焦炉煤气净化装置吸附剂更换的危险因素分析及安全控制

1、分析及安全控制郑宏权（江苏沙钢集团热电厂，江苏张家港215625）【摘 要】针对沙钢集团有限公司热电厂有4台ccpp燃气蒸汽联合循环机组配套的焦炉煤气净化装置 吸附剂失效需更换的现状,从吸附剂的吸附过稈、吸附机理、危险因素、过程控制层层进行分析，并在实际的更 换过程中严格对危险因素进行安全控制,保证了整个更换过程安全无事故。【关键词】吸附剂;危险因素;安全控制【中图分类号】tq546.5【文献标识码】b【文章编号】1006-6764（2011 ）07-0030-03coke oven gas purification device adsorbent replacementof the ris

2、k factors and safety controlzheng hongquan(thermal power plant, jiangsu shagang group, zhangjiagang, jiangsu 215625, china)abstracts shagang group co., ltd. for a 4 ccpp thermal power plant gas-steam combined cycle units supporting the coke oven gas purification device adsorbent failure status to be

3、 replaced from the adsorption process, adsorption mechanism, risk factors, process control layers of the analysis, and the actual replacement process in the strict security control of risk factors to en- sure the safety of the entire replacement process, no accidents.key words adsorbent； risk factor

4、s； security control1前言江苏沙钢集团有限公司热电厂有4台ccpp熄 气-蒸汽联合循环机组，其屮燃机为h木三菱公司生 产的m-251s型机组，将焦炉煤气作为燃机启动时 点火和正常运行时助燃使用，每台机每小时的使托 量约为1000 m3o由于焦炉煤气含杂质多，尤其是含 大量芳香怪、焦油、硫化氢等杂质对燃机的叶片有很 大影响，为了保证焦炉煤气的质量，该ccpp燃气 蒸汽联合循环机组配套使用了一套12500 m3/h笊 焦炉煤气净化系统。该装置长吋间运行后吸附剂已 经失效无法再生,因此必须进行更换。2焦炉煤气净化装置的工作过程及再生本装置分为原料焦炉煤气脱油脱蔡系统、精酰 苯系统和

5、精脱硫系统三部分。在脱油脱蔡系统，原料气在5-8 kpa压丈 下进入脱油脱蔡系统脱除其中的蔡、焦油，同时 也可脱除部分硫化氢、苯等杂质。脱油脱蔡系统 由4台脱油脱茶塔组成，3台同吋吸附，每个脫 天）再生一次。再生气是压力0.2 mpa,温度 400 °c的过热蒸汽，再生后的废液进入污水池。 脱油脱蔡剂约1年更换一次。焦炉煤气经脱油脱荼系统脫除大部分油和荼， 除去蔡、苯、cmhn和部分nhhcn。该系统由4台 精脱苯塔组成，其中3台脱苯塔并联吸附，1台脱苯 塔再生。精脱苯塔中吸附剂12天全部再生一次。（每 3天再生1台）再生气是压力'0.2 mpa,温度'250

6、76;c 的氮气对精脱苯塔屮吸附剂加热到x50 °c,吹除其 中的蔡、苯、cmhno再生结束后采用常温氮气进行冷 吹，直至吸附剂降至常温。脱苯吸附剂约2年更换一 次。精脱苯系统出來的焦炉煤气，除去蔡、苯、cmhn 和部分nh3、hcn杂质，进入精脱硫系统由2台精 脱硫塔串并联组成，可2台精脱硫塔同时吸附；也可 1台脫硫塔粗脱硫，另1台脱硫塔精脱硫。脱硫吸附 剂约1年更换一次。3吸附剂更换过程中的危险因素分析 彻底的再生，但经过长期对焦炉煤气中有毒气体的 吸附，以及长期的温度交变使用后，其内部微孔屮积 存有大量的硫化物、荼、焦油、氨态化合物等多种有 害组分，造成吸附剂微孔堵塞和缩变，活

7、性下降，很 难将有害物质全部析出，因此在作业时就会挥发出 焦油、苯等混合气体，长时间接触后就会产生头晕、 呕吐等身体不适。3.2更换过程中fes的口燃3.2.1硫化亚铁的产生原因热电厂使用的焦炉煤气中h2s的含量超过了 300 mg/m3, s先经过脱油脱蔡后，大量的硫化氢会 被吸附，由于脱油脱蔡塔采用蒸汽再生，当有水存在 时，这些硫化氢对焦炉煤气管道和塔体铁质设备具 有明显的腐蚀作用，反应过程为：h2s=h+hs-hs-=h+s2-这是一种电化学腐蚀过程：阳极反应：fe->fe“+2e 阴极反应：2h*+2e->h2( 渗透钢中)fe?+与s?-及hs-反应：fe2+s2-=fe

8、sj.fe2+hs-=fes /+w另外,硫与铁可直接作用生成硫化亚铁：fe+s二fesj生成的硫化亚铁结构比较疏松，均匀地附着在 设备及管道内壁。3.2.2硫化亚铁自燃的机理及现象(1) 硫化亚铁自燃的机理 硫化亚铁及铁的其他 硫化物在空气中受热或光照时，会发生如下反应：fes+3/2o2=feo+so2+49 kj2feo+1/2o2=fe2o3+271 kjfes2+o2=fes+so2+222 kjf02s3+3/202=f©203'*'3s+586 kj(2) 硫化亚铁自燃的现象硫化亚铁自燃的过程中如没有一定的可燃物支 持,将产生白色的so?气体，常被误认为

9、水蒸汽，伴 有刺激性气味;同时放出大量的热。在吸附剂的扒出 过程中往往能看见从塔体人孔门冒白色蒸汽，塔内 温度同步也会上升。3.3更换下来的废旧吸附剂环境污染 从塔内扒出 的吸附剂一般都是装袋堆放，由于吸附剂的数址较人，场地占有面积很人，而ii由于吸 气污染。如遇到下雨，有害物质极易从袋中流出，污 染水质。如遇太阳曝晒，包装袋很容易变质脆化，在 搬运过程中抛洒造成二次污染。4吸附剂更换过程中的安全控制4 1防止有毒、有害气体挥发产生中毒的安全措施为了避免挥发的气体对人体造成伤害，在作业 吋应逐层进行，并且在塔顶喷水降温降低有害气体 的挥发速度。人应站在人孔门的侧面,佩戴有效的防 护仪器用专用工

10、具扒出，尽量不要进入塔内。等塔内 绝大部分废旧吸附剂己经扒出后，分别打开各人孔 门及下料口通风，保持通风24 h后，用co报警仪 或含氧量测试仪进行检查或飞鸽试验，合格后方可 进入。若检测不合格，需佩戴空气呼吸器。4.2防止更换过程中fes的自燃的安全措施作业中控制氧含量，防止fes自燃。硫化亚 铁的氧化必须有氧气的存在,所用在停工检修之前， 用氮气对塔内部的可燃气体置换，使硫化亚铁粉末 不能与空气中氧接触发生氧化反应。在进塔作业前 不能同时打开上下人孔，只打开需作业处人孔，否则 空气会形成对流,使塔内的氧含量大大提高。(2)作业时严格控制温度。影响硫化亚铁氧化的 主要因素为温度，所以在停工、

11、蒸汽吹扫后，决不能 立即打开人孔门进行作业，须在塔内温度冷却到室 温以下，且采取防止硫化亚铁自燃的必要措施后才 可打开人孔。填料塔体积大，热容量高，在不通风的 情况下口然冷却慢，可从塔顶注水冷却，提高冷却速 度。4.3更换的废旧吸附剂现场保存与无害处理4.3.1现场保存根据吸附剂的使用参数和其他单位的使用情 况，吸附剂吸附饱和后一般重量都能达吸附剂重量 的140%。则焦炉煤气净化装置吸附剂总重量实际 约增加到454 t。详见表h农1吸附剂吸附前后重量变化表品名与型号比重/t-m3体积/m3重量/t吸附饱和后重虽/t备注20 mm瓷球1.828.9651.9151.91不增加50 mm瓷球1.6

12、7.2511.611.6不增加can- 2290.53205.641509108.99152.59增加40%增加40%can-1100.4577.222222234.7548.65增加40%can- 324 xnl-0.78102.32051379.81111.734增加40%010.868.97555.1s77.252合计489.342575345.14454.816附剂在现场应按吸附剂的种类装袋，禁止混装。并在 堆废料现场采取防雨、防晒措施，另外现场废料的堆 放时间一般不能超过3天。4.3.2有毒吸附剂处理 根据国内冃前有毒吸附剂的处理经验，结合沙钢的特殊情况，特制左两种处理方案。鎗一和方

13、案：由环保公司有偿处理454 t吸附剂，其处理费 为2000元/t,处理总费用约为90.8万元。其包含工 作内容为:含从厂内用车拉走的运输费和装车费、以 及拉走后的处理费。第二种方案：更换卸出的有毒旧吸附剂，进行场地转移搬运、捡选、分类、以及施工过程中的安全防护。将分出的 碳质吸附剂（约300 t）运往焦化厂，加入到焦炉内焚 烧，其挥发出的有害组分与焦炉煤气的组分相同，并 一同去净化工序处理；焚烧后的碳变成了焦碳去炼 公司有偿处理。出于经济性考虑，宜采用第二种处理 方案,同吋对60多吨重的瓷球可进行回收再利用。5吸附剂更换的实施2010年5月10日开始，热电厂组织对焦炉煤 气净化装置进行吸附剂

14、更换，采用边生产、边施工笊 模式逐组进行。对准备更换吸附剂的脱油脱奈塔、脱 苯塔与塔体连接的所用阀门采用眼镜阀或加装盲板 可靠隔离，然后分别按照再生工艺对其进行彻底乩 再生、冷吹，具备条件后，严格按照吸附剂更换的安 全控制措施执行，至7月30 口整个吸附剂全部更换 结束，没有11现人员中毒、现场污染、自燃等悄况。匡 此只要掌握了废旧焦炉煤气吸附剂的危害因素及女 全控制的方法，就能够避免吸附剂更换过程的重人 风险。收稿日期：2010- 10- 1s 作者简介：郑宏权（1975-）,男，1999年毕业于中国矿业大学热能及 力专业，工程师,现从爭电厂运行管理工作。（上接笫29页）5结语5.1钢铁工业快速发展，煤气操作及管理人员队伍 培养相对滞后煤气安全技术普及教育没有 形成规范化、制度化；设计、施工、生产管理缺乏对煤气 设施应有的专业知识和经验，设计、施工、检修不台 实际，给工厂埋下隐患；煤气作业程序简单化等是迈 年來钢铁厂煤气安全事故频发的根本原因，应当引 起各方面的高度关注。5.2加强对煤气作业的管理，履行好各级安全生产 责任制。各级部门要严格执行国家有关安全生产的 政策、法规、法令。突出专业专业化队伍的工作组织 和职责。严格贯彻煤气危险作业指示图表等有关 煤气作业程序。