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第1篇 人工煤氣場站安全管理措施——焦爐煤氣場安全管理
一、焦爐煤氣區(qū)域布置
煤氣的生產(chǎn)、凈化和回收設(shè)施,是工廠的重大危險源和污染源,國家《工業(yè)煤氣安全規(guī)程》和其他有關(guān)安全規(guī)程都對其區(qū)域布置和安全防護做了相應的規(guī)定。關(guān)于區(qū)域布置,主要考慮所在地區(qū)的風向、風速。
1. 風玫瑰圖
風玫瑰圖分為風向頻率玫瑰圖、風速頻率玫瑰圖和風污染系數(shù)玫瑰圖。
玫瑰圖是用圓的角度來表示事物發(fā)生的時序,用徑向尺度表示事物發(fā)生的頻數(shù)或頻率,將徑向尺度所定點連接成的封閉圖形。
風向玫瑰圖是根據(jù)所在地區(qū)多年平均體積的各個風向吹風次數(shù)的百分比數(shù)值,即頻率數(shù),按照一定比例繪制的。玫瑰圖所表示風的吹向,是從外面吹向玫瑰中心。
2. 居民區(qū)布置
國家《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》規(guī)定:生產(chǎn)、凈化和回收設(shè)施應布置在居民區(qū)夏季最小頻率風向的上風側(cè)(以居民區(qū)為風向玫瑰圖的玫瑰中心而言)。
與居民區(qū)的安全和衛(wèi)生防護距離,按照國標gb 11661—89《焦化廠衛(wèi)生防護距離》來考慮,見表3-3。
表3-3 焦化廠與居民區(qū)間防護距離
風速/(m/s)
距離/m
<2
800
2~4
1000
>4
1400
新建焦爐應布置在居民區(qū)夏季最小頻率風向的上風側(cè),其廠區(qū)邊緣相距需在1000m以上,中間應設(shè)防護林帶。
3. 工廠區(qū)布置
國家《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》規(guī)定:生產(chǎn)、凈化區(qū)域應布置在居民區(qū)夏季最小頻率風向的上風側(cè)。
煤氣生產(chǎn)、凈化、回收系統(tǒng)等應布置在工廠區(qū)主要建筑物夏季最小頻率風向的上風側(cè)。廠房與生產(chǎn)車間的距離應符合表3-4的要求。
表3-4 廠房與生產(chǎn)車間距離
煤氣產(chǎn)量/(m3/h)
至生產(chǎn)車間的距離/m
備注
≤6000
可與用戶車間直接連接,但要用防火墻隔開
至其他車間的距離不小于13m
>6000
不小于13m
4. 煤氣生產(chǎn)、凈化和回收設(shè)施的布置
煤氣生產(chǎn)廠的操作室、計器室、辦公室、生活室和其他行政福利設(shè)施應布置在煤氣生產(chǎn)、凈化、回收設(shè)施廠區(qū)夏季最小頻率風向的下風側(cè)。
煤氣凈化、回收系統(tǒng)的設(shè)備、成分、煤氣柜以及其他有可能泄漏煤氣的其他部件,應布置在主廠房夏季最小頻率風向的上風側(cè)。
焦化廠的煤場和焦油車間應布置在焦化廠區(qū)最小頻率風向的上風側(cè),瀝青生產(chǎn)裝置應布置在廠區(qū)邊緣。
5. 作業(yè)崗位布置
對固定或相對固定且人工作業(yè)較為頻繁的崗位,應布置在煤氣設(shè)備、設(shè)施和其他可能泄漏密切部位、部件的最大頻率風向的上風側(cè)。
二、焦爐生產(chǎn)區(qū)
1. 焦爐煤氣回收、凈化工藝
焦爐煤氣回收、凈化工藝圖如圖3-1所示。
2. 焦爐煤氣冷卻、除焦油、脫硫、脫萘
(1) 冷卻器其作用是冷卻焦爐出口高溫煤氣(荒煤氣)。
出焦爐炭化室的焦爐煤氣溫度很高,一般在650~750℃左右,由于煤氣冷卻過程中排除大量的水、焦油、萘和少量的硫化物。
焦爐煤氣首先進入集氣管,高溫煤氣在70℃,(1.76~1.96)×105pa循環(huán)氨水噴淋下,氨水蒸發(fā)吸收大量熱使煤氣大幅度降溫,同時60%左右焦油冷凝下來。這時煤氣溫度80~85℃左右。
焦爐煤氣離開集氣管到初冷器,煤氣繼續(xù)冷卻至25~35℃.此時焦油和水大部分被冷凝。
① 焦爐煤氣的直接冷卻由集氣管出來的80℃左右的荒煤氣經(jīng)氣液分離器后進入填料式冷卻塔,經(jīng)氨水噴淋冷卻到30℃。此時90%以上的焦油、80%左右的氨、60%以上的萘,以及大約50%的硫化氫和氰化物被清除。直接冷卻后的煤氣溫度應小于35℃.
② 焦爐煤氣的間接冷卻從集氣管出來的荒煤氣首先進入氣液分離器,然后進入立管式并聯(lián)間接冷卻器,煤氣走管間,冷卻水走管內(nèi)。在煤氣初冷同時,煤氣中絕大部分焦油氣、水汽、萘蒸氣在初冷器內(nèi)被冷凝下來,萘則溶于焦油中,一定數(shù)量的氨、二氧化碳、硫化氫、氫氰酸則溶于冷凝水中。煤氣中仍含有1.5~2.og/m3(標準狀態(tài)下)的霧狀焦油,被鼓風機送至電捕焦油器。
(2) 電捕焦油器其作用是脫除荒煤氣中的焦油。
電捕焦油器至少應兩臺并聯(lián)裝置,一臺檢修時,應保證煤氣在其余各臺內(nèi)流速不大于電捕焦油器所允許的上限值。
電捕焦油器的工作原理時借助于焦油器中的金屬圓管和沿管中心的導線作電極,在電暈區(qū)域由于急速碰撞電離,形成大量的正離子和負離子。負離子向管壁運動,正離子向電暈極運動。在電捕焦油器的大部分空間里,焦油霧滴帶負電荷并向管壁運動,由于管本身接地,故帶電焦油粒子到達管壁后即放電沉積于壁面上。而煤氣離子又重新變成煤氣分子,從電捕焦油器中逸出。
(3) 脫硫
焦爐煤氣中在未凈化前通常含有硫化氫6~309/m3(標準狀態(tài)下),根據(jù)城市煤氣設(shè)計規(guī)范,若焦爐煤氣作為城市煤氣用,則其硫化氫必須小于20mg/m3(標準狀態(tài)下)。
硫化氫的脫除有干法、濕法兩種方法。
① 濕法脫硫焦爐煤氣在脫硫塔內(nèi)與塔頂噴淋的脫硫溶液逆流接觸,脫除硫化氫后的煤氣經(jīng)液沫分離器后供用戶。
② 濕法脫硫工作原理焦爐煤氣中,硫化氫在脫硫塔內(nèi)與塔頂噴淋的吸收液逆流接觸,被堿液所吸收。
na2c03+h20→nahs+nahc03
2nahs+4na2vo3(偏釩酸鈉)+h2o→na2v4o9(焦釩酸鈉)+2s+4naoh
na2v409+2a.d.a+2naoh+h20→na2vo3+2a.d.a
還原狀態(tài)的a.d.a在再生塔內(nèi)通入空氣氧化再生成氧化態(tài)的a.d.a。
nahco3與naoh又作用再生碳酸鈉。
nahc03+naoh→na2co3+h20
③ 干法脫硫干法脫硫,即箱式常壓氫氧化鐵法脫硫。
焦爐煤氣通過含有氫氧化鐵的脫硫劑,煤氣中的硫化氫與之反應。
2fe(oh)3+3h2s→fe2s3+6h20
fe(oh)2+h2s→fes十h2o
當硫在脫硫劑中富集到一定程度后,使脫硫劑與空氣接觸,在有水存在時,空氣中的氧將鐵的硫化物又轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵。
2fe2s3+302+6h2o→4fe(oh)3+6s
4fes+302+6h20→4fe(0h)3+4s
(4) 萘的最終脫除最終脫萘塔,采用填料式結(jié)構(gòu)形式。
洗萘用油應為無萘柴油,一般采用直餾輕柴油,其用量按出塔柴油的含萘量小于2%計算。
3. 主要生產(chǎn)場所安全要求
(1) 煤氣危險區(qū)域的劃分煤氣生產(chǎn)、凈化、回收、輸送和使用的主要建(構(gòu))筑物和生產(chǎn)場所,應進行危險的辨識、分析、評價、等級劃分以及在此接觸上相應規(guī)定出煤氣安全設(shè)計、煤氣安全管理、安全防護裝置和安全防護措施等一系列要求,這是煤氣安全的基礎(chǔ)工作。
危險區(qū)域分為直接危險區(qū)域和間接危險區(qū)域。直接危險區(qū)域是指煤氣在生產(chǎn)、凈化、回收、輸送、儲存以及使用時,直接產(chǎn)生著火或爆炸危險的一切區(qū)域;間接危險區(qū)域是指由于直接危險區(qū)發(fā)生著火或爆炸,引起蔓延和遠距離作用,會對人或物造成嚴重危害,僅需對危害后果采取保護措施的區(qū)域。
危險區(qū)域又分為直接著火危險區(qū)和直接爆炸危險區(qū)。主要考慮物質(zhì)的安全技術(shù)參數(shù)是:最大爆炸壓力、上下爆炸極限、閃點、上下爆炸點、自燃點、比重(氣態(tài))、擴散系數(shù)、沸點、可燃氣體或液體的數(shù)量、可能泄漏的數(shù)量等。
按照gbj 16—87《建筑設(shè)計防火規(guī)范》、《爆炸危險場所電氣安全規(guī)程(試行)》標準,有關(guān)煤氣危險區(qū)域劃分情況:
① 煤氣火災危險性分類煤氣生產(chǎn)、凈化、回收和使用的主要生產(chǎn)場所,按照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》將其火災危險性分為甲、乙、丙、丁、戊五類。其中,甲類主要為生產(chǎn)、使用或儲存爆炸下限小于10%的可燃氣體或閃點小于28℃的易燃液體;乙類主要為生產(chǎn)、使用或儲存爆炸下限大于等于10%的可燃氣體或閃點28~60℃的易燃液體;丙類為閃點大于等于60℃的可燃液體和可燃固體。工廠煤氣生產(chǎn)和使用中常見物質(zhì)和常見煤氣的火災危險性分類,以及煤氣發(fā)生爐主要生產(chǎn)場所火災危險性分類,見表3-5、表3-6。
② 煤氣爆炸危險性分類按照《爆炸危險場所電氣安全規(guī)程(試行)》中采用的分級方法,將可燃氣體和蒸汽與空氣混合形成爆炸性氣體混合物的場所分為三個區(qū)域等級:q-1級區(qū)域是在正常情況下,爆炸性氣體混合物連續(xù)地、短時間頻繁出現(xiàn)或長時間存在的場所;q-2級區(qū)域是在正常情況下,爆炸性混合物有可能出現(xiàn)的場所;q-3級區(qū)域是在正常情況下,爆炸性氣體混合物不能出現(xiàn),僅在不正常情況下偶爾短時間出現(xiàn)的場所。
在進行煤氣危險區(qū)域劃分時,應同時考慮煤氣的易燃、易爆和毒性三大特性,進行綜合、系統(tǒng)的辨識、分析、評價、劃分煤氣危險區(qū)域和危險源。
表3-5 常見可燃氣體火災危險性分類
名稱
閃點/℃
空氣中自燃點/℃
爆炸范圍/%
《建筑設(shè)計防火規(guī)范》危險性分級
下限
上限
氫
400
4.0
75.9
氣體,爆炸下限<10%,為甲類
甲烷
537
5.0
15.0
乙烷
515
2.9
13.0
乙烯
425
2.7
34.0
丙烷
450
2.1
9.5
丙烯
460
2.0
11.7
丁烷
460
1.5
8.5
焦爐煤氣
560
4.5
35.8
油制氣
3.7
25.7
天然氣
5.0
15.0
一氧化碳發(fā)生爐煤氣
608.9
12.5
74.0
氣體,爆炸下限>10%,為乙類
600
21.5
67.5
表3-6 煤氣加壓站、混合站建筑物的安全要求
名稱
火災危險性分類
建筑耐火等級
名稱
火災危險性分類
建筑耐火等級
煤氣加壓站主廠房①
乙
二
煤氣加壓站管理室
二
煤氣混合站主廠房②
乙
二
排水器室
乙
二
焦爐煤氣抽氣機主廠房
甲
二
燃氣廠室外凈化系統(tǒng)
甲
煤氣混合站管理室
二
① 發(fā)生爐煤氣加壓機房按有爆炸危險的乙類生產(chǎn)廠房設(shè)計。
② 當混合煤氣發(fā)熱值大于12552kj/m3(3000kcal/m3)(標準狀態(tài)下)爆炸下限小于10時,煤氣混合站按甲類生產(chǎn)廠房設(shè)計。
(2) 安全距離安全距離是煤氣安全的重要參數(shù),包括煤氣生產(chǎn)、凈化、回收、輸送、儲存和使用系統(tǒng)與周圍建(構(gòu))筑物和設(shè)施之間的安全距離,以及煤氣系統(tǒng)內(nèi)部各設(shè)備、設(shè)施之間的安全距離兩個方面?！督ㄖO(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定:散發(fā)可燃氣體、可燃蒸氣的甲類廠房與明火或散發(fā)火花的地點的防火間距不應小于30m?！豆I(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》規(guī)定:煤氣冷卻、凈化區(qū)域距焦爐側(cè)不小于40m,各塔、器距專用鐵路中心線不小于20m,與主要道路邊緣距離不小于lom;焦爐煤氣管道至地面凈距不小于4.5m;各用戶煤氣分配主管至地面凈距不小于4.5m;煤氣管道與架空電力線垂直凈距一般不小于3.5m,與熔化金屬、熔渣出口及其他火源不小于10m。
(3) 安全防護系統(tǒng)煤氣生產(chǎn)、凈化、回收、輸送和使用的情況較為復雜,但就煤氣安全設(shè)計和管理來說,應進一步探索應用先進的管理理論和方法來考慮這一重要的問題。
利用有效的抽風或通風,可把安全防護范圍內(nèi)的可燃氣體限制在爆炸限度以下,而且可降低到毒性危險性濃度之下。焦爐煤氣、天然氣和其他爆炸下限小于10%的煤氣以及混合煤氣的廠房等甲級危險區(qū)域,有爆炸危險的建(構(gòu))筑物,應滿足每小時換氣不小于8次的要求。
① 《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》規(guī)定焦爐煤氣生產(chǎn)、凈化區(qū)域應設(shè)有消防車道,可與鄰近廠房的消防車道統(tǒng)一考慮;煤氣區(qū)域不得設(shè)置與產(chǎn)品無關(guān)的易引起火災的設(shè)備與建筑物。焦爐煤氣冷卻、凈化區(qū)應布置在焦爐的機側(cè)或一端,其建(構(gòu))筑物最外邊線距焦爐爐體邊線應不小于40m,中小焦爐可適當減小,但不得小于30m;煤氣初冷器應正對抽氣機室,按單行橫向排列,初冷器出口煤氣集合管中心線與抽氣機室的行列線距離應不小于1om;煤氣冷卻、凈化系統(tǒng)的各種塔器與廠區(qū)專用鐵路中心線應不小于20m,與廠區(qū)主要道路的最邊緣距離應不小于10m。對具有爆炸危險性的建(構(gòu))筑物,電氣設(shè)備、設(shè)施應采用防爆型。
② 《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》規(guī)定裝煤車的裝煤漏斗上應有防止煤氣、煙塵泄漏的設(shè)施,炭化室裝煤孔蓋與蓋座間,爐門與爐門門框間應保持嚴密;上升管內(nèi)應設(shè)有氨水、蒸汽等噴射設(shè)施;一根集氣管應設(shè)兩個放散管,分別設(shè)在吸氣彎管的兩側(cè),并應高出集氣管走臺5m以上,放散管的開關(guān)應能在集氣管走臺上操作,放散管應設(shè)有蒸汽管;集氣管一端應裝有事故用工業(yè)水管;集氣管上部應設(shè)清掃孔,并保持嚴密不漏;采用雙集氣管的焦爐,對著上升管口的橫貫管斷下部設(shè)防火罩;焦爐地下室兩端應有安全出口,并應設(shè)置斜梯,應加強地下室的通風,地下室煤氣分配管的凈空高度不小于1.8m。焦爐地下室、焦爐兩側(cè)走廊、煤塔底層的儀表室、煤塔爐間臺底層、集氣室、儀表間都屬于甲類生產(chǎn)火災危害廠房;焦爐地下室、兩側(cè)煙道走廊、煤塔爐間臺底層、交換機儀表間等地應按照q-3級選用電氣設(shè)備,并應設(shè)有事故照明。
焦爐煤氣冷卻及凈化系統(tǒng)中的各種塔、器,應設(shè)有吹掃用蒸汽管;各種塔器的入口和出口管道上應設(shè)有壓力計和溫度計;電捕焦油器入口和洗滌塔后應設(shè)隔斷裝置,應設(shè)有當煤氣含氧量達到1%或蒸汽絕緣保溫箱溫度低于規(guī)定要求時切斷電源的裝置,應設(shè)有放散管、蒸汽管。
煤氣管理室應裝設(shè)二次檢測儀表及調(diào)節(jié)裝置,一次儀表不得引入管理室內(nèi);站房內(nèi)宜設(shè)有一氧化碳監(jiān)測裝置,并把信號傳送到管理室內(nèi);加壓站、混合站的值班人員不應少于兩人,室內(nèi)禁止煙火;站房內(nèi)需設(shè)有消防設(shè)備。
(4) 安全管理由于煤氣具有易燃、易爆和毒性等三大危害特性,容易發(fā)生火災、爆炸和中毒事故,是工廠的重大危險源和污染源之一。為了保證煤氣設(shè)施安全運行和職工生命健康,必須對煤氣進行嚴格的安全管理。
煤氣安全制度主要有:
a. 煤氣設(shè)備、設(shè)施明確管理區(qū)域,建立與健全煤氣安全生產(chǎn)責任制;
b. 煤氣安全標準化作業(yè)建設(shè)、指導書;
c. 煤氣設(shè)備、設(shè)施要有完整的設(shè)備、技術(shù)檔案管理制度;
d. 對各種主要的煤氣設(shè)備、閥門、放散管、管道支架等進行編號管理,在煤氣管理室掛有煤氣工藝流程圖,并標明設(shè)備及附屬設(shè)施的編號;
e. 對從事煤氣工作人員進行安全知識教育和技術(shù)操作培訓,并經(jīng)考試合格后才準獨立工作,對職工操作技能定期復試;
f. 煤氣設(shè)施的操作人員定期進行體檢,并做好記錄,不符合要求的不得從事煤氣作業(yè);
g. 對煤氣32藝設(shè)備、設(shè)施進行日常的、定期的和系統(tǒng)的安全檢查和評價;
h. 煤氣的危險源分級管理和控制;
i. 安全閥、防爆閥等應定期進行檢查、校驗;反映、顯示和控制系統(tǒng)運行安全狀況必要設(shè)施的各種儀表、信號及報警、自控裝置應定期校驗,保證靈敏準確;
j. 對煤氣危險區(qū)的危險物質(zhì)濃度定期進行測定;
k. 煤氣設(shè)備動火作業(yè),要有安全措施和動火許可證。
每個生產(chǎn)、供應和使用煤氣的企業(yè),必須設(shè)有由企業(yè)安全管理部門領(lǐng)導的半軍事化的煤氣防護站或煤氣防護組,經(jīng)常組織檢查煤氣設(shè)備及其使用情況,協(xié)助組織煤氣中毒、著火、爆炸事故的搶救和救護,審查和監(jiān)護各種帶煤氣作業(yè),以及制止違反煤氣安全規(guī)程的危險工作等。
《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》還規(guī)定:煤氣防護站應設(shè)有煤氣急救專用電話;防護站應設(shè)有化驗室、氧氣充填室、教育室、救護設(shè)備儲存室和修理室等,并配有氧氣呼吸器、通風式防毒面具、氧氣泵、自動蘇生器、隔離式自救器、擔架、各種有毒氣體分析儀、防爆測定儀以及供煤氣危險作業(yè)和搶救的其他設(shè)施等。
4. 煤氣設(shè)備與管道附屬設(shè)施安全要求
(1) 燃燒裝置煤氣的燃燒裝置,通常稱為煤氣火嘴。煤氣與空氣的混合速度是決定燃燒速度、溫度與火焰性質(zhì)的主要因素。為防止煤氣燃燒時回火、脫火等發(fā)生事故時,避免事故的發(fā)生和擴大,《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》規(guī)定:當燃燒裝置采用強制送風的燃火嘴時,煤氣支管上應安裝逆止裝置或自動隔斷閥,在空氣管道上應設(shè)泄爆膜;燃燒裝置的煤氣、空氣管道應安裝低壓報警裝置;空氣管道的末端應設(shè)有放散管,放散管應引到廠房外。
(2) 隔斷裝置煤氣隔斷裝置是重要的生產(chǎn)裝置,也是重要的安全裝置。對煤氣管道用的隔斷裝置的基本要求如下所述。
① 安全可靠生產(chǎn)操作中需要關(guān)閉時能保證嚴密不漏氣;檢修時切斷煤氣來源;沒有漏入停氣一側(cè)的可能性。
② 操作靈活煤氣切斷裝置應能快速完成開、關(guān)動作,適應生產(chǎn)變化的要求。
③ 便于控制能適應遠程、集中自動化控制操作的要求。
④ 經(jīng)久耐用配合煤氣管道使用的煤氣切斷裝置必須考慮耐磨損、耐腐蝕,保證較長期的使用壽命。
⑤ 維修方便隔斷裝置的密封、潤滑材料和易損件應能在煤氣正常輸送中進行檢修,日常維護中便于檢查,能采取預防或補救措施。
⑥ 避免干擾其開關(guān)操作不妨礙周圍環(huán)境,也不因外來因素干擾而無法進行操作或功能失效。
常用隔斷裝置有:閘閥、插板、蝶閥、水封、眼鏡閥、扇形閥、旋塞、盲板。
① 插板插板是可靠的隔斷裝置?，F(xiàn)用插板已將原來的硬密封改為膠襯軟密封的電動葉形插板和密封預壓式插板。
安裝的插板、管道底部離地面的凈空距:金屬密封面的插板不小于8m,非金屬密封面的插板不小于6m,在煤氣不易擴散地區(qū)需適當加高,封閉式插板的安設(shè)高度可適當降低。
② 閘閥閘閥是使用較為廣泛的切斷裝置,但因嚴密性差,必須與水封或盲板聯(lián)合使用,或與眼鏡閥聯(lián)合使用,才可以成為安全可靠的切斷裝置。
所用閘閥的耐壓強度應超過煤氣總體試驗的要求;煤氣管道使用的明桿閘閥,其手輪上應有“開”或“關(guān)”的字樣和箭頭,螺桿上應有保護套。安裝閘閥時,應重新按出廠技術(shù)要求進行嚴密性試驗,合格后才能安裝。
③ 密封蝶閥密封蝶閥不能作為可靠的隔斷裝置,只有和水封、插板、眼鏡閥等并用時才是可靠的隔斷裝置。
密封蝶閥的公稱壓力應高于煤氣總體嚴密性試驗壓力;單向流動的密封蝶閥,在安裝時應注意使煤氣的流動方向與閥體上的箭頭方向一致;軸頭上應有開、關(guān)程度的標志。
④ 水封因水封制作、操作和維護較簡便、投資少而得到較為普遍的應有。
水封只有裝在其他隔斷裝置之后并用時,才是可靠的隔斷裝置。水封的有效高度為煤氣計算壓力加500mm。水封的給水管上應設(shè)u形給水封和逆止閥。煤氣管道直徑較大的水封,可就地設(shè)泵給水,水封應在5~15min內(nèi)灌滿。禁止將排水管、滿流管直接插入下水道,水封下部側(cè)壁上應安設(shè)放散管、吹掃用的進氣頭和取樣管。
⑤ 其他切斷裝置眼鏡閥應安裝在廠房外,不宜單獨使用,應設(shè)在密封蝶閥或閘閥后面。
旋塞一般用于需要快速隔斷的支管上,其頭部應有明顯的開關(guān)標志。用于焦爐的交換旋塞和調(diào)節(jié)旋塞應用2×104pa的壓縮空氣進行嚴密性試驗,經(jīng)30min后壓力降不超過500pa為合格。試驗時,用全開和全關(guān)兩種狀態(tài)試驗。
盲板主要適用于煤氣設(shè)施檢修或擴建蔓延的部位。盲板應用鋼板制成并無砂眼,兩面光滑,邊緣無毛刺;盲板厚度按使用目的經(jīng)計算后確定;堵盲板的地方應有撐鐵,便于撐開。
(3) 放散裝置放散管可分為吹掃煤氣放散管和調(diào)壓煤氣放散管。
吹掃煤氣放散管是煤氣設(shè)備和管道置換時的吹刷裝置,其作用是使煤氣設(shè)備和管道內(nèi)部不存在煤氣與空氣(氧)的混合爆炸性氣體。在煤氣設(shè)備和管道的最高處、煤氣管道以及臥式設(shè)備的末端、煤氣設(shè)備和管道隔斷裝置前等均應安設(shè)吹掃用的煤氣放散管。放散管口必須高出煤氣管道、設(shè)備和走臺4m,離地面不小于10m。放散管的閥門前應有做爆炸試驗用的取樣管。放散管口應采取防雨、防堵塞措施。煤氣設(shè)施的放散管不能共用。禁止在廠房內(nèi)或向廠房內(nèi)放散煤氣。
調(diào)壓煤氣放散管應安裝在凈煤氣管道上,并設(shè)有點火裝置和滅火設(shè)施。其管口高度應高出周圍建筑物,距地面不小于30m,山區(qū)可適當加高;所放散煤氣必須點燃。
(4) 冷凝水排水器目前,工廠副產(chǎn)煤氣大多采用濕式凈化工藝,煤氣管道輸送的是水蒸氣飽和的煤氣,還含有煤氣流攜帶的機械水,以及酚、氰、萘、油霧等雜質(zhì)和固體塵粒,因此在管道輸送過程中產(chǎn)生大量的冷凝液。冷凝液較多時,造成煤氣壓力異常波動,甚至會造成輸送停止等嚴重后果。特別是焦爐煤氣中萘是冷凝液中主要的凝聚物,在輸送過程中,萘結(jié)晶后與焦油蒸氣形成稠度大的膠體粘貼在管壁,降低煤氣流通面積,甚至會堵塞管道。因此,每200~250m的間距應設(shè)置一個排水器,排水器水封的有效高度為煤氣計算壓力加500mm。
煤氣管道冷凝液的排放,應考慮到冷凝液所含有害成分的危害。焦爐煤氣冷凝液中含有揮發(fā)酚、硫化物、氰化物、苯等有害物質(zhì),因此其排放必須符合國家有關(guān)的職業(yè)安全健康和環(huán)境保護有關(guān)的法律法規(guī)和標準的要求。另外,冷凝液中的溶解氣體,排放時隨壓力降低會釋放出來,其中一氧化碳、硫化氫、氨、苯、甲苯和酚等,經(jīng)呼吸道會造成中毒;苯、酚易被皮膚吸收;二氧化碳、甲烷和乙烯等易滯留在不通風處,使人窒息;局部還可能達到爆炸范圍,有引起著火、爆炸的危險。因此,煤氣管道排污區(qū)域應視為煤氣危險區(qū)域來管理,其排放不得與生活下水道相連通,并限制在就地或有限范圍內(nèi)集中處理。
《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》規(guī)定:排水器設(shè)在露天的,在寒冷地區(qū)應有防凍措施,對于室內(nèi)的應有良好的自然通風。排水器應設(shè)有清掃孔和放水的閘閥或旋塞;每只排水器均應設(shè)檢查管頭;溢流管口應設(shè)漏斗;排水管應設(shè)閘閥或旋塞;兩條或兩條以上的煤氣管道及同一煤氣管道隔斷裝置的兩側(cè),宜單獨設(shè)置排水器,如設(shè)同一排水器,其水封
(5) 補償器煤氣管道補償可采用自然補償和補償器補償。
自然補償如采用l形、z形等布置形式,管道可在固定點區(qū)段內(nèi)自由變形,受部分半絞接支架約束,采用近似懸臂架或搖擺支架。
補償器有波形、鼓形、方形、填料形等。補償器安裝時應進行冷緊,以便發(fā)揮補償器的作用,減少管道安裝補償器數(shù)量。
補償器宜選用耐腐蝕材料制造。帶填料的補償器,需有調(diào)整填料緊密程度的壓環(huán);補償器內(nèi)及煤氣管道表面應經(jīng)過加工,廠房內(nèi)不得使用帶填料的補償器。
(6) 泄爆閥泄爆閥是煤氣、空氣系統(tǒng)運行重要的安全設(shè)施。泄爆閥安裝在煤氣設(shè)備易發(fā)生爆炸的部位;泄爆閥應保持嚴密,泄爆膜的設(shè)計應經(jīng)過計算;泄爆閥端部不應正對建筑物的門窗。
(7)其他
① 蒸氣管、氮氣管煤氣設(shè)備及管道在停送煤汽時需用蒸汽和氮氣置換煤氣或空氣、在短時間內(nèi)保持煤氣正壓力、用蒸汽掃除萘、焦油等沉積物時應安裝蒸汽管或氮氣管接頭。
蒸汽管或氮氣管接頭應安裝在煤氣管道的上面或側(cè)面,管接頭上應安裝旋塞或閘閥;為防止煤氣串入蒸汽或氮氣管內(nèi),只有在通蒸汽或氮氣時才能把蒸汽或氮氣管與煤氣管道連通,停用時必須斷開或堵盲板。
② 管道標志和警告牌廠區(qū)主要煤氣管道應標有明顯的煤氣流向和種類的標志。所有可能泄漏煤氣的地方均應掛有提醒人們注意的警告標志。
③ 梯子、平臺煤氣設(shè)施的人孔、閥門、儀表等經(jīng)常有人操作的部位,均應設(shè)置固定平臺。平臺、欄桿和走梯的設(shè)計應遵守gb 4053.1—83、gb 4053.2—83、gb4053.3—83、gb 4053.4—83《固定式鋼直梯》、《固定式鋼斜梯》、《固定式工業(yè)防護欄桿》和《固定式鋼平臺》的有關(guān)規(guī)定。
④ 人孔、手孔在閘閥后、較低的管段、膨脹器或蝶閥組附近、設(shè)備頂部和底部、煤氣設(shè)備和管道需經(jīng)常入內(nèi)檢查的地方,均應設(shè)置人孔。人孔直徑應不小于600mm,直徑小于600mm的煤氣管道設(shè)手孔時,其直徑與管道直徑相同。人孔蓋上應根據(jù)需要安設(shè)吹掃管頭。
三、煤氣儲存站
(一) 站址的確定
當城市采用低壓氣源,而且供氣規(guī)模又不特別大時,燃氣供應系統(tǒng)通常采用低壓儲氣,與其相適應需建設(shè)低壓儲配站。低壓儲配站的作用是在低峰時將多余的燃氣儲存起來,在高峰時通過儲配站的壓縮機將燃氣從低壓儲罐中抽出壓送到中壓管網(wǎng)中,保證正常供氣。
城市燃氣供應系統(tǒng)中設(shè)置儲配站的數(shù)量及其位置的選擇,需要根據(jù)供氣規(guī)模、城市特點,通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。
當城市燃氣供應系統(tǒng)中只設(shè)一個儲配站時,該儲配站應設(shè)在氣源廠附近,稱為集中設(shè)置。當設(shè)置兩個儲配站時,一個設(shè)在氣源廠,另一個設(shè)置在管網(wǎng)系統(tǒng)的末端,稱為對置設(shè)置。根據(jù)需要,城市燃氣供應系統(tǒng)可能有幾個儲配站,除有一個儲配站設(shè)在氣源廠附近外,其余均分散設(shè)置在城市其他合適的位置,稱為分散設(shè)置。
儲配站的集中設(shè)置可以減少占地面積,節(jié)省儲配站投資和運行費用,便于管理,分散布置可以節(jié)省管網(wǎng)投資,增加系統(tǒng)的可靠性,但由于部分氣體需要二次加壓,多消耗一些電能。
儲配站通常由低壓儲氣罐、壓送機室、輔助室(變電室、配電室、控制室。水泵房、鍋爐房)、消防水池、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、及生活間(值班室、辦公室、宿舍、食堂和浴室等)所組成。
儲配站儲罐應設(shè)在站區(qū)年主導風向的下風向,兩個儲罐的間距等于相鄰最大罐的半徑;儲罐周圍應有環(huán)形消防車道;要求有兩個通向市區(qū)的通道。鍋爐房、食堂和辦公室等有火源的建(構(gòu))筑物宜布置在站區(qū)的上風向或側(cè)風向。站區(qū)各建(構(gòu))筑物之間的距離應滿足建筑設(shè)計防火規(guī)范的要求。
(二) 儲氣設(shè)施
煤氣柜,也稱煤氣罐,可有效回收剩余煤氣,穩(wěn)定煤氣管網(wǎng)壓力,提高煤氣利用率。
1. 煤氣柜分類及布置原則
(1) 煤氣柜分類工廠煤氣柜一般是低壓儲氣罐,按其密封方式分為濕氣煤氣柜和干式煤氣柜兩類。
濕氣柜分為鐘罩和塔節(jié),鐘罩和塔節(jié)隨煤氣的進出而升降。濕氣煤氣柜按其結(jié)構(gòu)形式分為直立導軌式和螺旋式兩種。濕氣柜靠水密封,密封性好,易于制造、安裝,操作維護簡便,運行可靠,但基礎(chǔ)荷載大,地基條件要求高,基礎(chǔ)工程費用大,寒冷地區(qū)需考慮水槽防凍問題,且受塔體結(jié)構(gòu)限制,儲存煤氣壓力低,不同塔節(jié)浮起時,壓力變化大,對穩(wěn)定煤氣管網(wǎng)壓力效果較差。
螺旋式濕氣柜不能承受強烈的風壓,風速較高的地區(qū)不宜設(shè)置。現(xiàn)已經(jīng)運行的螺旋賽以下部分,隨活塞上下運動而增減其儲氣量。按其結(jié)構(gòu)形式可分為曼型(man型)、可隆型(klonne型)和威金斯型(wiggins型)。干式煤氣安裝精度要求高,制造和施工較難,但占地面積小,金屬耗量少,投資小,其最大優(yōu)點是儲存煤氣壓力較高,運行中煤氣壓力穩(wěn)定。
干式煤氣柜特征見表3-7。
表3-7 干式煤氣柜特征
類型名稱
曼型
可隆型
威金斯型
結(jié)構(gòu)型式
油環(huán)式
干油環(huán)式
布簾式
外形
正多邊形
正圓形
正圓形
密封方式
稀油密封
干油密封
橡膠夾布簾密封
活塞型式
平板桁架
拱頂
t型擋板
儲氣壓/mmh2o
600~800
600~850
250~600
注:1mmh2o=9.80665pa。
(2) 布置原則新建濕式煤氣柜不得建設(shè)在居民稠密區(qū),必須遠離大型建筑、倉庫、通信和交通樞紐等重要設(shè)施,并應布置在通風良好的地方。
煤氣柜周圍應設(shè)有圍墻、消防車道和消防設(shè)施。
煤氣柜的防火要求以及建筑物、場所的防火間距應符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定。一般煤氣柜之間的防火間距應不小于相鄰的兩座煤氣柜中較大煤氣柜的半徑;干式煤氣柜防火間距應較濕式煤氣柜與建筑物、場所防火間距規(guī)定要求增加25%。濕式煤氣柜與建筑物之間的防火間距,濕式煤氣柜與建筑物、場所防火間距見表3-8、表3-9。
表3-8 濕式煤氣柜與建筑物之間的防火間距單位:m
廠外鐵路(中心線)
廠內(nèi)鐵路(中心線)
廠外道路(路邊)
廠內(nèi)道路
架空輸電線
主要
次要
25
20
15
10
5
不小于1.5倍桿高
表3-9 濕式煤氣柜與建筑物、場所防火間距單位:m
建筑物名稱
煤氣柜容積/m3
≤5000
5000~10000
>10000
明火或散發(fā)火花地點,民用建筑,易燃、可燃液體儲罐和易燃材料場所,甲類物品倉庫
25
30
40
不同耐火等級的其他建筑物
一、二級
12
15
20
三級
15
20
25
四級
20
25
30
注:干式煤氣柜防火間距應按上表規(guī)定增加25%。
2. 煤氣柜容量的確定
焦爐煤氣柜的容量,應包括以下幾個部分。
(1) 焦爐煤氣壓送機突然故障的安全容量當焦爐煤氣壓送機突然發(fā)生故障,煤氣供應量突然減少,用戶更換燃料或停用煤氣處理過程中,需由煤氣柜繼續(xù)供給焦爐煤氣。這部分煤氣容量,稱為焦爐煤氣壓送機突然故障的安全容量。
(2) 波動調(diào)節(jié)容量煤氣的發(fā)生和使用不斷變化,常造成煤氣供應的不平衡。這部分氣柜容量主要用來調(diào)節(jié)焦爐煤氣發(fā)生和使用不平衡造成的煤氣量的波動。
(3) 突然發(fā)生的過剩煤氣安全容量當廠內(nèi)最大的一臺焦爐煤氣加壓機突然發(fā)生故障,焦爐煤氣出現(xiàn)過剩,在打開放散滯后時間內(nèi),過剩的煤氣需進入氣柜。煤氣柜應經(jīng)常保留過剩煤氣安全容量。
(4) 煤氣柜安全容量為使煤氣柜在生產(chǎn)中安全運行,不允許升到最高點,或降至最低點,以免因碰撞而損壞,為此應留有上、下限安全容量。干式煤氣柜取總柜容的10%,濕式煤氣柜為柜容的15%~20%。
以上四部分容量之和,即為焦爐煤氣柜的容量。
3. 煤氣柜安全要求
(1) 煤氣置換煤氣或空氣的置換是煤氣柜安全管理的重要環(huán)節(jié)。煤氣柜在投產(chǎn)啟用前或檢修前均需進行氣體置換,以避免煤氣與空氣在柜內(nèi)形成爆炸性混合物。置換方法主要有間接置換和直徑置換兩類。
煤氣柜使用惰性氣體進行間接置換,不會產(chǎn)生爆炸和污染,是安全可靠的方法。置換介質(zhì)可選用氮氣、二氧化碳、惰性氣體發(fā)生器產(chǎn)生的煙氣或煤氣燃燒器在控制空氣比例下完全燃燒所產(chǎn)生的煙氣,以及水煤氣制氣裝置產(chǎn)生的吹掃氣。
① 間接置換煤氣柜啟用前使用惰性氣體置換空氣時,應將排氣口打開,塔節(jié)或活塞處于最低安全位置,通過進口或出口排放惰性氣體。應注意吹掃的對象還包括煤氣柜的進口管道和出口管道。關(guān)掉惰性氣體,接通煤氣管道,在盡可能地置換惰性氣體。在整個置換過程中,應始終保持柜內(nèi)正壓,一般約1500pa,最低不小于500pa。對煤氣柜內(nèi)的混合氣體取樣分析,合格后可投入正常使用。
在煤氣柜進行檢修和停止使用需要吹掃煤氣時,同樣,氣柜應排空到最低安全點,關(guān)閉進口與出口閥門,使氣柜完全隔離;應保持氣柜適當?shù)恼龎毫?所選用的惰性氣體介質(zhì)不應含有大于1%的氧或大于1%的co,使用氮氣吹掃時,所使用的氮氣量必須大于氣柜容積的2.5倍;惰性氣體源應連接到能使煤氣低速流動的氣柜最低點或最遠點位置上,正常情況下應連接在氣柜進口或出口管路上;頂部排氣口打開,以使吹掃期間氣柜保持一定壓力;吹掃要持續(xù)到排出氣體成為非易燃氣體,使人員和設(shè)備不會受到著火、爆炸和中毒的危害,可用氣體檢測儀對氣柜內(nèi)的氣體進行檢測;用惰性氣體吹掃完畢,應將惰性氣體從氣源斷開。然后向氣柜內(nèi)鼓入空氣,用空氣吹掃應持續(xù)到氣柜逸出氣體中co含量小于0.01%,氧的濃度不少于18%(體積百分數(shù)),還應監(jiān)測苯、烴類等含量,達到無毒、無害狀態(tài)(無著火、爆炸危險,人員可不戴呼吸器進入氣柜內(nèi)工作);氣柜吹掃符合規(guī)定要求,并經(jīng)指定人員檢查確認和規(guī)定人員批準后,且經(jīng)檢查現(xiàn)場沒有可燃性氣體或沉積物時,方可進行焊接、氣割或火焰清理等動火作業(yè)以及其他檢修作業(yè)。
② 直接置換煤氣柜用煤氣直接置換的方法,危險性較大。因為在用煤氣直接置換過程中,煤氣與空氣的混合氣體必定經(jīng)過從達到爆炸下限至超過爆炸上限的過程,存在著著火、爆炸的危險,此外,用煤氣直接置換必將向大氣中放散大量煤氣,對周圍環(huán)境造成污染,所以一般不宜使用此方法。限于條件或其他原因而采用煤氣直接置換方法時,必須采取嚴格的特殊防范措施,如煤氣柜周圍100m內(nèi)應設(shè)警戒線,進入煤氣流經(jīng)管道的速度不得大于10m/s,整個煤氣柜應有良好的接地(任何部位接地電阻均應小于4ω)等。
(2) 煤氣柜安全管理煤氣柜周圍應設(shè)有防止任何未經(jīng)批準的人接近煤氣柜的圍墻等設(shè)施,柜梯或臺階應裝有帶鎖的門;四周6m之內(nèi)不應有障礙物、易燃物和腐蝕性物質(zhì);煤氣柜所有工作處,均應有安全通道和安全作業(yè)區(qū),在高出地面2m的氣柜上任何部位工作應有合適的工作臺,備有安全帶和面具;出口和入口的連接件應與氣柜完全隔開;氣柜的固定地點或入口處應備有相應的警戒標志、呼吸裝置、滅火裝置和其他急救設(shè)備;放起點周圍15m要清除火源;在氣柜外殼或進入氣柜工作必須經(jīng)特殊批準,進入氣柜應至少2人,要有專人監(jiān)護,并有氣柜內(nèi)發(fā)生意外事件的報警或無線電通訊裝置,不得穿戴易產(chǎn)生火花的衣服、鞋帽,并備有呼吸器等急救設(shè)備。
濕式柜每級塔節(jié)水封的有效高度不小于最大工作壓力的1.5倍;應設(shè)有容積指示裝置,充氣達到上限時自動放散和手控放散裝置,氣柜容積降到下限自動停止向外輸出煤氣或自動充壓裝置;操作室應設(shè)有壓力計、流量計、高度指示計和容積上下限聲光信號。
干式柜應設(shè)有連續(xù)監(jiān)測活塞上方大氣和異常報警裝置、油泵供電失靈報警裝置,氣柜內(nèi)部發(fā)生意外事件時能從氣柜頂部傳到地面的報警裝置;控制室應設(shè)活塞升降速度、煤氣出入口閥開度、煤氣放散閥和調(diào)整閥開度以及放散管流量等測定和顯示裝置,以及各種閥的開關(guān)和故障信號裝置;大型煤氣柜應設(shè)外部和內(nèi)部電梯,電梯應有極限開關(guān)和防止超載、超速裝置和救護提升裝置。
(3) 煤氣柜安全檢查
① 濕式柜安全檢查重點氣柜水分析,導軌垂直度,氣柜墊塊,上下掛圈水位,導軌框架結(jié)合點、鉚接縫的搭接邊緣、螺旋導軌的板面和柱子的腐蝕狀況,梯子和扶手狀況,埋地柜體外殼各部位狀況,防爆裝置和防凍設(shè)施狀況等。
② 干式柜安全檢查重點氣柜所有活動部件和氣柜壁的腐蝕、泄漏情況,密封和密封介質(zhì)分析以及導軌構(gòu)件所有活動部分、活塞和套筒傾斜度(不允許超過活塞直徑的1/500),導軌和套筒的磨損,油井和油槽,梯子和內(nèi)部提升機,頂蓋和天窗,進出氣口和煤氣容量安全閥及排污閥,檢測儀和遙控指示儀以及電器設(shè)備等。
煤氣柜安全檢查,包括每天例行檢查、月檢查、季檢查和年檢查,這是煤氣柜安全的基礎(chǔ)工作。
4. 輔助設(shè)施
儲配站通常由低壓儲氣罐、壓送機室、輔助室、消防水池、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及生活間組成。上面對低壓儲氣罐進行了介紹,對輔助設(shè)施主要介紹煤氣壓送機。
在煤氣輸配系統(tǒng)中,壓縮機是用來壓縮煤氣,提高煤氣壓力或輸送煤氣。煤氣壓送機種類很多,按其工作原理可分為兩大類:容積型壓縮機、速度型壓縮機。在容積型壓縮機中,氣體壓力的提高是由于壓縮機中氣體的體積被縮小,使單位體積內(nèi)氣體分子的密度增加而形成。在速度型壓縮機中,氣壓的提高是由于氣體分子的運動速度轉(zhuǎn)化的結(jié)果,即先使氣體的分子得到一個很高的速度,然后又使速度降下來,使動能轉(zhuǎn)化為壓力能。
在燃氣輸配系統(tǒng)中容積型壓縮機主要有活塞式、轉(zhuǎn)子式、螺桿式和滑片式壓縮機。速度型壓縮機主要有離心式壓縮機?；钊綁嚎s機按照結(jié)構(gòu)形式可分為立式、臥式、角度式(有可分為l形、v形、w形和扇形等)和對置型壓縮機。
(1) 對壓縮機室布置的要求壓縮機在室內(nèi)宜單排布置。當壓縮機臺數(shù)較多,單排布置使壓縮機室過長時,可雙排布置,但兩排之間凈距應不小于2m。室內(nèi)的主要通道,應根據(jù)壓縮機最大部件的尺寸確定,一般應不小于1.5m。
壓縮機室內(nèi)應留有適當?shù)?、不影響設(shè)備操作和運行的檢修場地。
布置壓縮機時,應考慮觀察和操作方便,同時考慮到管道的合理布置。
壓縮機室宜設(shè)置起重設(shè)備,其起重能力應按照壓縮機組的最重部件確定。檢修時需要吊裝的設(shè)備,應布置在起重設(shè)備的工作范圍內(nèi)。
對于帶有臥式氣缸的壓縮機,應考慮抽出活塞和活塞桿需要的水平距離。設(shè)置臥式列管式冷卻器時,應考慮在水平方向抽出其中管束所需要的空間。立式列管式冷卻器的管束可垂直吊出,也可臥倒放置抽出。
輔助設(shè)備的位置應便于操作,不妨礙門、窗的開啟和不影響自然采光和通風。
壓縮機之間的凈距及壓縮機和墻之間的距離不應小于1.5m,同時要防止壓縮機的振動影響建筑物的基礎(chǔ)。
壓縮機室的高度:當不設(shè)置吊車時,為臨時起重和自然通風的需要,一般屋架下弦高度不低于4m,對于機身較小的壓縮機可適當縮小;當設(shè)置吊車時,吊車軌頂高度可參照下列參數(shù)確定,吊鉤自身的長度、吊鉤上限位置與軌頂間的最小允許距離及設(shè)備需要起吊的高度。
壓縮機排氣量和設(shè)備較大時,為了方便操作、節(jié)省占地面積和合理布置管道,壓縮機室可雙層布置壓縮機、電動機及變速器設(shè)在操作層(二層),中間冷卻器及潤滑油系統(tǒng)均放在底層。
壓縮機機體一般情況下不裝隔聲及消音裝置,而經(jīng)常是對壓縮機室、壓縮機與管道連接部分以及在進出氣口等處采取隔聲措施。
(2) 壓縮機的安全檢查壓縮機在運行過程中,應按時檢查壓縮機各機械摩擦部位的注油潤滑情況,注意注油量的調(diào)整,檢查系統(tǒng)有無雜聲和不正常的摩擦聲。必須設(shè)置溫度計以測量軸承及轉(zhuǎn)動部分外殼的溫度,如溫度超出正常溫度或發(fā)生異常聲響時必須立即停車。如發(fā)生冷卻水源中斷供應、氣缸密封箱及管道接頭嚴重漏氣等情況也應該停止運行,檢查故障原因,并及時排除。冷卻水的出口溫度一般不得超過35~40℃,如超過此溫度時應增加冷卻水量,以防止機件過熱。
第2篇 人工煤氣場站安全管理措施—發(fā)生爐煤氣場安全管理
一、發(fā)生爐煤氣分類
在高溫下由于氧化劑的作用把固體燃料中的可燃部分轉(zhuǎn)變成氣體燃料的操作過程為汽化,用以汽化固體燃料的設(shè)備叫發(fā)生爐。在煤氣發(fā)生爐中使固體燃料轉(zhuǎn)化為氣體燃料的介質(zhì)稱為氣化劑。按照所使用的氣化劑有空氣、空氣水蒸氣、水蒸氣、富氧空氣水蒸氣。
按汽化過程所采用的汽化劑不同,發(fā)生爐煤氣分類不同,見表3-10。
表3-10 發(fā)生爐煤氣分類
煤氣名稱
氣化劑
煤氣熱值(標準狀態(tài)下)/(kcal/m3)
用途
空氣煤氣
空氣
900~1100
化學原料、燃料
混合煤氣
空氣+水蒸氣
1200~1580
燃料
水煤氣
水蒸氣
2400~2700
化學原料、燃料
富氧煤氣
氧+水蒸氣
2400~1600
燃料
空氣煤氣由于其發(fā)熱量低,爐溫過高,易于使灰渣溶結(jié)的缺點,限制了它的使用。
水煤氣有較高的發(fā)熱量,可以用管道作遠距離輸送,但因熱效率低,成本高,設(shè)備復雜沒有被廣泛利用。
氧+水蒸氣煤氣具有煤氣熱值高,生產(chǎn)量大,可以氣化劣質(zhì)煤,但由于氧成本高,應用不普遍。
空氣+水蒸氣煤氣既無空氣煤氣易于結(jié)渣之弊,又無水煤氣、富氧煤氣技術(shù)條件復雜、成本昂貴等缺點,因此被企業(yè)普遍用于燃料制配的生產(chǎn)方法。
二、發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)工藝
發(fā)生爐煤氣站可分為兩大類。
(1) 熱煤氣站熱煤氣站多用于就近使用煤氣,發(fā)生爐生成的煤氣不經(jīng)處理直接使用,煤氣的物理熱得以利用,煤氣中的飛灰和焦油在加熱爐窯中燃燒掉,不產(chǎn)生廢水。這種煤氣站投資少,見效快,節(jié)約能源、管理簡單,但儀表堵塞嚴重,不易遠距離輸送,不便于調(diào)節(jié),在生產(chǎn)中有一定的局限性。
(2) 冷煤氣站冷煤氣站經(jīng)常作為發(fā)生爐煤氣集中供應的中心,由于冷煤氣站煤氣經(jīng)過凈化冷卻,便于輸送,在使用中便于調(diào)節(jié),對洗滌煤氣的廢水和廢渣便于集中處理,但冷煤氣站投資大,占地面積大,熱利用率也較熱煤氣低,而生產(chǎn)管理上較熱煤氣站方便。
冷煤氣站生產(chǎn)工藝流程見圖3-2。
三、發(fā)生爐煤氣站區(qū)域布置
煤氣發(fā)生站應布置在廠區(qū)主要建筑物和構(gòu)筑物夏季最小頻率風向的上風側(cè)。
室外凈化設(shè)施、循環(huán)水系統(tǒng)、焦油系統(tǒng)和煤場等建(構(gòu))筑物,宜布置在煤氣發(fā)生站主廠房、煤氣加壓機間、空氣鼓風機間等的夏季最小頻率風向的上風側(cè),并考慮冷卻塔散發(fā)的水霧對周圍的影響。
煤氣發(fā)生站的主廠房和凈化區(qū)的其他生產(chǎn)車間的防火間距應符合tj 16—74《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定。
四、發(fā)生爐煤氣安全技術(shù)要求
煤氣發(fā)生爐是生產(chǎn)煤氣的專用設(shè)備,其主要安全技術(shù)要求如下所述。
1. 煤氣發(fā)生站主廠房應符合下列安全要求:
a. 主廠房屬乙類生產(chǎn)廠房,其耐火等級不應低于二級;
b. 主廠房為無爆炸危險廠房,但儲煤層應采取防爆措施。當儲煤斗內(nèi)不可能有煤氣漏人時,或儲煤層為敞開或半敞開建筑時,儲煤層屬h一2級火災危險場所;
c. 主廠房各層應設(shè)有安全出口。
2. 煤氣站其他建筑應符合下列要求:
a. 煤氣加壓機房、機械房為乙類生產(chǎn)廠房,其耐火等級不應低于二級;
b. 焦油泵房、焦油庫屬h-1級火災危險場所;
c. 煤場屬h-3級火災危險場所;
d. 儲煤斗室、破碎篩分間、運煤皮帶通廊屬h-2級火災危險場所;
e. 煤氣管道排水器室屬有爆炸危險的乙類生產(chǎn)廠房,應通風良好,其耐火等級不應低于三級。
3. 熱煤氣發(fā)生爐廠房與生產(chǎn)車間的距離應符合表3-11的要求。
表3-11 廠房與生產(chǎn)車間距離
熱煤氣產(chǎn)量/(m3/h)
至生產(chǎn)車間的距離/m
備注
≤6000
可與用戶車間直接連接,但要用防火墻隔開
至其他車間的距離不小于13m
>6000
不小于13m
4. 煤氣發(fā)生站區(qū)應設(shè)有消防車道,附屬煤氣車間的小型熱煤氣站的消防車道,可與鄰近廠房的消防車道統(tǒng)一考慮;煤氣發(fā)生站區(qū)域不得設(shè)置與產(chǎn)品無關(guān)的易引起火災的設(shè)備與建筑物。
5. 煤氣發(fā)生爐或煤氣發(fā)生站控制室應設(shè)有發(fā)生爐進口飽和空氣壓力計、溫度計、流量計、發(fā)生爐出口煤氣壓力計、溫度計、煤氣高低壓和空氣低壓報警裝置及燈光信號等。
6. 煤氣發(fā)生爐爐頂設(shè)有探火孔,探火孔應有汽封,以保證從探火孔看火及插扦時不漏煤氣。
7. 水套集氣包應設(shè)有安全閥、自動水位控制器,進水管應設(shè)逆止閥,嚴禁在水夾套與集氣包連接管上加裝閥門。
8. 煤氣發(fā)生爐的進口空氣管道上應設(shè)有閥門、逆止閥和蒸汽吹掃裝置,空氣總管末端應設(shè)有泄爆膜和放散管,放散管應接至室外。
9. 洗滌塔排水管插入水槽內(nèi)的水封有效高度,應為洗滌塔最高工作壓力加500mm。
10. 煤氣發(fā)生爐的空氣鼓風機應有兩路電源供電,兩路電源供電有困難的,應采取防止停電的安全措施。
11. 從熱煤氣發(fā)生爐引出的煤氣管道應有隔斷裝置,如采用盤形閥,其操作絞盤應設(shè)在煤氣發(fā)生爐附近便于操作的位置,閥門前應設(shè)有放散管。
12. 電捕焦油器應設(shè)有泄爆閥,入口和洗滌塔后應設(shè)隔斷裝置,應設(shè)有當煤氣含氧量達到1%或煤氣壓力低于50pa或蒸汽絕緣保溫箱溫度低于規(guī)定(一般不低于煤氣入口溫度加25℃)要求時能切斷電源的裝置,應設(shè)有放散管、蒸汽管,在底部應設(shè)保溫或加熱裝置,沉淀管間應設(shè)帶閥門的連接管,抽氣機出口與電捕焦油器之間宜設(shè)避震器,電捕焦油器油封的有效高度為煤氣發(fā)生爐最高壓力加250mm。
13. 鐘罩閥內(nèi)放散水封的有效高度,應等于煤氣發(fā)生爐出口最大工作壓力的水柱高度加500mm。
14. 煤氣發(fā)生爐加壓機前的設(shè)備水封或油封的有效高度,最大工作壓力小于3000pa者為最大工作壓力水柱高度加150mm,但不小于300mm;最大工作壓力大于或等于3000pa者為最大工作壓力水柱高度的1.5倍。煤氣發(fā)生爐加壓機后的設(shè)備水封或油封的有效高度,應為煤氣計算壓力加500mm。
15. 洗滌塔應裝有蒸汽或氮氣管接頭。在洗滌塔頂部,應裝有安全泄壓放散裝置,并能在地面操作。
16. 煤氣管理室應裝設(shè)二次檢測儀表及調(diào)節(jié)裝置,一次儀表不得引入管理室內(nèi);站房內(nèi)宜設(shè)有一氧化碳監(jiān)測裝置,并把信號傳送到管理室內(nèi);加壓站值班人員不應少于兩人,室內(nèi)禁止煙火;站房內(nèi)需設(shè)有消防設(shè)備。
五、煤氣發(fā)生爐安全作業(yè)
1. 開爐前的準備工作
新建發(fā)生爐的開爐,應進行全面檢查和準備。
① 按規(guī)定對煤氣發(fā)生爐及其凈化系統(tǒng)的設(shè)備、管道進行氣密性試驗,證實各設(shè)備、管道、水封、閘閥處于正常,鐘罩閥、防爆閥、放散管及人孔安全可靠。
② 檢查輸煤、破碎、篩選、給料、輸送皮帶、計量儀器儀表是否齊全可靠,電氣設(shè)備及供電系統(tǒng)是否已調(diào)試完好,并處于隨時可投入運行程度。
③ 對單臺煤氣發(fā)生爐進行冷態(tài)試驗,測量爐算與探火孔的凈距和大小灰刀位置是否正確;對出灰和布煤均勻進行冷試;對豎管、洗滌塔進行給水和噴淋試驗;對排送、鼓風等設(shè)備進行空運轉(zhuǎn)試車,證明可以投入正常運行;對排送機和鼓風機的電氣連鎖裝置進行試驗,證明安全可靠;事故照明可正式使用,一切指示儀表和一次測試儀表已經(jīng)校驗并靈敏可靠。
④ 經(jīng)過全面檢查,證明全部設(shè)備可以投入運行,然后用空氣代替煤氣進行模擬全煤氣發(fā)生站空試數(shù)天,在有條件的地方,還可以做事故演習。
對已運行過的煤氣發(fā)生爐的開爐,仍應對發(fā)生爐本體及其附屬設(shè)備做好投入運行前的檢查,有條件時可以進行冷態(tài)試驗,證明完全具備開爐條件方可列入開爐計劃。
2. 烘爐作業(yè)
新建或大修后重新砌磚的發(fā)生爐,應在點爐前進行烘烤。烘爐前,應全面檢查發(fā)生爐砌磚是否合格,爐內(nèi)、出口有無雜物;在爐箅上裝有適量的爐渣;白灰盤、水力逆止閥注水,向其他水封部位注水;向發(fā)生爐水套注入軟化水,水位到汽包水水位表1/2~1/3處,同時打開汽包放空閥,檢查安全閥、水位表、壓力表、進水門是否靈活;打開自然通風門,封閉鐘罩閥水封和豎管水封,拉開豎管上的鐘罩閥門,給各部分冷卻水及豎管上水;在爐內(nèi)加適量木柴及易燃引火物。上述條件準備好之后,方可點火烘烤。
烘烤應按規(guī)定升溫,烘烤時間一般不少于36h。烘爐完畢而未發(fā)現(xiàn)異常,即可投入生產(chǎn)運行。若發(fā)現(xiàn)問題,則應緩慢地把溫度降至室溫,然后化驗爐內(nèi)一氧化碳含量小于0.03mg/l,方可進入爐內(nèi)檢查。
3. 點爐
發(fā)生爐經(jīng)過烘烤并確認設(shè)備完好即可點爐。點爐前,首先應裝適量爐渣,上面架有木柴,再加上易燃引火物,堵好人孔,打開探火孔和自然通風活門,拉開鐘罩閥;在探火孔幾處同時點燃木材,待燃燒均勻、爐溫大約達到100℃時,注水入灰盤,關(guān)閉自然通風閥門,然后給風,使爐底壓力保持在200~300pa,當火焰均勻燒旺時,開始逐步適量給煤,培養(yǎng)爐內(nèi)層次,若含氧量不超過0.5%,即可組織送氣。點爐時應注意汽包的水位和送氣閥門、給水閥門的開閉情況;注意各水封部位和灰盤水的水位應保持少量溢流;要注意各儀表是否可靠。
4. 停爐
① 發(fā)生爐在下列情況下應單臺停爐:
a. 灰盤底盤、水套、爐底水封及其他構(gòu)件等發(fā)生漏水現(xiàn)象;
b. 底層風帽斷裂、加煤機構(gòu)嚴重卡緊無法轉(zhuǎn)動和主要部件損壞嚴重;
c. 出現(xiàn)嚴重故障,非停爐不能修復時。
② 停爐時應停止向爐內(nèi)送風,、加煤,封好豎管水封,拉開鐘罩閥放散,與管路斷開,并保持一定的爐出壓力。
③ 關(guān)小豎管(洗滌塔)的循環(huán)水,并保持溢流。
④ 適當加大蒸汽量進行滅爐,經(jīng)過試釬確認膛內(nèi)已經(jīng)熄滅,停供蒸汽,打開爐體人孔及探火孔,停供軟化水。
⑤ 在探火孔取樣化驗合格,溫度降低,可以進入爐內(nèi)檢查。
第3篇 人工煤氣場站安全管理措施—人工煤氣基本知識
一、煤氣燃燒
1. 燃燒
氣體燃料中的可燃成分(如h2、co、cmhn、h2s等),在一定條件下,與氧氣發(fā)生激烈的氧化作用,并產(chǎn)生大量熱和光的物理化學過程稱為燃燒。
燃燒反應方程式,是燃氣進行燃燒計算的依據(jù)。如
ch4+202=c02+2h2o+△h (3-1)
2. 熱值
燃燒熱或熱量,是表示物質(zhì)吸熱或放熱多少的物理量。固體燃料或液體燃料,采用1kg燃料完全燃燒時所產(chǎn)生的熱量,作為該燃料的發(fā)熱量;氣體燃料,則采用1m3(標準狀態(tài)下)燃料完全燃燒時所產(chǎn)生的熱量,作為該燃料的發(fā)熱量。
常用熱值單位為kcal/m3,國際單位為kj/m3,其換算關(guān)系為:
1kcal=4.1868kj
燃氣的熱值可分為高熱值和低熱值。高熱值用qh或hh表示,是指一標準立方米燃氣完全燃燒后,其煙氣被冷卻至原始溫度,而其中的水蒸氣以凝結(jié)水狀態(tài)排出時所放出的熱量。低熱值用ql或hl表示,是指一標準立方米燃氣完全燃燒后,其煙氣被冷卻至原始溫度,但其中的水蒸氣仍是蒸汽狀態(tài)時所放出的熱量。
煤氣是混合氣體,其熱值可由煤氣組成的各單一氣體的熱值,按混合法則來計算:
q=q1r1+q2r2+…+qnrn(3-2)
式中q一煤氣的高熱值或低熱值;
qn——煤氣中各可燃組分的高或低熱值;
rn一——煤氣中各可燃組分的容積成分。
3. 燃燒的空氣需要量和燃燒產(chǎn)物量
燃燒必須具備三個條件,即:有可燃物質(zhì)的存在;充分的供應空氣或氧;可燃物質(zhì)達到著火溫度以上。
燃燒所需的氧氣,一般從空氣中直接獲得。如若不考慮干空氣中少量的二氧化碳和其他氣體,則干空氣的容積成分含氧為21%,氮79%;重量成分,含氧為23.2%,氮76.8%。干空氣中氮與氧的容積比為:
燃燒所需理論空氣量,是指1m3(標準狀態(tài)下)(或kg)燃氣按燃燒反應式完全燃燒所需空氣量,單位m3/m3(標準狀態(tài)下),或m3/kg(標準狀態(tài)卜)。例如氫氣的燃燒。
h2+0.5o2+0.5×3.76n2=h20+0.5×3.76n2(3-4)
上述反應式表明,1m3(標準狀態(tài)下)氫氣完全燃燒需0.5m3(標準狀態(tài)下)氧氣或2.38m3(標準狀態(tài)下)空氣,燃燒后生成2.88m3(標準狀態(tài)下)煙氣[如果和純氧反應,則生成1m3(標準狀態(tài)下)水蒸氣]。
在實際燃燒中,因燃氣與空氣混合不均勻性等因素影響,只供給理論空氣量v0不能完全燃燒,因此實際空氣量v應大于理論空氣量。實際空氣量與理論空氣量的比值α稱為過?？諝庀禂?shù)。
二、煤氣壓力
1. 壓力表示法
煤氣壓力,是指氣體的壓力強度,即氣體對容器壁單位面積上作用的垂直力。其表示方法有如下幾種。
① 用單位面積上所承受的力來表示,單位為kg/cm2。
② 液柱表示法。用盛有蒸餾水或水銀的玻璃管的垂直高度表示,用蒸餾水則稱水柱高,單位為mmh2o;用水銀則稱水銀柱高或汞柱高,單位為mmhg。
③ 大氣壓表示法。大氣的重量對地表面的壓力,稱為大氣壓力。大氣壓有標準大氣壓(或物理大氣壓)和工程大氣壓之分。
國際上用pa作壓力標準單位,1pa=1n·m-2。
以上各種壓力單位的換算關(guān)系見表3-1。
表3-1 各種壓力單位的換算關(guān)系
單位名稱
pa
bar(巴)
atm
1 pa
1
10-5
9.86923×10-6
1 bar(巴)
105
1
0.986923
1 atm
101325
1.01325
1
1at或kgf/cm2
98066.5
0.980655
0.767839
1 mmhg
133.322
1.33322×10-3
1.31579×10-3
1 mmh2o
9.80638
0.098064×10-3
0.096781×10-3
at或kgf/cm2
mmhg
mmh2o
1 pa
0.101972×10-4
7.5006×10-3
0.102
1 bar(巴)
1.01972
750.06
10200
1 atm
1.03323
760
10335.2
1at或kgf/cm2
1
735.59
10002.8
1 mmhg
1.35951×10-3
1
13.5958
1 mmh2o
0.099997×10-3
0.0735537
1
2. 表壓力、絕對壓力和相對壓力
根據(jù)所取的基準不同,壓力可分為絕對壓力和相對壓力。氣體壓力以絕對真空為基準則稱為絕對壓力;以大氣壓為基準則稱為相對壓力。一般壓力表讀數(shù)為相對壓力,即為表壓力。
表壓、絕對壓力和相對壓力之間的相互關(guān)系:
p=b+pb
式中p——為絕對壓力,pa;
b——大氣壓力,pa;
pb——表壓力,pa。
pb可以是正壓,也可以是負壓。
負壓用真空度表示:
三、煤氣組分和重度
1. 煤氣組分表示法
煤氣是由一些可燃氣體和不可燃氣體組成的混合氣體,表示其各組分的方法有質(zhì)量成分、容積成分、摩爾成分、絕對表示成分。
(1) 質(zhì)量成分煤氣的質(zhì)量組分或質(zhì)量百分比是指混合氣體中各組分的質(zhì)量與混合氣體總質(zhì)量比值的百分數(shù)。
式中g(shù)——煤氣各單一組分的質(zhì)量。
(2) 容積成分煤氣容積組分或容積(體積)百分比是指混合氣體中某一組分的容積與混合氣體總?cè)莘e比值的百分數(shù)。
式中vi——煤氣各單一組分容積。
(3) 摩爾成分摩爾是物質(zhì)粒子數(shù)的量度單位,任何物質(zhì)以克計之質(zhì)量等于其相對分子質(zhì)量時為1mol。摩爾法是指混合氣體中各組分的摩爾數(shù)與混合氣體總摩爾數(shù)比值的百分數(shù)。
式中mi——氣體質(zhì)量與氣體相對分子質(zhì)量之比。
(4) 絕對表示成分質(zhì)量法、容積法、摩爾法作為氣體濃度的相對表示方法。氣體濃度的絕對表示法用mg/m3或ppm濃度表示。ppm是百萬分率,1ppm等于一百萬分之一。
以上各種濃度的換算關(guān)系如下所述。
容積百分比與質(zhì)量百分比之間的換算關(guān)系:
式中g(shù)i——混合氣體中各組分的質(zhì)量百分數(shù);
vi——混合氣體中各組分的體積百分數(shù);
絕對表示法的質(zhì)量濃度與容積百分比的換算關(guān)系:
式中cv——混合氣體中各組分的體積百分比濃度;
cw——混合氣體中各組分的質(zhì)量濃度;
mi——混合氣體中各組分的相對分子質(zhì)量。
百萬分率ppm與質(zhì)量濃度(mg/m3)之間的換算關(guān)系:
在標準狀態(tài)下,
式中m——被測物質(zhì)的相對分子質(zhì)量;
c——被測物質(zhì)的百萬分率濃度,ppm。
百萬分率ppm與容積百分比濃度之間的換算關(guān)系:
cv==ppm×10-4% (3-16)
cppm=cv(%)×10ppm (3-17)
2. 煤氣的干、濕成分
煤氣一般用干陳分表示其組成,但煤氣燃燒后,通常用煤氣濕成分作為其計算依據(jù)。煤氣干、濕成分的換算如下:
3. 煤氣的重度、相對密度與比容
煤氣重量是指單位體積煤氣所含物質(zhì)重量,即作用在單位體積煤氣上的重力,用符號γ表示,單位為kg/m3。
式中g(shù)——燃氣重量,kg;
v——燃氣體積,m3。
煤氣密度:
重度與密度的關(guān)系:
γ=ρ×g (3-21)
式中g(shù)——重力加速度,9.81m/s2。
煤氣重度可按構(gòu)成煤氣原組分的重度用混合法則來確定。
式中γm——燃氣平均重度;
γi——燃氣組分重度;
vi——燃氣組分容積;
v——燃氣總?cè)莘e。
煤氣相對密度是煤氣重度與同狀態(tài)下空氣重度的比值。
式中ρ——燃氣密度;
ρa——空氣密度,在標準狀態(tài)下(1atm,273k),ρa=1.293kg/m3。
燃氣相對密度是煤氣安全的重要參數(shù)。比空氣重的可燃氣體或易燃液體的蒸氣,能在地面流動擴散到相當遠的地點,一旦遇到火源會被點燃,并將火焰?zhèn)鞑セ貋?引起著火爆炸事故;或積存在低洼處,遇明火而發(fā)生著火爆炸。一些常見可燃氣體的重度和相
表3-2 常見可燃氣體(或煤氣)的重度和相對密度
氣體或煤氣
重度/(kg/m3)
相對密度s(空氣=1)
氣體或煤氣
重度/(kg/m3)
相對密度s(空氣=1)
氫
0.0899
0.0695
丙烷
2.0102
1.554
一氧化碳
1.2506
0.9671
丁烯
2.5968
2.008
甲烷
0.7174
0.5546
硫化氫
1.5363
1.188
乙炔
1.1709
0.9057
焦爐煤氣
0.46
0.36
乙烯
1.2605
0.9748
發(fā)生爐煤氣
1.16
0.89
乙烷
1.3553
1.046
天然氣
0.74
0.57
丙烯
1.9136
1.479
液化石油氣
2.52
1.95
