焦炉地下室煤气安全问题探讨

摘 要：焦化企业焦炉地下室一般都存在高炉、焦炉煤气管道及各类煤气附件, 涉及到的煤气事故主要有火灾、爆炸、中毒等。通过对焦炉地下室涉及到的煤气危险特性的分析, 依据相关标准提出焦炉地下室煤气安全要点, 为焦化企业焦炉地下室煤气安全防护提供参考。

关键词：焦炉地下室；煤气；火灾；爆炸；中毒；安全防护

中图分类号： C35 文献标识码： A

前言

焦化企业焦炉地下室一般都分布有高炉、焦炉煤气管道及各类煤气附件, 涉及到的煤气事故主要有: 火灾、爆炸、中毒, 主要起因为焦炉地下室发生煤气泄漏( 煤气管道等因超压、腐蚀、水封液位不足, 检测报警失效等) , 通风不良时可能造成中毒, 如遇激发能源可能引起火灾、爆炸事故。因此, 焦炉地下室应在工程设计、施工、生产等过程中同时考虑煤气的易燃、易爆及毒性。本文将针对焦炉地下室涉及到的煤气危险特性, 依据相关标准提出焦炉地下室煤气安全要点, 为焦化企业焦炉地下室的本质安全化和煤气安全防护提供管理建议。

1 煤气危险区域的划分

就煤气危险区域或危险场所而言, 煤气危险区域是指有可燃性物质的生产和使用过程, 即生产、加工、输送或灌装、贮存以及使用时, 直接或间接地产生着火或爆炸危险的一切区域, 包括直接危险区和间接危险区, 后者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, 仅需对危险后果采取保护措施的区域。危险区域又可分为直接着火危险区和直接爆炸危险区, 主要考虑的安全技术参数是: 最大爆炸压力, 上、下爆炸极限, 闪点和上、下爆炸点, 自燃点, 比重( 气态) , 汽化数据和扩散系统, 沸点或沸腾界限, 可燃性气体和液体的数量及可能泄漏的数量, 等等。在国内, 一般按照GB500165建筑设计防火规范6 来划分主要建构筑物的火灾危险性分类, 按照GB500285爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范6 中所采用国际电工委员会( IEC) 标准和国外通行的分级方法, 来进行爆炸危险性分类。按照GB500285爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范6 , 将可燃气体和蒸气与空气混合形成爆炸性气体混合物的场所分为3 个区域等级。0 级区域: 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; 1 级区域: 在正常情况下, 爆炸性混合物有可能出现的场所; 2 级区域: 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。

GB12710- 915焦化安全规程6 6. 1. 1 表3 将焦炉地下室划为2 区, GB6222- 20055工业企业煤气安全规程6 5. 4. 3. 1中规定/ 焦炉地下室、焦炉烟道走廊、煤塔炉间台底层、交换机仪表室等地, 应按2 区选用电气设备, 并应设事故照明。0上述2 规程关于焦炉地下室防爆等级, 考虑到焦炉地下室换向装置每0. 5 h 换向1 次, 除炭口常常放炮而有明火, 而且机、焦侧操作平台在摘门、出焦时有赤热物漏入地下室, 依照GB500285爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范6 规定:经常使用明火的设备附近可划为无爆炸危险。然而, 焦炉地下室通风状况不好, 有很多地方处于死角( 涡流区) , 容易积存爆炸性气体, 所以将焦炉地下室定为2 区。

GB500285城镇燃气设计规范6附录A 将焦炉地下室划为1 区, 其主要是依照GB500585爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范6第2. 2. 3 条规定: / 第二级释放源: 预计在正常运行下不会释放, 即使释放也仅是偶尔短时释放的释放源。0 将焦炉地下室的煤气作为第二级释放源。而其第2. 2. 5 条一( 3) : / 存在第二级释放源的区域可划为2 区0, 该条二( 1) :/ 当通风良好时, 应降低爆炸危险区域等级; 当通风不良时应提高爆炸危险区域等级。据此条该规范认为焦炉地下室通风不好, 故应提高爆炸危险区域等级。当然, 划为1 区对电气设备的设计、选型等要求将更严格, 提高本质安全化, 但给企业增加成本。我们认为划分1区还是2 区应依据焦炉地下室加热方式而定, 如58 型焦炉加热方式为侧入式, 那么其分烟道走廊因通风较好, 常有红焦落入, 按GB500285城镇燃气设计规范6 可定为非爆炸区域, 相应的焦炉地下室应与分烟道走廊划为相同的区域, 因地下室通风条件不良, 可提高1 级划为2 区。如58 型焦炉加热方式为下喷式, 其地下室因通风条件不良, 按第二级释放源提高1 级可划为1 区。现正修订的GB12710- 915焦化安全规程6 将针对不同意见全面考虑各规范及专家意见, 进行修订。

2 安全防护措施

煤气生产、净化、回收、输送和使用的情况复杂, 应用现代安全系统理论来考虑煤气安全设计和管理是必要的。

2.1 防火、防爆

依据焦炉地下室爆炸危险性的划分, 有关规范、规程都分别规定了其相应的防火、防爆要求, 包括建筑耐火等级、电气设备防爆、建构筑物防火、爆炸泄压设施等。如GB500165建筑设计防火规范6 3. 6. 2、3 . 6. 3 规定: / 有爆炸危险的甲、乙类厂房应设置泄压设施。0 及泄压面积的计算。设计时煤气主管道均由外部管道架空引入地下室, 煤气主管上均设有温度、压力、流量的检测和调节装置。各项操作参数的测量、显示、记录、调节和低压报警都由自动控制仪表来完成。焦炉煤气管道设低压报警及安全联锁切断煤气装置, 防止煤气管道吸入空气而造成危险; 焦炉地下室煤气管道设自动调压装置; 煤气设备的进出口阀门靠设备侧设有盲板; 煤气设备、管道开停机时设有蒸汽吹扫装置及放散阀取样分析装置。煤气系统的设备及管道则采取相应的防静电措施。地下室煤气管道末端应设自动放散装置, 放散管的根部应设清扫孔; 地下室焦炉煤气管道末端应设防爆装置。(5焦化安全规程6 9. 1. 32、9. 1. 33。)在焦炉地下室严格按照环境的危险类别或区域配置相应的电气设备和灯具, 避免电气火花引起的火灾。

2.2 有害气体检测

GB6222- 20055工业企业煤气安全规程6 4. 10, GB5焦化安全规程6 9. 1. 40 规定: 煤气危险区域的CO 浓度应定期测定。这就要求在焦炉煤气地下室安装固定式CO 报警检测装置, 但探头的分布应注意其检测范围。

地下室及其通道易发生中毒、着火、爆炸事故, 要求作业或行走通过必须2 人以上并相隔一定距离, 配带CO 警报器或采取其他安全措施( 如用动物作试验) , 不准私自带火源进入, 作业应用专用工具。

2.3 通风及其他

利用有效的抽风或通风, 可把安全防护范围内的可燃气体或蒸汽限制在爆炸限度之下, 而且大多数情况下降低到毒性危险浓度之下。焦炉地下室通风应视其情况而定, 企业常用防爆型轴流风机通风, 但仅起到吹风作用, 不能有效地降低CO 浓度, 效果较差。目前, 有很多企业采用有毒有害气体强制通风系统, 利用通风机把新鲜空气通入地下室, 将CO 抽出焦炉地下室, 有效降低CO 浓度。从防止和减少人员伤亡来分析, 还必须考虑安全通道,安全消防设备、设施, 安全疏散等。关于煤气有关防止和减少人员伤亡有几个安全技术界限或极限:

( 1) CO 中毒浓度。火灾初起时, CO 在空气中的体积分数约1%, 猛烈燃烧时CO 超过2%, 据试验测定, 使人可能获救的CO 体积分数的极限值为1. 28%。( 2) 引起缺氧窒息的含氧量和CO2 浓度。经试验测定,使人可能获救的氧气体积分数大于10%, CO2 体积分数3%时人呼吸加速1 倍, 5%时呼吸困难, 达10%时可致死亡( 3) 高温对人体的危害。经试验测定, 火灾造成温度达149 e 时, 毛细血管破坏, 特别是可能因脑神经中枢破坏而死亡。( 4) 火灾使建筑物倒塌的时间。按耐火极限低的构件如吊顶等来考虑, 一、二级耐火建筑物的吊顶耐火极限为0. 25h, 三级耐火建筑物的吊顶耐火极限为0. 15 h, 在此时间内人员疏散不出, 可能会塌落而造成死亡。

利用上述( 1)、( 2) 、( 3) 3 项极限, 经模拟火场测定, 有2层敞开的房间达至其中任何极限的时间是2. 1- 11. 5 min,有关闭门的房间为11. 3- 21 min。由此, GB6222) 20055工业企业煤气安全规程6 5. 4. 3. 1、

GB5焦化安全规程6 9. 1. 29 规定/ 焦炉地下室应加强通风, 两端应有安全出口, 并应设有斜梯。地下室煤气分配管的净空高度不小于1. 8 m。0

3 安全管理

依据GB182185重大危险源辨识6: 生产场所重大危险源按4 类物质的品名( 品名引用GB12268- 19905危险货物品名表6) 及其临界量加以确定。该标准表2 易燃物质名称和临界量中规定爆炸下限[ 10%的CO 和H2 混合物的生产场所的物质临界量为1 t。

但由于煤气具有易燃、易爆和毒性3 大危害特性, 容易发生事故, 企业一般将焦炉地下室定为A 级危险源进行重点防护, 进行严格的安全管理。包括: 焦炉地下室安全标准化作业; 煤气的安全教育; 严格生产控制, 对煤气工艺、设备、环境全面安全管理, 尤其是对焦炉地下室煤气工艺设备、生产运行、管理、维修以及管道等设施进行日常的、定期的安全检查和评价。煤气防护站或防护组配备必要的人员, 建立紧急救护体系。企业应根据自身具体情况针对焦炉地下室煤气事故制定专项事故应急救援预案。

4 结语

焦炉地下室作为煤气使用场所, 其安全问题已引起各焦化企业的广泛重视, 各企业在提高本质安全化及安全防护方面做了大量的工作, 煤气事故发生率较低, 随着企业安全技术及管理水平的不断提高, 焦炉地下室煤气安全一定能得到长久的保障。