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1煤气安全技术石磊欧敏刚欧敏刚20122012年年33月月煤煤气气安安全全技技术术2绪论第一章基础知识第二章各种煤气的产生及其特点第三章煤气安全管理要求第四章煤气设备与管道附属装置第五章煤气中毒事故原因、预防第六章煤气着火事故原因、预防第七章煤气爆炸事故原因、预防第八章事故应急救援预案第九章事故案例3绪论1、煤气安全技术的重要性煤气是重要的能源物质钢铁企业煤气占总能源的70%，付产煤气占总能耗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。但由于煤气中含有大量CO、H2和CH4、CmHn成分，CO具有易燃易爆性和极强的毒性，H2、CH4和CmHn具有极强的易燃易爆性。焦炉煤气具有极强的易燃易爆性；高炉煤气、转炉煤气和铁合金炉煤气不仅具有易燃易爆性，而且还具有极强的毒性。每吨生铁产生1800Nm3煤气。1座1000m3的高炉，日产生铁2500吨，产生煤气为187500Nm3/h2005年钢协会员单位焦炉煤气利用率是95.48%，高炉煤气是90.74%，转炉煤气是82.99%。国外先进国家已接近100%，这些差距意味着我国冶金工业蕴藏着巨大的资源和能源潜力。4绪论2、煤气安全规程的重要性《工业企业煤气安全规程》（GB6222-2006）自1986年12月1日颁布并与2006年7月1日修订施行以来，对加强我国工业企业的煤气安全生产、回收和使用发挥了重要作用，很大程度上防止了煤气中毒、着火和爆炸事故的发生，为保障职工的安全与健康作出了积极贡献;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）煤气安全规程是经验、教训的积累5绪论3冶金企业主要危险因素分析（1）涉及面广、生产设备、设施种类繁多（2）危险因素复杂、危害性大（3）对辅助系统的依赖程度高（4）生产系统可能会受到某些自然条件的制约6绪论4煤气事故仍然严重2006年6月11日13时20分,济南钢铁集团公司发电厂二期工地煤气洗涤循环净水池内，3名民工中毒晕倒，济钢煤气防护站2名人员、发电厂1人携带呼吸器救人时也中毒晕倒，造成6人死亡。2006年1月10日9时0分,云南曲靖市马龙县呈钢钢铁公司7名检修人员在对热风管道进行检修过程中，由于管道内有残留煤气，导致7名检修人员煤气中毒。经过抢救，救出4人，死亡3人。施救人员在施救过程中由于防护措施不当，1人死亡。此次事故共造成4人死亡，6人重伤。2005年11月5日14时0分,内蒙包头市大安钢铁公司6名检修人员在检修高炉过程中，高炉车间的布袋除尘防爆膜发生爆裂，造成5人煤气中毒死亡，1人受伤。2005年10月26日15时40分,首钢公司动力厂转炉煤气管道排水器发生煤气泄漏，9人中毒死亡。2004年9月23日16时10分许，河北省武安市的新兴铸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，8人受伤。7绪论4煤气事故仍然严重2005年2月22日6时，湖北大冶市华鑫实业有限公司炼铁厂，一名料工到煤气加热炉4号料仓查看储料情况时，因吸入加热管道中排出的废气，中毒掉入仓内。同班另外3名争相过来施救，结果都因吸入废气而依次掉入料仓，4人死亡。2006年11月29日10时58分，攀钢集团四川长城特殊钢股份有限责任公司动力厂，在检修煤气站2号二级电滤器时，未有效切断进入电滤器的煤气；没有将电滤器上下人孔打开，且未按要求在检修前进行煤气浓度检测的情况下，通电检查电滤器，产生电火花，造成电滤器内煤气发生爆炸，一人死亡。2007年4月27日凌晨，鞍山海城市英落镇后英集团海城钢铁有限公司1号高炉荒煤气总管道发生泄漏，5名职工煤气中毒，1人生还。2009年9月18日山西襄汾县强盛铁合金高炉煤气中毒，造成4人死亡，1人轻微中毒。8绪论4煤气事故仍然严重2009年12月6日，新余钢铁公司焦化厂2#干熄焦的旋转密封阀出现故障，三名协助处理故障的焦炉当班工人中毒死亡；1人未佩戴呼吸器进行施救，中毒死亡；最终共导致4人死亡、1人受伤。2010年1月18日上午8时30分左右，河北新鼎建设有限公司检修内丘顺达冶炼公司2号高炉时，造成6名施工人员煤气中毒死亡。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中毒。事故造成21人死亡、9人受伤。2011年3月29日上午11时40分左右，山西介休安泰集团发生重大煤气中毒事故，10人死亡，7人受伤。9第一章基础知识1、压力①、压力的概念：单位面积上所承受的垂直作用力称为压强。而工程上常成为压力。常用单位：物理大气压（标准）、工程大气压、毫米水柱（mmH2O）、千克力/厘米2（kgf/cm2）、帕斯卡（Pa）、千帕（KPa）、兆帕（MPa）、巴（bar）、毫巴（mbar）10压力单位之间换算1物理大气压（标准）＝1.033工程大气压1MPa＝1000KPa＝106Pa1mmH2O≈10Pa1巴（bar）＝1000毫巴（mbar）11②、标准大气压的定义：标准大气压是空气温度为0℃、纬度为45°的海平面测得的平均压力。③、绝对压力、相对压力（或称表压）：压力表所显示的读数，并非表内压力的实际值，而是表内压力比表外大气压力高出的值。压力的实际数值称为绝对压力，从压力表上读出的数值称为表压力（或称相对压力）。两者关系为：绝对压力＝大气压力＋表压力真空表上的读数是所测压力的实际值比大气压力小多少，称为真空度。真空度与绝对压力的关系为：绝对压力＝大气压力－真空度122、流速、流量：煤气流量的常用单位为米3/时（m3/h）。工业煤气流量计有累计流量与瞬时流量之分。累计流量记录某一段时间内所用的煤气量，主要为结算用。瞬时流量记录看表瞬间通过输送设施的煤气量，主要作为指导生产使用。133、气体的标准状态：指气体处于温度为0℃、压力为一个标准大气压的状态。4、浓度：气体常用百分比浓度（%）和百万分比浓度（ppm）表示。1%＝10000ppm145、煤气发热量：煤气发热量是指完全燃烧一标准立方米煤气时所释放出来的热量。单位：MJ/Nm3与kcal/Nm31MJ/Nm3＝240kcal/Nm3发热量有高位发热量与低位发热量之分。一般情况下所说的发热量指的是低位发热量。15高位发热量：指将一标准立方米煤气完全燃烧后，燃烧产物中的水蒸汽冷却到0℃所放出的热量也计算在内的发热量。低位发热量：指将一标准立方米煤气完全燃烧后，燃烧产物中的水蒸汽冷却到20℃所放出的热量。166、燃点（也称着火点、着火温度）：指煤气与空气（或氧气）的混合物开始进行燃烧反应的最低温度。7、煤气重度和比重煤气重度：在标准状态下单位煤气的重量。单位为kg/Nm3煤气比重：指煤气重度与标态下空气重度之比。178、煤气中的成分：煤气中的成分可分为可燃成分与不可燃成分两大类。可燃成分：一氧化碳（CO）、氢气（H2）、硫化氢（H2S）、碳氢化合物（CmHn）不可燃成分：二氧化碳（CO2）、氮气（N2）、氧气（O2）18当煤气设施在投入正式使用前，设施内原有空气需要由煤气替换。与此相反，当煤气设施需停产检修时，则其内的煤气需要用空气替换，无论是用空气替换煤气或是用煤气替换空气，在替换过程中，两者混合达到一定比例时，在常温常压下遇明火会引起爆炸。为避免煤气设施内的混合气体达到爆炸极限而采取的措施叫做“置换”。9、煤气“置换”19燃烧是一种复杂的物理和化学过程。煤气燃烧是指煤气在较高的温度时与空气中的氧化合而发出热和光的剧烈氧化反应。1.理论空气量、实际空气量与空气过剩系数理论空气量是指煤气在完全燃烧时理论上所需的空气量。实际空气量是指实际上供给煤气燃烧的空气量。10、煤气燃烧理论20为了使煤气尽可能地完全燃烧，实际空气量必须大于理论空气量，二者的比值叫空气过剩系数（又称空气消耗系数）。2.燃烧过程的判断通过烟气分析资料来判断。燃烧完全，则烟气中无可燃成分；若燃烧不完全，则烟气中还含有CO、H2、CH4等可燃成分。21凭经验判断。不完全燃烧（空气量不足）冒黑烟温度低完全燃烧（空气量适宜）无烟温度高过量燃烧（空气量过大）无烟温度低3.回火、脱火现象及产生原因⑴、回火——当空气煤气混合物向炉内喷出的速度小于火焰的传播速度时，则火焰会回窜到烧嘴内部燃烧的现象即回火现象。产生原因：煤气压力太低；燃烧器体或喷嘴温度太高。22⑵、脱火——当空气煤气混合物向炉内喷出的速度过大时，火焰远离烧嘴头部燃烧进而熄灭的现象即脱火现象。产生原因：煤气压力太高；一次空气量过大；二次空气流速大，即燃烧器周围风大，也会产生脱火或火焰吹灭现象。4.燃烧温度工业炉多数在高温下工作，炉内温度的高低是保证炉子工作的重要条件。而决定炉内温度的最基本因素是：燃料燃烧时燃烧产物达到的温度，则所谓的燃烧温度。燃烧温度与燃料种类、燃料成分、燃烧条件和传热条件等方面因素有关。23第二章各种煤气的产生及其特点1.高炉煤气：高炉煤气是高炉冶炼过程中的副产品。高炉冶炼生铁的主要原料是铁矿，主要燃料是冶金焦，再加入一些炼铁炉料。在冶炼过程中，预热后的高温空气（鼓风）进入高炉后，与炽热的焦炭相遇，发生一系列的化学反应，生成CO、H2、CO2等气体，沿炉体上升到炉顶部的气体即高炉煤气。高炉煤气主要成分：CO（～22％）CO2（～18％）H2（～2％）N2（～57％）24特点：高炉煤气是无色、无味、有毒的可燃气体，发热量3.3～4.2MJ/Nm3（800～1000kcal/Nm3），理论燃烧温度为1500℃左右，着火点700℃左右，CO含量较高，易引起人身中毒，重度1.33kg/Nm3，爆炸范围为30.84～89.49％。252.焦炉煤气：焦炉煤气是炼焦过程中的副产品。炼焦生产就是煤的干馏过程，即煤在隔绝空气加热时，使其中的有机物质在不同的温度下，发生一系列变化，形成数量和组成不同的气态、固态产物，固态产物即焦炭，气态产物即焦炉煤气。焦炉煤气主要成分：CO（～5％）CO2（～2％）H2（～63％）CH4（～24％）O2（～0.2％）CmHn（～2％）26特点：净化的焦炉煤气是无色、有臭味的有毒气体，发热量16.7～18.4MJ/Nm3（4000～4400kcal/Nm3），理论燃烧温度为2150℃左右，着火点550～650℃，重度0.45kg/Nm3，爆炸范围为4.72～37.59％，焦炉煤气可燃物较多，发热量高，属高热值煤气，具有易燃性。273.转炉煤气：转炉煤气是转炉冶炼过程中的副产煤气。转炉冶炼时，氧气通过氧枪，从炉口上方伸入到距铁水面上适当位置，以一定的压力进行吹炼，氧气同铁水中的碳、硫、磷、硅等氧化生成转炉煤气。转炉煤气主要成分：CO（～56％）CO2（～18％）H2（～1.5％）N2（～24％）O2（～0.2％）28特点：净化的转炉煤气是有毒的可燃气体，发热量7.12～8.37MJ/Nm3（1700～2000kcal/Nm3），重度1.36kg/Nm3，爆炸范围为18.22～83.22％。294.天然气：天然气由石油区或单纯的天然气田生产出来。天然气主要成分为甲烷（CH4），其次还含有乙烷等饱和碳氢化合物，各种碳氢化合物含量在90％以上。特点：天然气是一种无色、易燃易爆的高热值燃料，本身有毒，比空气轻（重度0.6kg/Nm3），发热量33.44～41.8MJ/Nm3（8000～10000kcal/Nm3），爆炸范围为4.96～15.7％。30第三章煤气安全管理要求1煤气平衡与管理(1)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;转炉的间歇回收,一般波动在~10%煤气使用的波动:烧