冶金企業(yè)煤氣安全知識(shí)

一、高爐煤氣

高壓鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)，并且通過(guò)熱風(fēng)爐加熱后進(jìn)入了高爐，這種熱風(fēng)和焦炭助燃，產(chǎn)生的是二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳又和炙熱的焦炭產(chǎn)生一氧化碳，一氧化碳在上升的過(guò)程中，還原了鐵礦石中的鐵元素，使之成為生鐵，這就是煉鐵的化學(xué)過(guò)程。鐵水在爐底暫時(shí)存留，定時(shí)放出用于直接煉鋼或鑄錠。

這時(shí)候在高爐的爐氣中，還有大量的過(guò)剩的一氧化碳，這種混和氣體，就是高爐煤氣。每煉一噸鐵可產(chǎn)生2100-2200立方米的高爐煤氣。

這種含有可燃一氧化碳的氣體，是一種低熱值的氣體燃料，可以用于冶金企業(yè)的自用燃?xì)猓缂訜釤彳埖匿撳V、預(yù)熱鋼水包等。也可以供給民用，如果能夠加入焦?fàn)t煤氣，就叫做“混和煤氣”，這樣就提高了熱值。

高爐煤氣為煉鐵過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，主要成分為:CO, C02, N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量約占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2, N2的含量分別占15%,55 %，熱值僅為3500KJ/m3左右。高爐煤氣的成分和熱值與高爐所用的燃料、所煉生鐵的品種及冶煉工藝有關(guān)，現(xiàn)代的煉鐵生產(chǎn)普遍采用大容積、高風(fēng)溫、高冶煉強(qiáng)度、高噴煤粉量的生產(chǎn)工藝，采用這些先進(jìn)的生產(chǎn)工藝提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率并降低能耗，但所產(chǎn)的高爐煤氣熱值更低，增加了利用難度。高爐煤氣中的CO2, N2既不參與燃燒產(chǎn)生熱量，也不能助燃，相反，還吸收大量的燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)致高爐煤氣的理論燃燒溫度偏低。高爐煤氣的著火點(diǎn)并不高，似乎不存在著火的障礙，但在實(shí)際燃燒過(guò)程中，受各種因素的影響，混合氣體的溫度必須遠(yuǎn)大于著火點(diǎn)，才能確保燃燒的穩(wěn)定性。高爐煤氣的理論燃燒溫度低，參與燃燒的高爐煤氣的量很大，導(dǎo)致混合氣體的升溫速度很慢，溫度不高，燃燒穩(wěn)定性不好。

燃燒反應(yīng)能夠發(fā)生的另一條件是氣體分子間能夠發(fā)生有效碰撞，即擁有足夠能量的相互之間能夠發(fā)生氧化反應(yīng)的分子間發(fā)生的碰撞，大量的C02,N2的存在，減少了分子間發(fā)生有效碰撞的幾率，宏觀上表現(xiàn)為燃燒速度慢，燃燒不穩(wěn)定。 高爐煤氣中存在大量的CO2L, N2，燃燒過(guò)程中基本不參與化學(xué)反應(yīng)，幾乎等量轉(zhuǎn)移到燃燒產(chǎn)生的煙氣中，燃高爐煤氣產(chǎn)生的煙氣量遠(yuǎn)多于燃煤。

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二、轉(zhuǎn)爐煤氣

轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中，鐵水中的碳在高溫下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合氣體。回收的頂吹氧轉(zhuǎn)爐爐氣含一氧化碳60～80％，二氧化碳15～20％，以及氮、氫和微量氧。轉(zhuǎn)爐煤氣的發(fā)生量在一個(gè)冶煉過(guò)程中并不均衡，成分也有變化。通常將轉(zhuǎn)爐多次冶煉過(guò)程回收的煤氣輸入一個(gè)儲(chǔ)氣柜，混勻后再輸送給用戶(hù)。

轉(zhuǎn)爐煤氣由爐口噴出時(shí),溫度高達(dá)1450～1500℃,并夾帶大量氧化鐵粉塵，需經(jīng)降溫、除塵，方能使用。凈化有濕法和干法兩種類(lèi)型。①濕法凈化系統(tǒng)典型流程是：煤氣出轉(zhuǎn)爐后，經(jīng)汽化冷卻器降溫至800～1000℃,然后順序經(jīng)過(guò)一級(jí)文氏管、第一彎頭脫水器、二級(jí)文氏管、第二彎頭脫水器,在文氏管喉口處噴以洗滌水,將煤氣溫度降至35℃左右,并將煤氣中含塵量降至約100毫克/標(biāo)米3。然后用抽風(fēng)機(jī)將凈化的氣體送入儲(chǔ)氣柜。濕法工藝在世界上比較普遍,每噸鋼可回收60～80立方米煤氣，平均熱值約為2000～2200千卡/立方米。②美國(guó)和聯(lián)邦德國(guó)等國(guó)有些工廠(chǎng)采用干式電除塵凈化系統(tǒng)。煤氣經(jīng)冷卻煙道溫度降至1000℃，然后用蒸發(fā)冷卻塔，再降至200℃,經(jīng)干式電除塵器除塵,含塵量低于50毫克/立方米的凈煤氣,經(jīng)抽風(fēng)機(jī)送入儲(chǔ)氣柜。干式系統(tǒng)比濕式系統(tǒng)投資約高12～15％；但無(wú)需建設(shè)污水處理設(shè)施,動(dòng)力消耗低,但必須采取適當(dāng)措施，防止煤氣和空氣混合形成爆炸性氣體。

轉(zhuǎn)爐煤氣是鋼鐵企業(yè)內(nèi)部中等熱值的氣體燃料。可以單獨(dú)作為工業(yè)窯爐的燃料使用，也可和焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣配合成各種不同熱值的混合煤氣使用。轉(zhuǎn)爐煤氣含有大量一氧化碳，毒性很大，在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用過(guò)程中必須嚴(yán)防泄漏。

三、焦?fàn)t煤氣

焦?fàn)t煤氣是指用幾種煙煤配成煉焦用煤，在煉焦?fàn)t中經(jīng)高溫干餾后，在產(chǎn)出焦炭和焦油產(chǎn)品的同時(shí)所得到的可燃?xì)怏w，是煉焦產(chǎn)品的副產(chǎn)品。主要作燃料和化工原料。每煉一噸焦炭可產(chǎn)生300-320立方米的焦?fàn)t煤氣。

焦?fàn)t煤氣主要由氫氣和甲烷構(gòu)成，分別占56%和27%，并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮?dú)狻⒀鯕夂推渌麩N類(lèi)；其低發(fā)熱值為18250kJ/Nm3，密度為

0.4~0.5kg/Nm3，運(yùn)動(dòng)年度為25×10`(-6)m2/s。根據(jù)焦?fàn)t本體和鼓冷系統(tǒng)流程圖,從焦?fàn)t出來(lái)的荒煤氣進(jìn)入之前,已被大量冷凝成液體,同時(shí),煤氣中夾帶的煤塵, 焦粉也被捕集下來(lái),煤氣中的水溶性的成分也溶入氨水中。焦油、氨水以及粉塵和焦油渣一起流入機(jī)械化焦油氨水分離池。分離后氨水循環(huán)使用,焦油送去集中加工,焦油渣可回配到煤料中煉焦煤氣進(jìn)入初冷器被直接冷卻或間接冷卻至常溫,此時(shí),殘留在煤氣中的水分和焦油被進(jìn)一步除去。出初冷器后的煤氣經(jīng)機(jī)械捕焦油使懸浮在煤氣中的焦油霧通過(guò)機(jī)械的方法除去,然后進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)被升壓至19600帕(2000毫米水柱)左右。為了不影響以后的煤氣精制的操作,例如硫銨帶色、脫硫液老化等,使煤氣通過(guò)電捕焦油器除去殘余的焦油霧。為了防止萘在溫度低時(shí)從煤氣中結(jié)晶析出,煤氣進(jìn)入脫硫塔前設(shè)洗萘塔用于洗油吸收萘。在脫硫塔內(nèi)用脫硫劑吸收煤氣中的硫化氫,與此同時(shí),煤氣中的氰化氫也被吸收了。煤氣中的氨則在吸氨塔內(nèi)被水或水溶液吸收產(chǎn)生液氨或硫銨。煤氣經(jīng)過(guò)吸氨塔時(shí),由于硫酸吸收氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng),煤氣的溫度升高,為不影響粗苯回收的操作,煤

氣經(jīng)終冷塔降溫后進(jìn)入洗苯塔內(nèi),用洗油吸收煤氣中的苯、甲苯、二甲苯以及環(huán)戊二烯等低沸點(diǎn)的炭化氫化合物和苯乙烯、萘古馬隆等高沸點(diǎn)的物質(zhì),與次同時(shí),有機(jī)硫化物也被除去了。

四、煤氣安全基礎(chǔ)知識(shí)

1、 煤氣性質(zhì)

1.1煤氣成分

我們通常所說(shuō)的煤氣是指人工煤氣，含有多種氣體成分，為可燃性混合氣體。由于制氣原料和煤氣的生產(chǎn)、回收方法不同，所以各種煤氣的組成部分及所占的百分比也不同，常見(jiàn)的有焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣、連續(xù)式直立炭化爐煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等。

1.2 煤氣理化性質(zhì)

（1）焦?fàn)t煤氣

凈化后的焦?fàn)t煤氣是無(wú)色、有臭味、有毒的易燃易爆氣體，比重0.3623， 熱值16800-18900kj/m3,著火溫度550-650℃，爆炸極限4.5%-35.8%，理論燃 燒溫度2150℃左右。焦?fàn)t煤氣中的CO含量較高爐煤氣少，但也會(huì)造成中毒事 故。

（2）高爐煤氣

高爐煤氣是無(wú)色、無(wú)味、有毒的易燃易爆氣體，比重0.9-1.1，熱值3349- 4187kJ/m3,理論燃燒溫度1500℃左右，著火溫度730℃左右，爆炸極限30.8%-89.5%,含N2和CO2之和近70%，會(huì)致人喘息（因氧含量很低）和窒息。

（3）轉(zhuǎn)爐煤氣

轉(zhuǎn)爐煤氣的成分，在吹煉周期內(nèi)，不同時(shí)期有所不同，而且與回收設(shè)備及 回時(shí)的操作條件有關(guān)。轉(zhuǎn)爐煤氣是無(wú)色、無(wú)味、有毒的易燃易爆氣體，熱值 6800-10000kj/m3，著火溫度530℃，爆炸極限18.2%-83.2%。轉(zhuǎn)爐煤氣的理 論燃燒溫度比高爐煤氣高。

以上三種煤氣的爆炸極限（下限與上限）數(shù)值均相應(yīng)于其某一特定成分。

五、煤氣檢測(cè)分析安裝位置

1、高爐和噴煤系統(tǒng)

　　高爐爐氣分析的主要目的是優(yōu)化控制，控制點(diǎn)在重力除塵后和布袋除塵后。噴煤系統(tǒng)檢測(cè)O2則是為了安全控制，＞10%O2時(shí)需要充N(xiāo)H3稀解。

§  高爐和噴煤系統(tǒng)的過(guò)濾分析檢測(cè)點(diǎn) 

2、 轉(zhuǎn)爐煤氣回收

    轉(zhuǎn)爐煤氣回收是最典型的節(jié)能項(xiàng)目，轉(zhuǎn)爐煉鋼是短周期的動(dòng)態(tài)煉鋼，CO分析（高達(dá)70%）是煤氣回收的依據(jù)，O2檢測(cè)確保回收的安全性，都要求實(shí)時(shí)監(jiān)控，快速反應(yīng)、安全性是本項(xiàng)目的技術(shù)難點(diǎn)。 

§  轉(zhuǎn)爐煤氣回收的過(guò)程分析檢測(cè)點(diǎn)

3、焦?fàn)t煤氣

檢測(cè)工藝點(diǎn)：風(fēng)機(jī)后、電捕焦油器前/后

分析組分：O2（0-5%量程可調(diào)）

分析儀器的選擇：電化學(xué)、磁氧、激光