17、产生明亮的蓝色火焰，热值：8576kcal/m3，爆炸上限%(V/V)：15 ，爆炸下限%(V/V)：5.3 ，着火温度：650-750 健康危害：甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息，有单纯性窒息作用。当空气中甲烷达25%-30%时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时远离，可致窒息死亡。皮肤接触液化的甲烷，可致冻伤。 有害燃烧产物：一氧化碳。 4、硫化氢是一种无色有臭鸡蛋气味的剧毒气体，溶于水，比重1.19。易燃气体，火焰为蓝色。热值kcal/m3，爆炸上限%(V/V)：，爆炸下限%(V/V)： ，着火温度：。,硫化氢极毒，是

18、强烈的神经毒素，对粘膜有强烈刺激作用。人吸入浓度为.的H2S在数秒钟内即可死亡。此外，硫化氢的化学活动性极大，电化学失重腐蚀、“氢脆”和硫化物应力腐蚀、破裂等对金属管线的腐蚀作用强烈。中国(TJ36-79) 车间空气中有害物质的最高容许浓度：10毫克/立方米 中国(TJ36-79) 居住区大气中有害物质的最高容许浓度：0.01毫克/立方米(一次值) 5、 常温下是一种无色无味气体，不燃，无毒性。密度比空气略大，能溶于水，并生成碳酸。固态二氧化碳俗称干冰。二氧化碳认为是造成温室效应的主要来源。 6、氨气，无机化合物，常温下为气体，无色有刺激性恶臭的气味，易溶于水 。比空气轻（比重为0.5），可感

19、觉最低浓度为 5.3ppm。氨是一种碱性物质，它对接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用。氨被吸入肺后容易通过肺泡进入血液，与血红蛋白结合，破坏运氧功能。短期内吸入大量氨气后可出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、痰带血丝、胸闷、呼吸困难，可伴有头晕、头痛、恶心、呕吐、乏力等，严重者可发生肺水肿、成人呼吸窘迫综合征,第二章 工业企业煤气生产与净化,一、高炉煤气 1、高炉炼铁原理 冶炼过程中，炉料（矿石、熔剂、焦炭）按照确定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉内，高温热风从下部风口鼓入，与焦炭反应生成高温还原性煤气；炉料在下降过程中被加热、还原、熔化、造渣，发生一系列物理化学变化，最后生成液态渣、铁聚集于炉

20、缸，周期地从高炉排出。煤气流上升过程中，温度不断降低，成分不断变化，最后形成高炉煤气从炉顶排出。高炉炼铁过程实质是一个铁氧化物的还原过程。这个过程极为复杂，存在一系列的化学反应。这些反应发生在炉料下降和煤气上升的逆流运动中：还原顺序为Fe2O3Fe3O4FeOF 焦炭燃烧：O2+2C 2 CO 800以下，间接还原 3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2 Fe3O4+CO 3FeO+ CO2 FeO+CO Fe+ CO2 1100以上，直接还原 FeO+COFe+CO2 CO2 +C 2CO FeO+C Fe+CO,2、高炉生产工艺流程及主要设备基本构造,高炉是由耐火材料砌筑而成竖式圆筒形炉体

21、，外有钢板制成炉壳加固密封，内嵌冷却器保护，炉子自上而下依次分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸五部分。炉缸部分设有风口、铁口和渣口，炉喉以上为装料装置和煤气封盖及导出管。,并罐式无料钟炉顶 串罐式无钟炉顶,TRT技术原理,高炉煤气余压能量回收透平发电装置（Blast-FurnaceTop Pressure Recovery Turbine Unit），简称TRT，是利用高炉炉顶的余压余热，将高炉煤气导入透平膨胀机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置。,3、高炉煤气的特性及综合利用 高炉煤气CO含量在2330%，爆炸极限在3172%，高炉煤气事故在钢铁企业的各类煤气事故中位居前列。 质量指标异常

22、对生产运行的不良影响： （1） 热值波动： 影响用户加热效率、能耗控制。如果高炉煤气热值偏低，用户没有得到信息采取调大带量措施，直接导致加热温度下降，影响正常生产节奏；如果热值偏高，用户没有及时调大配风，高炉煤气燃烧效率下降，造成能源浪费。 影响煤气混合站热值调整。高炉煤气热值波动直接导致混合煤气用户热值无法有序调整，影响后部用户正常生产。 应对措施：有效控制高炉运行温度和炼铁燃料比，同时也要避免高炉煤气系统有氮气、蒸汽等动力介质串入对煤气质量产生的不良影响。 （2）含氧量超标 氧含量超标如果达到爆炸下限，直接危及高炉煤气系统安全。,（3）含尘量超标 含尘量超标严重时会堵塞管道，并且会引起热风

23、炉和燃烧器等耐火砖衬的侵蚀破坏，且损坏TRT和CCPP燃机叶轮运行寿命。高炉煤气必须严格除尘，将含尘量降低到510mg/m3以下，温度低于40，才能作为燃料使用。 应对措施：保证干法除尘或湿法除尘系统正常运行 （4）出口温度超标 如果净化出口高炉煤气温度高，气相中饱和水含量大，后部管网输送过程中煤气冷凝水多。由于煤气中水量大，尤其冬季可能在管道低洼部位聚集影响煤气正常输送，严重时压塌管道。通常控制高炉煤气温度低于40。 应对措施： 保证干法TRT出口喷淋降温装置正常运行。 （5）高炉煤气压力波动 高炉煤气压力波动，压力过高影响热风炉、焦炉等系统正常运行。 应对措施：干法TRT装置正常运行、净化

24、高压阀组正常；用户正常使用煤气，放散塔和气柜正常运行调节压力。,高炉煤气的综合利用 用作气体燃料 ，高炉煤气用来供给加热燃烧设备，直接燃烧，譬如高炉热风炉、焦炉、加热炉、发电锅炉 利用高炉炉顶煤气余压，通过余压透平发电机（TRT），低压煤气进入高炉煤气管网。 利用过剩高炉煤气供给CCPP，高炉煤气在燃机燃烧发电，余热生产蒸汽再次发电。 利用过剩高炉煤气供给发电锅炉，开展热电联产。,二、转炉煤气 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

25、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。 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。 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。 转炉煤气的湿式除尘OG法，也就

26、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，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。,转炉煤气回收流程(OG法),干法除尘LT法，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。,转炉煤气干式除尘法,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

27、量也逐渐上升到可以回收的水平.这个过程一般进行23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810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23分钟。,影响转炉煤气产量的因素： （1）决定转炉煤气回收水平的关键因素是转炉煤气回收主体设备（如活动烟罩、汽化冷却、除尘器、鼓风机、三通阀或盅形阀等）是否正常运行。该主体设备正常运行直接

28、决定转炉煤气的回收产量和质量。 （2）决定转炉煤气回收利用水平的重要因素是转炉煤气输配设备（如转炉煤气柜、加压机以及CO、O2等检测仪器）是否正常运行。该输配设备如果运行异常，转炉煤气无法及时供给用户会导致柜高拒收。 质量指标异常对生产运行的不良影响： （1） 热值波动 影响用户加热效率、能耗控制。如果转炉煤气热值偏低，用户没有得到信息采取调大带量措施，直接导致加热温度下降，影响正常生产节奏；如果热值偏高，用户没有及时调大配风，转炉煤气燃烧效率下降，造成能源浪费。对于煤气混合站，转炉煤气热值波动直接导致混合煤气用户热值无法有序调整，影响后部用户正常生产。,应对措施：有效控制转炉移动烟罩运行时间

29、，根据CO浓度严格回收。同时也要避免转炉煤气回收系统有氮气、蒸汽等动力介质串入对煤气热值产生的不良影响。 （2）含氧量超标。氧含量超标如果达到爆炸下限，直接危及转炉煤气系统安全。 应对措施： 转炉煤气回收发现氧含量超标1.0%，立即采取拒收措施。（3）含尘量超标 含尘量超标严重时直接损坏气柜后加压设备运行寿命，堵塞管路系统排水器，严重时对用户煤气设备烧嘴发生堵塞，影响正常运行。 应对措施：湿法除尘和气柜后电除尘正常运行。 （4） 温度超标 如果转炉煤气进气柜前温度超标，为危及气柜皮膜运行寿命；同时温度偏高，气相中饱和水含量大，后部管网输送过程中煤气冷凝水多。由于煤气中水量大，尤其可能在管道低洼

30、部位聚集影响煤气正常输送，严重时压塌管道；由于煤气含水量大也可能对用户产品质量产生影响。 应对措施：保证干法TRT出口喷淋降温装置正常运行。,（5）转炉煤气压力波动，压力过高影响后部混合系统正常运行 应对措施：气柜后加压机正常运行。 转炉煤气的综合利用 用作气体燃料，由于转炉煤气无色无味、CO含量高，一般较少直接燃烧使用，一般配成混合煤气使用。 用户化工原料。过剩转炉煤气经过变温吸附法净化转炉煤气使转炉煤气满足甲醇生产条件。再将转炉煤气加配到焦炉煤气中生产甲醇。,三、焦炉煤气 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

31、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。,4 焦炉煤气,焦炉煤气的综合利用 a.用作气体燃料。目前我公司焦炉煤气用来供给加热燃烧设备，直接燃烧，譬如热连轧加热炉、高炉热风炉、炼钢烤包、发电锅炉等。 b.利用焦炉煤气发电。我国许多焦化企业将剩余焦炉煤气用于发电，发电形式有三种，分别为蒸汽发电（热电联产）、燃气轮机发电和内燃机发电。 c.利用焦炉煤气制氢。焦炉煤气中氢含量达到55%60%，BOC公司利用焦炉煤气变压吸附制氢（PSA）从冷焦炉煤气中分离氢气

32、，制取氢气纯度99.99%。 d.利用焦炉煤气作为生产直接还原铁还原剂。氢的还原潜能是一氧化碳的14倍，利用焦炉煤气加工还原剂炼铁可以降低炼铁焦比，还原铁的金属率可达94% 。 e.利用焦炉煤气在高炉中喷吹炼铁。因氢气的还原潜能与一氧化碳的还原潜能之比为14：1，计算焦炭的还原当量与焦炉煤气的还原当量之比为1：1，因此焦炉煤气通入高炉替代焦炭作为还原剂，提高焦煤资源的利用率，缓解焦煤紧张问题,f.利用焦炉煤气作为化工原料生产合成气。焦炉煤气制合成氨尿素或生产甲醇或提取有效成份合成天然气（SNG/CNG/LNG）。 h.利用焦炉煤气直接生产合成气。焦化厂直接生产焦炭和还原性气体，即高温荒焦煤气从

33、炭化室收集后直接经过热裂解炉，将焦炉煤气中的煤焦油、粗笨、氨、萘等有机物热裂解成以CO和H2为主要成分的合成气体。该合成气体可以作为生产合成氨、生产甲醇二甲醚等的原料气，也可以生产直接还原铁。,第三章 煤气设计与管理的安全要求,一、区域布置 煤气的、净化和回收设施，是工厂的重大危险源。工业企业煤气安全规程和其他有关安全规定，都对其区域不知和安全防护做了相应的规定，关于区域布置，主要是考虑所在地区风向、风速。 1、风玫瑰图 风向玫瑰图可分为风向频率玫瑰图、风速频率图和风污染系数玫瑰图。较为常用的是风向玫瑰图。 风向玫瑰图是根据所在地区多年平均统计的各个方向吹风次数的百分比数值，即频率数，按照一定

34、比例绘制的。 风向频率=该风向出现的次数/风向的总观测次数,煤气生产装置散发对人体有害的气体和烟尘，可以传播到工厂生产厂区厂房内或居民区，影响人体健康，且我国地处温带和亚热带，夏季门窗敞开时间较长，接受有害物的机会比其他季节多。过去工厂选址或厂区区域布置，均规定为主导风向或夏季主导风向，或者全年或夏季最大风向的下风侧，但气象资料表明，最大频率风向或主导风向并不是最小频率风向的反面。最小频率风向是表明该风向的吹风次数最少，因而在大气中向该风向传播德有害物相对最少。所以在考虑选择厂址或厂区区域时，应采用“最小频率风向” 2、居民区布置 煤气生产、净化和回收设施应布置在居民区夏季或全年小频率风向的上

35、风侧。 与居民区的安全和卫生防护距离，按照GB11661炼铁厂卫生防护距离标准 焦化厂卫生防护距离标准的规定,3、工厂区布置 钢铁联合企业和其他单独设有煤气生产设施的工厂，起没起生产、净化和回收设施应布置在工厂区主要生产厂或主要建筑物的全年或夏季最小频率风向的上风侧 4、煤气生产、净化和回收设施的布置 （1）高炉煤气 新建高炉应布置在居民区夏季最小频率风向的上风侧，且厂区边缘距居民区边缘的距离不得小于。 新建高炉的除尘器应位于高炉铁口、渣口以外地方。旧有设备不符合上述规定的，应在改建时予以解决。 新建高炉煤气区附近应避免设置常有人工作的地沟，如必须设置，应使沟内空气流通，防止积存煤气。 厂区办

36、公室、生活室宜设置在厂区夏季最小频率风向的下风侧，离高炉100以外的地点。炉前休息室、浴室、更衣室可不受此限。 厂区内的操作室、仪器室应设在厂区夏季最小频率风向的下风侧，不应设在经常可能泄漏煤气的设备附近。不符合此规定的，必须在近期大、中修时搬迁。 新建的高炉煤气净化设备必须布置在宽敞的地区，保证设备间有良好的通风。各单独设备（洗涤塔、除尘器等）间的净距不少于，设备与建筑物间的净距不少于。 煤气区域内不应布置其他厂房。,（2）焦炉煤气 新建焦炉应布置在居民区夏季最小频率风向的上风侧，其厂区边缘与居民区边缘相距须在以上，中间应隔有防护林带。 在钢铁联合企业中，焦炉宜靠近炼铁并与高炉组轴线平行布置

37、。焦炉组纵轴应与当地最大频率风向夹角最小。 新建焦化厂的行政福利设施应布置在厂区夏季最小频率风向的下风侧。 新建焦炉煤气冷却，净化区应布置在焦炉的机侧或一端，其建（构）筑物最外边线距焦炉炉体边线应不小于。中、小型焦炉可适当减小，但不得小于。 煤气冷却及净化区域应遵守本规程2.1.1.42.1.1.7的规定。 新建煤气冷却、净化区内煤气系统的各种设施的布置应符合下列要求 煤气初冷器（塔）应正对抽气机室，按单行横向排列，初冷器出口煤气集合管中心线与抽气机室的行列线距离应不小于； 煤气冷却、净化系统的各种塔器与厂区专用铁路中心线的距离应不小于20，与厂区主要道路的最近边缘的距离应不小于。,（3）转炉

38、煤气 转炉煤气回收净化系统的设备、机房、煤气柜以及有可能泄漏煤气的其他构件，应布置在主厂房夏季最小频率风向的上风侧。 各单体设备之间以及它们与墙壁之间的净距应不小于。 煤气抽气机室和加压站厂房应符合本规程5.1的有关规定。 抽气机室可设在主厂房内，但应遵守下列规定： 与主厂房建筑隔断； 废气应排至主厂房外。,二、主要生产场所的安全要求 1、煤气危险区域的划分 煤气危险区域指的是可燃性物质的生产和使用过程，即生产、加工、输送或灌装、贮存以及使用时，直接或间接的产生着火或爆炸危险的一切区域，可分为着火危险区和爆炸危险区。爆炸和火灾的危险程度决定于危险性物质的类别和状态、爆炸性混合物出现的频繁程度和

39、持续时间、爆炸性混合物中可燃物质的浓度、危险物质的贮存以及爆炸后果的严重程度。按形成爆炸火灾的危险程度将爆炸活在场所分级，其目的在于有区别的选择电气设备和采取预防措施。根据中国现行的爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范标准，奖爆炸火灾危险场所分为三类八区。 气体或蒸汽爆炸性混合物的爆炸危险环境分为三区。 0区（Q1）连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境； 1区（Q2）在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境 2区（Q3）在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境；或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境,火灾危险性分类 目前国内煤气生产、净化、回收和使用的主要场所，大体上是按照建

40、筑设计防火规范将其火灾危险性分为甲、乙、丙、丁、戊五类。 甲类：生产、使用或贮存爆炸下限低于10%的可燃气体或闪点低于28的易燃液体。 乙类：生产、使用或储存爆炸下限大于等于10%的可燃气体或闪点28-60的易燃液体。 丙类：闪电不下于60的可燃液体或固体。 2、安全距离 安全距离是煤气安全的重要参数，包括煤气生产、净化、回收、输送和使用系统与周围建、构物和设施之间的安全距离，以及煤气系统内部各设备、设施直接按的安全距离两个方面，一般采用有关规程、规范中的经验型数据的规定要求。如前面区域布置里提到的最小距离。,3、防爆电气设备 根据爆炸性气体环境用电气设备第1部分；通用要求（GB38361-2

41、000）标准，防爆电气设备依据其结构和防爆性能的不同非为以下几类： （1）隔爆型d 有一个隔爆外壳，是应用缝隙个包原理，使设备外壳内部产生的爆炸火焰不能传播到外壳的外部，从而防止点燃周围环境中爆炸性介质的电气设备。隔爆型“d”按其允许使用爆炸性气体环境的种类分为I类和A、B、C类。主要用于1、2区场所。隔爆型电气设备安全性高，但价格及维护要求比较。 类：煤矿井下用电气设 类：工厂用电气设备 （2）增安型e 是在正常运行情况下不产生电弧、火花或危险温度的电气设备，该类型设备主要用于2区危险场所。 （3）本质安全型 ia,ib 是由本质安全电路构成的电气设备。在正常情况下及事故时产生的火花、危险温

42、度不会引起爆炸性混合物爆炸。ia等级电气设备是正常工作和施加一个故障和任意组合的两个故障条件下，均不能引起点燃的本质安全性型电气设备；ib等级电气设备是正常工作和施加一个故障和条件下，不能引起点燃的本质安全性型电气设备； ia可用于0、1、2区， ib可用于1、2区,（4）正压性 p 具有保护外壳，壳内充有保护性气体，气压力高于周围爆炸性气体的压力，能阻止外部爆炸性气体进入设备内部引起爆炸。可用于1、2区。 （5）充油型o 应用隔爆原理将电气设备全部或一部分浸没在绝缘油面一下，使得产生的火花和电弧不会点燃油面以及容器外壳部分的燃爆型介质。主要用于开关设备的防爆。可在1、2区应用。 （6）充砂型

43、q 应用隔爆原理将可能产生火花的电气部位用沙粒充填覆盖，利用覆盖层沙粒间隙的熄火作用，使电气设备得火花或温度不致引燃周围环境中的爆炸性物质。 （7）无火花型n 在正常运行时不会产生火花、电弧及高温表面的电气设备。只用于2区 （8）浇封型m 将可能产生引起爆炸性混合物爆炸的火花、电弧或危险温度部分的电气部件，浇封在浇封剂中，使他不能点燃周围爆炸性混合物。用于1、2区,（4）防爆特殊型s 指爆炸性气体环境用电气设备通用要求国家标准未包括的防爆类型形式，该形式可暂由主管部门制定暂行规定，并经指定的防爆检验单位检验认可能够具有防爆性能的电气设备。,Ex,温度组别代号,气体级别代号,设备类别代号,防爆型

44、式,防爆设备标志,三、 煤气平衡与管理 钢铁企业煤气平衡分为静态平衡和动态平衡。静态平衡以设计规划或生产计划为主，对煤气供、求量进行预测性地平衡；动态平衡则是指煤气流量随着生产波动的即时平衡。生产和使用只要一个环节出问题或是某道工序生产节奏改变，煤气就会即时失衡。煤气平衡瞬息变化，影响因素多，直接影响生产和效益。其影响因素有单因素、多因素，无定式，但可以通过生产实践，寻求规律，总结办法。 、煤气平衡需考虑的因素 1)煤气用户特性 保证用户所需的煤气热值及压力在正常波动范围, 低于或高于既是生产问题也是安全问题 2)煤气生产和使用的不均匀性 煤气生产的波动:高炉、焦炉的大、中修;休风、停炉;转炉

45、的间歇回收, 煤气使用的波动:烧结机、球团竖炉、加热炉、均热炉等大、中修、停炉，,、煤气平衡措施 1）设计合理的煤气构成和比例分配 2）月平衡热量赢余在4%6% 3）必要赢余量输入缓冲用户，可同时用煤气或煤的缓冲用户，可以起到减少放散，合理调配煤气资源的作用如燃气锅炉等。煤气缓冲量一定要量化，要精确每个用户的小时用量。 4）生产或使用设备的检修时间错开 5）设置煤气柜稳压 煤气柜柜容对煤气即时不平衡的补气，维持管网压力，满足用户过渡性需求有影响。韶钢有高炉煤气柜2座，焦炉煤气柜3座，转炉煤气柜2座。 6）过剩煤气放散 ）随着煤气用户的增多，单种煤气不平衡经常出现。针对焦炉生产相对稳定，焦炉煤气

46、各种参数波动小，高炉煤气量波动大的特点，将煤气锅炉设计为2种设计工况。工况一：烧100%高炉煤气；工况二：烧80%高炉煤气+20%焦炉煤气。当高炉煤气或者焦炉煤气不平衡时，可进行互换，增大调节能力，满足了一类用户对单种煤气的需求。,四、煤气安全运行压力 工厂煤气生产、净化、输送和使用过程中，煤气流量、热值和压力波动在所难免。煤气压力波动，影响安全极大。 1、煤气压力过高，易冲破水封，设备过压而破损致使煤气外泄 2、煤气压力过低或者负压，会使空气内吸而形成爆炸性气体。一般认为冶金煤气管道的输送压力不得低于50mmH2o 五、煤气的安全管理 （1）要设立煤气专业管理部门，要设煤气调度室（中心） （

47、2）各单位要明确煤气的管理范围，要有明确的界限。 （3）制定、实施煤气安全管理责任制；各煤气设施管理单位都应建立严格的煤气操作、运行、检修、维护等有关制度 （4）对现有的煤气管网、设施应建立技术档案。应有设备图纸、技术文件、设备检修报告、施工说明书等完整资料，并归档保存，对设备大、中修及重大情况的设备故障、设备缺陷、事故隐患及工艺变更做了详细的记录，并有管理台帐 （5）对各种主要的煤气设施、各类切断装置、放散装置、排水器、膨胀器、支架等附属设施进行编号，标注明显的标志，应有煤气工艺流图。 （6）按“煤气安全规程”设煤气防护站（组）,防护站的任务和权利： 1、掌握企业内煤气动态，做好安全宣传工作

48、；组织并训练不脱产的煤气防护人员，有计划地培训煤气专业人员；组织防护人员的技术教育和业务学习，平时按计划定期进行各种事故抢救演习。 2、经常组织检查煤气设备及其使用情况，对煤气危险区域定期作一氧化碳含量分析，发现隐患时，及时向有关单位提出改进措施，并督促按时解决。 3、协助企业领导组织并进行煤气中毒事故的紧急救护工作，指导煤气着火、爆炸事故的抢救。 4、参加煤气设施的设计审查和新建、改建工程的竣工验收及投产工作。 5、审查各单位提出的带煤气作业（包括煤气设备的检修，运行时动火焊接等）的工作计划，并在实施过程中严格监护检查，及时提出安全措施及参与安排带煤气抽堵盲板，接管等特殊煤气作业。 煤气防护站在企业安全部门领导下，行使下列权力： 1、有权提出煤气安全使用和有毒气体防护的安全指令。 2、有权制止违反煤气安全规程的危险工作，但应及时向单位负责人报告。 3、煤气设备的检修和动火工作，须经煤气防护站签发许可证后方可进行,第四章、煤气设备、设施的安全要求,一、煤气加压站 冶金企业中的煤气用户对煤气压力都有一定的要求，同时煤气在管网输送，也有阻力损失，引起压力降，而煤气源的压力一般都不高，根据用户需要煤气种类、压力的不同，设立煤气加压站，以保证用户对煤气压力的要求及管道压力的稳定。 1、加压机的安全配置 1）煤气加压机械应有两路电源供电，如用户允许间断供应煤气，可设一路电源。焦