電捕焦油器中煤氣含氧量的安全性分析
煤氣生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生焦油的一部分以極其微小的霧滴懸浮于煤氣中,其粒徑1~7μm。煤氣中的焦油霧會(huì)在后續(xù)的煤氣凈化過(guò)程中被洗滌下來(lái)而進(jìn)入溶液或吸附于管道和設(shè)備上,造成溶液污染、產(chǎn)品質(zhì)量降低、設(shè)備及管道堵塞。
1 電捕焦油器的安全操作要求
捕集煤氣中焦油霧的設(shè)備有機(jī)捕焦油器和電捕焦油器兩種,我國(guó)目前主要采用電捕焦油器捕集煤氣中的焦油霧。電捕焦油器按沉淀極的結(jié)構(gòu)可分為管式、蜂窩式、同心圓式和板式等類型。電捕焦油器都是利用高壓靜電作用下產(chǎn)生正負(fù)極,使煤氣中的焦油霧在隨煤氣通過(guò)電捕焦油器時(shí),由于受到高壓電場(chǎng)的作用被捕集下來(lái)。由于煤氣易燃易爆,就必須保證電捕焦油器的安全操作。另外,電捕焦油器電極間有電暈,可能會(huì)發(fā)生火花放電現(xiàn)象。如果煤氣中混有氧氣,當(dāng)煤氣與氧氣的混合比例達(dá)到爆炸極限時(shí)就會(huì)發(fā)生爆炸。
2 煤氣中氧含量的控制
煤氣中氧氣的主要來(lái)源有以下幾方面,一是生產(chǎn)過(guò)程中因設(shè)備及管道泄漏而進(jìn)入的空氣;二是氣化用氣化劑過(guò)剩或短路;三是在煤氣生產(chǎn)過(guò)程中,會(huì)有一定量的空氣進(jìn)入煤氣中。為保證混入的空氣與煤氣混合后不達(dá)到爆炸極限,就應(yīng)控制煤氣中的氧氣含量。《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,當(dāng)干餾煤氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)大于1%時(shí),電捕焦油器應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)氧的體積百分?jǐn)?shù)達(dá)到2%時(shí),應(yīng)設(shè)有立即切斷電源的措施。《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》中也有此規(guī)定。這些規(guī)定都是以煤氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)不得超過(guò)1%為界限。但這一界限比較保守,實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的操作難度較大。
3 煤氣中氧含量與爆炸極限的關(guān)系
不同煤氣的爆炸極限各不相同,各種人工煤氣的爆炸極限。
各種人工煤氣的爆炸極限(%體積)
煤氣種類 | 空氣中煤氣 的爆炸極限 | 煤氣中空氣 的爆炸極限 | 煤氣含氧量 |
上限 | 下限 | 上限 | 下限 | 上限 | 下限 |
焦?fàn)t煤氣 | 35.8 | 4.5 | 64.2 | 95.5 | 13.5 | 20.1 |
直立爐煤氣 | 40.9 | 4.9 | 59.1 | 95.1 | 12.4 | 20.0 |
發(fā)生爐煤氣 | 67.5 | 21.5 | 32.5 | 78.5 | 6.8 | 16.5 |
水煤氣 | 70.4 | 6.2 | 29.6 | 93.8 | 6.2 | 19.7 |
油制氣 | 42.9 | 4.7 | 57.1 | 95.3 | 12.0 | 20.0 |
對(duì)于焦?fàn)t煤氣、油煤氣和直立爐煤氣,當(dāng)達(dá)到煤氣的爆炸上限時(shí),煤氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)為12%~13.5%(即煤氣中的空氣體積百分?jǐn)?shù)達(dá)60%左右)時(shí)才能形成爆炸性氣體。而正常生產(chǎn)情況下,煤氣中空氣量不可能達(dá)到如此高的程度,因此煤氣中氧體積百分?jǐn)?shù)低于1%的控制指標(biāo)可以適當(dāng)放寬。對(duì)于發(fā)生爐煤氣及水煤氣,當(dāng)煤氣中空氣的體積百分?jǐn)?shù)達(dá)到30%左右(即煤氣中氧體積百分?jǐn)?shù)達(dá)到6%以上)時(shí)才能達(dá)到爆炸極限。以爆炸極限范圍最寬的水煤氣為例,如果控制煤氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)≤3%,相當(dāng)于煤氣中空氣的體積百分?jǐn)?shù)≤14. 3 %,這時(shí)距離其爆炸上限(空氣體積百分?jǐn)?shù)為29.6%)還相當(dāng)遠(yuǎn),還有相當(dāng)大的緩沖空間。因此,從爆炸極限角度分析,控制煤氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)≤3%應(yīng)是安全的。
4 建議
實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,控制煤氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)低于1%很難進(jìn)行操作,許多企業(yè)采用氧的體積百分?jǐn)?shù)≤1%時(shí)切斷電源的控制程序,故經(jīng)常發(fā)生斷電停車事故,影響后續(xù)工序的正常生產(chǎn)。隨著工藝、設(shè)備及控制技術(shù)的發(fā)展和操作人員素質(zhì)的提高,相當(dāng)一部分企業(yè)能夠控制煤氣中的氧體積百分?jǐn)?shù)≤1 %,如上海的幾個(gè)煤氣廠、焦化廠,均能夠控制電捕焦油器煤氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)≤1%。但國(guó)內(nèi)大部分相關(guān)企業(yè)都反映很難控制電捕焦油器煤氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)≤ 1%,大部分企業(yè)都控制在2%~4%。國(guó)內(nèi)外多年的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行,沒(méi)有因煤氣含氧量過(guò)高而發(fā)生電捕焦油器爆炸的情況。
從理論上分析及國(guó)內(nèi)外企業(yè)多年的生產(chǎn)實(shí)踐看,控制電捕焦油器煤氣中的氧體積百分?jǐn)?shù)≤3%是可行的。為滿足安全生產(chǎn)的要求,建議當(dāng)煤氣中的氧體積百分?jǐn)?shù)≥2%時(shí)自動(dòng)報(bào)警,當(dāng)煤氣中的氧體積百分?jǐn)?shù)達(dá)到3%時(shí)切斷電源。
對(duì)于用于一氧化碳變換的低熱值煤氣,氧的體積百分?jǐn)?shù)>0.5%時(shí)應(yīng)自動(dòng)報(bào)警,并控制煤氣中的氧體積百分?jǐn)?shù)≤1%。這是由于采用鎳系催化劑對(duì)煤氣含氧量的要求。
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