煤气系统常见问题及对策

煤气系统常见问题及对策,一、煤气置换方式及安全对策,置换分两种情况：停煤气置换（也叫切煤气置换）一般包括两个过程，即惰性介质置换煤气，空气置换惰性介质。送（引）煤气置换（也叫引煤气置换）一般也包括两个过程，即惰性介质置换空气，煤气置换惰性介质。国家安监总局下发的冶金企业煤气安全管理重点内容要求：焦炉、高炉、转炉煤气回收、贮存、使用输送系统的检修应制定三个方案：一是检修工作方案；二是停气和吹扫方案；三是送气置换方案。方案应包括组织指挥机构，检修内容和涉及范围，检修程序，安全措施和应急处置等内容；应办理有关作业的许可证，做好安全确认，并进行严格检测并记录，做到统一指挥，令行禁止。,1、吹扫介质的选择：GB6222-2005工业企业煤气安全规程中对吹扫介质并未明确，故常见的空气、烟气、蒸汽、氮气、二氧化碳均是符合要求的。,（1）空气吹扫：所谓的空气吹扫，实际上是直接置换，即用空气赶煤气；用煤气赶空气。优点：迅速可以用压缩空气作为介质，常见的是以通风机、风筒、甚至加压机直接作为吹扫设备，故风量较大，置换迅速。缺点：安全性差用空气置换过程中必然存在着空气和煤气的混合气体通过从爆炸下限到超过爆炸上限的过程，存在着爆炸、着火的严重危险，故一般不宜采用。,因直接置换的危险性主要表现在爆炸和着火，故对着火、爆炸危险性很大的可燃气体（例如焦炉煤气）衍生出一种特殊的置换方法：用着火、爆炸性较弱的高炉煤气置换焦炉煤气，再用空气置换高炉煤气。此过程虽然复杂，但降低了置换过程中着火、爆炸的风险，应该算是下策中的最优方案。,空气吹扫的操作要点：,空气吹扫危险性大，故操作中应注意以下问题：A、吹扫过程中必须确保管道远离火源或高温。火源包括：明火，管道上的电气焊、栓拉电焊把地线、外力撞击火花、机械排放的火花、雷电、化学放热（硫化铁自燃）等等。管道远离高温设备或者做隔热、设备本体不得有高温部位。B、介质的流速要控制好，管道接地良好，防止火花、防静电。流速过快，会使煤气管道内的焊渣、铁削等吹起，铁削之间或者铁削与管壁撞击产生火花，特别是新管道及检修后的管道应更加重视。另外煤气在管道内流动，会产生静电，流速过快静电会更强，如果静电不能及时得到释放，会产生火花，进而引起着火爆炸。有的企业规定置换时煤气流速不得大于经济流速。,一般来讲焦炉煤气、天然气置换过程中发生着火或者爆炸的危险性比较大。武钢曾发生焦炉煤气在放散过程中因静电引发放散管道着火事故。通风机驱赶煤气突然着火某钢铁公司焦化厂在地沟中堵直径350毫米盲板，为防止煤气涡流，临时安设通风机用空气置换地沟中的煤气，当法兰撑开十几分钟后，突然着火，烧伤4人。事故原因：通风机出口对着地沟墙壁，涡流煤气进入风机，风机不是防爆式，因而引起着火。,（2）、烟气吹扫：用煤气在控制空气比例下完全燃烧产生的烟气作为介质，经冷却后导入煤气管道置换。优点：安全可靠使用烟气做中间介质使煤气与空气不见面，置换过程不存在爆炸危险。缺点：烟气中含有1%的CO，需要烟气发生设备，操作比较复杂。一般使用专用的烟气发生设备，需对烟气进行化验，操作复杂。,烟气的置换是安全的，但由于企业受条件的限制，故用的较少。一般用于无氮气气源及寒冷地区以蒸汽吹扫的企业的大型设备的置换工作，如煤气柜的置换。,（3）、蒸汽置换,优点：安全，对有可燃沉淀物、可燃蒸汽的焦炉煤气效果更佳。缺点：A、速度慢。因进管道后冷却变为冷凝水，故较慢，特别是冬季及长距离管道。B、吹扫点多。为保证正常吹扫和吹透，需设置较多的吹扫点。C、对管道要求较高。因蒸汽具有120度以上的温度，故管道设计应考虑受热膨胀问题。D、不易取样，误差较大。必须使用负压取样器。E、过程中需要不断排出冷凝水。,蒸汽置换的注意事项：冶金企业安全卫生设计规定(1996.05.02)十七条（13）项规定：煤气、氢气、氧气和乙炔气管道系统，应设专供氮气或其他惰化气体吹扫、置换的设施及灭火设施。乙炔气不得用水蒸汽吹扫、置换。煤气管道用蒸汽吹扫和置换必须设逆止阀。其目的是为了防止吹扫过程中蒸汽突然停汽造成煤气进入蒸汽管道引发事故。99年示例：,送白灰窑焦炉煤气管道,转炉余热送白灰窑蒸汽管道,暖气片,暖气回水,转炉汽化,阀门,工业企业煤气安全规程要求：,其目的：因蒸汽吹扫时管道内的气体介质均随蒸汽放散，故管道内基本为水蒸气，且温度较高。停产通蒸汽置换合格后如关闭放散，管道内会形成负压，损坏管道；送气时原理一样。,（4）、氮气置换,优点：非常安全。缺点：可引起窒息，故如进入设备内部，还需通风检测。,2、吹扫方案的制定,（1）、制定前应了解管道的详细情况。（2）确保能可靠切断煤气，选用合适的置换介质。（3）、吹扫应由管道始端（末端）吹入，末端（始端）放散，严防死角，要特别注意管道的转弯处、盲头处（一般来讲50cm内盲头不用考虑）。（4）、最高处的放散应开启。排水器也应置换。（5）、严格注意放散附近环境状况，是否适于放散。（6）、如要进入煤气设备内部工作，还需用空气置换或者通风。,为防止死角出现，有些单位实际操作中在第一次置换完成后等20-30分钟，让设备内残余气体再次扩散后实行二次置换，确保吹扫更安全。对此我们不提倡，对设备、管道的死角还是采取更可靠的办法。（焊接吹扫取样头）,3、吹扫注意事项,（1）、必须提前对放散、吹扫装置进行确认。煤气放散管道内壁腐蚀后，氧化铁皮乃至刮进灰尘等会积存在放散阀门上侧，堵塞放散，使放散不畅，严重时甚至引起放散堵塞，严重影响置换速度乃至安全。有时阀板脱落也会造成无法放散。确认放散的方法：提前进行放散全开全关试验，见到有气体溢出即可。,对吹扫装置的确认：打开氮气、蒸汽、压缩空气阀门；打开煤气管道上的吹扫阀门，检验有无气体流出即可。,（2）、必须确保先开放散，再开吹扫介质。因吹扫介质的压力远远高于煤气管道的设计压力，故必须保证煤气管道压力在规定范围内。,（3）、必须先开低压侧阀门，再开高压侧阀门。停气时先关高压侧阀门，再关低压侧阀门。因吹扫一般为软连接，使用卡扣或者铁丝等栓牢，故承压能力不强，如操作不当极易脱开伤人。,（4）、放散时注意风向，不得过度放散。吹扫用的放散设计上要求是：在此项上，省安监局要求：厂房内或距厂房20m以内的煤气管道和设备上的放散管，管口应高出房顶4m。国家局下发的要求则是：车间内部或距车间10米以内不经常操作的放散管必须高出建筑物的屋檐。,正是由于吹扫放散高度不高，故要求放散时要注意风向，防止下风头高处有人工作，发生煤气中毒，如有人工作可请其临时撤离。煤气吹扫放散只是临时使用的吹扫放散，故安全性上与过剩放散有着较大的区别，故不得长时间过度放散。,（5）、注意阴雨、大雾天气阴雨、大雾天气常因气压低造成煤气不易扩散，从而使煤气在放散附近区域高浓度聚集，而发生煤气中毒事故。,(6)、置换用气量,一般来讲，置换所需要的介质量约为设备、管道容积的3-5倍。Q=n*3.14*r2*LQ=为所需介质量，m3n=气体在煤气管道内的置换倍数（35）R=管道的半径，mL=管道的长度，m,（7）、进入设备内部工作，需通风并再次进行CO和O2检测。化验后其中的氧含量接近空气中的氧含量（GB8958-2006缺氧危险作业安全规程规定为19.5%以上，严禁用纯氧进行通风换气），同时CO小于24PPm才为合格。,二、煤气设备动火,（1）、建议置换合格后，不停氮气，动火时实行先远处动火割开管道再近处动火，动火一阶段后再停吹扫氮气，确保更安全。这样操作，即使煤气管道因各种原因未置换合格，因置换后管道内无爆炸性气体，动火前期还是安全的。停氮气后再发生爆炸异常，因管道已经割开能够泄压，造成的破坏性有限。,（2）、做好灭火准备,煤气管道特别是使用时间较长的旧管道内存在的可燃的附着物、沉积物，对此我们应提前做好应对措施。应对措施：先用水浇灭火，再用铁锨将动火部位的可燃沉积物清理干净。必要时使用灭火器。,我们的经验：1、转炉煤气、高炉煤气管道内的沉积物均是可燃的，一般沉积在管道的下部，着火时表现为：不见明火，只能看到烟雾。2、原使用焦炉煤气或者使用焦炉煤气频率较高的管道，里面的可燃物成分较多，且附着在管道的四壁，着火时表现为：可见明火，同时有较大的烟雾。,石钢公司送电炉工序转炉煤气管道，因电炉使用焦炉煤气几率较多，里面可燃的沉积物也就比较多。01年4月下旬年修期间，动力厂在对送电炉煤气管道更换动火时，此管道内壁多处出现蓝色小火苗，不易灭火，同时管道内产生味道呛人的烟雾，管道外壁温度达到了100度以上，最后只得同时用浇水和隔绝空气的办法进行灭火。,（3）严防煤气中毒,我们动火证上所说的置换合格并不是没有了煤气，只是设备内煤气的含量下降到了一定的程度。工业企业煤气安全规程对进入煤气设备的检修作业规定的相当详细，但对不进入煤气设备检修的置换标准没有明确规定，故各企业对这样置换的合格标准各不一样，有的为CO在1%以下，有的为24PPm，相差很大。现在石钢公司高炉煤气、转炉煤气、混合煤气现采用标准的是（不是进入煤气设备）CO含量在0.2%以下，天然气为甲烷0.2%以下。,有些单位认为这个数值较低，但为何我们还这样规定呢？我们以高炉煤气的爆炸范围为例：高炉煤气的爆炸下限为46%，其含有CO的（体积）百分比为24-26%，理论推算混合气体达到爆炸下限时含有CO的量应为：（24-26%）*46%=(11.04-11.96)%，即为11万-11.96万ppm。故实际上只要置换最后一氧化碳的含量小于11%即不会发生爆炸事故。但现实中很少有企业这样做，为何？,安全,本书中把置换标准定为CO0.5%，石刚现在实行的CO0.2%标准，折合成PPm为2000。以CO含量2000PPm反过来推算混合气体中含有高炉煤气的量应为2000ppm/（24-26%）*100%=（0.76-0.84）%，远远低于高炉煤气爆炸下限46%。,由于煤气设备检修过程中，一旦煤气设备开孔或者部分从拆除，煤气设备内的残余煤气势必会飘散出来，扩散到周围环境中，极可能对检修人员造成伤害，故我们为了保证检修作业人员的安全，特将标准中CO含量定的较低。,当然置换也有个经济性的问题，一味的强调安全，会造成（氮气）经济上的浪费同时使检修时间延长。,三、泄爆阀的设置,现行GB62222005工业企业煤气安全规程中，对强制送风设备仅明确规定“在空气管道上应设泄爆膜”，而对于煤气管道上是否设置泄爆阀并未明确描述因此在有的工业炉公司所设计的加热炉或热处理炉工程中明确表态煤气管道上不设置泄爆阀。而有的冶金企业煤气防护部门则坚决要求在煤气管道上设置泄爆阀(如济钢)。双方意见截然相反。,对此济钢认为：加热炉、热处理炉煤气管道上安装泄爆阀是十分必要的可选用在泄爆后能够自动闭合的弹压式泄爆阀。济钢同时建议并多次呼吁对GB62222005工业企业煤气安全规程进行修改，增加“在煤气管道上应设泄爆阀”的内容。,济钢事故案例1,2003年8月14日济钢某厂3#加热炉煤气管道泄爆阀泄爆，泄爆阀自动复位后密封较严。迅速恢复生产。主要原因：煤气总管切断后看火工未及时充入氮气吹扫，在未关闭各烧嘴前煤气阀门的情况下即直接将总管切断阀复位送煤气，煤气管道内空气与煤气混合，达到爆炸极限范围内，被炉膛高温引爆。,济钢事故案例2,2003年11月17日，济钢某厂3#加热炉煤气管道泄爆阀泄爆。泄爆阀自动复位后密封不严更换泄爆膜后即恢复生产。主要原因：煤气总管切断后切断阀关闭不严(管道内积垢较多)，看火工在尚未全部关闭烧嘴前煤气阀门的同时，打开了煤气放散阀，煤气管道内空气与煤气混合，达到爆炸极限范围内。被炉膛高温引爆。,济钢结论,在冶金企业实际生产中，不能排除在特殊条件下加热炉或热处理炉空气窜人煤气管道形成爆炸性混合气体的可能性。当煤气管道发生爆炸时。泄爆阀能极大减轻对设备和人身的损害，而且弹压式泄爆阀由于在泄爆后能自动闭合，可以大幅缩短事故对生产的影响时间。,济钢的做法,针对上述两起事故。该厂于2004年在3*加热炉煤气总管快速切断阀后自行设计安装了一套氮气自动吹扫装置，当煤气总管快速切断阀切断后立即自动充人氮气吹扫(此时烧嘴前煤气阀门未关闭)，看火工确认炉膛内熄火后再打开煤气放散。关闭烧嘴处理，使用至今效果良好，未发生泄爆。,这次我们专门提到泄爆阀并不是要求大家马上去设置它，是希望引起大家的重视，即加热炉管道存在着煤气爆炸风险，特别是煤气快切之后。有兴趣的单位可以和济钢进行联系沟通。,四、干法除尘工艺对煤气设备的影响,干法除尘工艺的优点：高炉煤气干法除尘技术具有节能、节水、占地面积小、环保和运行成本低等多重优点，目前被各类型高炉广泛采用，实践证明采用干法除尘技术后，与传统的湿法除尘相比，节约投资35%，节约循环水7-9吨/吨铁,节电60-70%，同时减少了大量有毒污水污泥的排放。,干法除尘的不足之处,虽然干法除尘的优点很多，但由于其没有湿法除尘所具有的对高炉煤气洗涤程序，故高炉煤气中的各类有害物质含量较湿法明显增加，其表现在：1、高炉煤气冷凝水酸性增加。由于高炉煤气中有害物质（Cl-、SO32-、SO42-、S2-）可溶于的溶剂只是高炉煤气中的冷凝水，故造成冷凝水呈较强酸性，各公司虽然其酸性不同，但PH大多在5以上，个别的在3左右。石钢公司对煤气冷凝水化验其酸性约在4.2左右，济钢对冷凝水PH值化验为1-2，首钢首秦及迁安钢铁在1-2。,干法除尘的不足之处,2、高炉煤气冷凝水中Cl离子含量激增。受高炉炉料中烧结矿CaCl2添加剂、进口矿海水选矿的影响，高炉煤气中氯离子含量激增。,以上情况对高炉煤气设备造成严重影响，主要表现在：,对煤气管道及设备腐蚀加剧。以石钢为例，石钢近几年高炉煤气系统设备腐蚀严重，主要体现在：煤气排水器及附属设施腐蚀加剧，特别是排水器溢流管、下降管腐蚀泄漏，阀门闸板与丝杠连接销钉因腐蚀造成开关失灵；煤气管道点蚀渗漏频出；煤气柜底板大面积出现点蚀泄露。其它企业济钢2005年投运的1750m3高炉所属低温煤气管道使用不到半年，频繁发生泄漏问题。,*煤气管道及盲板阀所带的不锈钢补偿器使用寿命急剧缩短。以石钢动力厂为例，煤气补偿器的使用寿命由原来的10余年，下降到1年左右。2010年2月投入使用仅13个月的DN1600高炉煤气主管补偿器出现腐蚀泄露，被迫进行带煤气粘补作业。2010年3月、11月送烧结DN1000补偿器连续两次突然发生补偿器与接管环焊缝突然爆裂事故，大量煤气外漏，险酿成重大事故，被迫停产检修。,随着对干法除尘后煤气冷凝水、沉积物化学成分的逐步认识，许多企业开始攻关，并从增加煤气设备本体抗有害物质能力及减少或降低煤气中有害物质的含量两个方面下手，进行了不断探索与实践，并取得了良好效果。,（一）、采用新工艺新技术，增加煤气设备自身的的防损害能力，此工作主要表现在以下2个方面：,1、针对煤气中酸性冷凝水的影响，一些企业对尝试了原碳钢设备内衬防腐材料。如济钢对碳钢管道用变性硅胶浸石墨作为内衬，利用硅胶和石墨的化学惰性减少煤气中有害物质对管道的侵蚀；首秦采用管道内壁下1/3部位刷涂乙烯树脂类的玻璃鳞片，减少酸性对煤气管道的侵蚀。石钢06年对高炉煤气柜底板实施了玻璃钢树脂刷涂工艺，有效地缓解了煤气冷凝水对气柜底板的腐蚀。,2、更新并采用254SMo系列材质的膨胀（管道膨胀器及盲板阀本体膨胀器），增强膨胀器对氯离子抗侵蚀能力。254SMo不锈钢是一种含碳量极低的高钼含氮奥式体不锈钢，此钢种的突出特点是在含氯化物的环境中具有优异的耐腐蚀性。济钢、莱芜均已采用这种新产品，效果良好。石钢动力厂09年开始采用此膨胀。河南济源钢铁提出并实施了利用钢质鼓型补偿器替代不锈钢波纹补偿器的思路，效果良好。,另外一些企业采用了更高级材质的膨胀器，即800系列材质的膨胀器。普通管道上的膨胀器材质一般为304材质.普通煤气管道上的膨胀器一般为316L材质，316L不锈钢板约在3万/吨。254SMo的不锈钢价格约在18万/吨。800系列的不锈钢价格约在30万/吨。,此外一些企业在膨胀器的设计上进行改变，特别是在冲刷比较严重的炼铁除尘区域使用的膨胀器。比如将膨胀器导流筒内径扩大，避免煤气对导流筒的冲刷。3、使用非金属材料的排水器。受酸性冷凝水的影响，钢制排水器腐蚀较为严重，特别是溢流口附近同时还受到氧化腐蚀，故最为严重。现莱芜钢铁开始尝试使用玻璃钢排水器，收到了很好效果。,二、采用新工艺新技术，减少煤气中有害物质含量。此工作主要表现在以下两个方面：1、减少炼铁入炉矿中的含氯物的进入。例如济钢原来烧结矿中使用CaCL2助剂，现采用低氯助剂，使煤气冷凝水中的氯离子含量大幅降低。,2、对高炉煤气采用碱性水喷淋工艺，稀释并降低煤气冷凝水酸性及氯根含量。例如首秦在干法除尘后增加喷碱（氨水）塔，使高炉煤气冷凝水的酸性PH值由1-2降到6.5，氯根含量由于喷淋液的稀释得到较大降低；济钢采取了两级喷水工艺。同样收到了良好效果。最近有资料显示有企业开始尝试喷NaOH.,五、排水器的使用,传统排水器：一般分为两室（适用压力20KPa）、三室（适用28KPa）、四室排水器（适用36KPa），其结构如下图：,两室排水器原理图,各单位可根据自己的需求进行选择。排水器的使用注意事项：1、首次加水应由第一室加水，溢流口有水后停止加水。2、加水时应打开排水器顶部放气丝堵，加水完成后上好丝堵。3、规程要求管道置换时排水器应进行放水。这是新规定，要引起重视。4、冬季保温蒸汽要适当。,另自从首钢发生排水器泄露多人中毒事故后，防击穿排水器的专利及新产品很多，各单位可根据需要进行选择。同时排水器保温采用电伴热方式的也在逐渐增加。下面是一个防泄漏排水器的原理图，是济钢和济南海鹰公司共同研制的。,石钢动力厂采用了长沙一家企业生产的防泄漏煤气排水器。其原理见下：,6、煤气报警仪的正确使用,我们使用的CO报警仪大多为电化学报警仪，煤气报警仪的原理为：以铂黑粉为催化剂与聚四氟化乙烯做成半渗透膜，膜内有98%的硫酸做电解液，组成电化学电池。当一氧化碳扩散到半渗透膜时，产生一电势，此电势与CO浓度成正比。通过对这个电势信号放大，就可以得到CO的浓度。电化学一氧化碳传感器长期暴露在无氧气体样品、酒精、油漆等刺激性溶剂中会影响其灵敏度和寿命，甚至会失效。电化学一氧化碳传感器在空气中的使用一般为三年。,报警仪的使用注意事项,1、因为CO在仪器中的扩散有个过程，因此报警仪的正确显示存在着滞后，一般小于30秒。2、长时间暴露在高浓度的CO气体及极高浓度（超出量程）的CO含量会对报警仪产生严重损害。3、报警仪的电解液是浓硫酸，故一旦操作不当损坏探头，须严防酸性物质粘到皮肤。4、要保证过滤器的清洁，不然会严重影响到其灵敏度。5、定期标定。,煤气场所电气安全,在煤气的生产、净化、输配和使用过程中，易形成易燃、易爆的环境，据统计在煤气火灾和爆炸事故中，由于电气设备出现的电气火花、电弧和危险温度所引起的火灾爆炸事故占一定的比例。因此，在煤气作业场所，正确选择防爆电气设备的类型，保证其安全运行，对预防由电气引起的煤气火灾爆炸事故至为重要。,爆炸和火灾环境危险区域划分,气体爆炸危险场所：气体与空气形成爆炸性混合物的场所，按其出现的频繁程度和持续时间可分为以下三区。0区：在正常运行时连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境，很显然，煤气生产区域不会出现0区。I区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境。II区：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。,防爆电气设备的类型根据爆炸性气体环境用电气设备第I部分：通用要求的标准，防爆电气设备依其结构和防爆性能的不同分为以下几种：隔爆型（d），有一个隔爆外壳，是应用缝隙隔爆原理，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