煤气安全技术

1、冶金煤气安全技冶金煤气安全技术术主讲：马元主讲：马元南钢能源中心能源管控室南钢能源中心能源管控室 高级工程师高级工程师 国家注册安全工程师国家注册安全工程师二O一O年三月目目 录录第一章第一章 煤气安全基本知识煤气安全基本知识第二章第二章 煤气安全技术煤气安全技术绪绪 论论1、煤气安全的重要性煤气安全的重要性 1）煤气安全贯穿系统安全工程 危险源辨识、风险评价、风险控制 2）煤气安全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）煤气安全是经验、教训的积累2、煤气技术的重要性煤气技术的重要性 1）煤气是重要的能源热物质 2）煤气是重大危险源 易

2、燃、易爆、易中毒 具有压力、热、温度 3）煤气事故仍然严重 4）煤气事故的特点 煤气中毒事故占首位 煤气重大死亡事故多第一章第一章 煤气安全基本知识煤气安全基本知识1 1热值热值 热值1m3气体或1kg液体燃料完全燃烧时产生的热量。 煤气热值的计算 H=1/100（2580H2+3019CO+8560CH4+14115CmHn） 高热值烟气温度回到原始值，水蒸汽变成冷凝水 低热值烟气温度回到原始值，水蒸汽仍是气态 2、煤气压力煤气压力21 几种表示法1atm=760mmHg=104mmH2O=1kgf/cm2=105Pa=0.1MPa1bar22 绝对压力=大气压+表压 P=B+Pb23 真空

3、度 =Pb/B%3、煤气组分和浓度煤气组分和浓度31 煤气组分：32 浓度的表示法 重量百分浓度、体积百分浓度、百万分浓度ppm， 千百万分浓度ppb 摩尔浓度、 6.0231023 绝对浓度 mg/m3 、 g/t4、重度、密度、比重、比容重度、密度、比重、比容 重度 =G/V (kgf/m3) 密度 = m/V (kg/m3) =g 比重 S=/a a(空气重度)=1.293 kgf/m3 比容 =1/ （m3/kg）5、煤气分类煤气分类 51 国外煤气分类 华白指数 Qh：煤气高热值 S：煤气比重 52 国内分类 1）按生产工艺划分 2）按压力划分 3）按热值划分/hWQS 高炉煤气：（

4、高炉煤气：（Blast furnace gas Blast furnace gas 简称简称 BFG BFG） 氧化还原过程，炼铁副产品 反应：C+H2O=CO+H2 （水蒸汽与焦炭） Fe3O4+H2 =3FeO+ H2O 炉料（包括烧结矿、球团矿）中氧化铁还原的反应 FeO+H2=Fe+H2O FeO+C=Fe+CO FeO+ CO =Fe+CO2 其中Fe3O4= FeO+ Fe2O3 高炉煤气无色、无味，比重约1.334kg/ m3， 着火温度750，理论燃烧温度1500左右， 热值3010-3760kJ/m3(720-900 kcal/m3)， 高炉煤气在空气中的爆炸极限为：30.8

5、%89.5%。 转炉煤气：（转炉煤气：（Conventer gas Conventer gas 简称简称LDGLDG） 炼钢脱碳过程的副产品，吹氧使碳从4.3%降到0.2%间歇式回收反应：2C+O2=2CO FeO+C=Fe+CO 转炉煤气无色、无味，比重约1.396kg/ m3，着火温度530，热值6280-8370kJ/m3(1500-2000 kcal/m3)，转炉煤气在空气中 的爆炸极限为： 18.2%83.2%。 焦炉煤气：（焦炉煤气：（Coke oven gas Coke oven gas 简称简称COGCOG） 焦炉煤气无色、有臭味，比重约0.452kg/ m3，着火温度550-

6、650，理论燃烧温度2150左右，热值16750-18800kJ/m3(4000-4500 kcal/m3)，焦炉煤气在空气中的爆炸极限为：4.5%35.8%。 组分组分煤气煤气COCOH H2 2CHCH4 4CmHnCmHnO O2 2COCO2 2N N2 2BFG23.01.8-0.416.858.0LDG40-701.5-215-2010-20COG5.662.823.92.10.22.03.4南钢煤气的组成南钢煤气的组成： 6 6、煤气事故的控制要素、煤气事故的控制要素 了解煤气事故的控制要素，只有将煤气控制在可接受的安全范围内，才能用好煤气这个二次能源，遏制煤气事故的发生。 1)

7、煤气中毒事故 （1）CO的毒性 煤气中毒有时也被称为一氧化碳中毒。由于CO具有多种引起缺氧的作用，其与血红蛋白（Hb）生成碳氧血红蛋白（HbCO）的能力要比O2与血红蛋白（Hb）生成氧合血红蛋白（HbO2）的能力大300倍，阻断了血液输氧，是煤气中毒的罪魁祸首。 CO浓度 mgm3（PPM）作业时间人体反应30（24ppm）8小时无反应50（40 ppm）2小时无明显后果100（80 ppm）1小时头痛恶心200（160 ppm）30分钟头痛晕眩500（400 ppm）20分钟中毒严重或致死1000（800 ppm）12分钟中毒死亡 （2） CO 响应浓度 煤气中毒程度取决于CO进入人体后血液

8、中产生的HbCO含量。人体内正常水平的HbCO含量为0.5%左右，安全值约为10%。当HbCO含量达到25%30%时，显示中毒症状，几小时后陷入昏迷。当HbCO含量达到70%时，即刻死亡。我国作业场所最高允许浓度为30mgm3（24ppm） 2)煤气的爆炸事故 煤气浓度进入爆炸范围，就有爆炸的可能。通常认为，煤气的爆炸下限越低，爆炸的可能性越大。 爆炸三要素：混合可燃气体、密闭容器、高温源（火源） 3)煤气着火事故（1) 燃烧三要素 ： 可燃物、助燃物、引火源可用一个燃烧三角形来表示，三要素缺一燃烧不会发生； 可燃物 助燃物 引火源（温度） 火源名称火源温度（）火源名称火源温度（）火柴焰500

9、650烟头(中心)200800打火机火焰1000烟头(表面)200300焊割火花20003000石灰遇水发热600700烟囱飞灰600机械火星1200汽车排气管火星600800煤炉火1000（2) 几种常见点火源的温度 第二章第二章 煤气安全技术煤气安全技术一、煤气事故的预防、煤气事故的预防技术措施： 封封严密性，钢管材质、焊缝质量,耐压设计（材料、结构） 隔隔设可靠隔断装置、逆止装置、紧急切断装置 堵堵设汽封、氮封，保持压力,防爆电气 泄泄设防爆阀、爆破膜、防爆水封、安全阀、泄爆m2/m3不小于1/10， 门窗外开 放放设事故放散、调压放散装置、通风排气装置 控控含氧量、CO、压力、温度、流

10、量、柜位、液位检测监控 1)系统的密封严密 (1)严密性试验 对新建、扩建、改建或大修后的煤气设备或管道在投产前必须进行气密性试验，合格后方可投产。 1）严密性试验要求 严密性试验压力应符合要求； 对管道各处连接部位和焊缝，经检查合格后，才能进行试验，试验前不得涂漆和保温； 各种管道附件、装置等，应分别单独按照出厂技术条件进行试验； 管道以闸阀隔断的各个部位，应分别进行单独试验，不应同时试验相邻的两段； 试验前应将不能参与试验的系统、设备、仪表及管道附件等加以隔断；安全阀、泄爆阀应拆卸，设置盲板部位应有明显标记和记录； 2）严密性试验允许泄漏率标准 管道计算压力 Pa(kgf/cm2) 管道环

11、境 试验时间 h 每小时平均泄漏率 备注 105(1.02) 室外及无围护结构的车间 2 1105(1.02) 室内及地沟 24 0.25适用于天然气 室外及无围护结构的车间 24 0.25适用于天然气 (2) 防腐蚀 1）架空管道，钢管制造完毕后，内壁（设计有要求者）和外表面应涂刷防锈涂料。管道安装完毕试验合格后，全部管道外表应再涂刷防锈涂料。管道外表面每隔四至五年应重新涂刷一次防锈涂料。 2）埋地管道，钢管外表面应进行防腐处理，在表面防腐蚀的同时，根据不同的土壤，宜采用相应的阴极保护措施。 绝缘等级绝缘层次总厚度（mm）123456789加强底漆一层沥青1.5mm玻璃布一层沥青1.5mm玻

12、璃布一层沥青1.5mm玻璃布一层沥青1.5mm塑料布或牛皮纸一层5.5 (3) 防断裂 1)热煤气管道的敷设应防止由于热应力引起的焊缝破裂，必要时，管道设计应有自动补偿能力或增设管道补偿器。 2）煤气管道和设备应防止由于积水、冲刷以及施工开挖等原因引起地基沉降、坍塌而造成断裂、倒塌。 3）煤气管道和设备应防止由于内部积水、积灰、结冰等荷重增加而造成断裂、倒塌。 4）煤气管道应具有一定架空高度，防止车辆的撞击而造成的断裂、倒塌，距厂区道路路面不低于5m，大型企业煤气输送主管管底距地面净距不宜低于6m，煤气分配主管不宜低于4.5m 。 5）埋地管道应埋设在土壤冰冻线以下 ，车行道下时最小覆土厚度（

13、路面至管顶）不得小于0.9m。 2)系统的可靠隔离 （1）可靠隔断装置 1）盲板盲板 主要适用于煤气设施检修或扩建延伸的部位。 盲板应用钢板制成并无砂眼，两面光滑，边缘无毛刺，盲板的厚度按使用目的经计算后确定，堵盲板的地方应有撑铁，便于撑开。 2）插板插板 安设的插板，管道底部离地面的净空距：金属密封面的插板不小于8m，非金属密封面的插板不小于6m，在煤气不易扩散地区须适当加高，封闭式插板的安设高度可适当降低。 （2）有条件可靠隔断装置 1） 水封装在其他隔断装置之后并用时，才是可靠的隔断装置。 2） 密封蝶阀不能作为可靠的隔断装置，只有和水封、插板、眼镜阀等并用时才是可靠的隔断装置。 3）平

14、行双闸板切断阀、NK阀 注水压力为煤气计算压力至少加5KPa，并能全闭到位，保证煤气不泄漏到被隔断的一侧的双板切断阀是可靠的隔断装置。 （3）不可靠隔断装置 密封蝶阀 、旋塞、盘形阀、闸阀等不能单独作为可靠隔断装置 （4）逆止装置 凡煤气倒流会造成泄露或爆炸可能的皆需装逆止（止回）装置： 1）转炉气柜与三通阀间设水封逆止阀； 2）当燃烧装置采用强制送风的燃烧嘴时，煤气支管上应装止回装置或自动隔断阀； 3）水封给水管设逆止阀； 3)系统与外界的隔离 系统的操作部位、活动部件、排水部位等不能用固定的方法与外界的隔离时，要采取封堵措施： 高炉硬探尺与探尺孔之间应用蒸汽或氮气密封； 炉顶双钟设备的大、

15、小钟钟杆之间应用蒸汽或氮气密封； 余压透平应设有可靠的严密的轴封装置； 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； 转炉烟罩上的加料孔。氧枪、副枪插入孔和料仓等应密封充氮，保持正压； 转炉煤气活动烟罩与固定烟罩要用汽封或沙封； 排水器、焦油、洗油排放口水封或油封的有效高度应为煤气计算压力至少加5KPa； 湿式柜每级塔间水封的有效高度，应不小于最大工作压力的1.5倍 ；。 4)系统爆炸压力泄放煤气设备易发生爆炸的部位应安装泄爆阀 电除尘器、电捕焦油器应设有泄爆装置； 布袋除尘器箱体应采用泄爆装置； 转炉湿法净化装置

16、的溢流文氏管供水系统应保持畅通，确保喷水能熄灭高温气流的火焰和炽热尘粒。脱水器应设泄爆膜。拐角烟道宜设泄爆装置 当燃烧装置采用强制送风的燃烧嘴时，在空气管道上应设泄爆膜。 5)系统煤气放散 煤气设备和管道的最高处应设吹扫煤气放散管； 煤气管道以及卧式设备的末端应设吹扫煤气放散管； 吹扫煤气放散管口应高出煤气管道、设备和走台4m，离地面不小于10m。 厂房内或距厂房20m以内的煤气管道和设备上的吹扫煤气放散管，管口应高出房顶4m。厂房很高，放散管又不经常使用，其管口高度可适当减低，但应高出煤气管道、设备和走台4m。不应在厂房内或向厂房内放散煤气。 剩余煤气放散管应安装在净煤气管道上。 剩余煤气放

17、散管应控制放散，其管口高度应高出周围建筑物，一般距离地面不小于30m，山区可适当加高，所放散的煤气应点燃，并有灭火设施。 6)系统运行指标控制 电除尘器应设当煤气含氧量达1%或煤气压力低于50Pa（5.1mmH2O）发生时能及时切断电源的装置： 电捕焦油器应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。绝缘保温箱的温度低于规定（一般不低于煤气入口温度加25）； 布袋除尘器应设有煤气高、低温报警和低压报警装置； 转炉煤气回收设施应设充氮装置及微氧量和一氧化碳含量的连续测定装置。当煤气含氧量超过2%或煤气柜位高度达到上限时应停止回收 煤气柜上应有容积指示装置，柜位达到上限时

18、应关闭煤气入口阀，并设有放散设施，还应有煤气柜位降到下限时，自动停止向外输出煤气或自动充压的装置。 煤气柜应设操作室，室内设有 压力计、流量计、高度指示计， 容积上、下限声光讯号装置和 联系电话。二二、煤气安全使用、煤气安全使用1、煤气烘烤器及其他烧咀烘烤器应装备完善的介质参数检测仪表与熄火检测仪。采用煤气燃料时，应设置煤气低压报警及与煤气低压讯号联锁的快速切断阀等防回火设施；应设置供设备维修时使用的吹扫煤气设施，煤气吹扫干净方可修理设备。采用氧气助燃时，氧气不应在燃烧器出口前与燃料混合，并应在操作控制上确保先点火后供氧（空气助燃时亦应先点火后供风）。烘烤器区域应悬挂“禁止烟火”、“当心煤气中

19、毒”等警示牌。煤气间断用户，不宜用转炉煤气。 2、燃烧装置安全要求 必须使煤气与空气喷出的速度与该条件下的火焰传播速度相适应；否则会脱火或回火。当燃烧装置采用强制送风的燃烧嘴时，煤气支管上应装止回装置或自动隔断阀。在空气管道上应设泄爆膜。煤气、空气管道应安装低压警报装置。空气管道的末端应设有放散管，放散管应引到厂房外。燃烧器上应当有火焰观测孔，为防止火焰喷出或烟气外漏，观测孔配件应当具有足够强度并且被有效密封。在设有高压点火装置的部位，应该设置“高压、危险！”的标记；为防止异物吸入，影响设备正常安全运行，燃烧器风机入口应该装有金属防护网罩。 3、煤气燃烧炉点火的规定 （1）对要点火的炉子需用严

20、格的检查，如烧嘴开闭器是否关严，有否漏气，烟道伐门是否全部开启，确保炉膛内形成负压，方可点火。 （2）炉子点火时，点火程序必须是先点燃火种后给煤气，严禁先给煤气后点火。凡送煤气前已烘炉的炉子，其炉膛温度超过1073K(800)时，可不点火直接送煤气，但应严密监视其是否燃烧。 （3）点火时稍开烧嘴阀门，待煤气燃着后，再调整到适当的位置。如送煤气时不着火或点着火又灭了，需再次点火时，应立即关闭烧嘴阀门，查清原因，对炉膛内仍需作负压处理，待煤气吹扫干净后再按规定程序重新点火。 （4）凡强制送风的炉子，点火时应先开鼓风机但不送风，待点火送煤气燃着后，再逐步增大供风量和煤气量。停煤气时，应先关闭所有的烧

21、嘴，然后停鼓风机。三、煤气操作与检修安全 1、煤气设施的操作 （1）除有特别规定外，任何煤气设备均必须保持正压操作； （2）煤气设施的安全运行压力不少于500Pa，低于此压力，应采取保压措施； （3）通常，可由煤气柜向管网输出煤气或向设备充氮气、蒸汽来保压。 2、煤气设施的停运 （1）煤气设备短时间停止生产应采取保压措施； （2）煤气设备短时间停止生产而保压又有困难时，则应可靠地切断煤气来源，并将内部煤气吹净。 （3）正在生产的煤气设备和不生产的煤气设备必须可靠断开，切断煤气来源时必须用盲板。 3、煤气设施的开工 送煤气前，对煤气设备及管道内的空气须用蒸汽或氮气赶净，然后用煤气赶蒸汽或氮气，并

22、逐段做爆发试验，合格后，方可送给用户。 4、煤气设施的吹扫和置换 （1）吹扫和置换煤气设施内部的煤气，应用氮气、蒸汽或烟气为置换介质。吹扫或引气过程中，严禁在煤气设施上栓、拉电焊线，煤气设施周围40m内严禁火源； （2）煤气系统的各种塔器及管道在停产通蒸汽吹扫煤气合格后，不应关闭放散管；开工时，若用蒸汽置换空气合格后，可送入煤气，待检验煤气合格后，才能关闭放散管，但严禁在设备内存在蒸汽时骤然喷水，以免形成真空压损设备； （3）凡用惰性气体吹扫和置换过的煤气设施，应再用空气吹扫和置换惰性气体；并打开设施的人孔、放散管、保持气体流通； （4）煤气设施内部气体置换是否达到预定要求，应按预定目的，根据

23、含氧量和一氧化碳分析或爆发试验确定； 5、 进入煤气设备内工作 （1）吹扫和置换合格的煤气设备，由于停置时间长，由于下列原因而有煤气产生： 与运行中的设备没有可靠隔断而窜入煤气； 设备内表层沉积物或设备内容物吸附的煤气释放； 设备内吹扫死角区的煤气扩撒。 （2）进入煤气设备内部工作时，必须对设备内气体重新进行分析。安全分析取样时间不应早于动火或进塔（器）前半小时。 （3）取样应有代表性，防止死角。当煤气比重大于空气时，取中、下部各一气样；煤气比重小于空气时，取中、上部各一气样。 （4）根据作业目的确定安全分析合格要求： 进入设备内作业，O2不少于18%、CO符合作业时间要求； 设备内、外动火，

24、爆发试验合格； （5）经检测合格后，允许进入煤气设施内工作时，应携带一氧化碳及氧气监测装置，并采取防护措施，设专职监护人； （6 ）CO含量与作业时间要求 CO 30mg/m3可较长时间工作； CO 3050mg/m3不应超过1小时； CO 50100mg/m3 不应超过半小时； CO 100200mg/m3 不应超过1520分钟。 （7）工作人员每次进入设施内部工作的时间间隔至少在2小时以上。 （8）检修动火工作中每两小时应重新分析。工作中断后恢复工作前半小时，也应重新分析， 6、 煤气设备动火作业 （1）在煤气设备上动火，必须要有作业方案和安全措施，并要取得煤气防护站或安全主管部门的书面批准。 （2）在运行中的煤气设备上动火，设备内煤气应保持正压，动火部位要可靠接地，在动火部位附近要装压力表或与附近仪表室联系。煤气压力不高于300Pa。只准用电焊，不准用气焊。同时要有防护人员在场。 （3）在停产的煤气设备上动火 可靠隔断煤气 要用可燃气体