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2019/8/17煤气生产、净化与回收煤气管道知识煤气设备与管道附属装置煤气风机房与煤气柜煤气设施检修煤气事故的预防与处理主要事故案例分析王绍民2019/8/17第一节煤气生产、净化与回收冶金企业的煤气，一般按煤气成因和方法来分类，常用煤气有：高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气以及引进的天然气等。一、高炉煤气的生产、净化与回收高炉煤气也称BFG煤气或B煤气。是高炉炼铁过程中产生的一种副产品，每生产一吨生铁大约可得到2000~3000m3的高炉煤气。其主要性质是剧毒、易燃易爆、无色无味，爆炸极限30%~75%。2019/8/17主要成份为CO，含CO为23~30%，热值2800-3000KJ/m3，可单独供用户使用，或与焦炉煤气混合（M煤气）供轧钢加热炉等用户使用。为了提高其燃烧温度，把煤气和空气都预热到较高的温度，达到提高理论燃烧温度，进而提高风温的目的。（高炉煤气温度由40~45℃，预热200~250℃，可提高风温60~80℃）2019/8/17（一）高炉煤气的净化从高炉炉顶排出的粗煤气含尘量在10~40g/m3，如果不进行除尘净化，是没有使用价值的。目前除尘净化分为湿法和干法两种工艺。1、湿法除尘高炉粗煤气经重力除尘器粗除尘后，进入湿式精细除尘，依靠喷淋大量的水，最终获得含尘量为10mg/m3以下的净煤气。2019/8/17湿法除尘装置分为：塔文系统、双文系统、比绍夫法塔文系统：（重力除尘器）→洗涤塔→文氏管→调压阀组→脱水器→管网双文系统：（重力除尘器）→溢流文氏管→可调文氏管→脱水器→管网以上煤气净化系统，基本上已淘汰。比绍夫法：（重力除尘器）→比绍夫→脱水器→用户2019/8/17•比绍夫清洗器是湿式环缝清洗器（我个人的理解，它是把洗涤塔与可调文氏管的功能结合于一体的除尘设备）。第一阶段，在清洗塔中心配置多级喷头，在很低的阻损条件下（＜1000Pa），达到很高的清洗和冷却效果。第二阶段，通过一环缝清洗器，去除煤气中的细小粉尘，煤气的含尘量低于5mg/m3。•这种工艺设备在唐钢、邯钢、宝钢等大高炉中已被采用。2019/8/17采用上述温法除尘工艺，应注意的事项：（1）各种洗涤装置，应装有蒸汽或氮气管接头，供吹扫和置换用；（2）在洗涤器上部，应装有安全泄压放散装置，并能在地面操作。图1比绍夫煤气清洗系统2019/8/172、干法除尘：高炉煤气干法除尘的方法很多，目前普遍采用的是布袋除尘器，少数企业采用了电除尘器，但均未能长期、连续、稳定运行。主要原因是使用的温度范围对电除尘器不合适时，运转不稳定。目前各钢铁企业普通采用的是干法布袋除尘工艺。这种干法净化工艺是利用布袋除尘器，使高温煤气过滤而获得净煤气的干法除尘。2019/8/17（1）布袋除尘的工作原理：煤气由除尘器的下部进入箱体，滤袋对煤气进行过滤，煤气中的灰尘被粘附在滤袋壁上，形成灰膜。灰膜又成为滤膜，煤气通过达到良好的净化除尘目的。当灰膜增厚，阻力增大到一定程度，再进行反吹，反吹采用N2气，减压后进入脉冲反装置。在装置内由电磁阀控制脉冲阀迅速打开，（当煤气差压，即荒煤气与净煤气的压差增大到5-8Kpa时，进行反吹）吹掉大部分灰膜，使阻力减到最小，再恢复正常过滤。2019/8/17（2）安全要求①重力除尘器——应设置蒸汽或氮气管接头，供吹扫和置换用；——除尘器顶部至切断阀之间，应有蒸汽或氮气管接头；——除尘器顶及各煤气管道最高点，应设放散阀。②布袋除尘器——每个出入口应设可靠的隔断装置；——每个箱体应设有放散管；——应设有煤气高、低温报警和低压报警装置；——每个箱体应采用泄爆装置；——反吹清灰时，不应采用粗煤气向大气反吹的方法。——向外界放灰时，应有防止煤气外泄的措施。2019/8/17③荒煤气管道和净煤气管道的末端均应设置放散管，放散阀的前边应设取样管。重点解读一：“布袋除尘器应设有煤气高、低温报警装置”现在使用的玻璃纤维布袋，能耐高温300℃，粗煤气的温度过高，布袋会受到损伤，甚至烧坏。导致煤气含尘量超标，影响用户使用，特别是TRT的使用。因煤气含尘量超标，致使动叶、静叶挂尘磨损，会造成叶片损坏，发生重大事故。也会造成调压阀组和管道的磨损。温度过低也不利，会使煤气结露影响布袋工作。结露造成布袋透气性差。2019/8/17多数企业普通要求进入布袋前的粗煤气温度控制在80~250℃的范围内；煤气中的含尘量控制在10mg/m3以下，有TRT则要求控制在5mg/m3以下。重点解读二：布袋箱体、荒煤气管道末端应设放散阀管、放散阀和取样管。在高炉长期休风过程中，应将重力除尘及其后面荒煤气管道中的煤气要吹扫干净，否则，在检修中就会发生煤气中毒。2019/8/17（二）区域布置1、新建高炉厂区边缘距居民区边缘的距离应不小于1000m。2、新建高炉的除尘器应位于高炉铁口、渣口10m以外的地方，而且不能正对铁口、渣口。3、厂区办公室、生活室宜放置在厂区常年最小频率风向的下风侧，离高炉100m以外的地点；炉前休息室、浴室、更衣室可不受此限。4、厂区内的操作室、仪器仪表室应设在厂区夏季最小频率风向的下风侧，不应设在经常可能泄漏煤气的设备附近。2019/8/17（三）煤气使用单元1、高炉煤气余压透平发电装置（TRT）（1）TRT的工艺流程①湿式：重力除尘器→比绍夫→脱水器→蝶阀→插板阀→紧急切断阀→煤气透平→出口蝶阀→管网②干式：重力除尘→布袋除尘→蝶阀→插板阀→紧急切断阀→煤气透平→出口蝶阀→管网2019/8/17图2TRT工艺流程图2019/8/17（2）安全要求：①入口管道上应设紧急切断阀，能在1秒内切断煤气，透平自动停车。②余压透平应设可靠的严密的轴封装置。③高炉焦炭水分含量高，煤气含水量大，气体中含有氯和二氧化碳，溶于水后形成酸而造成叶片腐蚀。④煤气中的含尘量超标，叶片易磨损，造成重大事故。因此，要对高炉煤气的含尘量加大控制力度。2019/8/172、热风炉是高炉生产中的主要设备，其作用是为高炉提供较高的热风，以实现低耗，降低焦比。燃烧器是热风炉的主要设备。其作用是将煤和助燃空气混合并送入燃烧室进行燃烧。对煤气使用的安全要求如下：（1）热风炉煤气总管应有可靠的隔断装置。（2）煤气支管应有煤气自动切断阀，当燃烧器风机停止运转，或助燃空气切断阀关闭，或煤气压力过低时，该切断阀应能自动切断煤气，并发出报警。当助燃空气未与该切断阀联锁时，助燃空气管道的末端应设泄爆板。（3）管道的最高处应设煤气放散管。（4）燃烧阀与煤气切断阀之间，应设煤气放散管。2019/8/17二、转炉煤气的生产、净化与回收转炉煤气出称LDG煤气或LD煤气。转炉煤气是转炉吹氧炼钢时的副产品。它的主要成分是CO，CO含量达到60-70%，热值约7536.2~9211KJ。主要性质是剧毒、易燃易爆、无色无味，爆炸极限为18.2%~83.2%。氧气顶吹转炉的炼钢过程，可分为吹炼前期、中期和后期三个阶段。2019/8/17吹炼前期为硅锰氧化期和造渣期；吹炼中期为氧化期和碳焰期；吹炼后期为拉碳期。在吹炼的中后期，铁水中的碳被氧化生成大量的CO，量的大小决定于铁水中含碳量的大小。31-300t转炉吨钢煤气回收量应≥80Nm3/t。（一）转炉煤气的净化与回收的方法一是OG法，为湿式除尘，目前采用比较普遍。二是LT法，为干式除尘，目前已在部分企业采用。1、OG法的工艺流程烟罩→汽化冷烟道→一级文氏管→90°弯头脱水器→二级文氏管→90°弯头脱水器→脱水器风机→回收时三通阀→水封逆止阀→V形水封→气柜风机→不回收三通阀放散→放散烟囱2019/8/17转炉煤气回收流程(OG法)2019/8/172、LT法工艺流程LT法是转炉煤气干式除尘。其工艺流程为：转炉→活动烟罩→固定烟罩→汽化冷却烟道（温度从1500℃降到800-1100℃）→蒸发冷却器（温度降到290-330℃）→电除尘器（一般为四电场）→引风机（为轴流式风机，即ID风机）→煤气切换站（回收时）→回收杯阀→眼镜阀→煤气冷却器（温度降到70℃以下）→眼镜阀→气柜引风机（不回收时）→放散杯阀→放散烟囱2019/8/17图4煤气干法除尘工艺流程图（二）安全注意事项1、（OG法与LT法共用部分）烟罩与烟道（1）转炉煤气活动烟罩的罩口内外压差保持稳定的微正压。[解读]：活动烟罩能上下升降，在吹炼开始烟罩下降后，通过调整二级文氏管喉口的开度，控制炉口处烟罩内外保持微正压，即避免了炉气大量外逸，恶化炉前的操作环境，也不致吸入冷空气降低回收煤的质量。（2）烟罩上的加料机，氧枪与副枪插入孔和料仓等，应密封充氮，保持正压。2、OG法：（1）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。（2）每座转炉的煤气管道与煤气总管之间，应设正常的隔断装置。（3）转炉煤气放散管应一炉一个，并间断充氮。3、LT：（转炉干法除尘技术的关键是防爆和降温）（1）电除尘进出口锥形筒体上分别设置三个带有限位开关的泄爆阀。[解读]电场泄爆是关键问题，不但会造成电除尘器的损坏，而且会导致人身事故。据有关企业统计分析：当CO≥90%、O2≥6%时；当H2≥3%、O2≥2%时，均会出现爆炸。a.煤气与空气（或O2）混合达到爆炸极限；b.存在点火源；c.在一个有限的空间内。当转炉吹炼时的中、后期产生的CO浓度高达55~75%，如此高浓度的CO，通过ID风机进入带有火花产生的电场（除尘器电场工作放电，产生火花，是电除尘本身就有的），如果O2浓度较高，其混合物CO和O2达到爆炸极限，在电场内必然产生爆炸。煤气爆炸产生的原因：有的专家提出三点解决办法：a.在汽化冷却烟道上设置微差压传感器，由压差来控制风机（ID）的转速，保证炉口压力在±10Pa左右，以防止空气进入系统；b.控制吹氧时氧枪压力，使开吹时的氧压由0.5Mpa，逐步到0.8Mpa，防止过多的氧气进入系统；c.在蒸发冷却器出口设氧分析仪，当O2含量达到2%时，向系统发出信号，同时降低电除尘的运行电压以降低火花率。（2）放散烟囱中部收缩段设氮气引射喷嘴，其作用是：在风机故障情况下喷射出压力1.3Mpa的氮气，用于放散烟囱的吹扫。其目的：第一：防止煤气回火；第二：在吹扫过程中形成负压，将除尘器内部的煤气引排到放散烟囱，防止在除尘器内形成爆炸。焦炉煤气也称COG、CG、C煤气。在炼焦生产过程中产生的煤气叫荒煤气。荒煤气中除含有CO、CO2、H2、CH4外，还含有大量的化学成份，如氨、焦油、萘、粗苯，同时还含有硫化物、氰化物有毒物质。为避免输送中堵塞，腐蚀管道，荒煤气必须进行净化处理，以除去其中的焦油、萘、硫化物、氰化物等物质。处理后的焦炉煤气的硫化氢含量小于20mg/m3，萘含量小于50mg/m3（冬季），夏季小于100mg/m3，方可供用户使用。三、焦炉煤气的净化与回收一吨煤在炼焦过程中，可以得到730~780kg焦炭和300~350m3的焦炉煤气。焦炉煤气的主要性质是有毒、易燃易爆，无色、有臭味。CO含量为8.6%、H2含量为59.2%、CH4含量为23.9%，热值为16800-18900kj/m3，爆炸极限为4.5-35.8%。（一）焦炉煤气净化工艺流程选择国内常用的煤气净化各工序工艺流程：来自焦炉的荒煤气与焦油和氨水→气流分离器→（冷凝鼓风工序）→横管初冷器→电捕焦→鼓风机→（脱硫工序）→预冷塔→脱硫塔→（硫铵工序）→煤气预热器→饱和器→（终冷洗苯工序）→终冷塔→蒸氨塔→（粗苯蒸馏工序）→油换热器→贫富油换热器→管式炉→脱苯塔→煤气进入管网（二）应注意的安全事项：煤气通过净化可以回收许多化工产品，可燃液体如焦油、洗油、苯酚，易燃液体如苯、甲苯、二甲苯、二硫化碳，因此，煤气净化过程防火防爆显得尤为重要。下面，将防火防爆择其要点进行介绍：1、消防（1）粗苯生产和加工、焦油加工等主要火灾危险场所，应有直通消防站的报警信号或电