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焦?fàn)t裝煤除塵系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)研究與防范

文檔作者：錢虎林邱全山甘恢玉文檔來(lái)源：馬鋼煤焦化公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月31日
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燃料與化工
Fuel &amp;amp; Chemical Processes VoJlu.l4.820N17o.4
焦?fàn)t裝煤除塵系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)研究與防范
錢虎林 邱全山 甘恢玉 (馬鋼煤焦化公司, 馬鞍山 243000)
摘 要: 針對(duì)裝煤除塵事故典型案例發(fā)生的原因,對(duì)頂裝焦?fàn)t裝煤除塵系統(tǒng)安全進(jìn)行研究,在安全設(shè)計(jì)上進(jìn)行改
進(jìn),在生產(chǎn)操作上認(rèn)知安全風(fēng)險(xiǎn),采取防范操作,從而解決裝煤除塵運(yùn)行中的高風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。
關(guān)鍵詞: 裝煤; 除塵; 事故; 風(fēng)險(xiǎn)
中圖分類號(hào): TQ520.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1001-3709 (2017) 04-0033-03
Research and preventive measures on safety of
dedusting system of coal charging
Qian Hulin Qiu Quanshan Gan Huiyu
(Coal &amp;amp; Coking Company of Masteel Co.,Ltd.,Ma'anshan 243000,China)
Abstract:It studies dedusting system of top-charging coke oven battery in aspects of safety and
typical charging de-dusting accident to improve safety design and raise awareness of safe operation. It
aims to tackle high risk of charging dedusting operation by taking preventive measures. Key words:Charging; Dedusting; Accident; Risk
收稿日期: 2016-09-26
作者簡(jiǎn)介: 錢虎林(1974- ), 男, 高級(jí)工程師
基金項(xiàng)目:
裝煤除塵系統(tǒng)減少了焦?fàn)t70%的無(wú)組織放散
量,但燃燒與爆炸問(wèn)題非常嚴(yán)重,未被廣泛認(rèn)識(shí)與防
范[1]。2015 年1 月5 日某鋼鐵公司焦?fàn)t裝煤除塵
地面站除塵管道爐頂部位發(fā)生燃爆,除塵管道、煙氣
閥完全損壞,除塵停用1 個(gè)月才恢復(fù),裝煤除塵系統(tǒng)
具有高危性。
1 爆炸機(jī)理分析
1. 1 從除塵器工作原理分析
裝煤操作全過(guò)程須保持高速,以保證裝煤逸散
的荒煤氣迅速稀釋,確保達(dá)不到燃爆極限(約5%)。
但若在裝煤過(guò)程中突發(fā)故障,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)低速,造成裝煤
逸散的荒煤氣不能及時(shí)抽走,逸散的荒煤氣在火源
附近富集就會(huì)發(fā)生燃爆。
1. 2 風(fēng)機(jī)特性曲線查看
根據(jù)《四平鼓風(fēng)機(jī)廠對(duì)風(fēng)機(jī)性能曲線的回復(fù)報(bào)
告》,低速下最大流量為20 374m3 / h,最小流量為
9 823m3 / h。
1. 3 煙塵逸散量與爆炸濃度的基本估算
1.3. 1 煤氣逸出量計(jì)算
1) 在無(wú)煙塵控制措施時(shí),裝煤和結(jié)焦過(guò)程的煤
氣發(fā)生量如圖1 所示。從圖1 可以看出,裝煤過(guò)程
中產(chǎn)生的煤氣量約為結(jié)焦過(guò)程中煤氣發(fā)生平均量的
7 倍,這是計(jì)算裝煤時(shí)產(chǎn)生煙氣量的依據(jù)。
圖1 裝煤過(guò)程結(jié)焦過(guò)程中的煤氣量
據(jù)此,裝煤時(shí)產(chǎn)生的煤氣量[2-3]為:
V1 = (7V0 / T)G =3 600~3 820m3 / h
式中: V0為煉焦過(guò)程中的煤氣發(fā)生量,按設(shè)計(jì)規(guī)定取
320~340m3 / t煤;T 為結(jié)焦時(shí)間,炭化室寬為450mm
32
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2017 年7 月
第48 卷第4 期
燃料與化工
Fuel &amp;amp; Chemical Processes
的取18h;G 為每孔炭化室的裝煤量,6m 焦?fàn)t為
28. 9t。
2) 采用無(wú)組織放散治理措施時(shí),焦?fàn)t設(shè)計(jì)采用
高壓氨水噴射消煙裝煤技術(shù),裝煤時(shí)在上升管根部
形成一定吸力,約60% 的煤氣從上升管吸入集氣
管,其余的40%從裝煤孔逸出。裝煤時(shí)產(chǎn)生的煤氣
逸出量變?yōu)閂2 = 0. 4V1 = 1 440 ~ 1 530m3 / h。為了
減少除塵裝置抽吸的風(fēng)量,裝煤套筒采用球面密封,
密封效果很好(圖2),一般情況下,外逸煤氣量為:
V3 = K1V2
式中:K1為煤氣外逸率,取20%,故V3 = 0. 2V2 =
288~ 306m3 / h。因此,帶有除塵系統(tǒng)、高壓氨水裝
煤、套筒為球面密封的焦?fàn)t,在裝煤過(guò)程中逸出荒煤
氣量為288~306m3 / h。
圖2 內(nèi)套筒密封形式
2 爆炸風(fēng)險(xiǎn)論證
某公司裝煤除塵系統(tǒng)見(jiàn)圖3。按照荒煤氣爆炸
極限最低約5%,計(jì)算6m 焦?fàn)t裝煤除塵系統(tǒng)爆炸風(fēng)
險(xiǎn)。假設(shè)風(fēng)機(jī)高速轉(zhuǎn)速流量設(shè)計(jì)為76 000m3 / h,低
速設(shè)計(jì)平均流量15 200m3 / h。根據(jù)除塵運(yùn)行原理,
低速狀態(tài)下非常閥會(huì)開(kāi)啟,假設(shè)非常閥直徑為
Φ800mm,風(fēng)機(jī)前除塵管徑為Φ1 000mm,所以流速
會(huì)降低64%,從除塵管道內(nèi)流量為V4 = 15 200 ×
(1-64%) = 5 472m3 / h,而煤氣外逸量V3 = 288 ~
306m3 / h,爆炸極限按照含量5%計(jì)算,則V3 /5% =
5 760~6 120m3 / h ＞5 472m3 / h,所以,裝煤過(guò)程突發(fā)
異常除塵高速轉(zhuǎn)為低速時(shí),非常閥開(kāi)啟會(huì)進(jìn)一步降
低吸力與流量,極可能引發(fā)爆炸。
3 爆炸風(fēng)險(xiǎn)分析
1) 采用裝煤除塵技術(shù)的企業(yè)大多未考慮在裝煤
作業(yè)過(guò)程中因設(shè)備故障、焦?fàn)t停電、風(fēng)機(jī)故障引發(fā)高
速轉(zhuǎn)低速或荒煤氣導(dǎo)出系統(tǒng)異常而引起大量荒煤氣
進(jìn)入除塵器等突發(fā)故障產(chǎn)生的爆炸風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)防范。
圖3 焦?fàn)t除塵干式布袋除塵系統(tǒng)
2) 風(fēng)量計(jì)算中未充分考慮低速運(yùn)行時(shí)非常閥打
開(kāi)造成管道流量急劇減少的因素,極大地增加了裝煤
作業(yè)中的爆炸風(fēng)險(xiǎn)。以某廠3 組焦?fàn)t為例,見(jiàn)表1。
表1 3 組焦?fàn)t裝煤除塵地面站非常閥、旁路閥
開(kāi)啟對(duì)風(fēng)量的影響
焦?fàn)t
爐組
摻冷
風(fēng)閥
/ mm
非常
閥
/ mm
旁路
閥
/ mm
總管
直徑
/ mm
低速開(kāi)啟非常
閥和旁路閥后
流量變化
/ %
高速開(kāi)啟
摻冷風(fēng)閥
流量變化
減少/ %
1#、2# Φ500 Φ800 Φ1 000 減少64 25
3#、4# Φ500 Φ800 Φ1 000 減少64 25
5#、6# Φ600 Φ800 Φ500 Φ1 100 減少73.55 29.75
注:高速狀態(tài)下,當(dāng)煙氣溫度大于120℃時(shí),摻冷風(fēng)閥開(kāi)啟,混入空
氣降低煙氣溫度,避免燒布袋;非常閥、旁通閥低速狀態(tài)時(shí)開(kāi)啟,
起到使風(fēng)機(jī)短路,保證布袋反吹功能。
4 風(fēng)險(xiǎn)防范措施
基于以上原因,曾發(fā)生多起除塵器爆炸事故,對(duì)
此及時(shí)采取設(shè)計(jì)補(bǔ)救措施,在設(shè)計(jì)中增加了切斷閥。
切斷閥作用于風(fēng)機(jī)斷電的突發(fā)情況下,能夠在1. 5s
內(nèi)阻斷荒煤氣及煙塵至除塵器,確保除塵站本體安
全。但建議仍需采取以下設(shè)備和電氣技術(shù)措施。
1) 必須保證裝煤操作全過(guò)程中除塵風(fēng)機(jī)保持
高速。某公司已將現(xiàn)除塵高速轉(zhuǎn)低速連鎖控制按鈕
信號(hào)改為導(dǎo)套位置信號(hào),由“除塵導(dǎo)套后退啟動(dòng)”改
為“除塵導(dǎo)套后退限位到位”。為防止現(xiàn)場(chǎng)限位失
靈,安裝2 個(gè)限位以確保導(dǎo)套位置的檢測(cè)可靠性。
(下轉(zhuǎn)第36 頁(yè))
33
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
燃料與化工
Fuel &amp;amp; Chemical Processes VoJlu.l4.820N17o.4
收器內(nèi),否則就會(huì)造成蒸餾損失增大,產(chǎn)生錯(cuò)誤的判
斷。操作時(shí)要將冷凝管中的餾出液接收干凈,避免
誤差產(chǎn)生,眼睛平視觀察接收器內(nèi)液體與100mL 的
差值。蒸餾損失大于1. 5% 時(shí),說(shuō)明蒸餾過(guò)程存在
問(wèn)題,需查明原因后,重新檢測(cè)驗(yàn)證直至蒸餾損失合
格為止。
1. 8 終點(diǎn)溫度計(jì)算
輕苯終點(diǎn)溫度計(jì)算公式:t = t0 + Δt1 + Δt2 + Δt3
式中:t0為蒸餾觀察溫度;Δt1為溫度計(jì)補(bǔ)正;Δt2為溫
度計(jì)外露段補(bǔ)正,Δt2 =0. 000 16H(tA - tB);Δt3為氣
壓補(bǔ)正, Δt3 =0.000 9(273 +tA)(101.3 -P)。
輕苯終點(diǎn)溫度計(jì)算由4 部分組成,即蒸餾觀察
溫度t0、溫度計(jì)補(bǔ)正Δt1、溫度計(jì)外露段補(bǔ)正Δt2以及
氣壓補(bǔ)正Δt3。首先,要注意蒸餾觀察溫度t0的仔細(xì)
讀取,到達(dá)蒸餾體積后撤火動(dòng)作與讀取溫度計(jì)要同
步進(jìn)行,動(dòng)作要迅速敏捷,讀取溫度計(jì)眼睛要平視。
其次,要注意溫度計(jì)外露段補(bǔ)正Δt2中H 的計(jì)算與
表示,H 值是指溫度計(jì)露出分餾管軟木塞上的部分,
其數(shù)值以溫度的度數(shù)℃表示。對(duì)于輕苯蒸餾使用的
COK21C 型溫度計(jì),該部分一般沒(méi)有刻度,需要用尺
子量取長(zhǎng)度后再換算為溫度刻度數(shù)值℃。再次,氣
壓補(bǔ)正值Δt3中的大氣壓要根據(jù)氣壓表檢定證書(shū)相
關(guān)參數(shù)計(jì)算訂正后的氣壓值P,其訂正值主要包括
溫度訂正ΔPt、示度訂正ΔPs和補(bǔ)充訂正ΔPd。
2 結(jié)語(yǔ)
1) 蒸餾法檢測(cè)輕苯終點(diǎn)要在檢測(cè)中嚴(yán)格執(zhí)行
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范操作步驟。
2) 蒸餾法檢測(cè)輕苯終點(diǎn)影響結(jié)果的因素較多,
每個(gè)步驟都要規(guī)范操作,防止累積誤差導(dǎo)致最終結(jié)
果的嚴(yán)重偏離。當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤結(jié)果時(shí)要逐項(xiàng)排查,明
確產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因并進(jìn)行有效改正,再進(jìn)行充分驗(yàn)
證。
3) 通過(guò)對(duì)蒸餾法檢測(cè)輕苯終點(diǎn)操作步驟仔細(xì)
梳理,確定其產(chǎn)生誤差的主要影響因素,對(duì)準(zhǔn)確及時(shí)
檢測(cè)輕苯終點(diǎn)提供了有益的指導(dǎo)和幫助。
4) 蒸餾使用的異徑量筒體積誤差、蒸餾檢測(cè)儀
器規(guī)范正確安裝、蒸餾速度以及補(bǔ)正值的正確確定
與計(jì)算對(duì)檢測(cè)輕苯終點(diǎn)起著關(guān)鍵影響,是誤差產(chǎn)生
的主要來(lái)源,應(yīng)引起操作者足夠重視。
5) 蒸餾損失的驗(yàn)證是數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的前提和保
障,也是判斷數(shù)據(jù)真實(shí)性的依據(jù)。
甘李軍 編輯
十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十
(上接第33 頁(yè))
2) 將除塵管道吸力顯示設(shè)置于操作室,一旦發(fā)
生裝煤過(guò)程中吸力異常,立即退回導(dǎo)套。并研究增
加控制方式,解決煤車在停電時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)為低速狀態(tài)
的問(wèn)題。
3) 因煤塔下的裝煤車摩電道第4 根信號(hào)線空
開(kāi)起跳會(huì)引起除塵高速轉(zhuǎn)低速,將空開(kāi)移至煤車司
機(jī)室內(nèi),并配置相應(yīng)指示燈,提醒空開(kāi)是否起跳。
4) 要求裝煤操作臺(tái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作,具備一鍵操
作功能,確保操作安全便捷,避免失誤。
5) 確保安裝在除塵總管上的安全切斷裝置實(shí)
現(xiàn)0.5s 內(nèi)動(dòng)作、1. 5s內(nèi)關(guān)閉,并與焦?fàn)t斷電連鎖。
6) 改進(jìn)煤車蓄能器設(shè)計(jì),要求能在斷電情況下
快速完成退回導(dǎo)套、提起套筒、蓋爐蓋過(guò)程,從而達(dá)
到迅速切斷煤氣來(lái)源的目的。
7) 改造升級(jí)現(xiàn)有地面除塵站PLC 系統(tǒng),采用
無(wú)線傳輸系統(tǒng)進(jìn)行控制。
8) 將非常閥的管徑與吸塵總管的管徑改造為
等徑,以保證除塵風(fēng)機(jī)在低速時(shí)吸塵管前端基本沒(méi)
有吸力,從而確保低速運(yùn)行時(shí)任何焦?fàn)t故障下不會(huì)
有荒煤氣吸入除塵管道。
參考文獻(xiàn)
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2007,38(3):26-27.
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工,2006,37(6):26-28.
張曉林 編輯

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