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電捕焦油器中煤氣含氧量安全性分析

作者：陳榮清　　
評論：　更新日期：2012年12月06日

   焦油是煤氣生產(chǎn)過程中在高溫下產(chǎn)生的一種復(fù)雜的高分子聚合體。煤氣生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的焦油的一部分以極其微小的霧滴狀態(tài)懸浮于煤氣中，其霧滴粒徑為1～7μm。焦油霧會在后續(xù)的洗滌等煤氣凈化過程中被洗滌下來進(jìn)入溶液或吸附于管道和設(shè)備上，造成溶液污染，產(chǎn)品質(zhì)量降低，設(shè)備及管道堵塞。為保證后續(xù)凈化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在煤氣凈化工序的開始應(yīng)首先進(jìn)行焦油霧的脫除。

1 電捕焦油器的安全操作要求
    捕集煤氣中的焦油霧的設(shè)備有機(jī)捕焦油器和電捕焦油器，我國目前主要采用電捕焦油器捕集煤氣中的焦油霧。電捕焦油器按其沉淀極的結(jié)構(gòu)形式可分為管式、蜂窩式、同心圓式和板式等類型。電捕焦油器都是利用在高壓靜電的作用下產(chǎn)生正負(fù)極，使煤氣中的焦油霧在隨煤氣通過電捕焦油器時，由于受到電場的作用被捕集下來。由于煤氣為易燃易爆氣體，電捕焦油器必須保證安全操作。電捕焦油器由于電極間有電暈，可能發(fā)生火花放電現(xiàn)象。如果煤氣中混有氧氣，當(dāng)煤氣與氧氣的混合比例達(dá)到爆炸極限時就會發(fā)生爆炸。
2 煤氣中的氧含量控制
    煤氣中的氧氣主要來源于制造過程中設(shè)備及管道密封不嚴(yán)泄漏進(jìn)入的空氣，或來自燃料氣化用氣化劑過剩或短路。人工煤氣在生產(chǎn)過程中，有時會有一定量的空氣進(jìn)入煤氣中，為保證混入的空氣與煤氣混合后不達(dá)到爆炸極限，就應(yīng)控制煤氣中的氧氣含量?！冻擎?zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》(GB 50028—2006)規(guī)定，當(dāng)干餾煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)大于1%時，電捕焦油器應(yīng)發(fā)出報警信號，當(dāng)氧體積分?jǐn)?shù)達(dá)到2%時，應(yīng)有能立即切斷電源的措施。《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》(GB 6222—2005)中也有此規(guī)定。這些規(guī)定都以煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)不得超過1%為界限，這一界限比較保守，實際生產(chǎn)過程中操作難度較大。
3 煤氣中的氧含量與爆炸極限的關(guān)系
    不同煤氣的爆炸極限各不相同，各種人工煤氣的爆炸極限見表1。
表1 各種人工煤氣的爆炸極限    %

 

名稱
空氣中煤氣爆炸極限體積分?jǐn)?shù))
煤氣中空氣體積分?jǐn)?shù)
煤氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)
上限
下限
爆炸上限時
爆炸下限時
爆炸上限時
爆炸下限時
焦?fàn)t煤氣
35.8
4.5
64.2
95.5
13.5
20.1
直立爐煤氣
40.9
4.9
59.1
95.1
12.4
20.0
發(fā)生爐煤氣
67.5
21.5
32.5
78.5
6.8
16.5
水煤氣
70.4
6.2
29.6
93.8
6.2
19.7
油制氣
42.9
4.7
57.1
95.3
12.0
20.0
    從表1可見，對于焦?fàn)t煤氣、油煤氣、直立爐煤氣，當(dāng)達(dá)到煤氣的爆炸上限，煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)為12%～13.5%(即煤氣中空氣體積分?jǐn)?shù)達(dá)60%左右)時才能形成爆炸性氣體。而正常生產(chǎn)情況下，煤氣中空氣量不可能達(dá)到如此高的程度，控制煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)低于1%的規(guī)定可以放寬。對于發(fā)生爐煤氣及水煤氣，當(dāng)煤氣中空氣體積分?jǐn)?shù)達(dá)到30%左右，即煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)達(dá)到6%以上時才能達(dá)到爆炸極限。以爆炸極限范圍最寬的水煤氣為例，如果控制煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)≤3%，相當(dāng)于煤氣中空氣體積分?jǐn)?shù)≤14.3%，這時距其爆炸上限(空氣體積分?jǐn)?shù)為29.6%)還相當(dāng)遠(yuǎn)，還有相當(dāng)大的緩沖空間。因此控制煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)≤3%安全，從爆炸極限角度分析可行。
4 建議
    實際生產(chǎn)過程中控制煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)低于1%很難進(jìn)行操作，許多企業(yè)采用氧體積分?jǐn)?shù)≤1%時切斷電源的控制程序，經(jīng)常發(fā)生斷電停車，影響后續(xù)工段的正常生產(chǎn)。隨著工藝、設(shè)備及控制技術(shù)的發(fā)展，操作人員素質(zhì)的提高，相當(dāng)一部分企業(yè)能夠控制煤氣中的氧體積分?jǐn)?shù)≤1%，如上海的幾個煤氣廠、焦化廠，能夠控制電捕焦油器煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)≤1%。但國內(nèi)大部分相關(guān)企業(yè)都反映很難控制電捕焦油器煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)≤1%，大部分企業(yè)都控制在2%～4%。國內(nèi)外多年的實際生產(chǎn)運(yùn)行，沒有因煤氣含氧量過高發(fā)生過電捕焦油器爆炸的情況。
    從理論上分析及國內(nèi)外企業(yè)多年的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗看，控制電捕焦油器煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)≤3%可行。為滿足安全生產(chǎn)的要求，建議當(dāng)煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)≥2%時自動報警，當(dāng)煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)達(dá)到3%時應(yīng)切斷電源。
    對于用于一氧化碳變換的低熱值煤氣，氧體積分?jǐn)?shù)＞0.5%時應(yīng)進(jìn)行自動報警，并控制煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)≤1%。這是由于采用鎳系催化劑對煤氣含氧量的要求。
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