转炉煤气回收系统防爆知识(新)

三、防范措施 1、动力车间定期清理除尘管道设施积 灰结垢，确保除尘效果。 2、维护和炼钢车间检查烟罩情况，发 现漏水及时停炉捉漏（2#炉烟罩正南面漏水 管更换）。 3、炼钢车间检查烟罩积尘情况，发现 积尘积渣严重，及时停炉检修清渣。 4、炉前遇有大量烟尘外溢，炉前工立 即联系一次除尘，如风机正常高速状态下电 流＜110A，应立即停止吹炼。
同时值班工长王志华在操作室看到这种情况，立即到现场查看， 刚走到室外走廓上，就听到机前管道处有呼呼的气流声。于是王志 华赶快来到1#风机前盲板阀操作平台查看，发现是机前防爆阀处传 来呼呼的气流声，并看见大量空气被吸入除尘管道内。王志华当时 判断机前防爆膜已破裂，马上下来，准备通知操作工进行相应的应 急操作，刚走了两步，便听到几声爆炸声，并且看见一次除尘风机 房西侧燃起大火。他立即赶到操作室，此时操作室的CO浓度已经 达到100PPm以上。王志华立即安排两名女操作工撤离操作室，并 用对讲机向厂调度汇报情况。同时，王志华会同严拥军佩戴呼吸器 赶到1#U型水封处，将1#U型水封注水封闭，且立即通知12万气柜 关闭进口电动阀的请求。事故发生后，公司消防大队、公司领导以 及相关部门领导、二钢厂领导及有关人员立即赶到现场进行应急处 理。此次爆炸事故，造成1#风机机前、机后管道、水封逆止阀、三 通阀、一次除尘厂房受损以及电缆过火，并造成二钢厂停产43小时 的重大险肇事故。
（2）温度

合理泄爆 转炉炉内（炉气）2000—2300℃ 出转炉炉口（烟气）1400—1500℃ 汽化冷却系统（烟气）900—1000℃ 烟气净化系统（烟气）70—90℃
（3）消灭火种

一级文氏管前后为易爆区域，操作不当或其他原因引起大喷， 红渣一旦进入一文入口，而一文喷水量不足以将其熄灭时， 烟道内自由氧含量又高，就会发生爆炸，所以在一文前、后 装有防爆门，一文装有溢流水封，利于泄爆。
VL混=（P1/L1+P2/L2)÷(P1/L1+P2/L2) 式中： P1.P2——各单一可燃气体占可燃物质成分的体积百分比 V1.V2——各单一可燃气体燃烧速度（max） L1.L2——对应于V1.V2的各单一气体浓度百分数
考虑到混合气体中有48％的不燃气体的阻燃影响，则其火焰 传播速度为0.73m/s。
二、事故原因 1、3#炉4:00时补炉，风机低速300 r/min运行，1#炉正在回收，由于3#炉水封 逆止阀主气缸二位五通故障泄压，副气缸将 水封逆止阀顶开，三通阀密封圈磨损泄漏， 1#炉回收的煤气倒灌水封逆止阀、三通阀至 3#炉放散塔，遇放散塔长明火点燃产生回火。 2、气缸使用的气源为氮气，氮气与蒸汽 管的切断阀可能发生泄漏，造成二位五通气 管有积水，并结冰，导致气缸失效泄压。

假设泄漏煤气中φ(CO)50％，混合气流中φ(H2)2％，其它是不燃烧气体 为48％，则可燃气体成分为52％，其中：
φ(CO)：50/52=96.15％ φ(H2)：2/52=3.85％
45％的CO(55％为空气)在DN25管道中的最大火焰传播速度为1.25m/s， 38.5％的H2(61.5％为空气)在DN25管道中的最大火焰传播速度为 4.83m/s，则52％的CO、H2混合气体的最大火焰传播速度为1.41m/s。
2、转炉煤气的生产工艺流程
水封逆止阀
U型水封
h
F3
h
F1 F2
h—水封有效高度
转炉煤气是一种易燃易爆的有毒气体，含有大量CO和少 量H2，在湿法净化过程中还混入一定量水蒸气，它们的混合 物与空气或氧气混合后，在特定条件下会产生爆炸。 转炉煤气生产不仅在整个过程中CO均处于爆炸范围内， 而且由于自身生产特点，完全具备了其他两个爆炸条件，即 温度和火源条件，尤其是温度、压力和火源还扩大了一般状 态下的爆炸范围，为此在工艺操作和设备设置上，需要采用 防爆防毒技术措施。 防止煤气爆炸的要点：做到在整个净化回收系统中，特 别是在低温区域（温度在CO燃点以下）确保消除火源及控 制氧含量≤2%。 防止煤气中毒的要点：是建立煤气防护机构，健全管理 制度和严格遵守安全规程。

即50％的CO、2％的H2的混合可燃气体在DNl800放散塔 内的最大火焰传播(回火)速度为4.12m/s。
第二部分 ：转炉煤气回收系统爆炸 事故案例
案例一 溢流盆水封水吸空爆鸣（2006）
一、事故经过： 2006年2月10日晚班接班后，约20：20时刘荣和 赖卫健上塔楼巡检，20：40时巡检至2#炉六楼时，发 现水冷夹套表面有水，上7楼往下看看到溢文水封进 水管露出水面，2#炉停吹时水位恢复正常。观察第二 炉吹炼情况，吹炼时水封水位立即下降，约21：30时 左右听到爆鸣声，立即通知主任付林才，并通知2#炉 前停止吹炼，后经调度室和付林才协商，风机低速冶 炼完该炉钢水，停炉检修。
转炉煤气回收系统防爆知识
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姜 华 注册安全工程师 2014年2月25日
目
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录
转炉煤气基础知识 转炉煤气回收系统爆炸事故案例 转炉煤气回收系统爆炸成因分析和防范措施 河北普阳钢铁公司1.4重大煤气中毒事故动画
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第一部分：转炉煤气基础知识
1、转炉煤气的危险性
煤气是混合物，成份的 差异体现出不同的危险性。 从安全的角度，最关心的 是CO、H2、CH4。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，实际主 要是CO，煤气中毒，主 要是CO中毒。煤气中的 H2和CH4具有爆炸性，爆 炸极限越低，煤气爆炸性 越强。见右表：
一、事故经过： 2009年10月18日3：20左右，二钢厂210t转炉一次除尘操作人 员发现2#风机在煤气回收时，放散塔有煤气泄漏现象，判断2#风机 三通阀有故障，于是，3：32停2#风机，并启动3#备用风机运行。 8：00左右，一次除尘工长陆建国确认三通阀故障原因后，向作业 区汇报并作检修的准备工作,与早班操作工廖军炎一起打开水封逆止 阀前的蒸汽阀，对水封逆止阀与三通阀前的管道进行吹扫。20分钟 后，观察到放散塔有蒸汽冒出，打开水封逆止阀，对水封逆止阀与 “U”型水封之间的管道进行蒸汽吹扫。10：01，2#风机突然发生 爆炸，造成2#风机盲板阀、机前、后管道、风机本体、厂房侧墙彩 瓦，窗户等设施损坏，未造成人员伤害的事故。事故发生后，公司 领导、相关部门领导、二钢厂领导及有关人员立刻赶到现场，进行 应急处置，考虑到运行安全，10：33二钢厂210t转炉停产，18： 27插好2#风机机前盲板，启动风机，恢复生产。
三、防范措施 1、将小气缸拆除，更换气源，改用压缩 空气。 2、三座转炉三通阀密封圈更新。 3、风机低速运行速度由300r/min调至 360~380r/min。 4、冬天特冷天气夜间停炉1小时以上，U 型水封注水。 5、遇低速回火时，3座转炉都立即转放 散，封U型水封。
案例三 “10·18”除尘风机爆炸(2009)
二、事故原因 一次除尘工长陆建国、操作工廖军炎在对 煤气管道吹扫时，违反二钢厂《燃气安全管 理制度》BJ307—063A中5.5.7“煤气设施停 气检修必须先止火、可靠切断煤气来源，并 将管道内残余煤气用蒸汽或氮气吹扫……”的 规定，违章带火源吹扫；操作程序错误，盲 目打开水封逆止阀，煤气返流与空气混合， 遇火源发生爆炸，是本起事故的直接原因。
V= VL混(1－V不可燃）=1.41m/s×(1－48%)=0.73m/s 火焰传播速度随着管径的增大而增大，依据工程实验 φ1000mm以上管径的火焰传播速度校正值在3.8以上。
VN=VaMN=0.73m/s×3.8=2.77m/s
火焰传播速度随着温度的升高而增大。 Vt=VN[(273+t)/273]2=2.7m/s×[(273+60)/273]2=4.12m/s
案例四
“7.23”除尘风机爆炸（2010）
一、事故经过： 2010年7月23日晚班23：12左右，二钢厂1#转炉风机开始 升速，准备冶炼当班第三炉钢。23：19左右，炉前开始下枪吹 炼第三炉钢，吹炼2分钟19秒左右，一次除尘工严拥军从电脑 画面上发现风机电流急剧上升，在23：21:45至23：22:00时 间内，电流从167.2A上升至232.5A，便立即通知炉前采取紧 急提枪停止冶炼、调整风机运行状态等应急处置措施（事后调 取电脑数据显示：23：23:40左右，一次除尘风管内CO含量为 16.1%，O2含量从3.2%急升到10%（已满量程），而转炉煤 气的爆炸极限为12.5%-74%，此时一次除尘风管CO含量已经 超过爆炸下限。同时，电脑显示风机入口温度＜65°；机前压 力从23：19：20的-15.1KPa上升至23:20:38的-17.9KPa）。
3、转炉煤气防爆机理

转炉煤气爆炸的三个必备条件： （1）形成气体混合比在爆炸极限范围内12.574% （2）温度在610℃以下，即在混合气体最低着火 点以下 （3）遇有火种
针对上述三个必备条件，分别采取相应对策：
（1）避免形成混合气体


系统密封：转炉氧、副枪口、下料口氮封，活动烟罩氮幕。 防止炉气外溢和空气侵入。 吹扫置换：前烧期提罩操作，用烟气置换空气；回收期降罩 操作，实现炉口微差压自动调节，保持炉口微正压。炉气在 烟罩内科形成微量旋流，对罩外空气祈祷隔离作用，阻挡大 量空气侵入烟罩，由避免大量烟气外溢而环境污染；后烧期 再次降罩，用烟气置换煤气。 监测分析：设置灵敏可靠的氧气分析仪，当炉气中氧含量大 于2%时自动报警，放散煤气。 混合气体中CO12.4—75%、空气25%，折算成氧气含量： 25%X21%=5%
成分 煤气种 类 焦炉煤气 高炉煤气 转炉煤气 铁合金炉 煤气 发生炉煤 气 6-9 26-29 63-66 60-63 27-31 58-60 2.0-3.0 2.0-3.0 13-15 7-10 0.5-0.8 16-18 22-25 0.1-0.4 4.5-35.8 35.0-72.0 12.5-74.0 7.8-75.07 21.5-67.5 CO H2 CH4 爆炸范围
案例二 3#炉煤气回收管道回火（2008）
一、事故经过： 2008年元月3日04:00时，3#炉停炉进行补 炉，风机低速运行（300r/min），水封逆止阀 关闭。05:20时，煤防员许国娣从监视画面上 发现3#炉水封逆止阀开启，班长陆建国手动从 画面上关闭无效后，与煤防员付江湖一起到现 场开启，无效后将“U”型水封注水，并通知电 工、钳工进行处理。05:25时左右发现三通阀 后段煤气管道发红，立即通知1#、2#炉煤气停 止回收，通知气柜关柜前水封。至05:40时， “U”型水封高位溢流，煤气切断。
4、转炉煤气放散塔回火机理


通过对其它钢厂转炉煤气回收中的煤气回火事故统计， 煤气回火均发生在风机低速和三通阀关闭不严的情况下 。 煤气回火的主要原因是从三通阀渗漏出来的CO与风机 低速状态下(转炉抬起活动烟罩提升氧枪停止吹氧后烟气中 无CO)输出的空气在放散塔顶内相遇形成了混合气体，这些 可燃的混合气体恰遇放散塔顶点火器明火即产生了煤气燃烧。 CO与空气的混合气体依靠风机在低速时产生的压力源源不 断地从转炉煤气放散塔顶部排出，混合气体遇火燃烧会形成 一定的燃烧速度，当其燃烧速度小于混合气体排出速度即称 为正常“燃烧”，反之则称为“回火”，而混合气体(煤气) 燃烧的速度一旦大于风机低速运行时放散塔内的混合气体的 出流速度就形成了瞬间的回火事故。
三、防范措施： 1、补充完善《作业指导书》、《安全操作规 程》及《第二炼钢厂210t转炉动力工艺规程》，增 加故障处理、检修作业及切换风机的具体操作内容， 修正笔误的参数。 2、风机主要运行数据电脑上应有历史记录， 自动化部具体实施。 3、加强对员工岗位技能、安全知识的培训， 提高员工作业技能。于11月底之前完成培训工作。 4、出口电动蝶阀北侧增设放散阀。 5、深入开展全公司煤气专项检查，并对所查 隐患进行整改。
二、事故原因： 1、2#转炉固定烟罩膨胀节下正南方向一 水管多处有漏水，在膨胀节处形成水气，使 该处形成结尘（渣），并越积越厚。 2、2#风机由于管道结垢，一文、二文配 水问题，风机吸风能力下降，不能正常排除 吹炼时烟尘，遇固定烟罩漏水，使烟罩积尘 严重，积尘严重时已达烟罩通径的2/3多，造 成六楼溢文水封形成负压，水封水吸空，空 气进入烟道，氧含量增高，发出爆鸣声。