转炉煤气回收系统爆炸成因分析和防范措施

转炉煤气回收系统爆炸成因分析和防范措施
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，主要是CO、H2、CH4，它们既是危险成份，也是有用成份，具有较高的热值。

首先，在煤气的毒性上，实际主要是CO，煤气中毒即CO中毒。

其次，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。

一、转炉煤气的生产工艺流程
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：建立煤气防护机构，健全管理制度和严格遵守安全规程。

二、转炉煤气防爆机理
1、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12.5-74%；
（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。

2、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。

气体监测：设置灵敏可靠的氧含量分析仪，如在线气体分析系统Gasboard-9031，当炉气中氧含量大于2%时自动报警，提醒工作人员放散煤气。

（2）温度
（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。

三、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。

四、转炉煤气回收系统爆炸成因和防范
1、转炉煤气回收系统爆炸成因
12.5%~74%的混合气体、火源、温度是煤气爆炸的三个条件，三个条件同时存在才能产生爆炸。

对转炉煤气回收管道内的混合气体成因、火源和温度条件的来源进行系统分析，找出混合气体的成因因素和火源的来源。

（1）混合气体
1吹炼时风机前负压段管道泄漏，空气、煤气形成混合气体。

管道泄漏主要有：风机前防爆膜破裂，回收管道腐蚀破损，风机前软接破损，溢流盆吸空等。

2煤气管道吹扫方法错误：使用空气吹扫；从U型水封、水封逆止阀往三通阀或风机处吹扫
3风机停运或低速时，U型水封、水封逆止阀故障煤气从气柜返回与管道内空气混合。

4吹炼时风机突然停运，管道内存留的混合气。

5吹炼时风机后正压段泄漏，管道内原有的混合气。

（2）火源
1风机运行时风机叶轮破损件与机壳撞击产生火星。

2放散塔回火。

3外部火源通过管道破损处进入煤气管道内。

（3）温度
烟气由余热汽化系统进入净化系统的一文，一文出口至煤气柜，温度均在转炉煤气的可燃温度以下，均满足爆炸温度条件。

2、转炉煤气回收系统爆炸防范
爆炸类型分析
（1）Ⅰ＋A（√）：在吹炼期间，管道泄漏，管道内煤氧混合可达到爆炸极限，遇风机运行撞碰火星，发生爆炸。

（2）Ⅰ＋B（×）：在吹炼期间，风机高速运行，放散塔不回火，此情况不存在。

（3）Ⅰ＋C（√）：在吹炼期间，管道泄漏，管道内煤氧混合可达到爆炸极限，遇外部火源进入管道内，发生爆炸。

（4）Ⅱ＋A（×）：吹扫期间，风机停运，此情况不存在。

（5）Ⅱ＋B（√）：吹扫期间，管道内混合气达到爆炸极限，遇放散塔回火，发生爆炸。

（6）Ⅱ＋C（√）：吹扫期间，管道内混合气达到爆炸极限，遇外部火源进入，发生爆炸。

（7）Ⅲ＋A（×）：停运期间，不存在撞击火星。

低速时，有撞击火星，但煤气返回不到风机处。

此种情况不存在。

（8）Ⅲ＋B（√）：返回的煤气与管道内空气混合达到爆炸极限，遇放散塔回火，发生爆炸。

（9）Ⅲ＋C（√）：返回的煤气与管道内空气混合达到爆炸极限，遇外部火源进入，发生爆炸。

（10）Ⅳ＋A（×）：风机停运，无撞击火星，此种情况不存在。

（11）Ⅳ＋B（√）：吹炼期间，风机突然停运，管道内存留的混合气已是达到爆炸极限，遇放散塔回火，发生爆炸。

（12）Ⅳ＋C（√）：吹炼期间，风机突然停运，管道内存留的混合气已是达到爆炸极限，遇外部火源进入，发生爆炸。

（13）Ⅴ＋A（√）：撞击火星有可能出现在正压段，会发生爆炸。

（14）Ⅴ＋B（×）：吹炼时高速运行，不存在回火，不会爆炸。

（15）Ⅴ＋C（√）：外部火源进入，会发生爆炸。

防范措施
（1）Ⅰ＋A（√）：
①吹炼时发现煤氧分析仪连续测定的氧含量最低量超过2%，停止回收，不降速。

吹炼时发现氧含量持续升高，风机电流突然增大、风机前软管裂开、防爆膜吸破、溢流盆吸空等管道内氧含量突然急剧增大，立即通知炉前停吹，并保持风机高速运行15分钟以上，将管道内残留煤气排干净再降速停机。

②加强煤气风机的维护。

实行定期检查、维护和更换制度。

每月检查一次风机叶轮磨损情况，每半年风机叶轮下线更换，每4年风机叶轮强制报废（使用4年）。

③加强塔楼防曝膜的维护，每半年检查一次，每5年更换一次。

④加强回收管道的点巡检和维护，减少煤气管的泄漏。

（2）Ⅰ＋C（√）：
①同（1）①
②加强煤气管道周围的动火和明火管理，明确煤气管道本体及附属设施为动火区，在此区域内动火必须审批。

（3）Ⅱ＋B（√）：
制订吹扫安全操作规程，做好规程的执行、检查和考核，杜绝违章吹扫。

①水封逆止阀与三通阀之间管道吹扫置换：三通阀处于放散位，将三通阀处的氮气吹扫管接通吹扫，从水封逆止阀底部排污管检测煤气含量。

②三通阀与U型水封之间管道吹扫置换：其他炉座煤气回收全部转为放散，U型水封高位溢流，通知一动厂气柜将八万气柜和进十二万气柜的阀门关闭并打开放散阀。

再将U型水封前放散阀打开，将三通阀处的氮气吹扫管接通吹扫，打开水封逆止阀对整段吹扫。

从U型水封前放散阀处检测煤气含量。

吹扫合格标准：管道外动火150ppm以下，管道内作业24ppm以下。

③吹扫时，放散塔蒸汽吹扫打开灭火，禁止以放散塔作为吹扫放散点。

④吹扫合格标准：管道外动火150ppm以下，管道内作业24ppm以下。

（4）Ⅱ＋C（√）：
①同（3）①
②吹扫期间，管道及管道周围禁止明火和动火。

（5）Ⅲ＋B（√）：
①做好水封逆止、U型水封的维护，确保正常。

②风机停运或风机低速超过1小时的，必须封U型号水封。

③发现放散塔回火的，立即启动紧急吹挡灭火。

④水封逆止阀溢流水位报警装置恢复，水位下降不能封住煤气时报警。

（6）Ⅲ＋C（√）：
①同（5）①②
②一次除尘区域禁止一切火源。

（7）Ⅳ＋B（√）：
①增加联锁条件：将风机突然停止与放散塔吹扫联锁。

吹炼期间风机突然停止，同时启动放散塔吹扫灭火，阻断火源。

②吹扫管增加放散塔安装监控摄像头，实时监控吹挡状况和放散燃烧状况。

发现吹扫未启动的，立即启动手动紧急吹扫，紧急吹扫无用时，立即手动开氮气吹扫阀。

并向车间报告进行整改。

（8）Ⅳ＋C（√）：一次除尘区域禁止一切火源。

（9）Ⅴ＋A（√）：同（1）②
加强煤气风机的维护。

实行定期检查、维护和更换制度。

每月检查一次风机叶轮磨损情况，每半年风机叶轮下线更换，每4年风机叶轮强制报废。

（10）Ⅴ＋C（√）：一次除尘区域禁止一切火源。