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轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)的安全措施

文檔作者：富志生文檔來源：酒泉鋼鐵集團公司煉軋廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年12月09日
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Vo1．32 No．3
May．2013
冶 金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY 49
轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)的安全措施
富田志，、： 24-F-
(酒泉鋼鐵集團公司煉軋廠)
摘要對煉軋廠50t轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)安全性進行定性分析，指出轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)存在
的問題。介紹了煉軋廠通過設(shè)備改造、對工藝操作采取保護聯(lián)鎖、制定相應(yīng)安全管理制度等
措施，提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)的安全性。
關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)爐煤氣安全性分析措施
Safety measures of converter gas recovery system
Fu Zhisheng
(Jiuquan Iron and Steel Group Co．，Ltd．)
Abstract The 50t converter gas recovery system safety of qualitative was analyzed．The problems ex·
isting in the system of converter gas recovery were pointed out．Th e refined rolling mill through the
measures of equipment modification，process operation take protection interlocking，formulate cori~一
spending safety management system tO improve the safety of converter gas recovery system．
Keywords converter gas safety analysis measures
轉(zhuǎn)爐煤氣主要成分是CO，體積比可達(dá)60％
一70％ ，CO是無色無味、易燃易爆的有毒氣體，
化學(xué)活動性強。轉(zhuǎn)爐煤氣的三大特性為：易中
毒、易著火、易爆炸? 。煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收系
統(tǒng)控制不好，很容易引起著火、爆炸、中毒等惡
性事故，其危險性是很大的，所以轉(zhuǎn)爐煤氣的安
全回收在煉鋼廠安全生產(chǎn)中尤為重要。
煉軋廠50t轉(zhuǎn)爐1985年投產(chǎn)，采用“OG
法” 回收轉(zhuǎn)爐煤氣，泄漏后易發(fā)生人員中毒，
并易引起火災(zāi)爆炸事故，有必要對轉(zhuǎn)爐煤氣回收
系統(tǒng)進行客觀分析，對煤氣中毒、著火、爆炸等
事故加以控制和預(yù)防，確保安全回收利用。
1 轉(zhuǎn)爐煤氣回收安全性分析
轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)主要功能是對轉(zhuǎn)爐冶煉產(chǎn)
生的高溫?zé)煔?主要成分轉(zhuǎn)爐煤氣)降溫并在
收稿日期：2013一O1—16
富志生(1969一 )，工程師；735100 甘肅省嘉峪關(guān)市。
脫水除塵后進行回收。為煉軋廠現(xiàn)有的三臺公稱
容量為50t的轉(zhuǎn)爐，各設(shè)置一套集中除塵系統(tǒng)，
采用濕式未燃法對冶煉過程產(chǎn)生的煙氣、煙塵進
行凈化處理。主要工藝流程：轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)過一文
降溫粗除塵后，由重力脫水器進入二文進行精除
塵，再經(jīng)9O。彎頭脫水器粗脫水，絲網(wǎng)捕霧器精
脫水，進人引風(fēng)機升壓，達(dá)到煤氣回收狀態(tài)送至
煤氣柜，達(dá)到煤氣放散狀態(tài)將煤氣經(jīng)煙囪辮放至
大氣。
轉(zhuǎn)爐煤氣回收裝置的安全性直接與轉(zhuǎn)爐的安
全生產(chǎn)密切相關(guān)，首先回收裝置要有較高的密封
性避免冶煉過程的煤氣泄漏，其次控制煤中的組
分含量，降低回收過程爆炸的可能性，最后要考慮
到煤氣放散安全性。同時，要考慮前期預(yù)防管理
和事故發(fā)生后的控制措施，以減少事故的傷害。
轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)附屬設(shè)備較多，操作工藝
并不復(fù)雜，但是造成轉(zhuǎn)爐煤氣泄漏、爆炸事故的
主要因素有設(shè)備故障、工藝操作失誤及管理問題
等。設(shè)備故障包括三通閥卡阻、分析儀誤報、風(fēng)
50
冶 金 能 源
ENERCY F0R METALLURGICAL INDUSTRY
VolI 32 No．3
Mav．2013
機跳電、風(fēng)機振動值超標(biāo)和管道、閥門泄漏。工
藝操作失誤包括爆發(fā)性大噴、未降罩回收和水封
水位低或缺水。管理問題包括煤氣區(qū)域動明火和
系統(tǒng)管道堵塞。
2 轉(zhuǎn)爐煤氣回收事故的預(yù)防
2．1 三通閥前面加裝旁通閥
煉軋廠50t轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)三通閥原設(shè)計
無旁通閥，轉(zhuǎn)爐煤氣回收過程一旦出現(xiàn)三通閥卡
阻，便會存在以下問題：
(1)當(dāng)閥位處于放散位時，只會造成煤氣
無法正?；厥?，對轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)和安全不會造成任何
影響；
(2)風(fēng)機運行回收煤氣期間，三通閥閥位
處于回收位時，由于眼鏡閥和U型水封均為手
動操作，執(zhí)行一次操作超過15min，無法迅速切
斷煤氣管路，風(fēng)機繼續(xù)運轉(zhuǎn)會導(dǎo)致廢氣進入煤氣
柜。如突然停止風(fēng)機，煤氣柜煤氣倒流進入風(fēng)機
機前管道，造成區(qū)域煤氣含量嚴(yán)重超標(biāo)，會引發(fā)
其它安全事故發(fā)生；
(3)突然切斷煤氣柜之間管道之后， 由于
風(fēng)機后管路與放散煙囪之問沒有自動控制的旁通
管路，殘余帶煤氣廢氣無法及時排出；
(4) 目前通過定期清理的方法來減少管道
結(jié)垢，但是此方法不能從根本上解決管道結(jié)垢的
問題；
(5)為防止煤氣倒流，降低轉(zhuǎn)爐風(fēng)機轉(zhuǎn)速，
此時可以降低廢氣的回收量，但是仍然有流量約
400m ／min的廢氣進人5萬m 煤氣柜，造成氣
柜氧氣超標(biāo)的嚴(yán)重安全隱患。
為此，煉軋廠在三通閥處設(shè)一旁通閥，當(dāng)三
通閥處于回收位出現(xiàn)故障時，通過打開旁通放散
刀閥進行煙氣外排放散，同時轉(zhuǎn)爐氧槍事故狀態(tài)
提槍停吹，風(fēng)機降到低速，在較短時間內(nèi)將風(fēng)機
機后壓力降低至3000Pa以下，避免廢氣進人氣
柜。其設(shè)備控制原理為PLC對風(fēng)機三通閥閥位
狀態(tài)信號進行采集，將采集到的閥位狀態(tài)與PLC
所給出的煤氣放散指令信號進行比較。當(dāng)PLC
給出放散指令后，在一定時問內(nèi)沒有采集到閥位
放散狀態(tài)信號就判定三通閥出現(xiàn)故障，對旁道管
路氣動刀閥電磁閥給出信號。電磁閥動作后，氣
缸工作將刀閥處于打開狀態(tài)，同時PLC給出的信
號進入轉(zhuǎn)爐氧槍控制系統(tǒng)，氧槍事故狀態(tài)提槍停
吹，伴隨氧槍的提升轉(zhuǎn)爐風(fēng)機將自動降低轉(zhuǎn)速。
自2009年改造后，有效起到了降低三通閥卡阻后
回收廢氣及煤氣柜煤氣倒流造成的泄漏事故。
2．2 氣體分析裝置的改造與維護
在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，煙氣成分是不斷變化
的。轉(zhuǎn)爐煙氣成分變化一般為三個階段：
(1)冶煉前期： 當(dāng)剛下槍開始吹煉時，煤
氣才緩慢形成，基本上達(dá)不到要求含量，更重要
的是這時的爐氣中煙塵較多，不適合回收到煤氣
柜中；
(2)冶煉中期：爐氣中0 含量很快由21％
降到2％ 以下，這時0 含量已穩(wěn)定降至安全值，
而當(dāng)0：含量小于5％ 時，CO含量逐漸上升到
40％ ～70％ ，攀升較快，這時可正?；厥誄O；
(3)冶煉后期：爐氣中0 含量有所上升，
CO含量開始下降甚至迅速下降 J。
因此需要對煙氣中微量氧和一氧化碳成分連
續(xù)進行自動分析和自動控制，以避免低熱值煤氣
回收到煤氣柜中。為確保系統(tǒng)回收煤氣的質(zhì)量與
安全運行，2010年后將原有的三臺紅外分析儀
全部改造為激光分析儀，對煤氣中的CO及0
濃度進行全過程在線分析，若符合回收條件，通
過自控裝置指令水封逆止閥打開，三通閥切換至
回收位置；反之，分析裝置會立即發(fā)出指令使三
通閥由回收位置轉(zhuǎn)到放散位置，水封逆止閥關(guān)
閉，停止轉(zhuǎn)爐煤氣回收。轉(zhuǎn)爐煤氣分析儀的精度
與準(zhǔn)確度對于安全回收十分重要，因此，制定
“每日對分析裝置系統(tǒng)進行一次例行檢查，每周
進行一次分析儀標(biāo)定，每月進行一次故障檢查并
更換一次柜內(nèi)的過濾器芯等設(shè)備” 的維護制度，
并堅持長期有效執(zhí)行。
2．3 風(fēng)機跳電、振動及管道、閥門泄漏事故
風(fēng)機機前為負(fù)壓管道，風(fēng)機突然跳電會造成
煤氣柜煤氣倒流，風(fēng)機房煤氣泄漏事故，因此必
須在三通閥后設(shè)置u型水封或水封逆止閥。此
類水封內(nèi)部存在扇形板，煤氣回收時扇形板處于
水封人口側(cè)面，煤氣不回收時扇形板處于水封人
口正上方，切斷煤氣管道，防止煤氣倒流事故的
發(fā)生。
風(fēng)機振動值長期超標(biāo)運行極易造成打火等現(xiàn)
象。煉軋廠目前3座轉(zhuǎn)爐共4臺風(fēng)機，采用三用
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Mav．2013
冶 金能 源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY 5l
一備的方式，某臺風(fēng)機出現(xiàn)振動值超標(biāo)時，利用
轉(zhuǎn)爐補爐時間迅速切換風(fēng)機，可有效避免事故發(fā)
生。
轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)對設(shè)備的密封性能要求極
嚴(yán)，整個回收裝置要有較高的密封性，避免冶煉
過程的煤氣泄漏及空氣吸人煤氣回收裝置。回收
裝置各部件有著不同的功能和作用，部件與部件
之間的密封主要根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求而進行，在
可移動部件處采用水封，在孔洞處采用氮封，在
變形較大處采用了波紋管膨脹節(jié)的技術(shù)是轉(zhuǎn)爐煤
氣安全回收的有力保證。煉軋廠50t轉(zhuǎn)爐煤氣回
收裝置主要采用以下方式保證其安全性。
(1)水封裝置。在裙罩和下煙罩之間、煙
道與一文連接處采用水封連接，機后設(shè)置了u
型水封，可以有效進行密封，從而與空氣隔絕，
在煤氣放散時防止不合格煤氣進入煤氣柜，同時
可以防止煤氣柜的煤氣倒流；
(2)氮封裝置。氧槍孔、下料口因長期處
于開狀態(tài)，無法采用其他的密封措施，采用了氮
封，可以避免煙氣的泄露，同時也避免了空氣被
吸人到回收的煤氣中，利用氮氣不可燃、不爆炸
的特性從而避免對轉(zhuǎn)爐煤氣回收造成危險；
(3)波紋管膨脹節(jié)裝置。一段與二段煙道
連接處經(jīng)常處在高溫環(huán)境，部件產(chǎn)生形變，采用
波紋管膨脹節(jié)，既達(dá)到密封的效果，同時又可以
避免因受熱膨脹而造成的部件開裂問題。
2．4 212藝操作原因造成轉(zhuǎn)爐煤氣回收事故
轉(zhuǎn)爐大噴事故不僅造成了不必要的金屬損
失，而且對轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)構(gòu)成了極大的威
脅。轉(zhuǎn)爐煤氣在20℃ 、一個大氣壓下，爆炸濃度
為12．5％ ～75％ ，與0 混合后爆炸范圍為13％
～ 96％ ，在整個生產(chǎn)過程中均處于爆炸濃度范圍
之內(nèi)，由于其自身生產(chǎn)特點完全具備了其它爆炸
條件(即溫度條件和火種)，爆炸可能性較
大 ，因此對于整個回收裝置必須設(shè)置合理的
防爆泄壓裝置。煉軋廠50t轉(zhuǎn)爐在煙道末端、一
文前設(shè)置防泄爆門。煙氣的熄火降溫主要由一文
進行，一定要保證一文給水流量。當(dāng)紅渣被沖擊
到一文處要通過冷卻水迅速熄滅，防止火種進人
煤氣管道引起爆炸，同時防止一文管壁燒壞、燒
穿，防止事故的發(fā)生。同時在最易發(fā)生爆炸的一
文溢流文氏管上部設(shè)置溢流水封，當(dāng)爆炸能量不
大時水封可起到泄爆作用，爆炸能量大時煙道末
端防泄爆門能瞬問被掀開，起到泄壓作用。一一文
下重力脫水器也設(shè)置了防爆門，以防止重大爆炸
事故的發(fā)生。
爐口微差壓調(diào)節(jié)裝置與降罩回收是轉(zhuǎn)爐煤氣
回收質(zhì)量和數(shù)量的保證。采用爐口微差壓調(diào)節(jié)裝
置控制爐口煙氣的未燃燒狀態(tài)，對煤氣回收的可
靠性和安全性也非常必要。煉軋廠50t轉(zhuǎn)爐爐口
微差壓調(diào)節(jié)裝置已失效，目前僅恢復(fù)了氧槍和煙
罩的聯(lián)鎖、回收放散切換的自控與聯(lián)鎖、風(fēng)機調(diào)
速與冶煉操作的聯(lián)鎖，爐口微差壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)與冶
煉操作的聯(lián)鎖、煤氣柜高低位的聯(lián)鎖及水封與三
通閥的聯(lián)鎖等長期失效給轉(zhuǎn)爐煤氣安全回收帶來
一定的隱患，今后應(yīng)盡快通過設(shè)備改造使其滿足
工藝要求。
2．5 加強管理，預(yù)防煤氣回收安全隱患
煤氣作業(yè)為高危作業(yè)，為了保證正常生產(chǎn)作
業(yè)過程的安全，管理方面煉軋廠采取的措施主要
有：
(1)劃定煤氣動火區(qū)域，根據(jù)轉(zhuǎn)爐煤氣回
收裝置的情況，嚴(yán)格按照動火制度進行動火作
業(yè)，檢修作業(yè)時使用銅制或木制等防爆工具，同
時配備一定數(shù)量的消防和保護用品；
(2)制定轉(zhuǎn)爐凈汽化系統(tǒng)檢查清理細(xì)則，
利用轉(zhuǎn)爐檢修時間將關(guān)鍵部位清理干凈，防止因
煤氣回收系統(tǒng)結(jié)垢堵塞造成的事故，避免檢修后
風(fēng)機內(nèi)的金屬屑高速運轉(zhuǎn)產(chǎn)生火花引起的爆炸；
(3)轉(zhuǎn)爐煤氣回收運行中的巡檢要保證兩
人同行，在冶煉間隙進行負(fù)壓水封的排污操作，
定時檢查各處的水封狀況，保證水封有效高度；
(4)檢修作業(yè)前要做好各項確認(rèn)工作 風(fēng)
機房部位檢修前要把U形水封注滿水，確認(rèn)溢
流管有水溢流，保證煤氣能夠可靠地切斷；進入
除塵煙道檢修或清理作業(yè)時，應(yīng)保證冶煉結(jié)束后
風(fēng)機運轉(zhuǎn)30min以上，用煤氣報警儀檢查確認(rèn)密
閉設(shè)施內(nèi)CO及O 含量符合安全要求后，有關(guān)
人員方可進人作業(yè)；作業(yè)過程中要隨時用報警儀
檢定，防止殘余煤氣中毒；
(5)通過制訂煤氣安全管理制度，定期開
展應(yīng)急演練等方式，做到轉(zhuǎn)爐煤氣安全回收警鐘
長嗚。
(下轉(zhuǎn)第64頁)
冶金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY
Vol_32 No．3
May．2013
參考文獻
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2012—07—0Z授權(quán)．
趙艷編輯
(上接第48頁)
大供氧流量、合理控制槍位等操作手段，可提升
轉(zhuǎn)爐煤氣的發(fā)生量及保證煤氣熱值。
(2)轉(zhuǎn)爐煤氣輸送階段通過提高轉(zhuǎn)爐OG操
作人員技能水平，及時發(fā)現(xiàn)并排除設(shè)備故障隱
患，加強對異常鐵水吹煉過程的掌控等，可切實
減少由于中途提槍等造成的煤氣放散。
(3)通過加強與能源中心調(diào)度的相互溝通，
增加下游用戶，對轉(zhuǎn)爐煤氣加壓機及管網(wǎng)系統(tǒng)綜
合擴能改造，靈活調(diào)整生產(chǎn)節(jié)奏，可大大降低柜
滿放散比例，提升煤氣回收質(zhì)量。
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值的研究[J1．節(jié)能，20o4，(5)：l4一l5． ‘
趙艷編輯
(上接第51頁)
3 結(jié)語
在近幾年經(jīng)過上述幾方面工作的強化，酒鋼
煉軋廠50t轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)沒有發(fā)生中毒、爆
炸、火災(zāi)引起的人身傷害事故，證明上述措施是
得力的、有效的。但是轉(zhuǎn)爐煤氣危害性極大，轉(zhuǎn)
爐煤氣回收系統(tǒng)的安全裝置也許還存在缺陷，需
要借鑒同行業(yè)的先進技術(shù)，從根本上消除轉(zhuǎn)爐煤
氣回收的安全隱患。
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趙艷編輯

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