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第1篇 人工煤气场站安全管理措施—发生炉煤气场安全管理
一、发生炉煤气分类
在高温下由于氧化剂的作用把固体燃料中的可燃部分转变成气体燃料的操作过程为汽化,用以汽化固体燃料的设备叫发生炉。在煤气发生炉中使固体燃料转化为气体燃料的介质称为气化剂。按照所使用的气化剂有空气、空气水蒸气、水蒸气、富氧空气水蒸气。
按汽化过程所采用的汽化剂不同,发生炉煤气分类不同,见表3-10。
表3-10 发生炉煤气分类
煤气名称
气化剂
煤气热值(标准状态下)/(kcal/m3)
用途
空气煤气
空气
900~1100
化学原料、燃料
混合煤气
空气+水蒸气
1200~1580
燃料
水煤气
水蒸气
2400~2700
化学原料、燃料
富氧煤气
氧+水蒸气
2400~1600
燃料
空气煤气由于其发热量低,炉温过高,易于使灰渣溶结的缺点,限制了它的使用。
水煤气有较高的发热量,可以用管道作远距离输送,但因热效率低,成本高,设备复杂没有被广泛利用。
氧+水蒸气煤气具有煤气热值高,生产量大,可以气化劣质煤,但由于氧成本高,应用不普遍。
空气+水蒸气煤气既无空气煤气易于结渣之弊,又无水煤气、富氧煤气技术条件复杂、成本昂贵等缺点,因此被企业普遍用于燃料制配的生产方法。
二、发生炉煤气生产工艺
发生炉煤气站可分为两大类。
(1) 热煤气站热煤气站多用于就近使用煤气,发生炉生成的煤气不经处理直接使用,煤气的物理热得以利用,煤气中的飞灰和焦油在加热炉窑中燃烧掉,不产生废水。这种煤气站投资少,见效快,节约能源、管理简单,但仪表堵塞严重,不易远距离输送,不便于调节,在生产中有一定的局限性。
(2) 冷煤气站冷煤气站经常作为发生炉煤气集中供应的中心,由于冷煤气站煤气经过净化冷却,便于输送,在使用中便于调节,对洗涤煤气的废水和废渣便于集中处理,但冷煤气站投资大,占地面积大,热利用率也较热煤气低,而生产管理上较热煤气站方便。
冷煤气站生产工艺流程见图3-2。
三、发生炉煤气站区域布置
煤气发生站应布置在厂区主要建筑物和构筑物夏季最小频率风向的上风侧。
室外净化设施、循环水系统、焦油系统和煤场等建(构)筑物,宜布置在煤气发生站主厂房、煤气加压机间、空气鼓风机间等的夏季最小频率风向的上风侧,并考虑冷却塔散发的水雾对周围的影响。
煤气发生站的主厂房和净化区的其他生产车间的防火间距应符合tj 16—74《建筑设计防火规范》的规定。
四、发生炉煤气安全技术要求
煤气发生炉是生产煤气的专用设备,其主要安全技术要求如下所述。
1. 煤气发生站主厂房应符合下列安全要求:
a. 主厂房属乙类生产厂房,其耐火等级不应低于二级;
b. 主厂房为无爆炸危险厂房,但储煤层应采取防爆措施。当储煤斗内不可能有煤气漏人时,或储煤层为敞开或半敞开建筑时,储煤层属h一2级火灾危险场所;
c. 主厂房各层应设有安全出口。
2. 煤气站其他建筑应符合下列要求:
a. 煤气加压机房、机械房为乙类生产厂房,其耐火等级不应低于二级;
b. 焦油泵房、焦油库属h-1级火灾危险场所;
c. 煤场属h-3级火灾危险场所;
d. 储煤斗室、破碎筛分间、运煤皮带通廊属h-2级火灾危险场所;
e. 煤气管道排水器室属有爆炸危险的乙类生产厂房,应通风良好,其耐火等级不应低于三级。
3. 热煤气发生炉厂房与生产车间的距离应符合表3-11的要求。
表3-11 厂房与生产车间距离
热煤气产量/(m3/h)
至生产车间的距离/m
备注
≤6000
可与用户车间直接连接,但要用防火墙隔开
至其他车间的距离不小于13m
>6000
不小于13m
4. 煤气发生站区应设有消防车道,附属煤气车间的小型热煤气站的消防车道,可与邻近厂房的消防车道统一考虑;煤气发生站区域不得设置与产品无关的易引起火灾的设备与建筑物。
5. 煤气发生炉或煤气发生站控制室应设有发生炉进口饱和空气压力计、温度计、流量计、发生炉出口煤气压力计、温度计、煤气高低压和空气低压报警装置及灯光信号等。
6. 煤气发生炉炉顶设有探火孔,探火孔应有汽封,以保证从探火孔看火及插扦时不漏煤气。
7. 水套集气包应设有安全阀、自动水位控制器,进水管应设逆止阀,严禁在水夹套与集气包连接管上加装阀门。
8. 煤气发生炉的进口空气管道上应设有阀门、逆止阀和蒸汽吹扫装置,空气总管末端应设有泄爆膜和放散管,放散管应接至室外。
9. 洗涤塔排水管插入水槽内的水封有效高度,应为洗涤塔最高工作压力加500mm。
10. 煤气发生炉的空气鼓风机应有两路电源供电,两路电源供电有困难的,应采取防止停电的安全措施。
11. 从热煤气发生炉引出的煤气管道应有隔断装置,如采用盘形阀,其操作绞盘应设在煤气发生炉附近便于操作的位置,阀门前应设有放散管。
12. 电捕焦油器应设有泄爆阀,入口和洗涤塔后应设隔断装置,应设有当煤气含氧量达到1%或煤气压力低于50pa或蒸汽绝缘保温箱温度低于规定(一般不低于煤气入口温度加25℃)要求时能切断电源的装置,应设有放散管、蒸汽管,在底部应设保温或加热装置,沉淀管间应设带阀门的连接管,抽气机出口与电捕焦油器之间宜设避震器,电捕焦油器油封的有效高度为煤气发生炉最高压力加250mm。
13. 钟罩阀内放散水封的有效高度,应等于煤气发生炉出口最大工作压力的水柱高度加500mm。
14. 煤气发生炉加压机前的设备水封或油封的有效高度,最大工作压力小于3000pa者为最大工作压力水柱高度加150mm,但不小于300mm;最大工作压力大于或等于3000pa者为最大工作压力水柱高度的1.5倍。煤气发生炉加压机后的设备水封或油封的有效高度,应为煤气计算压力加500mm。
15. 洗涤塔应装有蒸汽或氮气管接头。在洗涤塔顶部,应装有安全泄压放散装置,并能在地面操作。
16. 煤气管理室应装设二次检测仪表及调节装置,一次仪表不得引入管理室内;站房内宜设有一氧化碳监测装置,并把信号传送到管理室内;加压站值班人员不应少于两人,室内禁止烟火;站房内需设有消防设备。
五、煤气发生炉安全作业
1. 开炉前的准备工作
新建发生炉的开炉,应进行全面检查和准备。
① 按规定对煤气发生炉及其净化系统的设备、管道进行气密性试验,证实各设备、管道、水封、闸阀处于正常,钟罩阀、防爆阀、放散管及人孔安全可靠。
② 检查输煤、破碎、筛选、给料、输送皮带、计量仪器仪表是否齐全可靠,电气设备及供电系统是否已调试完好,并处于随时可投入运行程度。
③ 对单台煤气发生炉进行冷态试验,测量炉算与探火孔的净距和大小灰刀位置是否正确;对出灰和布煤均匀进行冷试;对竖管、洗涤塔进行给水和喷淋试验;对排送、鼓风等设备进行空运转试车,证明可以投入正常运行;对排送机和鼓风机的电气连锁装置进行试验,证明安全可靠;事故照明可正式使用,一切指示仪表和一次测试仪表已经校验并灵敏可靠。
④ 经过全面检查,证明全部设备可以投入运行,然后用空气代替煤气进行模拟全煤气发生站空试数天,在有条件的地方,还可以做事故演习。
对已运行过的煤气发生炉的开炉,仍应对发生炉本体及其附属设备做好投入运行前的检查,有条件时可以进行冷态试验,证明完全具备开炉条件方可列入开炉计划。
2. 烘炉作业
新建或大修后重新砌砖的发生炉,应在点炉前进行烘烤。烘炉前,应全面检查发生炉砌砖是否合格,炉内、出口有无杂物;在炉箅上装有适量的炉渣;白灰盘、水力逆止阀注水,向其他水封部位注水;向发生炉水套注入软化水,水位到汽包水水位表1/2~1/3处,同时打开汽包放空阀,检查安全阀、水位表、压力表、进水门是否灵活;打开自然通风门,封闭钟罩阀水封和竖管水封,拉开竖管上的钟罩阀门,给各部分冷却水及竖管上水;在炉内加适量木柴及易燃引火物。上述条件准备好之后,方可点火烘烤。
烘烤应按规定升温,烘烤时间一般不少于36h。烘炉完毕而未发现异常,即可投入生产运行。若发现问题,则应缓慢地把温度降至室温,然后化验炉内一氧化碳含量小于0.03mg/l,方可进入炉内检查。
3. 点炉
发生炉经过烘烤并确认设备完好即可点炉。点炉前,首先应装适量炉渣,上面架有木柴,再加上易燃引火物,堵好人孔,打开探火孔和自然通风活门,拉开钟罩阀;在探火孔几处同时点燃木材,待燃烧均匀、炉温大约达到100℃时,注水入灰盘,关闭自然通风阀门,然后给风,使炉底压力保持在200~300pa,当火焰均匀烧旺时,开始逐步适量给煤,培养炉内层次,若含氧量不超过0.5%,即可组织送气。点炉时应注意汽包的水位和送气阀门、给水阀门的开闭情况;注意各水封部位和灰盘水的水位应保持少量溢流;要注意各仪表是否可靠。
4. 停炉
① 发生炉在下列情况下应单台停炉:
a. 灰盘底盘、水套、炉底水封及其他构件等发生漏水现象;
b. 底层风帽断裂、加煤机构严重卡紧无法转动和主要部件损坏严重;
c. 出现严重故障,非停炉不能修复时。
② 停炉时应停止向炉内送风,、加煤,封好竖管水封,拉开钟罩阀放散,与管路断开,并保持一定的炉出压力。
③ 关小竖管(洗涤塔)的循环水,并保持溢流。
④ 适当加大蒸汽量进行灭炉,经过试钎确认膛内已经熄灭,停供蒸汽,打开炉体人孔及探火孔,停供软化水。
⑤ 在探火孔取样化验合格,温度降低,可以进入炉内检查。
第2篇 人工煤气场站安全管理措施——焦炉煤气场安全管理
一、焦炉煤气区域布置
煤气的生产、净化和回收设施,是工厂的重大危险源和污染源,国家《工业煤气安全规程》和其他有关安全规程都对其区域布置和安全防护做了相应的规定。关于区域布置,主要考虑所在地区的风向、风速。
1. 风玫瑰图
风玫瑰图分为风向频率玫瑰图、风速频率玫瑰图和风污染系数玫瑰图。
玫瑰图是用圆的角度来表示事物发生的时序,用径向尺度表示事物发生的频数或频率,将径向尺度所定点连接成的封闭图形。
风向玫瑰图是根据所在地区多年平均体积的各个风向吹风次数的百分比数值,即频率数,按照一定比例绘制的。玫瑰图所表示风的吹向,是从外面吹向玫瑰中心。
2. 居民区布置
国家《工业企业煤气安全规程》规定:生产、净化和回收设施应布置在居民区夏季最小频率风向的上风侧(以居民区为风向玫瑰图的玫瑰中心而言)。
与居民区的安全和卫生防护距离,按照国标gb 11661—89《焦化厂卫生防护距离》来考虑,见表3-3。
表3-3 焦化厂与居民区间防护距离
风速/(m/s)
距离/m
<2
800
2~4
1000
>4
1400
新建焦炉应布置在居民区夏季最小频率风向的上风侧,其厂区边缘相距需在1000m以上,中间应设防护林带。
3. 工厂区布置
国家《工业企业煤气安全规程》规定:生产、净化区域应布置在居民区夏季最小频率风向的上风侧。
煤气生产、净化、回收系统等应布置在工厂区主要建筑物夏季最小频率风向的上风侧。厂房与生产车间的距离应符合表3-4的要求。
表3-4 厂房与生产车间距离
煤气产量/(m3/h)
至生产车间的距离/m
备注
≤6000
可与用户车间直接连接,但要用防火墙隔开
至其他车间的距离不小于13m
>6000
不小于13m
4. 煤气生产、净化和回收设施的布置
煤气生产厂的操作室、计器室、办公室、生活室和其他行政福利设施应布置在煤气生产、净化、回收设施厂区夏季最小频率风向的下风侧。
煤气净化、回收系统的设备、成分、煤气柜以及其他有可能泄漏煤气的其他部件,应布置在主厂房夏季最小频率风向的上风侧。
焦化厂的煤场和焦油车间应布置在焦化厂区最小频率风向的上风侧,沥青生产装置应布置在厂区边缘。
5. 作业岗位布置
对固定或相对固定且人工作业较为频繁的岗位,应布置在煤气设备、设施和其他可能泄漏密切部位、部件的最大频率风向的上风侧。
二、焦炉生产区
1. 焦炉煤气回收、净化工艺
焦炉煤气回收、净化工艺图如图3-1所示。
2. 焦炉煤气冷却、除焦油、脱硫、脱萘
(1) 冷却器其作用是冷却焦炉出口高温煤气(荒煤气)。
出焦炉炭化室的焦炉煤气温度很高,一般在650~750℃左右,由于煤气冷却过程中排除大量的水、焦油、萘和少量的硫化物。
焦炉煤气首先进入集气管,高温煤气在70℃,(1.76~1.96)×105pa循环氨水喷淋下,氨水蒸发吸收大量热使煤气大幅度降温,同时60%左右焦油冷凝下来。这时煤气温度80~85℃左右。
焦炉煤气离开集气管到初冷器,煤气继续冷却至25~35℃.此时焦油和水大部分被冷凝。
① 焦炉煤气的直接冷却由集气管出来的80℃左右的荒煤气经气液分离器后进入填料式冷却塔,经氨水喷淋冷却到30℃。此时90%以上的焦油、80%左右的氨、60%以上的萘,以及大约50%的硫化氢和氰化物被清除。直接冷却后的煤气温度应小于35℃.
② 焦炉煤气的间接冷却从集气管出来的荒煤气首先进入气液分离器,然后进入立管式并联间接冷却器,煤气走管间,冷却水走管内。在煤气初冷同时,煤气中绝大部分焦油气、水汽、萘蒸气在初冷器内被冷凝下来,萘则溶于焦油中,一定数量的氨、二氧化碳、硫化氢、氢氰酸则溶于冷凝水中。煤气中仍含有1.5~2.og/m3(标准状态下)的雾状焦油,被鼓风机送至电捕焦油器。
(2) 电捕焦油器其作用是脱除荒煤气中的焦油。
电捕焦油器至少应两台并联装置,一台检修时,应保证煤气在其余各台内流速不大于电捕焦油器所允许的上限值。
电捕焦油器的工作原理时借助于焦油器中的金属圆管和沿管中心的导线作电极,在电晕区域由于急速碰撞电离,形成大量的正离子和负离子。负离子向管壁运动,正离子向电晕极运动。在电捕焦油器的大部分空间里,焦油雾滴带负电荷并向管壁运动,由于管本身接地,故带电焦油粒子到达管壁后即放电沉积于壁面上。而煤气离子又重新变成煤气分子,从电捕焦油器中逸出。
(3) 脱硫
焦炉煤气中在未净化前通常含有硫化氢6~309/m3(标准状态下),根据城市煤气设计规范,若焦炉煤气作为城市煤气用,则其硫化氢必须小于20mg/m3(标准状态下)。
硫化氢的脱除有干法、湿法两种方法。
① 湿法脱硫焦炉煤气在脱硫塔内与塔顶喷淋的脱硫溶液逆流接触,脱除硫化氢后的煤气经液沫分离器后供用户。
② 湿法脱硫工作原理焦炉煤气中,硫化氢在脱硫塔内与塔顶喷淋的吸收液逆流接触,被碱液所吸收。
na2c03+h20→nahs+nahc03
2nahs+4na2vo3(偏钒酸钠)+h2o→na2v4o9(焦钒酸钠)+2s+4naoh
na2v409+2a.d.a+2naoh+h20→na2vo3+2a.d.a
还原状态的a.d.a在再生塔内通入空气氧化再生成氧化态的a.d.a。
nahco3与naoh又作用再生碳酸钠。
nahc03+naoh→na2co3+h20
③ 干法脱硫干法脱硫,即箱式常压氢氧化铁法脱硫。
焦炉煤气通过含有氢氧化铁的脱硫剂,煤气中的硫化氢与之反应。
2fe(oh)3+3h2s→fe2s3+6h20
fe(oh)2+h2s→fes十h2o
当硫在脱硫剂中富集到一定程度后,使脱硫剂与空气接触,在有水存在时,空气中的氧将铁的硫化物又转化为氢氧化铁。
2fe2s3+302+6h2o→4fe(oh)3+6s
4fes+302+6h20→4fe(0h)3+4s
(4) 萘的最终脱除最终脱萘塔,采用填料式结构形式。
洗萘用油应为无萘柴油,一般采用直馏轻柴油,其用量按出塔柴油的含萘量小于2%计算。
3. 主要生产场所安全要求
(1) 煤气危险区域的划分煤气生产、净化、回收、输送和使用的主要建(构)筑物和生产场所,应进行危险的辨识、分析、评价、等级划分以及在此接触上相应规定出煤气安全设计、煤气安全管理、安全防护装置和安全防护措施等一系列要求,这是煤气安全的基础工作。
危险区域分为直接危险区域和间接危险区域。直接危险区域是指煤气在生产、净化、回收、输送、储存以及使用时,直接产生着火或爆炸危险的一切区域;间接危险区域是指由于直接危险区发生着火或爆炸,引起蔓延和远距离作用,会对人或物造成严重危害,仅需对危害后果采取保护措施的区域。
危险区域又分为直接着火危险区和直接爆炸危险区。主要考虑物质的安全技术参数是:最大爆炸压力、上下爆炸极限、闪点、上下爆炸点、自燃点、比重(气态)、扩散系数、沸点、可燃气体或液体的数量、可能泄漏的数量等。
按照gbj 16—87《建筑设计防火规范》、《爆炸危险场所电气安全规程(试行)》标准,有关煤气危险区域划分情况:
① 煤气火灾危险性分类煤气生产、净化、回收和使用的主要生产场所,按照《建筑设计防火规范》将其火灾危险性分为甲、乙、丙、丁、戊五类。其中,甲类主要为生产、使用或储存爆炸下限小于10%的可燃气体或闪点小于28℃的易燃液体;乙类主要为生产、使用或储存爆炸下限大于等于10%的可燃气体或闪点28~60℃的易燃液体;丙类为闪点大于等于60℃的可燃液体和可燃固体。工厂煤气生产和使用中常见物质和常见煤气的火灾危险性分类,以及煤气发生炉主要生产场所火灾危险性分类,见表3-5、表3-6。
② 煤气爆炸危险性分类按照《爆炸危险场所电气安全规程(试行)》中采用的分级方法,将可燃气体和蒸汽与空气混合形成爆炸性气体混合物的场所分为三个区域等级:q-1级区域是在正常情况下,爆炸性气体混合物连续地、短时间频繁出现或长时间存在的场所;q-2级区域是在正常情况下,爆炸性混合物有可能出现的场所;q-3级区域是在正常情况下,爆炸性气体混合物不能出现,仅在不正常情况下偶尔短时间出现的场所。
在进行煤气危险区域划分时,应同时考虑煤气的易燃、易爆和毒性三大特性,进行综合、系统的辨识、分析、评价、划分煤气危险区域和危险源。
表3-5 常见可燃气体火灾危险性分类
名称
闪点/℃
空气中自燃点/℃
爆炸范围/%
《建筑设计防火规范》危险性分级
下限
上限
氢
400
4.0
75.9
气体,爆炸下限<10%,为甲类
甲烷
537
5.0
15.0
乙烷
515
2.9
13.0
乙烯
425
2.7
34.0
丙烷
450
2.1
9.5
丙烯
460
2.0
11.7
丁烷
460
1.5
8.5
焦炉煤气
560
4.5
35.8
油制气
3.7
25.7
天然气
5.0
15.0
一氧化碳发生炉煤气
608.9
12.5
74.0
气体,爆炸下限>10%,为乙类
600
21.5
67.5
表3-6 煤气加压站、混合站建筑物的安全要求
名称
火灾危险性分类
建筑耐火等级
名称
火灾危险性分类
建筑耐火等级
煤气加压站主厂房①
乙
二
煤气加压站管理室
二
煤气混合站主厂房②
乙
二
排水器室
乙
二
焦炉煤气抽气机主厂房
甲
二
燃气厂室外净化系统
甲
煤气混合站管理室
二
① 发生炉煤气加压机房按有爆炸危险的乙类生产厂房设计。
② 当混合煤气发热值大于12552kj/m3(3000kcal/m3)(标准状态下)爆炸下限小于10时,煤气混合站按甲类生产厂房设计。
(2) 安全距离安全距离是煤气安全的重要参数,包括煤气生产、净化、回收、输送、储存和使用系统与周围建(构)筑物和设施之间的安全距离,以及煤气系统内部各设备、设施之间的安全距离两个方面。《建筑设计防火规范》规定:散发可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房与明火或散发火花的地点的防火间距不应小于30m。《工业企业煤气安全规程》规定:煤气冷却、净化区域距焦炉侧不小于40m,各塔、器距专用铁路中心线不小于20m,与主要道路边缘距离不小于lom;焦炉煤气管道至地面净距不小于4.5m;各用户煤气分配主管至地面净距不小于4.5m;煤气管道与架空电力线垂直净距一般不小于3.5m,与熔化金属、熔渣出口及其他火源不小于10m。
(3) 安全防护系统煤气生产、净化、回收、输送和使用的情况较为复杂,但就煤气安全设计和管理来说,应进一步探索应用先进的管理理论和方法来考虑这一重要的问题。
利用有效的抽风或通风,可把安全防护范围内的可燃气体限制在爆炸限度以下,而且可降低到毒性危险性浓度之下。焦炉煤气、天然气和其他爆炸下限小于10%的煤气以及混合煤气的厂房等甲级危险区域,有爆炸危险的建(构)筑物,应满足每小时换气不小于8次的要求。
① 《工业企业煤气安全规程》规定焦炉煤气生产、净化区域应设有消防车道,可与邻近厂房的消防车道统一考虑;煤气区域不得设置与产品无关的易引起火灾的设备与建筑物。焦炉煤气冷却、净化区应布置在焦炉的机侧或一端,其建(构)筑物最外边线距焦炉炉体边线应不小于40m,中小焦炉可适当减小,但不得小于30m;煤气初冷器应正对抽气机室,按单行横向排列,初冷器出口煤气集合管中心线与抽气机室的行列线距离应不小于1om;煤气冷却、净化系统的各种塔器与厂区专用铁路中心线应不小于20m,与厂区主要道路的最边缘距离应不小于10m。对具有爆炸危险性的建(构)筑物,电气设备、设施应采用防爆型。
② 《工业企业煤气安全规程》规定装煤车的装煤漏斗上应有防止煤气、烟尘泄漏的设施,炭化室装煤孔盖与盖座间,炉门与炉门门框间应保持严密;上升管内应设有氨水、蒸汽等喷射设施;一根集气管应设两个放散管,分别设在吸气弯管的两侧,并应高出集气管走台5m以上,放散管的开关应能在集气管走台上操作,放散管应设有蒸汽管;集气管一端应装有事故用工业水管;集气管上部应设清扫孔,并保持严密不漏;采用双集气管的焦炉,对着上升管口的横贯管断下部设防火罩;焦炉地下室两端应有安全出口,并应设置斜梯,应加强地下室的通风,地下室煤气分配管的净空高度不小于1.8m。焦炉地下室、焦炉两侧走廊、煤塔底层的仪表室、煤塔炉间台底层、集气室、仪表间都属于甲类生产火灾危害厂房;焦炉地下室、两侧烟道走廊、煤塔炉间台底层、交换机仪表间等地应按照q-3级选用电气设备,并应设有事故照明。
焦炉煤气冷却及净化系统中的各种塔、器,应设有吹扫用蒸汽管;各种塔器的入口和出口管道上应设有压力计和温度计;电捕焦油器入口和洗涤塔后应设隔断装置,应设有当煤气含氧量达到1%或蒸汽绝缘保温箱温度低于规定要求时切断电源的装置,应设有放散管、蒸汽管。
煤气管理室应装设二次检测仪表及调节装置,一次仪表不得引入管理室内;站房内宜设有一氧化碳监测装置,并把信号传送到管理室内;加压站、混合站的值班人员不应少于两人,室内禁止烟火;站房内需设有消防设备。
(4) 安全管理由于煤气具有易燃、易爆和毒性等三大危害特性,容易发生火灾、爆炸和中毒事故,是工厂的重大危险源和污染源之一。为了保证煤气设施安全运行和职工生命健康,必须对煤气进行严格的安全管理。
煤气安全制度主要有:
a. 煤气设备、设施明确管理区域,建立与健全煤气安全生产责任制;
b. 煤气安全标准化作业建设、指导书;
c. 煤气设备、设施要有完整的设备、技术档案管理制度;
d. 对各种主要的煤气设备、阀门、放散管、管道支架等进行编号管理,在煤气管理室挂有煤气工艺流程图,并标明设备及附属设施的编号;
e. 对从事煤气工作人员进行安全知识教育和技术操作培训,并经考试合格后才准独立工作,对职工操作技能定期复试;
f. 煤气设施的操作人员定期进行体检,并做好记录,不符合要求的不得从事煤气作业;
g. 对煤气32艺设备、设施进行日常的、定期的和系统的安全检查和评价;
h. 煤气的危险源分级管理和控制;
i. 安全阀、防爆阀等应定期进行检查、校验;反映、显示和控制系统运行安全状况必要设施的各种仪表、信号及报警、自控装置应定期校验,保证灵敏准确;
j. 对煤气危险区的危险物质浓度定期进行测定;
k. 煤气设备动火作业,要有安全措施和动火许可证。
每个生产、供应和使用煤气的企业,必须设有由企业安全管理部门领导的半军事化的煤气防护站或煤气防护组,经常组织检查煤气设备及其使用情况,协助组织煤气中毒、着火、爆炸事故的抢救和救护,审查和监护各种带煤气作业,以及制止违反煤气安全规程的危险工作等。
《工业企业煤气安全规程》还规定:煤气防护站应设有煤气急救专用电话;防护站应设有化验室、氧气充填室、教育室、救护设备储存室和修理室等,并配有氧气呼吸器、通风式防毒面具、氧气泵、自动苏生器、隔离式自救器、担架、各种有毒气体分析仪、防爆测定仪以及供煤气危险作业和抢救的其他设施等。
4. 煤气设备与管道附属设施安全要求
(1) 燃烧装置煤气的燃烧装置,通常称为煤气火嘴。煤气与空气的混合速度是决定燃烧速度、温度与火焰性质的主要因素。为防止煤气燃烧时回火、脱火等发生事故时,避免事故的发生和扩大,《工业企业煤气安全规程》规定:当燃烧装置采用强制送风的燃火嘴时,煤气支管上应安装逆止装置或自动隔断阀,在空气管道上应设泄爆膜;燃烧装置的煤气、空气管道应安装低压报警装置;空气管道的末端应设有放散管,放散管应引到厂房外。
(2) 隔断装置煤气隔断装置是重要的生产装置,也是重要的安全装置。对煤气管道用的隔断装置的基本要求如下所述。
① 安全可靠生产操作中需要关闭时能保证严密不漏气;检修时切断煤气来源;没有漏入停气一侧的可能性。
② 操作灵活煤气切断装置应能快速完成开、关动作,适应生产变化的要求。
③ 便于控制能适应远程、集中自动化控制操作的要求。
④ 经久耐用配合煤气管道使用的煤气切断装置必须考虑耐磨损、耐腐蚀,保证较长期的使用寿命。
⑤ 维修方便隔断装置的密封、润滑材料和易损件应能在煤气正常输送中进行检修,日常维护中便于检查,能采取预防或补救措施。
⑥ 避免干扰其开关操作不妨碍周围环境,也不因外来因素干扰而无法进行操作或功能失效。
常用隔断装置有:闸阀、插板、蝶阀、水封、眼镜阀、扇形阀、旋塞、盲板。
① 插板插板是可靠的隔断装置。现用插板已将原来的硬密封改为胶衬软密封的电动叶形插板和密封预压式插板。
安装的插板、管道底部离地面的净空距:金属密封面的插板不小于8m,非金属密封面的插板不小于6m,在煤气不易扩散地区需适当加高,封闭式插板的安设高度可适当降低。
② 闸阀闸阀是使用较为广泛的切断装置,但因严密性差,必须与水封或盲板联合使用,或与眼镜阀联合使用,才可以成为安全可靠的切断装置。
所用闸阀的耐压强度应超过煤气总体试验的要求;煤气管道使用的明杆闸阀,其手轮上应有“开”或“关”的字样和箭头,螺杆上应有保护套。安装闸阀时,应重新按出厂技术要求进行严密性试验,合格后才能安装。
③ 密封蝶阀密封蝶阀不能作为可靠的隔断装置,只有和水封、插板、眼镜阀等并用时才是可靠的隔断装置。
密封蝶阀的公称压力应高于煤气总体严密性试验压力;单向流动的密封蝶阀,在安装时应注意使煤气的流动方向与阀体上的箭头方向一致;轴头上应有开、关程度的标志。
④ 水封因水封制作、操作和维护较简便、投资少而得到较为普遍的应有。
水封只有装在其他隔断装置之后并用时,才是可靠的隔断装置。水封的有效高度为煤气计算压力加500mm。水封的给水管上应设u形给水封和逆止阀。煤气管道直径较大的水封,可就地设泵给水,水封应在5~15min内灌满。禁止将排水管、满流管直接插入下水道,水封下部侧壁上应安设放散管、吹扫用的进气头和取样管。
⑤ 其他切断装置眼镜阀应安装在厂房外,不宜单独使用,应设在密封蝶阀或闸阀后面。
旋塞一般用于需要快速隔断的支管上,其头部应有明显的开关标志。用于焦炉的交换旋塞和调节旋塞应用2×104pa的压缩空气进行严密性试验,经30min后压力降不超过500pa为合格。试验时,用全开和全关两种状态试验。
盲板主要适用于煤气设施检修或扩建蔓延的部位。盲板应用钢板制成并无砂眼,两面光滑,边缘无毛刺;盲板厚度按使用目的经计算后确定;堵盲板的地方应有撑铁,便于撑开。
(3) 放散装置放散管可分为吹扫煤气放散管和调压煤气放散管。
吹扫煤气放散管是煤气设备和管道置换时的吹刷装置,其作用是使煤气设备和管道内部不存在煤气与空气(氧)的混合爆炸性气体。在煤气设备和管道的最高处、煤气管道以及卧式设备的末端、煤气设备和管道隔断装置前等均应安设吹扫用的煤气放散管。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。放散管的阀门前应有做爆炸试验用的取样管。放散管口应采取防雨、防堵塞措施。煤气设施的放散管不能共用。禁止在厂房内或向厂房内放散煤气。
调压煤气放散管应安装在净煤气管道上,并设有点火装置和灭火设施。其管口高度应高出周围建筑物,距地面不小于30m,山区可适当加高;所放散煤气必须点燃。
(4) 冷凝水排水器目前,工厂副产煤气大多采用湿式净化工艺,煤气管道输送的是水蒸气饱和的煤气,还含有煤气流携带的机械水,以及酚、氰、萘、油雾等杂质和固体尘粒,因此在管道输送过程中产生大量的冷凝液。冷凝液较多时,造成煤气压力异常波动,甚至会造成输送停止等严重后果。特别是焦炉煤气中萘是冷凝液中主要的凝聚物,在输送过程中,萘结晶后与焦油蒸气形成稠度大的胶体粘贴在管壁,降低煤气流通面积,甚至会堵塞管道。因此,每200~250m的间距应设置一个排水器,排水器水封的有效高度为煤气计算压力加500mm。
煤气管道冷凝液的排放,应考虑到冷凝液所含有害成分的危害。焦炉煤气冷凝液中含有挥发酚、硫化物、氰化物、苯等有害物质,因此其排放必须符合国家有关的职业安全健康和环境保护有关的法律法规和标准的要求。另外,冷凝液中的溶解气体,排放时随压力降低会释放出来,其中一氧化碳、硫化氢、氨、苯、甲苯和酚等,经呼吸道会造成中毒;苯、酚易被皮肤吸收;二氧化碳、甲烷和乙烯等易滞留在不通风处,使人窒息;局部还可能达到爆炸范围,有引起着火、爆炸的危险。因此,煤气管道排污区域应视为煤气危险区域来管理,其排放不得与生活下水道相连通,并限制在就地或有限范围内集中处理。
《工业企业煤气安全规程》规定:排水器设在露天的,在寒冷地区应有防冻措施,对于室内的应有良好的自然通风。排水器应设有清扫孔和放水的闸阀或旋塞;每只排水器均应设检查管头;溢流管口应设漏斗;排水管应设闸阀或旋塞;两条或两条以上的煤气管道及同一煤气管道隔断装置的两侧,宜单独设置排水器,如设同一排水器,其水封
(5) 补偿器煤气管道补偿可采用自然补偿和补偿器补偿。
自然补偿如采用l形、z形等布置形式,管道可在固定点区段内自由变形,受部分半绞接支架约束,采用近似悬臂架或摇摆支架。
补偿器有波形、鼓形、方形、填料形等。补偿器安装时应进行冷紧,以便发挥补偿器的作用,减少管道安装补偿器数量。
补偿器宜选用耐腐蚀材料制造。带填料的补偿器,需有调整填料紧密程度的压环;补偿器内及煤气管道表面应经过加工,厂房内不得使用带填料的补偿器。
(6) 泄爆阀泄爆阀是煤气、空气系统运行重要的安全设施。泄爆阀安装在煤气设备易发生爆炸的部位;泄爆阀应保持严密,泄爆膜的设计应经过计算;泄爆阀端部不应正对建筑物的门窗。
(7)其他
① 蒸气管、氮气管煤气设备及管道在停送煤汽时需用蒸汽和氮气置换煤气或空气、在短时间内保持煤气正压力、用蒸汽扫除萘、焦油等沉积物时应安装蒸汽管或氮气管接头。
蒸汽管或氮气管接头应安装在煤气管道的上面或侧面,管接头上应安装旋塞或闸阀;为防止煤气串入蒸汽或氮气管内,只有在通蒸汽或氮气时才能把蒸汽或氮气管与煤气管道连通,停用时必须断开或堵盲板。
② 管道标志和警告牌厂区主要煤气管道应标有明显的煤气流向和种类的标志。所有可能泄漏煤气的地方均应挂有提醒人们注意的警告标志。
③ 梯子、平台煤气设施的人孔、阀门、仪表等经常有人操作的部位,均应设置固定平台。平台、栏杆和走梯的设计应遵守gb 4053.1—83、gb 4053.2—83、gb4053.3—83、gb 4053.4—83《固定式钢直梯》、《固定式钢斜梯》、《固定式工业防护栏杆》和《固定式钢平台》的有关规定。
④ 人孔、手孔在闸阀后、较低的管段、膨胀器或蝶阀组附近、设备顶部和底部、煤气设备和管道需经常入内检查的地方,均应设置人孔。人孔直径应不小于600mm,直径小于600mm的煤气管道设手孔时,其直径与管道直径相同。人孔盖上应根据需要安设吹扫管头。
三、煤气储存站
(一) 站址的确定
当城市采用低压气源,而且供气规模又不特别大时,燃气供应系统通常采用低压储气,与其相适应需建设低压储配站。低压储配站的作用是在低峰时将多余的燃气储存起来,在高峰时通过储配站的压缩机将燃气从低压储罐中抽出压送到中压管网中,保证正常供气。
城市燃气供应系统中设置储配站的数量及其位置的选择,需要根据供气规模、城市特点,通过技术经济比较确定。
当城市燃气供应系统中只设一个储配站时,该储配站应设在气源厂附近,称为集中设置。当设置两个储配站时,一个设在气源厂,另一个设置在管网系统的末端,称为对置设置。根据需要,城市燃气供应系统可能有几个储配站,除有一个储配站设在气源厂附近外,其余均分散设置在城市其他合适的位置,称为分散设置。
储配站的集中设置可以减少占地面积,节省储配站投资和运行费用,便于管理,分散布置可以节省管网投资,增加系统的可靠性,但由于部分气体需要二次加压,多消耗一些电能。
储配站通常由低压储气罐、压送机室、辅助室(变电室、配电室、控制室。水泵房、锅炉房)、消防水池、冷却水循环系统、及生活间(值班室、办公室、宿舍、食堂和浴室等)所组成。
储配站储罐应设在站区年主导风向的下风向,两个储罐的间距等于相邻最大罐的半径;储罐周围应有环形消防车道;要求有两个通向市区的通道。锅炉房、食堂和办公室等有火源的建(构)筑物宜布置在站区的上风向或侧风向。站区各建(构)筑物之间的距离应满足建筑设计防火规范的要求。
(二) 储气设施
煤气柜,也称煤气罐,可有效回收剩余煤气,稳定煤气管网压力,提高煤气利用率。
1. 煤气柜分类及布置原则
(1) 煤气柜分类工厂煤气柜一般是低压储气罐,按其密封方式分为湿气煤气柜和干式煤气柜两类。
湿气柜分为钟罩和塔节,钟罩和塔节随煤气的进出而升降。湿气煤气柜按其结构形式分为直立导轨式和螺旋式两种。湿气柜靠水密封,密封性好,易于制造、安装,操作维护简便,运行可靠,但基础荷载大,地基条件要求高,基础工程费用大,寒冷地区需考虑水槽防冻问题,且受塔体结构限制,储存煤气压力低,不同塔节浮起时,压力变化大,对稳定煤气管网压力效果较差。
螺旋式湿气柜不能承受强烈的风压,风速较高的地区不宜设置。现已经运行的螺旋赛以下部分,随活塞上下运动而增减其储气量。按其结构形式可分为曼型(man型)、可隆型(klonne型)和威金斯型(wiggins型)。干式煤气安装精度要求高,制造和施工较难,但占地面积小,金属耗量少,投资小,其最大优点是储存煤气压力较高,运行中煤气压力稳定。
干式煤气柜特征见表3-7。
表3-7 干式煤气柜特征
类型名称
曼型
可隆型
威金斯型
结构型式
油环式
干油环式
布帘式
外形
正多边形
正圆形
正圆形
密封方式
稀油密封
干油密封
橡胶夹布帘密封
活塞型式
平板桁架
拱顶
t型挡板
储气压/mmh2o
600~800
600~850
250~600
注:1mmh2o=9.80665pa。
(2) 布置原则新建湿式煤气柜不得建设在居民稠密区,必须远离大型建筑、仓库、通信和交通枢纽等重要设施,并应布置在通风良好的地方。
煤气柜周围应设有围墙、消防车道和消防设施。
煤气柜的防火要求以及建筑物、场所的防火间距应符合《建筑设计防火规范》的规定。一般煤气柜之间的防火间距应不小于相邻的两座煤气柜中较大煤气柜的半径;干式煤气柜防火间距应较湿式煤气柜与建筑物、场所防火间距规定要求增加25%。湿式煤气柜与建筑物之间的防火间距,湿式煤气柜与建筑物、场所防火间距见表3-8、表3-9。
表3-8 湿式煤气柜与建筑物之间的防火间距单位:m
厂外铁路(中心线)
厂内铁路(中心线)
厂外道路(路边)
厂内道路
架空输电线
主要
次要
25
20
15
10
5
不小于1.5倍杆高
表3-9 湿式煤气柜与建筑物、场所防火间距单位:m
建筑物名称
煤气柜容积/m3
≤5000
5000~10000
>10000
明火或散发火花地点,民用建筑,易燃、可燃液体储罐和易燃材料场所,甲类物品仓库
25
30
40
不同耐火等级的其他建筑物
一、二级
12
15
20
三级
15
20
25
四级
20
25
30
注:干式煤气柜防火间距应按上表规定增加25%。
2. 煤气柜容量的确定
焦炉煤气柜的容量,应包括以下几个部分。
(1) 焦炉煤气压送机突然故障的安全容量当焦炉煤气压送机突然发生故障,煤气供应量突然减少,用户更换燃料或停用煤气处理过程中,需由煤气柜继续供给焦炉煤气。这部分煤气容量,称为焦炉煤气压送机突然故障的安全容量。
(2) 波动调节容量煤气的发生和使用不断变化,常造成煤气供应的不平衡。这部分气柜容量主要用来调节焦炉煤气发生和使用不平衡造成的煤气量的波动。
(3) 突然发生的过剩煤气安全容量当厂内最大的一台焦炉煤气加压机突然发生故障,焦炉煤气出现过剩,在打开放散滞后时间内,过剩的煤气需进入气柜。煤气柜应经常保留过剩煤气安全容量。
(4) 煤气柜安全容量为使煤气柜在生产中安全运行,不允许升到最高点,或降至最低点,以免因碰撞而损坏,为此应留有上、下限安全容量。干式煤气柜取总柜容的10%,湿式煤气柜为柜容的15%~20%。
以上四部分容量之和,即为焦炉煤气柜的容量。
3. 煤气柜安全要求
(1) 煤气置换煤气或空气的置换是煤气柜安全管理的重要环节。煤气柜在投产启用前或检修前均需进行气体置换,以避免煤气与空气在柜内形成爆炸性混合物。置换方法主要有间接置换和直径置换两类。
煤气柜使用惰性气体进行间接置换,不会产生爆炸和污染,是安全可靠的方法。置换介质可选用氮气、二氧化碳、惰性气体发生器产生的烟气或煤气燃烧器在控制空气比例下完全燃烧所产生的烟气,以及水煤气制气装置产生的吹扫气。
① 间接置换煤气柜启用前使用惰性气体置换空气时,应将排气口打开,塔节或活塞处于最低安全位置,通过进口或出口排放惰性气体。应注意吹扫的对象还包括煤气柜的进口管道和出口管道。关掉惰性气体,接通煤气管道,在尽可能地置换惰性气体。在整个置换过程中,应始终保持柜内正压,一般约1500pa,最低不小于500pa。对煤气柜内的混合气体取样分析,合格后可投入正常使用。
在煤气柜进行检修和停止使用需要吹扫煤气时,同样,气柜应排空到最低安全点,关闭进口与出口阀门,使气柜完全隔离;应保持气柜适当的正压力;所选用的惰性气体介质不应含有大于1%的氧或大于1%的co,使用氮气吹扫时,所使用的氮气量必须大于气柜容积的2.5倍;惰性气体源应连接到能使煤气低速流动的气柜最低点或最远点位置上,正常情况下应连接在气柜进口或出口管路上;顶部排气口打开,以使吹扫期间气柜保持一定压力;吹扫要持续到排出气体成为非易燃气体,使人员和设备不会受到着火、爆炸和中毒的危害,可用气体检测仪对气柜内的气体进行检测;用惰性气体吹扫完毕,应将惰性气体从气源断开。然后向气柜内鼓入空气,用空气吹扫应持续到气柜逸出气体中co含量小于0.01%,氧的浓度不少于18%(体积百分数),还应监测苯、烃类等含量,达到无毒、无害状态(无着火、爆炸危险,人员可不戴呼吸器进入气柜内工作);气柜吹扫符合规定要求,并经指定人员检查确认和规定人员批准后,且经检查现场没有可燃性气体或沉积物时,方可进行焊接、气割或火焰清理等动火作业以及其他检修作业。
② 直接置换煤气柜用煤气直接置换的方法,危险性较大。因为在用煤气直接置换过程中,煤气与空气的混合气体必定经过从达到爆炸下限至超过爆炸上限的过程,存在着着火、爆炸的危险,此外,用煤气直接置换必将向大气中放散大量煤气,对周围环境造成污染,所以一般不宜使用此方法。限于条件或其他原因而采用煤气直接置换方法时,必须采取严格的特殊防范措施,如煤气柜周围100m内应设警戒线,进入煤气流经管道的速度不得大于10m/s,整个煤气柜应有良好的接地(任何部位接地电阻均应小于4ω)等。
(2) 煤气柜安全管理煤气柜周围应设有防止任何未经批准的人接近煤气柜的围墙等设施,柜梯或台阶应装有带锁的门;四周6m之内不应有障碍物、易燃物和腐蚀性物质;煤气柜所有工作处,均应有安全通道和安全作业区,在高出地面2m的气柜上任何部位工作应有合适的工作台,备有安全带和面具;出口和入口的连接件应与气柜完全隔开;气柜的固定地点或入口处应备有相应的警戒标志、呼吸装置、灭火装置和其他急救设备;放起点周围15m要清除火源;在气柜外壳或进入气柜工作必须经特殊批准,进入气柜应至少2人,要有专人监护,并有气柜内发生意外事件的报警或无线电通讯装置,不得穿戴易产生火花的衣服、鞋帽,并备有呼吸器等急救设备。
湿式柜每级塔节水封的有效高度不小于最大工作压力的1.5倍;应设有容积指示装置,充气达到上限时自动放散和手控放散装置,气柜容积降到下限自动停止向外输出煤气或自动充压装置;操作室应设有压力计、流量计、高度指示计和容积上下限声光信号。
干式柜应设有连续监测活塞上方大气和异常报警装置、油泵供电失灵报警装置,气柜内部发生意外事件时能从气柜顶部传到地面的报警装置;控制室应设活塞升降速度、煤气出入口阀开度、煤气放散阀和调整阀开度以及放散管流量等测定和显示装置,以及各种阀的开关和故障信号装置;大型煤气柜应设外部和内部电梯,电梯应有极限开关和防止超载、超速装置和救护提升装置。
(3) 煤气柜安全检查
① 湿式柜安全检查重点气柜水分析,导轨垂直度,气柜垫块,上下挂圈水位,导轨框架结合点、铆接缝的搭接边缘、螺旋导轨的板面和柱子的腐蚀状况,梯子和扶手状况,埋地柜体外壳各部位状况,防爆装置和防冻设施状况等。
② 干式柜安全检查重点气柜所有活动部件和气柜壁的腐蚀、泄漏情况,密封和密封介质分析以及导轨构件所有活动部分、活塞和套筒倾斜度(不允许超过活塞直径的1/500),导轨和套筒的磨损,油井和油槽,梯子和内部提升机,顶盖和天窗,进出气口和煤气容量安全阀及排污阀,检测仪和遥控指示仪以及电器设备等。
煤气柜安全检查,包括每天例行检查、月检查、季检查和年检查,这是煤气柜安全的基础工作。
4. 辅助设施
储配站通常由低压储气罐、压送机室、辅助室、消防水池、冷却水循环系统及生活间组成。上面对低压储气罐进行了介绍,对辅助设施主要介绍煤气压送机。
在煤气输配系统中,压缩机是用来压缩煤气,提高煤气压力或输送煤气。煤气压送机种类很多,按其工作原理可分为两大类:容积型压缩机、速度型压缩机。在容积型压缩机中,气体压力的提高是由于压缩机中气体的体积被缩小,使单位体积内气体分子的密度增加而形成。在速度型压缩机中,气压的提高是由于气体分子的运动速度转化的结果,即先使气体的分子得到一个很高的速度,然后又使速度降下来,使动能转化为压力能。
在燃气输配系统中容积型压缩机主要有活塞式、转子式、螺杆式和滑片式压缩机。速度型压缩机主要有离心式压缩机。活塞式压缩机按照结构形式可分为立式、卧式、角度式(有可分为l形、v形、w形和扇形等)和对置型压缩机。
(1) 对压缩机室布置的要求压缩机在室内宜单排布置。当压缩机台数较多,单排布置使压缩机室过长时,可双排布置,但两排之间净距应不小于2m。室内的主要通道,应根据压缩机最大部件的尺寸确定,一般应不小于1.5m。
压缩机室内应留有适当的、不影响设备操作和运行的检修场地。
布置压缩机时,应考虑观察和操作方便,同时考虑到管道的合理布置。
压缩机室宜设置起重设备,其起重能力应按照压缩机组的最重部件确定。检修时需要吊装的设备,应布置在起重设备的工作范围内。
对于带有卧式气缸的压缩机,应考虑抽出活塞和活塞杆需要的水平距离。设置卧式列管式冷却器时,应考虑在水平方向抽出其中管束所需要的空间。立式列管式冷却器的管束可垂直吊出,也可卧倒放置抽出。
辅助设备的位置应便于操作,不妨碍门、窗的开启和不影响自然采光和通风。
压缩机之间的净距及压缩机和墙之间的距离不应小于1.5m,同时要防止压缩机的振动影响建筑物的基础。
压缩机室的高度:当不设置吊车时,为临时起重和自然通风的需要,一般屋架下弦高度不低于4m,对于机身较小的压缩机可适当缩小;当设置吊车时,吊车轨顶高度可参照下列参数确定,吊钩自身的长度、吊钩上限位置与轨顶间的最小允许距离及设备需要起吊的高度。
压缩机排气量和设备较大时,为了方便操作、节省占地面积和合理布置管道,压缩机室可双层布置压缩机、电动机及变速器设在操作层(二层),中间冷却器及润滑油系统均放在底层。
压缩机机体一般情况下不装隔声及消音装置,而经常是对压缩机室、压缩机与管道连接部分以及在进出气口等处采取隔声措施。
(2) 压缩机的安全检查压缩机在运行过程中,应按时检查压缩机各机械摩擦部位的注油润滑情况,注意注油量的调整,检查系统有无杂声和不正常的摩擦声。必须设置温度计以测量轴承及转动部分外壳的温度,如温度超出正常温度或发生异常声响时必须立即停车。如发生冷却水源中断供应、气缸密封箱及管道接头严重漏气等情况也应该停止运行,检查故障原因,并及时排除。冷却水的出口温度一般不得超过35~40℃,如超过此温度时应增加冷却水量,以防止机件过热。
第3篇 人工煤气场站安全管理措施—人工煤气基本知识
一、煤气燃烧
1. 燃烧
气体燃料中的可燃成分(如h2、co、cmhn、h2s等),在一定条件下,与氧气发生激烈的氧化作用,并产生大量热和光的物理化学过程称为燃烧。
燃烧反应方程式,是燃气进行燃烧计算的依据。如
ch4+202=c02+2h2o+△h (3-1)
2. 热值
燃烧热或热量,是表示物质吸热或放热多少的物理量。固体燃料或液体燃料,采用1kg燃料完全燃烧时所产生的热量,作为该燃料的发热量;气体燃料,则采用1m3(标准状态下)燃料完全燃烧时所产生的热量,作为该燃料的发热量。
常用热值单位为kcal/m3,国际单位为kj/m3,其换算关系为:
1kcal=4.1868kj
燃气的热值可分为高热值和低热值。高热值用qh或hh表示,是指一标准立方米燃气完全燃烧后,其烟气被冷却至原始温度,而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。低热值用ql或hl表示,是指一标准立方米燃气完全燃烧后,其烟气被冷却至原始温度,但其中的水蒸气仍是蒸汽状态时所放出的热量。
煤气是混合气体,其热值可由煤气组成的各单一气体的热值,按混合法则来计算:
q=q1r1+q2r2+…+qnrn(3-2)
式中q一煤气的高热值或低热值;
qn——煤气中各可燃组分的高或低热值;
rn一——煤气中各可燃组分的容积成分。
3. 燃烧的空气需要量和燃烧产物量
燃烧必须具备三个条件,即:有可燃物质的存在;充分的供应空气或氧;可燃物质达到着火温度以上。
燃烧所需的氧气,一般从空气中直接获得。如若不考虑干空气中少量的二氧化碳和其他气体,则干空气的容积成分含氧为21%,氮79%;重量成分,含氧为23.2%,氮76.8%。干空气中氮与氧的容积比为:
燃烧所需理论空气量,是指1m3(标准状态下)(或kg)燃气按燃烧反应式完全燃烧所需空气量,单位m3/m3(标准状态下),或m3/kg(标准状态卜)。例如氢气的燃烧。
h2+0.5o2+0.5×3.76n2=h20+0.5×3.76n2(3-4)
上述反应式表明,1m3(标准状态下)氢气完全燃烧需0.5m3(标准状态下)氧气或2.38m3(标准状态下)空气,燃烧后生成2.88m3(标准状态下)烟气[如果和纯氧反应,则生成1m3(标准状态下)水蒸气]。
在实际燃烧中,因燃气与空气混合不均匀性等因素影响,只供给理论空气量v0不能完全燃烧,因此实际空气量v应大于理论空气量。实际空气量与理论空气量的比值α称为过剩空气系数。
二、煤气压力
1. 压力表示法
煤气压力,是指气体的压力强度,即气体对容器壁单位面积上作用的垂直力。其表示方法有如下几种。
① 用单位面积上所承受的力来表示,单位为kg/cm2。
② 液柱表示法。用盛有蒸馏水或水银的玻璃管的垂直高度表示,用蒸馏水则称水柱高,单位为mmh2o;用水银则称水银柱高或汞柱高,单位为mmhg。
③ 大气压表示法。大气的重量对地表面的压力,称为大气压力。大气压有标准大气压(或物理大气压)和工程大气压之分。
国际上用pa作压力标准单位,1pa=1n·m-2。
以上各种压力单位的换算关系见表3-1。
表3-1 各种压力单位的换算关系
单位名称
pa
bar(巴)
atm
1 pa
1
10-5
9.86923×10-6
1 bar(巴)
105
1
0.986923
1 atm
101325
1.01325
1
1at或kgf/cm2
98066.5
0.980655
0.767839
1 mmhg
133.322
1.33322×10-3
1.31579×10-3
1 mmh2o
9.80638
0.098064×10-3
0.096781×10-3
at或kgf/cm2
mmhg
mmh2o
1 pa
0.101972×10-4
7.5006×10-3
0.102
1 bar(巴)
1.01972
750.06
10200
1 atm
1.03323
760
10335.2
1at或kgf/cm2
1
735.59
10002.8
1 mmhg
1.35951×10-3
1
13.5958
1 mmh2o
0.099997×10-3
0.0735537
1
2. 表压力、绝对压力和相对压力
根据所取的基准不同,压力可分为绝对压力和相对压力。气体压力以绝对真空为基准则称为绝对压力;以大气压为基准则称为相对压力。一般压力表读数为相对压力,即为表压力。
表压、绝对压力和相对压力之间的相互关系:
p=b+pb
式中p——为绝对压力,pa;
b——大气压力,pa;
pb——表压力,pa。
pb可以是正压,也可以是负压。
负压用真空度表示:
三、煤气组分和重度
1. 煤气组分表示法
煤气是由一些可燃气体和不可燃气体组成的混合气体,表示其各组分的方法有质量成分、容积成分、摩尔成分、绝对表示成分。
(1) 质量成分煤气的质量组分或质量百分比是指混合气体中各组分的质量与混合气体总质量比值的百分数。
式中g——煤气各单一组分的质量。
(2) 容积成分煤气容积组分或容积(体积)百分比是指混合气体中某一组分的容积与混合气体总容积比值的百分数。
式中vi——煤气各单一组分容积。
(3) 摩尔成分摩尔是物质粒子数的量度单位,任何物质以克计之质量等于其相对分子质量时为1mol。摩尔法是指混合气体中各组分的摩尔数与混合气体总摩尔数比值的百分数。
式中mi——气体质量与气体相对分子质量之比。
(4) 绝对表示成分质量法、容积法、摩尔法作为气体浓度的相对表示方法。气体浓度的绝对表示法用mg/m3或ppm浓度表示。ppm是百万分率,1ppm等于一百万分之一。
以上各种浓度的换算关系如下所述。
容积百分比与质量百分比之间的换算关系:
式中gi——混合气体中各组分的质量百分数;
vi——混合气体中各组分的体积百分数;
绝对表示法的质量浓度与容积百分比的换算关系:
式中cv——混合气体中各组分的体积百分比浓度;
cw——混合气体中各组分的质量浓度;
mi——混合气体中各组分的相对分子质量。
百万分率ppm与质量浓度(mg/m3)之间的换算关系:
在标准状态下,
式中m——被测物质的相对分子质量;
c——被测物质的百万分率浓度,ppm。
百万分率ppm与容积百分比浓度之间的换算关系:
cv==ppm×10-4% (3-16)
cppm=cv(%)×10ppm (3-17)
2. 煤气的干、湿成分
煤气一般用干陈分表示其组成,但煤气燃烧后,通常用煤气湿成分作为其计算依据。煤气干、湿成分的换算如下:
3. 煤气的重度、相对密度与比容
煤气重量是指单位体积煤气所含物质重量,即作用在单位体积煤气上的重力,用符号γ表示,单位为kg/m3。
式中g——燃气重量,kg;
v——燃气体积,m3。
煤气密度:
重度与密度的关系:
γ=ρ×g (3-21)
式中g——重力加速度,9.81m/s2。
煤气重度可按构成煤气原组分的重度用混合法则来确定。
式中γm——燃气平均重度;
γi——燃气组分重度;
vi——燃气组分容积;
v——燃气总容积。
煤气相对密度是煤气重度与同状态下空气重度的比值。
式中ρ——燃气密度;
ρa——空气密度,在标准状态下(1atm,273k),ρa=1.293kg/m3。
燃气相对密度是煤气安全的重要参数。比空气重的可燃气体或易燃液体的蒸气,能在地面流动扩散到相当远的地点,一旦遇到火源会被点燃,并将火焰传播回来,引起着火爆炸事故;或积存在低洼处,遇明火而发生着火爆炸。一些常见可燃气体的重度和相
表3-2 常见可燃气体(或煤气)的重度和相对密度
气体或煤气
重度/(kg/m3)
相对密度s(空气=1)
气体或煤气
重度/(kg/m3)
相对密度s(空气=1)
氢
0.0899
0.0695
丙烷
2.0102
1.554
一氧化碳
1.2506
0.9671
丁烯
2.5968
2.008
甲烷
0.7174
0.5546
硫化氢
1.5363
1.188
乙炔
1.1709
0.9057
焦炉煤气
0.46
0.36
乙烯
1.2605
0.9748
发生炉煤气
1.16
0.89
乙烷
1.3553
1.046
天然气
0.74
0.57
丙烯
1.9136
1.479
液化石油气
2.52
1.95
