焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气

焦炉煤气的安全控制

2010-3-13 11:05:35 来源:西安斯沃工业自动化科技有限公司

一、冶金煤气的来源

煤气是冶金生产的副产品和重要能源，生产和使用量大。冶金煤气主要有焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气。炼焦炭时产生的煤气叫焦炉煤气；将焦炭送到高炉去炼铁，它是作为还原剂使用的，把铁矿石中的铁还原出来，焦炭就生成了煤气----高炉煤气；还原过程中有多的炭浸入，铁含炭高，需要脱炭，脱炭即为炼钢，脱炭产生煤气----转炉煤气。炼焦、炼铁、炼钢过程中煤气的发生量很大：

焦炉煤气：500m3-600m3/t

高炉煤气：1000m3-1400m3/t

回收转炉煤气：50m3-100m3/t

冶金煤气是冶金能耗的大头，占能耗的53%，冶金煤气是冶金企业的副产品，有效利用冶金煤气也是企业节能降耗的重要途径。如转炉回收得好，可以实现负能炼钢。

二、冶金煤气的危险性

煤气是混合物，由于成份不一样，煤气体现的危险性不一样。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，实际主要是一氧化炭，煤气中毒，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。见下表：

成分

煤气种类

CO

H2

CH4

爆炸范围

焦炉煤气

6-9

58-60

22-25

4.5-3

5.8

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

通过这个表格看出来，焦炉煤气中CO含量比较底，毒性最小，但爆炸性下限最低，爆炸性很强；转炉煤气CO最高，含量占60-70％，毒性相当厉害。高炉煤气既有毒性，又有爆炸性，但有所区别。

所有的煤气都具有毒性和火灾爆炸危险性。

n 焦炉煤气容易爆炸（毒性相对较低）

焦炉煤气爆炸下限5.5%左右，接近甲烷、氢气。

n 转炉煤气极具毒性

转炉煤气、铁合金煤气的CO含量在60-70%。有转炉煤气通过烟囱放散，空中经过的小鸟就中毒掉下来的案例。

n 高炉煤气压力高，温度高

高炉煤气出炉压力可达0.35-0.4Mpa（大型高炉出炉压力可达4公斤，如宝钢，基本都是高压操作，为了强

化冶炼，提高产量）, 炉顶煤气温度可达300OC。由于高炉有这个特点，生产中要回收高炉压力，就出现了TRT（高炉余压发电）。

三、冶金煤气安全重点

（一）炉窑本体的安全

1.高炉安全

高炉煤气是焦炭和铁矿石在炉内起化学反应产生的。焦炭主要是还原剂，焦炭和铁矿石从炉顶逐步往下走，焦炭走到风口与被补进去的热风一起燃烧，生成CO2，CO2再往上走碰到落下来的焦炭生成CO，CO碰到铁矿石，将Fe2O3逐步变成Fe3O4、FeO，即铁水。

CO不断生产，并聚集在炉的项部，通过炉子的上升管把煤气引出，这就是炼钢的副主品。高炉涉及到什么安全问题呢，炉内煤气不能随便跑出来。煤气有几个地方可能跑出来，一是炉顶装料的地方。目前采取的是分段下料，分步隔离（大钟小钟，或叫串罐或并罐料罐装料），堵住煤气，让料能下来，堵不好就会冒煤气。

高炉风口、铁口、渣口套接不严冒煤气（供风给炉内，进风口也易冒煤气；铁口、渣口不出铁不出钢时应堵住。所以从监管上要关心这此地方的煤气浓度，看是否超标）；

高炉炉顶装料系统不严冒煤气（炉顶装料系统采取氮气密封，保持高于炉内0.05 Mpa压力，大小钟拉杆、料罐的齿轮箱等处）；

高炉冷却系统进出炉壁不严冒煤气（要有明确的警示标志，一般人不能去，安监检查也不能上去）；

高炉风口以上各层平台煤气危险区（要有明确的警示标志，一般人不能去，安监检查也不能上去）。

还要控制炉内压力。炉顶有一个放散装置，叫泄压，泄压不好，会导致事故。检查时要到中控室检查氮气的密封压力、齿轮箱的密封情况、冷却水进出水温度是不是正常，有没有限制、报警等等。

2.转炉安全

高炉内是一个还原反应，相反，转炉内是一个氧化反应，它是把铁水中的炭氧化（脱）掉，采取的办法是用氧枪向炉内的铁水吹氧，吹氧的过程就产生一氧化炭。回收炉内一氧化炭采用的是外延法，炉口不盖严，外面的空气会进来，产生的一氧化炭会部烧掉了，此方法叫燃烧法。转炉炼钢的前期和后期炉盖是打开的。回收煤气是在中间一段，烟罩落下来，不让外面的空气进去。

从安全的角度讲，应注重以下几点

转炉烟罩氧枪、副枪插入孔冒煤气（固定烟罩和活动烟罩应密封好，密封的方法有多种，如沙、水、机械密封等）；

转炉加料系统冒煤气（加料口加造渣、浠释，去杂加石灰时，容易漏煤气，这里也要用氮气气封，要考虑密封的压力，压力有没有报警等）；

转炉氧枪冷却进出不严冒煤气（压力太大，煤气会跑出来，压力太小，空气会进取）；

转炉炉口以上各层平台煤气危险区（也是不让人随便上去的，在这些区域作业是否按规定执行，有没有制度，有无单人作业情况，作业是不是随身携带一氧化炭报警器等）。

还要关注氧枪冷却水泄漏、喷溅问题。

3.焦炉安全

焦炉煤气的发生机理与前两种不一样，它是物理作用，是煤在在炭化室内（两侧是燃烧室）隔绝空气的情况下加热，经干馏，使煤含有的一些有机物质蒸发出来，即为焦炉煤气（如图），通过上升管、集气管（有调压系统、煤气放散系统），又引入下方作为加热燃料。因此，焦炉煤气安全主要有以下两个重点区域：

焦炉地下室煤气危险区（要监测浓度，易爆区，不能动火作业）；

焦炉炉顶煤气危险区（主要含装煤孔作业、上升管不能堵塞、集气管压力不能太大，也不能太小）。

（二）高炉煤气净化回收工艺过程的安全

1.高炉煤气回收

煤气必须要净化，它从炉内出来时的含尘量有10克左右，到用户只到10毫克左右，必须要把尘去掉。目前除尘有两大类方法，一类是湿法，一类是干法。不管是显法还是干法，都要先经过重力除尘器把大颗粒尘除掉。港陆事故情况：炉顶放散正常情况下，炉顶压力是0.6公斤左右，事故时是1.2公斤，而放散阀的配重超过设计20%，放散阀没有动作，重力除尘器放散阀配重多加了超过正常的73.5公斤，超设计20%，也没有动作，压力通过顶部的防爆板（规程没有要求设置）泄漏，除尘器离厂房高度和直线距离为9米多（都不够），煤气扩散到出铁厂。出铁厂正出铁，有烟雾、水气，掩盖了飘过来的煤气，导致现场人员中毒。

高炉湿法除尘防止排污系统冒煤气，循环水系统带煤气，净化水池（如果是管道，水位高时压力可封住煤气，当清洗水池时人员就会中毒）。2006年6月11日，齐钢清洗水池时就发生了事故、地沟就会串入煤气。

高炉干法除尘防止出灰系统冒煤气、电除尘控制煤气含氧量不超过1%。防尘要密封，最好调湿。不要放干灰。在重力除尘器处放干灰，往往是出煤气再关掉，非常危险，这种违章行为较普遍。

2.转炉煤气回收