煤气安全技术知识.ppt
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1、,职工培训系列课件,煤气安全技术知识,1.概述冶金煤气分类,冶金煤气为原料到冶炼过程的副产品,根据工序划分为以下几类:焦炉煤气(城市煤气)高炉煤气 转炉煤气 富氧竖炉煤气 铁合金炉煤气 另外,如果燃气资源量不足根据情况生产发生炉煤气或引进天然气、液化石油气等。,焦炉煤气生产工艺介绍,WSA冷却器,硫铵成品库,烟煤干馏1270,析出烷烃类气体经过裂解形成荒煤气,销 售 外 发,焦炭燃烧:O2+2C 2 CO800以下,间接还原,3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2 Fe3O4+CO 3FeO+CO2 FeO+CO Fe+CO21100以上,直接还原,FeO+COFe+CO2 CO2+C 2CO
2、 FeO+C Fe+CO,高炉煤气生产工艺介绍,高炉煤气生产工艺介绍,转炉煤气生产工艺介绍,转炉吹氧脱碳产生转炉煤气,燃气单一组份气体的性质,可燃气体成分:CO、H2、CH4、CmHn、H2S不可燃气体成分:CO2、N2 水蒸气和少量的氧气,氢气是世界上已知的最轻的气体。它的密度非常小,只有空气的1/14,即在标准大气压,0下,氢气的密度为0.0899g/L。氢气是一种无色、无嗅、无毒、易燃易爆的气体。难溶于水,燃烧产生淡蓝色的火焰,热值:2578kcal/m3,爆炸上限%(V/V):75,爆炸下限%(V/V):4,着火温度:580氢虽无毒,在生理上对人体是惰性的,但若空气中氢含量增高,将引起
3、缺氧性窒息。直接接触液氢将引起冻伤。,一氧化碳是无色、无臭、无味、有毒的气体,标准状况下气体密度为l.25g/L,和空气密度(标准状况下)1.293g/L相差很小,这也是容易发生煤气中毒的因素之一.不易溶于水。燃烧时发出蓝色的火焰,放出大量的热。热值:3020kcal/m3,爆炸上限%(V/V):74,爆炸下限%(V/V):12.5,着火温度:644-658CO属血液窒息性气体,甲烷是最简单的有机物,也是含碳量最小(含氢量最大)的烃,是沼气、天然气、坑道气、煤气和油田气的主要成分。甲烷是无色、无味、可燃的气体。甲烷对空气的重量比是0.54,比空气约轻一半。甲烷难溶于水,甲烷燃烧产生明亮的蓝色火
4、焰,热值:8576kcal/m3,爆炸上限%(V/V):15,爆炸下限%(V/V):5.3,着火温度:650-750健康危害:甲烷对人基本无毒,但浓度过高时,使空气中氧含量明显降低,使人窒息,有单纯性窒息作用。当空气中甲烷达25%-30%时,可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时远离,可致窒息死亡。皮肤接触液化的甲烷,可致冻伤。有害燃烧产物:一氧化碳。,硫化氢是一种无色有臭鸡蛋气味的剧毒气体,溶于水,比重1.19。易燃气体,火焰为蓝色。热值kcal/m3,爆炸上限%(V/V):,爆炸下限%(V/V):,着火温度:。硫化氢极毒,是强烈的神经毒素,对粘膜有强烈刺激
5、作用。人吸入浓度为.的H2S在数秒钟内即可死亡。此外,硫化氢的化学活动性极大,电化学失重腐蚀、“氢脆”和硫化物应力腐蚀、破裂等对金属管线的腐蚀作用强烈。中国(TJ36-79)车间空气中有害物质的最高容许浓度:10毫克/立方米 中国(TJ36-79)居住区大气中有害物质的最高容许浓度:0.01毫克/立方米(一次值),常温下是一种无色无味气体,不燃,无毒性。密度比空气略大,能溶于水,并生成碳酸。固态二氧化碳俗称干冰。二氧化碳认为是造成温室效应的主要来源。,燃气化学成分比较,易燃、易爆性:焦炉煤气天然气转炉煤气高炉煤气CO毒性:转炉煤气高炉煤气焦炉煤气天然气,2010年太钢燃气成分统计,特性分析,1
6、、原理:(1)易燃性:2H2+O22H2O CnHm+(n+m/4)O2(m/2)H2O+nCO2 2CO+O22CO2 燃烧必要条件:可燃物+助燃物+着火源,焦炉煤气:550-650高炉煤气:750左右转炉煤气:530混合煤气:650750天然气:550左右,2、易爆性:化学爆炸+物理爆炸(燃烧热)(压力升高)条 件:可燃气与含氧气混合物+相对密闭空间+着火能源 几种燃气爆炸极限比较,爆炸范围(爆炸极限):爆炸范围是指可燃物质(可燃气体、蒸汽和粉尘)与空气(或氧气)必须在一定的含量范围内均匀混合,形成预混气,遇到着火源才会发生爆炸,这一含量范围称为爆炸极限。而爆炸范围中浓度低的一端叫爆炸下限
7、,高的一端叫爆炸上限。,3、易中毒:CO 含量高 条件:CO浓度+时间 单位换算:,2、基本概念:热值 重度、比重 温度、压力、流量 回火、脱火,热值(1)热值概念:指每一标准立方米(1 Nm3)燃气完全燃烧时放出的热量。低位热值=高位热值-水蒸气凝结热 单位:Kcal/Nm3、MJ/Nm3 单位换算:1Cal=4.1868J,(2)计算方法:2H2+O2 2H2O+Qd 1mol 1/2mol 1mol 1Nm3 1/2Nm3 1Nm3 10.76MJ/Nm3 2CO+O2 2CO2+Qd 1mol 1/2mol 1mol 1Nm3 1/2Nm3 1Nm3 12.64MJ/Nm3 CH4+2
8、O2 CO2+2H2O+Qd 1mol 2mol 1mol 2mol 1Nm3 2Nm3 1Nm3 2Nm3 35.71MJ/Nm3 C2H4+3O2 2CO2+2H2O+Qd 1mol 3mol 2mol 2mol 1Nm3 3Nm3 2Nm3 2Nm3 59.06MJ/Nm3,焦炉煤气 体积含量 单位发热量 成分热量可燃成分(%)(MJ/Nm3)(MJ/Nm3)CO 5.9 12.64 0.75 H2 62.1 10.76 6.68 CH4 23.4 35.71 8.36 C2H4 1.0 59.06 0.59 综合计算 92.4 16.38,(3)检测方法:成份分析法(气相色谱仪)燃烧法
9、(燃烧式热值仪)冶金燃气热值:天然气:35.4 MJ/Nm3 焦炉煤气:16.7 MJ/Nm3 转炉煤气:7.93 MJ/Nm3 高炉煤气:3.38 MJ/Nm3,混合燃气热值计算公式:Qm=QcVc+QBVB+QNVN Qm混合燃气热值,MJ/Nm3 Qc,QB,QN 单种燃气热值,MJ/Nm3 Vc,VB,VN单种燃气体积百分比,%,重度、比重(1)重度:指单位体积燃气所含物质的重量。公式:G/V 单位:Kg/m3,Kgf/m3(密度:M/V,单位 Kg/m3)重度与密度区别:重度用于工程单位制,密度用于国际单位制。关系:g(2)比重:燃气重度与同状态下空气重度的比值 公式:S/a Sm/
10、1.293,(3)几种燃气重度比较,温度、压力、流量(1)温度a.概念:表示物质冷热特性和程度的参数。b.表示方法:摄氏温标 t,绝对温标 T,K T 273.15+t,c.检测方法:,d.注意事项:采用蒸汽吹扫煤气管道设备时防止膜盒式温度表超量程,导致检测设备内部机械损坏。,(2)压力a.概念:煤气的压力强度,即煤气对容器壁单位面积上的作 用力b.表示方法:绝对压力:以绝对真空为基准的气体压力 相对压力:以大气压为基准的气体压力 表压力:即压力表上的读数,也为相对压力。指测量容器内绝对压力与周围大气压之差。关系:P(绝对压力)=B(大气压力)+Pb(表压),c.单位:Pa,mmHg,mmH2
11、O,atm,bar。换算:1 atm 1bar 101.325KPa 760mmHg 10.3mH2Od.真空度:表压力的负压值的大小。真空度(Pb/大气压)100%,e.压力检测:现场显示:弹簧式压力表 远传显示:压力变送器+显示仪f.注意事项:煤气管道设备进行吹扫时关闭压力导管控制阀,防止蒸汽烧损压力检测设备,或吹扫介质高压冲击造成检测设备机械损坏。,(3)流量a.分类:质量流量:Kg/h 体积流量:Nm3/h关系:质量流量体积流量密度b.体积流量计算公式:C0 孔流系数 A0 孔板小孔截面积 k 介质体积膨胀系数 P1和P2 孔板前后压力 孔板处介质密度(根据孔板处介质压力和温度计算),
12、c.注意事项:煤气管道设备进行吹扫时防止吹扫介质产生的超温、超压对流量检测装置的损坏。,(1)回火:当混合气体(燃气和空气)流速比火焰速度慢时,火焰回到烧嘴中去,即发生了回火事故。轻微时发生鸣爆,严重时爆炸。,回火 脱火,(2)脱火:当混合气体流速过快,火焰将远离烧嘴,即发生吹灭、吹飞的脱火事故。,焦炉煤气的生产及其利用焦炉煤气生产原理:干馏:炼焦煤在隔绝空气条件下加热,焦炉煤气的综合利用a.用作气体燃料。目前我公司焦炉煤气用来供给加热燃烧设备,直接燃烧,譬如热连轧加热炉、高炉热风炉、炼钢烤包、发电锅炉等。b.利用焦炉煤气发电。我国许多焦化企业将剩余焦炉煤气用于发电,发电形式有三种,分别为蒸汽
13、发电(热电联产)、燃气轮机发电和内燃机发电。c.利用焦炉煤气制氢。焦炉煤气中氢含量达到55%60%,BOC公司利用焦炉煤气变压吸附制氢(PSA)从冷焦炉煤气中分离氢气,制取氢气纯度99.99%。d.利用焦炉煤气作为生产直接还原铁还原剂。氢的还原潜能是一氧化碳的14倍,利用焦炉煤气加工还原剂炼铁可以降低炼铁焦比,还原铁的金属率可达94%。,e.利用焦炉煤气在高炉中喷吹炼铁。因氢气的还原潜能与一氧化碳的还原潜能之比为14:1,计算焦炭的还原当量与焦炉煤气的还原当量之比为1:1,因此焦炉煤气通入高炉替代焦炭作为还原剂,提高焦煤资源的利用率,缓解焦煤紧张问题。f.利用焦炉煤气作为化工原料生产合成气。焦
14、炉煤气制合成氨尿素或生产甲醇或提取有效成份合成天然气(SNG/CNG/LNG)。h.利用焦炉煤气直接生产合成气。焦化厂直接生产焦炭和还原性气体,即高温荒焦煤气从炭化室收集后直接经过热裂解炉,将焦炉煤气中的煤焦油、粗笨、氨、萘等有机物热裂解成以CO和H2为主要成分的合成气体。该合成气体可以作为生产合成氨、生产甲醇二甲醚等的原料气,也可以生产直接还原铁。,高炉煤气及其利用(1).高炉炼铁原理 冶炼过程中,炉料(矿石、熔剂、焦炭)按照确定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉内,高温热风从下部风口鼓入,与焦炭反应生成高温还原性煤气;炉料在下降过程中被加热、还原、熔化、造渣,发生一系列物理化学变化,最后
15、生成液态渣、铁聚集于炉缸,周期地从高炉排出。煤气流上升过程中,温度不断降低,成分不断变化,最后形成高炉煤气从炉顶排出。高炉炼铁过程实质是一个铁氧化物的还原过程。这个过程极为复杂,存在一系列的化学反应。这些反应发生在炉料下降和煤气上升的逆流运动中:还原顺序为Fe2O3Fe3O4FeOFe,焦炭燃烧:O2+2C 2 CO800以下,间接还原 3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2 Fe3O4+CO 3FeO+CO2 FeO+CO Fe+CO2,1100以上,直接还原,FeO+COFe+CO2 CO2+C 2CO FeO+C Fe+CO,(2).太钢高炉煤气回收工艺,(3).产量 太钢高炉煤气总产量
16、约130万Nm3/h,其中4350高炉煤气产量约70万Nm3/h,1800高炉煤气产量约35万Nm3/h,1650高炉煤气产量约25万Nm3/h。影响煤气产量的主要因素:高炉利用系数,高炉鼓风富氧比例及炉温等。,(4).质量a.公司质量指标,b.质量指标异常对生产运行的不良影响 热值波动。高炉煤气热值波动的不良影响如下:影响用户加热效率、能耗控制。如果高炉煤气热值偏低,用户没有得到信息采取调大带量措施,直接导致加热温度下降,影响正常生产节奏;如果热值偏高,用户没有及时调大配风,高炉煤气燃烧效率下降,造成能源浪费。,影响煤气混合站热值调整。高炉煤气热值波动直接导致混合煤气用户热值无法有序调整,影
17、响后部用户正常生产。应对措施:有效控制高炉运行温度和炼铁燃料比,同时也要避免高炉煤气系统有氮气、蒸汽等动力介质串入对煤气质量产生的不良影响。,c.质量指标异常对生产运行的不良影响 含氧量超标 氧含量超标如果达到爆炸下限,直接危及高炉煤气系统安全。含尘量超标 含尘量超标严重时会堵塞管道,并且会引起热风炉和燃烧器等耐火砖衬的侵蚀破坏,且损坏TRT和CCPP燃机叶轮运行寿命。高炉煤气必须严格除尘,将含尘量降低到510mg/m3以下,温度低于40,才能作为燃料使用。应对措施:保证干法除尘或湿法除尘系统正常运行,出口温度超标 如果净化出口高炉煤气温度高,气相中饱和水含量大,后部管网输送过程中煤气冷凝水多
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