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浇谈转炉煤气除尘回收系统防毒

2020-10-23

沈阳创思达科技有限公司汪波

摘要：转炉煤气作为炼钢副产品之一，回收和利用好转炉煤气对于钢铁企业节能减排、降低成本，减轻对环境污染；实现“负能炼钢”的目标具有重要意义。另一方面转炉煤气又是易燃、易爆、高毒性的气体，极易造成人员伤亡。因此，安全问题是炼钢转炉煤气除尘回收过程中最令人头痛、担心的大问题。也是保证转炉能否正常运行的关键所在。

关键词：冶炼除尘安全防毒运行

炼钢转炉烟气是由CO、CO₂、N₂和少量H₂、O₂等组成的高温、高粉尘、易燃易爆、高毒性气体，极易造成人员伤亡。曾有转炉煤气通过烟囱放散时，空中经过的小鸟中毒落下来的案例，可见其毒性之大。因此，只有通过良好的设计、运行、制造、控制及安全防护措施作保证，力求减少事故。

转炉煤气是冶金煤气中的一种，冶金煤气主要有：高炉煤气、焦炉煤气、铁合金煤气、转炉煤气及发生炉煤气等。煤气是混合物，由于成份不一样，煤气体现的危险性也不一样。从安全的角度，最关心的是一氧化炭、氢气、甲烷三种成份，他们既是危险成份，也是有用成份，具有较高的热值。体现煤气的毒性上，主要是一氧化炭中毒。煤气中的氢气和甲烷具有爆炸性，爆炸极限越低，煤气爆炸性越强。常见冶金煤气性质见表一

表一冶金煤气成分及爆炸范围

成分煤气种类	CO	H₂	CH₄	爆炸范围
焦炉煤气	6-9	58-60	22-25	4.5-35.8
高炉煤气	26-29	2.0-3.0	0.1-0.4	35.0-72.0
转炉煤气	63-66	2.0-3.0		12.5-74.0
铁合金炉煤气	60-63	13-15	0.5-0.8	7.8-75.07
发生炉煤气	27-31	7-10	16-18	21.5-67.5

从表一可以看出来，焦炉煤气中CO含量比较底，毒性最小，但爆炸性下限最低，爆炸性最强；转炉煤气CO最高，含量占60-70％，毒性最大。高炉煤气既有毒性，又有爆炸性，但有所区别。

1、转炉煤气除尘回收系统主要防毒区域

1.1 转炉烟罩、氧枪、副枪插入孔、人孔、转料加料孔等；

1.2 转炉汽化冷却烟道、蒸发冷却器进出口、转炉炉口以上各层平台均有煤气中毒的危险；

1.3 除尘系统中后部装置如：电除尘器、风机房、切换站、煤气冷却塔、煤气柜、煤气管道及放散塔等；

1.4 煤气管网分布区域广、危险源点多，煤气管道应采取消除静电和防雷措施。

2、煤气、氮气中毒事故的预防

预防中毒三大规程：

2.1 一人禁止作业，必须2人以上方可作业；

2.2 二人不能同时作业，一人作业一人监护；

2.3 必须待煤气报警器。

3、除尘回收系统安全操作规范

3.1操作人员必须熟练掌握煤气安全知识及煤气中毒急救知识,掌握煤气测试仪，空气呼吸器等煤气防护用具的使用方法；

3.2煤气测试仪及空气呼吸器等煤气防护用具必须时刻处于完好无损状态，每天交接班必须仔细检查；

3.3在进行煤气检查维护和置换时，必须两人以上做好监护，并配戴好煤气测试仪，空气呼吸器，挂鸽子，同时要尽量处于上风头工作；

3.4 除本部人员外，外部闲散人员不得私自进入煤气区域；

3.5 在煤气区域要关闭手机等通信工具，不允许任何人携带火种；

3.6 烟道上的氧枪孔与加料口，应设可靠的氮封。转炉炉子跨炉口以上的各层平台，宜设煤气检测与报警装置；上述各层平台，人员不应长时间停留，以防煤气中毒；确需长时间停留，应与有关方面协调，并采取可靠的安全措施；

3.7 转炉煤气回收系统的设备、风机房、煤气柜以及可能泄漏煤气的其他设备，应位于车间常年最小频率风向的上风侧。转炉煤气回收时，风机房属乙类生产厂房、二级危险场所，其设计应采取防火、防爆措施，配备消防设备、火警信号、通讯及通风设施；风机房正常通风换气每小时应不少于7次，事故通风换气每小时应不少于20次；

　　3.8 转炉煤气除尘回收系统，应合理设置卸爆、放散、吹扫等设施；

　 3.9 检修蒸发冷却塔时必须在停炉情况下检修，而且炉口必须水平放置，并挂好‘禁止操作’，方可作业。

3.10 打开煤气设备、管道人孔门时，要侧开身子，防止煤气中毒和氮气窒息；

3.11蒸发冷却塔灰仓内部清灰时，必须关闭所有N₂吹扫，并用O₂表检测，防止N₂使人窒息；

3.12 蒸发冷却塔喷嘴时，风机最好在低速下运行，转速控制在500-700r/min左右；

3.13风机时,必须配带CO测试仪器,首先测试CO浓度小于50ppm,确认安全后方可进入风机内部检修；

3.14进入风机内部及风机管道内作业时,必须关闭回收杯阀和出口眼镜阀后方可进行作业；

3.15 进入电场前必须关闭所有氮气阀,防止内部氮气浓度高造成检修人员

窒息；

3.16 进入电场必须停炉6小时以上,入口温度控制在40度以下；

3.17 在电除尘内部及管道内部检修，必须关闭回收杯阀及出口眼镜阀；

3.18 通知煤气柜关闭水封阀,蝶阀,关闭回收杯阀后照眼镜阀；

3.19 点巡检时要防止泄爆阀突然泄爆伤人,在泄爆阀附近不允许久留,点检泄爆阀时必须在非吹氧﹙O2﹚状态下进行；

3.20 电场检修后恢复送电前,必须确认内部是否有人,维修工具及材料是否全部清理出来,否则任何人不得封人孔门及电场升压。电场升高压时,所有人孔门必须关闭。如果要检查电场放电情况必须隔一个电场检查,且进入的电场必须可靠接地,不允许站在准备要检查的电场内部进行检查,防止高压触电；

3.21 检查处理刮灰机时,必须两人以上,用对讲机互相联系,确认无误方可调试作业；

3.22 电场检修后对所有人孔门必须密封好,防止空气进入电场内部造成极板变形；

3.22 煤气冷却器运行期间不允许打开任何人孔门,检查孔。

3.23 煤气冷却器检修时做好如下工作:

1) 煤气回收操作系统转换到停收状态；

2) 空气呼吸器保证使用正常；

3) 一氧化碳测试仪保证好使；

3.24 置换煤气冷却器内部煤气顺序如下:

1)首先通知调度系统煤气柜U型水封注水,关闭蝶阀；

2)确认U型水封注满水,蝶阀已经关闭后,先关闭煤气冷却器出口盲板阀,后关闭煤气冷却器入口盲板阀；

3) 佩戴呼吸器打开煤气冷却放散阀、入口盲板阀出口管道放散阀；

4) 佩戴呼吸器打开煤气冷却器入口盲板阀,出口管道氮气﹙N₂﹚阀,煤气冷却器氮气阀﹙氮气压力不得超过0.05mPa﹚进行吹扫煤气；

5) 氮气置换1小时后,在放散管取样点用一氧化碳测试仪测试煤气含量﹙煤气含量小于3%)；

6) 氮气置换合格后,关闭氮气阀,打开压缩空气进行空气置换,置换30分钟后关闭压缩空气阀门；

7) 以上工作完成后方可检修工作；

8) 检修完毕后,由专门负责人进行各项检查,确认后方可进行置换煤气工作；

3.25 置换煤气顺序如下:

1)打开入口管道氮气阀,煤气冷却器氮气阀﹙氮气压力不得超过0.05MPa﹚。

2)氮气置换30分钟后,监测氧含量是否合格,氮气置换合格后,关闭N2阀。

3)煤气置换N₂时,2个放散阀处于放散状态,首先打开煤气冷却器入口盲板阀,然后打开煤气冷却器出口盲板阀。

4)由专门负责人通知调度联系煤气柜U型水封放水,打开蝶阀。

5)煤气冷却器煤气符合要求后，佩戴呼吸器关闭2个放散阀。

6)以上工作完成后煤气回收操作系统方可转换到回收状态。

3.26 正常停产检修

1) 转炉停产后，除尘风机必须运行20min以上方可停机；

2) 设备检修工作前必须检测CO含量(检测时CO检测仪不能超过地面500mm)合格后，方可进入施工；

3) 检修设备及管道吹扫工作必须全面，不留死角；

3.27 非正常停机

1)如风机出现跳电，除尘器操作工应立即通知转炉主控室停止吹炼，待风机正常运行后，方可恢复生产；

2)检修前必须进行CO检测，吹扫合格后方可施工；

3)生产过程中应加强对除尘系统的巡检工作，特别是管道、人孔、手孔、试验点等沿线设备的巡检工作；

3.28 在煤气放散过程中，放散上风侧20m，下风侧40m禁止有人，并设有警示线，防止误入。

3.29 当空气中一氧化碳的浓度低于160PPm时，作业人员要严格执行国家对一氧化碳浓度作业时间规定：

1）CO浓度达到160PPm可工作15-20分钟；

2）CO浓度达到80PPm可工作30分钟；

3）CO浓度达到40PPm可工作60分钟；

4）CO浓度达到24PPm以下可连续工作；

3.30在生产、操作、施工中，如一氧化碳浓度超过160PPm 时，宜采取通风或佩带防毒面罩的措施；

3.31在煤气设备(管网) 发生煤气泄漏时，严禁冒险抢救或进入泄漏区域；

3.32采用V型水封与隔断装置并用的煤气切断方式，不准单独将Ｖ型水封作为切断装置使用。使用Ｖ型水封时，补水量要充足，必须保持高水位溢流，泄水管不准泄水，水封要设专人检查监护，防止水封亏水。

3.33放散管口必须高出煤气管道、设备和走台4m，离地面不小于10m，调压煤气放散管管口高度应高出周围建筑物，一般距离地面不小于30m，所放散的煤气必须点燃，并有灭火设施；

3.34送煤气时认真检查各人孔门有无泄露煤气，严禁在煤气设施上拉电焊线，煤气设施周围40米内严禁火源和行人；

3.35煤气加压站与混合站

焦炉煤气鼓风机—加压机房被视为心脏，是易爆场所，照明灯具、开关、布线必须防爆，门窗要向外开，门窗面积不能小于容积的十分之一，平时和事故状态下都要有通风等。

4、煤气扩散中毒范围估算

煤气扩散中毒范围可按大气有害物传播和浓度衰减的关系，即正态高斯分布模式进行计算。

1)地面煤气设备泄露扩散模式

一般情况下煤气设备离地面相对高度均较低，我们可按地面连续点源扩散模式计算，建立数学模型。即：

C_(x.y.0：0)==exp[-()] (1)

式中：

C_(x.y.0：0) ：下风向空间位置上的污染物浓度 (mg/m³)

σ_y: Y方向的标准差(水平扩散参数)

σ_z：Z方向的标准差(垂直扩散参数)

υ：平均风速 (m/s)

Q：源强 (mg/s )

2)煤气柜泄露扩散模式

当煤气柜发生泄露(或由放散管放散)时，则扩散模式可按高架连

续点源扩散模式计算。即：

C_(x.y.0：0) ==exp[-()] (2)

式中：

H：煤气柜(或放散管高度) (m)

Z：煤气柜泄露点(或放散管)高度 (m)

从上二式中我们可以看出，扩散参数σ_y、σ_z是计算大气污染物的二

个重要参数。其与大气湍流性质密切相关，其规律一般是通过大气扩散理论研究和实验二方面获得。目前使用的主要是国标GB3840-91/T 《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》、Pasquill扩散参数、Briggs扩散参数来进行计算。

5、抢救煤气中毒者措施

5.1发生煤气中毒后，立即将中毒者移至危险区域外上风侧的新鲜空气处；

5.2对发生煤气中毒的区域应设明显的警示标志，防止他人误入煤气地区；

5.3发生煤气中毒后要立即打电话通知厂调度室、煤气防护站和医务部门，将中毒人数、时间、地点、中毒程度汇报清楚；

5.4在煤气检查站人员未到前，要将岗位用的氧气呼吸器的氧气瓶卸下，缓慢打开气瓶开关对在中毒者口腔、鼻孔部位，让中毒者吸氧。无氧条件下可以启用现场风源；

5.5抢救时将中毒者双肩垫高15cm，四肢伸开，头部尽量后仰，面部转向一侧，以利于呼吸畅通；

5.6抢救时将有阻碍中毒者呼吸的衣扣、腰带、鞋扣解开，使中毒者放松，这样可以对中毒者起到缓解作用；

5.7冬季要保持中毒者的体温，适当盖上被子，可进行口对口人工呼吸或胸外按压法；

5.8在中毒者有自主呼吸的情况下，使用苏生器的自主呼吸功能调整好进气量，观察中毒者的吸氧情况；对无自主呼吸的中毒者，使用强制呼吸功能，成人12-16次/分钟，在输氧的情况下送医院抢救。

5.9严重中毒：立刻进行人工呼吸，没有回复知觉之前，不能移动中毒者上车；

5.10没有医务人员允许，不准停止抢救。

6、小结

从表一中我们可以看出，转炉煤气是所有冶金煤气中毒性最大的，且是易燃、易爆、高毒性的危险物质，在除尘（回收）、输配、储存和使用的各个环节，都有发生泄露的可能性，一旦发生泄漏极易造成群死群伤的重大恶性事故。国内冶金企业曾发生多起转炉煤气中毒事故，尤其是在生产检修阶段，造成了重大的经济损失和不良的社会影响。