关于转炉煤气安全利用技术的探讨

摘要：目前，我国不少钢铁企业发生过转炉煤气事故，造成了重大的经济损失，并带来了社会不良影响。因此，转炉煤气回收和综合利用过程中的安全技术问题成为当前研究的一个重要课题。本文介绍了转炉煤气的特点和回收工艺过程，并根据转炉煤气回收的生产实际，对一些安全防护措施和安全方法进行了总结和探讨，以期对同行工作者起到指导借鉴作用。

关键词：转炉煤气；产生；危险；分析；回收；工艺；安全措施

前言

转炉煤气是转炉炼钢过程中产生的副产品。转炉在冶炼过程中，会排出大量的烟气，该烟气中含有大量的粉尘和CO气体。CO是有毒气体，同时又是一种优质的气体燃料。如果转炉烟气直接外排，不仅会对环境造成污染，而且也是一种能源浪费。

随着我国能源短缺加剧和人们的环保意识增强，钢铁企业对转炉烟气的回收和综合利用就显得越来越重要和必要，它可以提高钢铁企业节能降耗、降本增效、环境保护的能力。

转炉烟气经过除尘、净化处理后就是转炉煤气，其主要成分是CO气体。转炉煤气可以直接用于炼钢和轧钢生产，也可以用来发电等，其热值比高炉煤气高，可达6 800～10 000kJ／Nm3。相比高炉煤气和焦炉煤气，转炉煤气中的CO含量要高得多，（可达60％到70％ 积比)。CO是无色无味、易燃易爆的有毒气体，化学活动性强，控制不好，很容易引起着火、爆炸、中毒等恶性事故。

转炉煤气的密度和空气差不多，能够长时间和空气混合在一起，容易聚集不易扩散，且其爆炸极限范围比较大(18．2％一83．2％)。可见，其危险性是很大的。所以，转炉煤气回收和利用过程中的安全问题就显

得尤其重要。

1 转炉煤气的产生

转炉煤气是由氧同铁水中碳、硫、硅、锰、磷和矾元素氧化生成的炉气和炉尘组成。炉气中含有80%左右的C0 , 15%CO2、还有5%的氮及微量元素和氧化物。转炉煤气的热值是随着CO的浓度变化而波动的，转炉煤气比高炉煤气热值要高，且加收后可以综合利用制作合成氨，钾酸钠等有机化工原料。

炉气中的CO来自于氧化亚铁与溶于生铁中的碳进行反应的结果，其反应式为

FeO+ C= Fe+ CO

氧同一氧化碳的反应是可逆反应

2CO+ O2⇌ 2CO2+ Q

而且在转炉冶炼过程中CO的含量有不同的变化过程。

2 转炉煤气回收的危险性分析

2. 1 转炉煤气爆炸

转炉煤气在20℃和一个大气压下，爆炸浓度在12. 5%- 75%，与氧气混合爆炸范围在13% -96%。转炉煤气生产在整个生产过程中均处于爆炸浓度范围之内，而且由于其自身生产特点，完全具备了其它二条爆炸条件，即温度条件和火种，爆炸可能性较大

2. 2 转炉煤气中毒

煤气中的CO浓度高与低，直接与其毒性大小成正比，转炉煤气含C0 50%以上，最高可达8000，这比焦炉煤气(CO含量60%- 90%) 、高炉煤气(CO含量25%左右)的毒性要大的多，以煤气加压风机为界，煤气加压风机到各用户的管网为正压系统，都有煤气泄漏的危险，一旦煤气泄漏都可能导致不可挽救的煤气中毒事故。

3 转炉煤气利用

目前，大多数钢铁企业采用“OG”法来回收转炉煤气，即以双级文氏管、三级脱水装置为主要设备，采用湿法冷却、净化回收转炉煤气的方法。其工艺流程为：转炉炉气由转炉炉口 活动烟罩 二文三脱 煤气鼓风机三通阀 转炉煤气柜 电除尘器煤气加压机 用户。在三通阀处，如果转炉煤气的成分不合格(主要指氧气和一氧化碳的含量)，则通过放散塔点火放散。

4 转炉煤气回收的安全技术措施

结合其回收工艺流程和主要设备的性能特点，我们采取了下列措施和方法，来保证安全地回收和使用转炉煤气。

4．1 完善安全保护设施

针对不同的作业区域，配备不同的安全保护设施。

（1）在水封等容易发生煤气泄漏的地方装设固定式CO探头，并装设声、光报警装置，一旦该区域内CO的含量超标，便发出声、光报警信号，作业人员便远离该区域，避免发生煤气中毒事故。同时，把该信号传送到主控制室，便于操作人员准确及时地进行判断处理。

（2）配备足够数量的便携式CO报警仪，便于操

作和维修人员作业时随身携带，随时随地检测作业

场合的CO浓度，保证作业人员的人身安全。

（3）主控制室是作业人员停留时间最久，人员活动最为频繁的场合。因此，这里的CO含量监测和安全防护最为重要。为此，在主控制室内不同位置有代表性地选择几个点，装上固定式CO报警仪，时刻检测室内的CO浓度。房间内最好还应装设压缩空气管路，以便在外部发生大量煤气泄漏事故的时候打开压缩空气，使主控制室内始终保持一定的正压，以防止外界煤气向主控制室的房间内扩散，保证作业人员的安全。主控制室内还应有一定数量的保护和消防器具，以备不时之需。

（4）在可能发生着火或爆炸的地方设置一定数量的消防栓，并配备足够数量的消防带、灭火器等消防用具，使之经常保持良好的工作状态，并保持消防通道的畅通无阻。

（5）加压机房也是煤气容易发生泄漏和聚集的地方，因此，这里也应装设一定数量的CO探头，对房间内CO含量进行实时检测，并把相应的信息及时反馈到中心控制室。如果机房内CO含量超标，则及时启动机房通风机进行换气。

（6）风机轴封处也是容易发生煤气泄漏的地方，这里最好装有氮封装置，并在该处装设集气罩。集气罩上部通过抽风管路直接与外界相连。这样，就可以把泄漏出来的氮气和有可能泄漏出来的煤气及时抽到室外去，尽量减少煤气向风机房内扩散，保证风机房室内的空气质量。

4．2 转炉煤气的检测

为严格控制转炉煤气中的含氧量，在炼钢三通阀前、转炉气柜前、电除尘器前都装设有微量氧含量分析仪，实时检测转炉煤气中的氧含量，并把测量值及时反馈到中心控制室。这些信号分别与相应的阀门、电除尘器高压控制开关等联动，一旦转炉煤气中氧含量超标，相应阀门或开关则自动关闭，确保转炉煤气中的氧含量不超标，大大减小转炉煤气发生着火、爆炸的可能性。

煤气加压机前，即一文、二文活动烟罩部分及管道为负压段要确保设备有良好的密封，在净化回收系统中，特别是低温区域确保消除火源和控制氧含量在2%以下，系统c o 和含氧的检测设备是必备的，并且确保灵敏可靠，超标后能自动报警并与三通阀连通，超标时能自动将煤气放空。转炉煤气含c o 浓度高，煤气在回收和非回收期间的一氧化碳值均可导致人员中毒身亡，因此，加压风机后到各用户的正压段要确保煤气设施、管网无泄漏，检修必须安排在非冶炼时间。转炉煤气系统要与焦炉、高炉煤气系统一样建立煤气防护机构，建立健全煤气管理、动火、操作等安全规章制度并严格执行。

H对于微量氧分析仪，CO报警仪等重点仪器、仪表要定期进行校核，不合格的及时检修或更换，确保其测量数值的准确无误，保证生产的顺利运行。

4．3 安全管理措施

4．3．1 煤气汽化冷却系统的管理

汽化冷却系统要严格控制水位和压力，压力控制要设置工作压力、报警压力和安全压力，保证水位计、压力表、安全阀三大安全附件灵敏可靠，水位操作应采用中水位操作，防止高水位和缺水断水操作。

4．3. 2 完善安全管理制度

（1）作业人员在上岗前要认真学习相关的安全知识，进行一定的安全培训，通过必须的安全考试，不合格者不准上岗。

（2）坚决杜绝违章作业和违章指挥，严格按照安

全技术操作规程进行操作，在进行每项作业前要经过多级安全确认。

（3）要严格电除尘器的高压操作，在情况不明确时免送高压电。要经常对微量氧分析仪进行校对，定期人工取样分析。用人工测量值和仪器测量值进行比较，找出差异原因，确保电除尘器的安全运行。如果电除尘器停运时间比较久，下次投运前一定要取样做煤气氧含量分析，氧含量合格后方可投入运行。

（4）严格按照动火制度进行动火作业，检修作业时使用铜制或木制等防爆工具，同时配备一定数量的消防和保护用品。

（5）认真做好日常性检查，发现问题要及时汇报，并迅速组织专业人员进行处理，直至恢复正常生产。如煤气回收系统中，合格煤气通过切换输入储气柜，不合格的煤气排至大气，故对系统的三通切换阀要求高，要确保三通切换阀灵敏，切换时间越短越好，要防止灰尘堆积在阀板四周，破坏密封性，造成打不开、关不死的现象。堵灰使阀板卡死，电机过热烧坏，这对储气柜的安全带来极大威胁。

（6）针对可能出现的事故，制定完善的安全事故预案，并定期进行演习，提高职工的快速应变和处理问题的能力。

（7）对煤气水封、阀门、管件等容易发生煤气泄漏的地方要定期进行巡检，及时发现和处理问题，保证设备的正常运行。

（8）进行检修和巡检作业时，应佩带便携式CO报警仪、对讲机和相应的保护用品，并至少有两人以上同时在作业现场。

5 结束语

总之，随着钢铁工业的发展,转炉煤气的回收与利用在企业节能与环保工作中的地位日益突出,它对于钢铁企业开展节能降耗、实现可持续战略有着非常重要的意义。但是，当前国内不少钢铁企业发生过转炉煤气事故，造成了重大的经济损失，产生了不良的社会影响。因此，减少甚至杜绝类似事故的发生成为企业长期艰巨的任务和追求的目标，转炉煤气回收和综合利用过程中的安全技术水平的提高及有效管理是减少能源利用事故发生的必要措施。