煤气基础知识与安全操作 (NXPowerLite)

能源中心宁波煤气基础知识与安全操作2012年5月

目录

一、煤气基础知识

二、煤气的输配简介

三、煤气管道附属装置的安全要求

四、煤气管网及设备的操作、维护与检修

五、煤气安全检测技术

六、煤气中毒、着火、爆炸事故的预防与处理

一、概述

煤气在钢铁联合企业的能源平衡中占有十分重要地位，要合理、充分、经济地使用煤气，必须做好煤气综合平衡。阳春新钢铁煤气主要用户有轧制加热炉、炼铁热风炉、锅炉、炼钢、烧结，煤气的种类有：高炉煤气，转炉煤气，高、转炉混合煤气。使用高炉煤气的用户：轧材系统、热风炉、喷煤、锅炉等。使用转炉煤气的用户：锅炉、轧钢等。使用混合煤气的用户：烧结、炼钢等。煤气基础知识煤气基础知识一、概述

阳春新钢铁对煤气的综合利用给予了高度重视，采取了各种措施来提高煤气的综合利用率，目前，高炉煤气放散率控制在1.5%以下，转炉煤气回收在100m³/吨钢左右，达到了国内同行业先进水平。煤气基础知识二、煤气的定义和分类工厂煤气一般按煤气的成因和方法来分类，常用的煤气有：焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、铁合金煤气、发生炉煤气、油制气等。阳春新钢铁产生的煤气主要是高炉煤气、转炉煤气，再有就是高炉煤气与转炉煤气混合后的混合煤气。

高炉煤气（BFG）：高炉煤气是炼铁过程中产生的副产品，主要成分为:CO,CO2,N2、H2、CH4等，是一种低热值的气体燃料，可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等。

转炉煤气（LDG）：转炉煤气是转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体，是一种中热值的气体燃料。

混合煤气（MG）：混合煤气是将不同热值的煤气按一定比例混合产生的气体燃料，其热值取决于混合的比例，新钢铁的混合煤气是由高炉煤气和转炉煤气混合而成同，主要用户有烧结、炼钢烤包。

煤气基础知识三、煤气的特性任何一种煤气都是由一些单一的气体混合而成，其中，可燃气体成分有：CO、H2、CH4、CMHN、H2S等，不可燃气体成分有：CO2、N2、水蒸汽、少量的氧气等。煤气的腐蚀性和毒性煤气中具有腐蚀性的成分主要有硫化氢、二氧化碳、氧硫化物。这些气体只有在水时才有腐蚀性。硫化氢、二氧化碳在水中呈酸性，氧气在水中则具有氧化性腐蚀。因此，为降低煤气对管道的腐蚀，必须降低煤气中的水份。煤气中具有毒性的成份（有的煤气中无其中一些成份）有：一氧化碳、硫化氢、甲烷、氨、苯等。四、煤气质量的要求1、高炉煤气：高炉煤气是无色、无味、有毒的可燃气体。组分：CO24.3%CO₂19.2%N₂54%

H₂1.6%CH40.3%含尘量小于10mg/m3。含湿量：高炉煤气的含湿量为煤气中饱和水含量和机械水含量之和。为满足热风炉对煤气质量的要求，净高炉煤气温度应不大于35℃，在特殊情况下应不大于40℃，煤气中的机械水分应尽量脱除。2、转炉煤气：转炉煤气是无色、无味、有毒的可燃气体。组分：CO56.6%CO₂15.3%N₂26.1%O₂0.6%CH40.2%

含尘量小于10mg/m3。含氧量：要求不大于1%。煤气基础知识五、煤气的燃烧1、燃烧：煤气中的可燃成分（如H2、CO等），在一定条件下，与氧气发生激烈的氧化作用，并产生大量热和光的物理化学过程称为燃烧。2、热值：燃烧热或热值是表示物质吸热或放热的物理量。煤气的热值是指每一标准立方米煤气完全燃烧时放出的热量。其国际单位KJ/Nm3。煤气的热值可分为高热值和低热值。实际我们所指的煤气的热值均为低热值。阳春新钢铁煤气热值高炉煤气热值：3250KJ/Nm3转炉煤气热值：7000KJ/Nm3高、转混合煤气热值：5250KJ/Nm3煤气基础知识煤气基础知识五、煤气的燃烧3、燃烧的空气过剩系数燃烧必须具备三个条件：可燃物、充分的氧、着火温度以上。实际燃烧中，因燃烧与空气混合不均匀性等，只供给理论空气量，不能完全燃烧，因此实际空气量应大于理论空气量，实际空气量与理论空气量的比值α称为空气过剩系数。工厂常用煤气所需理论空气量，可取以下经验数值：高炉煤气：0.83~0.85标米3/标米3转炉煤气：1.8~2.0标米3/标米3空气过剩系数（α）一般可取如下数值：低压喷射烧嘴：1.10~1.15高压喷射烧嘴：1.20~1.25煤气基础知识六、煤气的状态参数1、煤气压力压力可分为绝对压力和相对压力。气体压力以绝对真空为基准，则称绝对压力。若以大气压为基准即以大气压为零来计算，这时的压力值为相对压力，又称表压力。绝对压力=大气压力+表压力表压力可以是正值，也可以是负值。当容器内压力大于大气压时，我们称之为正压，当容器内压力小于大气压时，我们称之为负压。2、温度3、体积煤气基础知识七、煤气的组分和重度1、煤气组分表示法煤气由一些可燃气体和不可燃气体组成，表示其组分的方法有重量法、容积法、摩尔法、绝对表示法。工厂一般采用重量法、容积法、绝对表示法。绝对表示法采用的是mg/m3。国外采用的是PPm浓度表示法，目前国内也在使用。1PPm等于一百万分之一。2、煤气的干、湿成分煤气一般用干成分表示其组分，但煤气燃烧计算，通常用煤气湿成分作为计算依据。

煤气基础知识七、煤气的组分和重度3、煤气的重度、比重和比容煤气的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γ表示，单位为kg/m3。煤气的比重是煤气重度与同状态下空气重度的比值。煤气的比容是单位质量煤气的容积，即煤气的密度倒数，单位为m3/kg。煤气的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，一旦遇到火源会被点燃，并将火焰传播回来，引起着火爆炸事故；或者积存与低洼处，遇明火而着火爆炸。

煤气基础知识七、煤气的组分和重度3、煤气的重度、比重和比容我们知道空气的比重=1通过计算：高炉煤气的比重=1.03转炉煤气的比重=1.04高炉煤气、转炉煤气均比空气重一点，因此特别要引起高度重视，有可能会传播到地面，引发安全事故。如首钢转炉煤气事故。

煤气基础知识八、丙烷气简介丙烷气特性：1、丙烷气极易燃烧2、丙烷气热值高，液态低热值可达46000kj/kg左右，气态低发热值可达92110--108857kj/m3，且燃烧速度快，燃烧温度高。3、气态丙烷气的比重是空气1.5—2倍，挥发扩散慢。4、丙烷气沸点低，为-42.07℃5、着火浓度范围小，下限2.37%，上限9.5%.丙烷气安全使用要求：1、严防丙烷气的外泄2、凡与丙烷气相关的地区和环境杜绝烟火、电火花及静电火花的产生，并应具有良好的通风条件，不得有使丙烷气集聚、存积的地方。3、储罐、钢瓶等容器储装丙烷气时，要按规定的储装量充装，严禁过量超装，容器最大充装量为80%。煤气的输配一、煤气管网的基本要求1、满足输气的要求。2、提高供气安全保证。3、符合结构的力学要求。4、考虑设备的应变能力和生产力发展的要求。二、煤气管道的分类1、按煤气管道的位置分类。2、按煤气压力分类，习惯上高压管道（P≥105Pa)、中压管道、低压管道(P≤2×103Pa），3、按管理范围分类。4、按管道功能分类。三、煤气管网简介1、煤气管网的形成和功能同一气源的若干煤气用户主管连结成互相关联的统一供气体系做管网。各种气源的供气管网组成企业的供气系统。不同的供气管网是相对独立的体系，但是彼此间又保留一定方式的连接。2、煤气管网的类型树枝型管网、幅射型管网、环型管网、双管型管网3、煤气管道流速的选择一般煤气管道设计时选择流速，最高不超过20米/秒。经济流速一般为10—15米/秒，随管径的变化而变化，管径越大，流速相对大一些。四、新钢铁煤气管网的特点1、高空共架设：八种介质，十几个系统共同架设在一个支架上。2、管道的坡度为3%-5%。3、采用钢支架，基本上有H型钢做支架。4、采用波纹管作伸缩补偿器。5、设有防泄漏型排水器。水封有效高度：BFG为3米，LDG为2米，MG为3米。排水器之间的距离为100米左右和水封有效高度达到常用煤气压力的2倍以上。6、基本采用蝶阀+插板阀做为可靠切断装置。五、新钢铁煤气管网图简介新钢铁煤气管网主要是树枝型分布，见附图、见图1树枝型管网的缺点：1、管道末端用户的压力难以保证。2、主干管网检修影响各支线用户。六、新钢铁煤气柜简介一、煤气柜的作用1、生产和用户的煤气量的平衡，回收企业内部因生产不均衡性所造成的瞬时煤气放散量，煤气不足，管内压力下降时，再补入管网，起到以余补欠的作用，减少煤气放散量。2、可充分合理的使用企业内部的副产煤气。3、稳定管网压力，改善用户的热工制度。二、新钢铁煤气柜的种类1、一个15万m3高炉煤气柜（新型柜）2、一个8万m3转炉煤气柜（威金斯柜）煤气管道附属装置的安全要求一、放散管放散管分为过剩放散管、吹扫放散管和事故放散管。放散管的主要作用过剩放散管：主要是用于调节管网压力，带有自动调节装置，调节蝶阀。如我公司两个高炉的50、70米点火放散。吹扫放散管：主要是气体置换所使用，如停、送煤气作业中对管道内气体进行吹扫置换时所使用的放散装置。事故放散管：事故状态下，对气体的紧急排放，比如煤气柜顶所设置的放散管。放散管的安装位置煤气管道的末端煤气管道的最高点切断装置前后（需要吹扫放散的地方）人孔人孔是进入煤气管道工作的进出口和通风口。人孔盖上通常设有把手，并安装有管头做吹刷通气或取样用。人孔的安装位置切断装置后；补偿器、蝶阀附近；沉积物易于聚集的特低管段；直管段一般150-200米安装一个。人孔的大小可根据管径来制定，管径小于600的管道人孔大小同管径，大于600的管道人孔应不低于600毫米。人孔的主要作用是：方便检修进入管道内；方便对切断装置进行检查；方便清除管道内污物；吹扫放散通气；自然通风。盲板煤气管道上的盲板分为固定盲板和活动盲板两类。固定盲板：固定盲板按其固定方式不同又分为两种：焊接固定盲板：焊接固定盲板又称内焊堵板。螺栓固定盲板：盲板周围有螺孔，用螺栓与法兰紧密连接，其间有衬垫材料密封。活动盲板：活动盲板是可以根据生产需要进行抽出或堵入的短期使用盲板。盲板的设置地点供两座以上焦炉使用的高炉煤气总管的始端。管道的预留接头。管道有可能扩建延伸的末端。在厂区的分支管后应留一对法兰，以备管道检修时分段切断煤气。注：盲板不易装于室内，一旦泄露，易发生中毒、着火、爆炸事故。冷凝水排水器一、排水器的作用排水器的作用是排除煤气管道设备中的冷凝物。排水器又称水槽。1、煤气管道及设备的最低点或因安装流量计等阻挡水流的地点应设排水管，但不一定安装排水器。2、其它需要排水的部位。冷凝水排水器二、排水器的工艺要求1、煤气管道的冷凝液排放头宜设集液斗与下水法兰或阀门连接，以备必要时切断2、应尽量避免排水口与排水器垂直连接，以免排水器基础下沉时给煤气管道增加局部负荷，这对煤气管道伸缩也有影响3、在下水管与排水器的连接处应设阀门，以便清扫排水器切断煤气4、下水管的下部阀门上方安装带阀门的实验管头做排水工况的日常检查使用5、排水器应定期清扫，所有排水器通体下部应设清扫孔（每室一处）6、复式排水器的溢流口不得低于前室溢流口以便必要时从后部补水7、排水器的溢流管应与受水漏斗端保持一定间隙，以便水汽散发，禁止将溢流管延伸至下水道，防止出现虹吸8、冬季寒冷的地区从集液漏斗的下方应有保温措施。使用蒸汽采暖时可将排水器设于专门的室内：也可以放置露天，但应注意设备下面的采暖：如果通气直接加热排水，应防止真空或虹吸现象9、冷凝液中含有害物质超过排放标准时应就近设积水池，定时抽运到处理厂。一般焦炉煤气、混合煤气冷凝液送焦化脱酚实施集中处理，其他煤气的冷凝液经稀释后即可排放10、共架管道的公用排水器，水封高度以最高介质压力的煤气计算压力为准，排水按污染较重的煤气冷凝物考虑冷凝水排水器冶金企业副产煤气经过除尘工艺后，煤气中都会携带一部分的水。除此之外，焦炉煤气中有酚、氰、萘、油雾等杂质，其他煤气有固体粒尘，在管道输送过程中冷凝下来，使煤气管道中产生大量的水及冷凝物。排水器主要是利用水封的高度封住煤气，由于介质压力不同，为了保持设备高度在便于操作维修的范围内，分别有单水封、复室水封等。一般排水器的水封高度在1000毫米以内采用单水封，超过1000毫米采用复室水封或多室水封。排水器的水封高度一般在计算压力之外加500毫米水柱的高度。冷凝液较多时，聚积在管道内使管道断面减少，造成煤气压力波动，增加压力降，在低洼地段形成水封使输气停止，也有可能使管道内积水过多，管道荷载过大而坍塌。冷凝水排水器示意图新钢铁防泄漏型排水器简介防泄漏型排水器原理见附1防泄漏型排水器结构见附2煤气管网及设备的操作、维护与检修一、煤气管网操作与检修安全

（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。二、煤气管网的维护1、煤气管网的巡检煤气管道与附属管道有无漏气（汽）、漏水、漏油现象，一经发现应按分工及时处理。煤气管道上及周围明火作业是否符合安全规定，防火措施是否得当，电焊作业是否利用煤气管道导电。排水器及水封的水位能否保证，排水是否正常。架空管道接地装置及线路完好情况。架空管道跨间挠曲，支架倾斜，基础下沉及附属装置的完好情况，金属腐蚀，混凝土损坏情况管道附近有无架设电线，电缆，下面有无存放易燃易爆物品等等2、煤气管道定期维护工作主要内容包括：1）按计划定期将煤气管道及附属装置的金属表面涂刷防腐蚀漆。2）每两年刷新一次管网标识并测量一次标高。3）每年进行一次管网壁厚检测并详细记录。4）每年进行一次主管网沉积物厚度检测。5）阀门填料每季检查一次。6）每年雨季来临之前要普遍检测一次接地电阻，检查一次防雷，防雨和防风装置。7）每年一季度和三季度进行润滑检查工作。管道阀门在操作前加油。8）每年对排水器清扫、防锈、刷油。9）每年对钢支架根部油漆和混凝土补修。10）每年对放散管开关试验，放掉积水，检查一次补偿器的情况。11）每年对管网和操作平台进行检查、清扫和整顿二、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。三、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，并逐段做爆发试验，合格后，方可送给用户。

四、煤气管道的敷设1)架空煤气管道①一般应架空敷设

CO含量较高的，如高炉煤气和转炉煤气等管道不应埋地敷设。②煤气管道架空敷设规定：A支柱或栈桥为非燃烧体B管道穿越要求——不应在存放易燃易爆物品的堆场和仓库区内敷设；

——不应穿过不使用煤气的建筑物、办公室、进风道、配电室、变电所、碎煤室以及通风不良的地点等。如需要穿过不使用煤气的生活间，必须设有套管；

——在已敷设的煤气管道下面，不得修建与煤气管道无关的建筑物和存放易燃、易爆物品；

3）人孔、手孔及检查管

——闸阀后，较低管段上，膨胀器或蝶阀组附近、设备的顶部和底部，煤气设备、和管道需经常入内检查的地方，均应设人孔。

——煤气设备或单独的管段上人孔一般不少于两个。可根据需要设置人孔。人孔直径应不小于600mm，直径小于600mm的煤气管道设手孔时，其直径与管道直径相同。

——有砖衬的管道，人孔圈的深度应与砖衬的厚度相同。

——人孔盖上应根据需要安设吹刷管头。

——在容易积存沉淀物的管段上部，宜安设检查管。

4）管道标志和警示牌(案例)

——厂区主要煤气管道应标有明显的煤气流向和种类的标志。

——所有可能泄漏煤气的地方均应挂有提醒人们注意的警示标志5）吹扫和置换的相关规定：

1）除有特别规定外，任何煤气设备均必须保持正压操作，在设备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。

2）吹扫和置换煤气设施内部的煤气，应用蒸汽、氮气或烟气为置换介质。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。

3）煤气设施内部气体置换是否达到预定要求，应按预定目的，根据含氧量和一氧化碳分析或爆发试验确定。

4）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。六、进入煤气设备内工作的规定

1）进入煤气设施内工作时，应检测一氧化碳及氧气含量。一氧化碳含量不超过30mg/m3（24ppm）时，可较长时间工作；一氧化碳含量不超过50mg/m3时，入内连续工作时间不应超过1小时；不超过100mg/m3时，入内连续工作时间不应超过半小时；在不超过200mg/m3时，入内连续工作时间不应超过15~20分钟。

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！2）进入煤气设备内部工作时，安全分析取样时间不应早于动火或进塔（器）前半小时，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，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。

3）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。煤气安全检测技术（一）一氧化碳报警器

一氧化碳报警器是用来检测一氧化碳气体的电子装置，它可以在空气中一氧化碳浓度超标时发出声音或光报警。

一氧化碳报警器的工作原理：

一氧化碳报警器采用一氧化碳传感器将空气中一氧化碳气体的浓度信号转换成微弱的电流或电压信号，再经过一级或两级信号放大，传送给单片机进行信号比较与处理，超过预定的阈值单片机就发出声光报警信号，驱动LED灯，喇叭或蜂鸣器。

一氧化碳报警器根据使用需要的不同分为固定式一氧化碳报警器和便携式一氧化碳报警器。固定式一氧化碳报警器便携式一氧化碳报警器

目前阳春新钢铁使用的一氧化碳监测仪

——德尔格Pac7000可视光报警液晶显示屏双键关机检测气体类型单键开机外包防护性橡胶可视光报警声音报警传感器外部水尘过滤器开机：按住“OK”键3秒后报警仪即可开启。关机：同时按“OK”和“+”键3秒后听到响声结束后即关机。预报警：当现场CO大于30PPM时，报警仪启动预报警：声音报警+可视光报