冶金(jin)企業(ye)煤(mei)氣(qi)安全(quan)知識(shi)

一、煤(mei)氣（焦爐煤(mei)氣(qi)、高爐煤(mei)氣(qi)、轉爐煤(mei)氣(qi)）安(an)全基(ji)礎知(zhi)識

1、 煤氣(qi)性質

1.1煤氣成(cheng)分

我(wo)們通常所(suo)說的煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)是指人工煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)，含有(you)多種氣(qi)(qi)(qi)體(ti)成分(fen)(fen)，為可燃性混合氣(qi)(qi)(qi)體(ti)。由于制氣(qi)(qi)(qi)原料和煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)的生產、回收方法不同(tong)(tong)，所(suo)以(yi)各種煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)的組成部分(fen)(fen)及(ji)所(suo)占的百分(fen)(fen)比(bi)也不同(tong)(tong)，常見的有(you)焦爐煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)、發(fa)生爐煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)、連續(xu)式(shi)直(zhi)立炭化爐煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)、高爐煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)、轉爐煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)等。

1.2 煤氣理化性質

（1）轉爐(lu)煤氣

轉(zhuan)爐煤(mei)氣(qi)的成分，在吹煉(lian)周期(qi)(qi)內，不同時(shi)期(qi)(qi)有所不同，而且(qie)與(yu)回收設(she)備及(ji) 回時(shi)的操(cao)作條(tiao)件有關。轉(zhuan)爐煤(mei)氣(qi)是無(wu)色、無(wu)味(wei)、有毒的易(yi)燃(ran)易(yi)爆氣(qi)體，熱(re)值 6800-10000kj/m3，著火溫度530℃，爆炸極(ji)限18.2%-83.2%。轉(zhuan)爐(lu)煤氣的理 論燃燒溫。度比高爐(lu)煤氣高。

（2）高(gao)爐煤氣

高爐煤氣是無(wu)色、無(wu)味、有毒的(de)易燃(ran)易爆氣體，比(bi)重0.9-1.1，熱值3349-4187kJ/m3,理(li)論燃(ran)燒(shao)溫度1500℃左右，著(zhu)火(huo)溫度730℃左右(you)，爆(bao)炸(zha)極限30.8%-89.5%,含(han)N2和CO2之和近70%，會致(zhi)人喘息（因氧含量很低）和(he)窒息。

（3）焦爐煤氣

凈化后的焦爐(lu)煤氣是無色、有臭味(wei)、有毒的易燃易爆氣體，比重0.3623， 熱(re)值(zhi)16800-18900kj/m3,著火溫度550-650℃，爆(bao)炸極限4.5%-35.8%，理(li)論(lun)燃 燒溫度(du)2150℃左右(you)。焦爐煤氣中的CO含(han)量較高爐煤氣少，但也會(hui)造成中毒事 故(gu)。

以(yi)下(xia)三(san)種煤氣的爆(bao)炸極限（下(xia)限與(yu)上(shang)限）數值均相應(ying)于其某一特(te)定成分(fen)。

二、焦爐煤氣

焦(jiao)(jiao)爐煤(mei)(mei)氣(qi)是(shi)指用(yong)幾(ji)種煙煤(mei)(mei)配成煉(lian)焦(jiao)(jiao)用(yong)煤(mei)(mei)，在煉(lian)焦(jiao)(jiao)爐中(zhong)經高溫干餾(liu)后，在產出焦(jiao)(jiao)炭和焦(jiao)(jiao)油產品的同時(shi)所得到(dao)的可燃氣(qi)體，是(shi)煉(lian)焦(jiao)(jiao)產品的副產品。主(zhu)要作燃料和化工原(yuan)料。每(mei)煉(lian)一噸(dun)焦(jiao)(jiao)炭可產生300-320立方米的焦爐煤氣。

焦爐煤氣主要由氫氣和甲烷構成，分別占56%和27%，并有(you)少(shao)量(liang)一氧(yang)化碳、二氧(yang)化碳、氮氣(qi)、氧(yang)氣(qi)和(he)其他(ta)烴(jing)類；其低發熱(re)值(zhi)為18250kJ/Nm3，密度為(wei)

0.4~0.5kg/Nm3，運(yun)動年度為(wei)25×10`(-6)m2/s。根據焦爐(lu)本體(ti)和鼓冷系(xi)統(tong)流程圖,從焦爐出來的荒煤氣進入之前(qian),已(yi)被(bei)大量冷凝成液體,同時(shi),煤(mei)(mei)氣中夾帶的煤(mei)(mei)塵, 焦粉也被捕(bu)集下來,煤氣中的(de)水(shui)(shui)溶性的(de)成分(fen)也(ye)溶入氨(an)(an)(an)水(shui)(shui)中。焦(jiao)油(you)、氨(an)(an)(an)水(shui)(shui)以(yi)及(ji)粉塵和焦(jiao)油(you)渣一起流入機(ji)械化焦(jiao)油(you)氨(an)(an)(an)水(shui)(shui)分(fen)離池。分(fen)離后氨(an)(an)(an)水(shui)(shui)循環使用,焦油送去集中加工,焦油渣可(ke)回配到煤料中煉焦煤氣(qi)進入初冷器被直接(jie)冷卻或間接(jie)冷卻至常(chang)溫,此時(shi),殘留(liu)在煤(mei)氣(qi)中(zhong)的(de)(de)水(shui)分和焦(jiao)油被進一步除去(qu)。出初冷器后的(de)(de)煤(mei)氣(qi)經機械捕焦(jiao)油使懸浮在煤(mei)氣(qi)中(zhong)的(de)(de)焦(jiao)油霧通(tong)過機械的(de)(de)方法(fa)除去(qu),然(ran)后進入鼓風機被升壓至19600帕(2000毫米水柱(zhu))左右。為了不影響以后的煤氣精制的操作(zuo),例如(ru)硫銨帶色、脫硫液老化等(deng),使煤氣通(tong)過電捕(bu)焦油器除去殘余(yu)的焦油霧。為了防止萘在(zai)溫度低(di)時(shi)從煤氣中結晶析出,煤(mei)(mei)氣(qi)進入脫(tuo)(tuo)硫(liu)塔(ta)(ta)前設洗萘塔(ta)(ta)用(yong)于洗油(you)吸收萘。在脫(tuo)(tuo)硫(liu)塔(ta)(ta)內用(yong)脫(tuo)(tuo)硫(liu)劑(ji)吸收煤(mei)(mei)氣(qi)中的硫(liu)化氫,與此同時,煤(mei)氣中的氰化氫也被吸(xi)收(shou)了(le)。煤(mei)氣中的氨(an)(an)則在(zai)吸(xi)氨(an)(an)塔(ta)內被水(shui)或水(shui)溶液吸(xi)收(shou)產生(sheng)液氨(an)(an)或硫銨(an)。煤(mei)氣經過吸(xi)氨(an)(an)塔(ta)時,由于硫酸(suan)吸收氨的反應是(shi)放熱反應,煤氣的溫度升高,為不影響粗苯回收(shou)的操作(zuo),煤

    氣(qi)經終(zhong)冷(leng)塔降溫后進入洗苯塔內(nei),用洗油(you)吸(xi)收(shou)煤氣中(zhong)的(de)苯(ben)、甲苯(ben)、二(er)(er)甲苯(ben)以及環(huan)戊二(er)(er)烯等低沸點(dian)的(de)炭(tan)化(hua)氫化(hua)合物(wu)和(he)苯(ben)乙烯、萘古(gu)馬隆等高沸點(dian)的(de)物(wu)質,與(yu)次同時,有機(ji)硫(liu)化(hua)物(wu)也被除去(qu)了(le)。

三、高爐煤氣

高壓鼓風機鼓風，并且(qie)通過(guo)熱(re)風爐(lu)加熱(re)后進(jin)入(ru)了高爐(lu)，這(zhe)種熱(re)風和焦炭(tan)助燃，產生的是二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)和一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)，二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)又和炙(zhi)熱(re)的焦炭(tan)產生一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)，一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)在(zai)(zai)上升(sheng)的過(guo)程(cheng)中(zhong)，還原了鐵礦石中(zhong)的鐵元(yuan)素(su)，使之成為(wei)生鐵，這(zhe)就(jiu)是煉鐵的化(hua)(hua)(hua)學過(guo)程(cheng)。鐵水在(zai)(zai)爐(lu)底暫時存留，定(ding)時放(fang)出(chu)用于直(zhi)接煉鋼或鑄錠。

這時候在(zai)高爐的(de)爐氣(qi)(qi)中，還有大量的(de)過剩的(de)一氧化碳，這種混(hun)和(he)氣(qi)(qi)體，就是高爐煤氣(qi)(qi)。每煉一噸鐵可產生2100-2200立(li)方米的高爐煤氣(qi)。

這種含有可燃(ran)一氧化(hua)碳的(de)氣(qi)體，是一種低熱(re)值的(de)氣(qi)體燃(ran)料(liao)，可以用(yong)于(yu)冶金企業的(de)自(zi)用(yong)燃(ran)氣(qi)，如加熱(re)熱(re)軋的(de)鋼(gang)錠(ding)、預熱(re)鋼(gang)水包等。也可以供給(gei)民用(yong)，如果能夠加入焦爐(lu)煤氣(qi)，就叫做“混(hun)和煤氣(qi)”，這樣(yang)就提(ti)高了熱(re)值。

高(gao)爐煤氣為煉鐵過程(cheng)中產生(sheng)的副產品，主(zhu)要成分為:CO, C02, N2、H2、CH4等，其中可(ke)燃成分CO含量約占(zhan)25%左右，H2、CH4的含(han)量很少，CO2, N2的含量分別占15%,55 %，熱值僅為(wei)3500KJ/m3左右。高(gao)爐煤(mei)氣(qi)的(de)(de)成分和熱值(zhi)與(yu)高(gao)爐所用(yong)的(de)(de)燃料、所煉(lian)(lian)生(sheng)(sheng)(sheng)鐵的(de)(de)品種及冶煉(lian)(lian)工(gong)藝有關，現代(dai)的(de)(de)煉(lian)(lian)鐵生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)普(pu)遍采用(yong)大容積、高(gao)風溫、高(gao)冶煉(lian)(lian)強度(du)、高(gao)噴煤(mei)粉(fen)量的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)藝，采用(yong)這(zhe)些(xie)先進的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)藝提高(gao)了勞動生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)率并降(jiang)低能耗，但所產(chan)的(de)(de)高(gao)爐煤(mei)氣(qi)熱值(zhi)更(geng)低，增加了利(li)用(yong)難度(du)。高(gao)爐煤(mei)氣(qi)中(zhong)的(de)(de)CO2, N2既(ji)不(bu)參與燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)產(chan)生熱(re)(re)量，也(ye)不(bu)能(neng)助燃(ran)(ran)，相(xiang)反，還吸(xi)收大(da)量的(de)(de)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)過程中產(chan)生的(de)(de)熱(re)(re)量，導致(zhi)高爐(lu)煤(mei)(mei)氣的(de)(de)理(li)論(lun)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)溫(wen)度(du)(du)偏低(di)。高爐(lu)煤(mei)(mei)氣的(de)(de)著(zhu)火(huo)(huo)點并不(bu)高，似(si)乎(hu)不(bu)存在著(zhu)火(huo)(huo)的(de)(de)障礙，但在實際燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)過程中，受(shou)各種(zhong)因素的(de)(de)影響，混合(he)氣體的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)必須遠(yuan)大(da)于著(zhu)火(huo)(huo)點，才能(neng)確保(bao)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)的(de)(de)穩定性。高爐(lu)煤(mei)(mei)氣的(de)(de)理(li)論(lun)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)溫(wen)度(du)(du)低(di)，參與燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)的(de)(de)高爐(lu)煤(mei)(mei)氣的(de)(de)量很大(da)，導致(zhi)混合(he)氣體的(de)(de)升溫(wen)速(su)度(du)(du)很慢，溫(wen)度(du)(du)不(bu)高，燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)穩定性不(bu)好。

燃燒(shao)反(fan)應(ying)能(neng)夠(gou)(gou)發(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)另一條件是氣體分子(zi)間能(neng)夠(gou)(gou)發(fa)生(sheng)(sheng)有(you)效碰撞(zhuang)，即擁有(you)足(zu)夠(gou)(gou)能(neng)量的(de)(de)相(xiang)互(hu)之(zhi)間能(neng)夠(gou)(gou)發(fa)生(sheng)(sheng)氧化反(fan)應(ying)的(de)(de)分子(zi)間發(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)碰撞(zhuang)，大量的(de)(de)C02,N2的存(cun)在(zai)，減(jian)少了分子(zi)間發生有效碰撞的幾率，宏觀上表現為(wei)燃燒(shao)速度慢，燃燒(shao)不穩定。 高(gao)爐煤氣中存(cun)在(zai)大量的CO2L, N2，燃燒過程中基(ji)本不(bu)參與化學反應，幾(ji)乎(hu)等量(liang)轉移到燃燒產生(sheng)的煙(yan)氣(qi)中，燃高爐煤氣(qi)產生(sheng)的煙(yan)氣(qi)量(liang)遠多于燃煤。

四、轉爐(lu)煤氣

轉爐煉鋼(gang)過程中，鐵水中的碳(tan)在高(gao)溫下(xia)和吹入(ru)的氧生成一(yi)氧化(hua)碳(tan)和少量二氧化(hua)碳(tan)的混合氣(qi)體。回收的頂吹氧轉爐爐氣(qi)含一(yi)氧化(hua)碳(tan)60～80％，二氧(yang)化碳(tan)15～20％，以及氮、氫和微量氧。轉(zhuan)爐煤氣的發生量在一個(ge)冶煉(lian)過程(cheng)中并不均(jun)衡(heng)，成分也有變化。通常將(jiang)轉(zhuan)爐多次(ci)冶煉(lian)過程(cheng)回收(shou)的煤氣輸入一個(ge)儲氣柜，混勻后再輸送(song)給用(yong)戶(hu)。

轉(zhuan)爐(lu)煤氣由爐(lu)口噴出時,溫度高達1450～1500℃,并夾帶大量氧化(hua)鐵粉(fen)塵，需(xu)經降(jiang)溫(wen)、除塵，方能(neng)使(shi)用。凈化(hua)有濕法和干法兩種(zhong)類型(xing)。①濕法凈化(hua)系(xi)統典型(xing)流程是：煤氣出(chu)轉爐后，經汽化(hua)冷卻器降(jiang)溫(wen)至800～1000℃,然后順序(xu)經過一級(ji)文氏(shi)(shi)管(guan)(guan)、第(di)一彎頭(tou)脫水(shui)器、二級(ji)文氏(shi)(shi)管(guan)(guan)、第(di)二彎頭(tou)脫水(shui)器,在文氏管喉口處(chu)噴以洗滌(di)水(shui),將煤(mei)氣溫度降(jiang)至35℃左(zuo)右(you),并(bing)將煤(mei)氣中含(han)塵(chen)量降至約100毫克/標米3。然后用抽風機(ji)將凈(jing)化的氣體(ti)送入儲(chu)氣柜。濕(shi)法工藝在世界(jie)上比較(jiao)普遍(bian),每噸鋼可回收60～80立(li)方(fang)米(mi)煤氣，平均熱值(zhi)約為2000～2200千(qian)卡(ka)/立方米。②美國(guo)和(he)聯邦德(de)國(guo)等國(guo)有些工廠采用干式電(dian)除塵凈化(hua)系(xi)統。煤氣經冷(leng)卻煙(yan)道溫度降至1000℃，然后用蒸發冷卻(que)塔，再降至200℃,經干式電除(chu)塵(chen)器(qi)除(chu)塵(chen),含(han)塵(chen)量低于50毫克/立方米的凈煤氣,經抽(chou)風機(ji)送入儲氣柜。干式(shi)系統比濕式(shi)系統投資約高12～15％；但無需(xu)建設(she)污水(shui)處理設(she)施,動力(li)消耗低,但必須(xu)采取適(shi)當措施(shi)，防止煤(mei)氣和空氣混合形(xing)成爆(bao)炸性氣體。

轉爐(lu)煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)是鋼鐵企業內部中(zhong)等熱值(zhi)的(de)氣(qi)體燃料(liao)。可以單獨作(zuo)為工業窯爐(lu)的(de)燃料(liao)使用(yong)(yong)，也可和焦爐(lu)煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)、高爐(lu)煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)、發生爐(lu)煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)配合成(cheng)各種不同熱值(zhi)的(de)混合煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)使用(yong)(yong)。轉爐(lu)煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)含有大量一(yi)氧(yang)化碳，毒性很大，在儲(chu)存、運輸、使用(yong)(yong)過程中(zhong)必須(xu)嚴防泄漏。