電捕焦油器中煤氣含氧量的安全性分析
作者:佚名發(fā)布時間:1970-01-01
陳榮清(中國市政工程華北設計研究院,天津300074)
煤氣生產(chǎn)過程中產(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。煤氣中的焦油霧會在后續(xù)的煤氣凈化過程中被洗滌下來而進入溶液或吸附于管道和設備上,造成溶液污染、產(chǎn)品質量降低、設備及管道堵塞。
1 電捕焦油器的安全操作要求
捕集煤氣中焦油霧的設備有機捕焦油器和電捕焦油器兩種,我國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構可分為管式、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)生正負極,使煤氣中的焦油霧在隨煤氣通過電捕焦油器時,由于受到高壓電場的作用被捕集下來。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,可能會發(fā)生火花放電現(xiàn)象。如果煤氣中混有氧氣,當煤氣與氧氣的混合比例達到爆炸極限時就會發(fā)生爆炸。
2 煤氣中氧含量的控制
煤氣中氧氣的主要來源有以下幾方面,一是生產(chǎn)過程中因設備及管道泄漏而進入的空氣;二是氣化用氣化劑過?;蚨搪?;三是在煤氣生產(chǎn)過程中,會有一定量的空氣進入煤氣中。為保證混入的空氣與煤氣混合后不達到爆炸極限,就應控制煤氣中的氧氣含量。《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》( GB 50028-2006)規(guī)定,當干餾煤氣中氧的體積百分數(shù)大于1%時,電捕焦油器應發(fā)出報警信號。當氧的體積百分數(shù)達到2%時,應設有立即切斷電源的措施?!豆I(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》(GB 6222-2005)中也有此規(guī)定。這些規(guī)定都是以煤氣中氧的體積百分數(shù)不得超過1%為界限。但這一界限比較保守,實際生產(chǎn)過程中的操作難度較大。
3 煤氣中氧含量與爆炸極限的關系
不同煤氣的爆炸極限各不相同,各種人工煤氣的爆炸極限見表1。
表1 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 |
焦爐煤氣 |
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 |
從表1可見,對于焦爐煤氣、油煤氣和直立爐煤氣,當達到煤氣的爆炸上限時,煤氣中氧的體積百分數(shù)為12%~13.5%(即煤氣中的空氣體積百分數(shù)達60%左右)時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到如此高的程度,因此煤氣中氧體積百分數(shù)低于1%的控制指標可以適當放寬。對于發(fā)生爐煤氣及水煤氣,當煤氣中空氣的體積百分數(shù)達到30%左右(即煤氣中氧體積百分數(shù)達到6%以上)時才能達到爆炸極限。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數(shù)≤3%,相當于煤氣中空氣的體積百分數(shù)≤14. 3 %,這時距離其爆炸上限(空氣體積百分數(shù)為29.6%)還相當遠,還有相當大的緩沖空間。因此,從爆炸極限角度分析,控制煤氣中氧的體積百分數(shù)≤3%應是安全的。
4 建議
實際生產(chǎn)過程中,控制煤氣中氧的體積百分數(shù)低于1%很難進行操作,許多企業(yè)采用氧的體積百分數(shù)≤1%時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、設備及控制技術的發(fā)展和操作人員素質的提高,相當一部分企業(yè)能夠控制煤氣中的氧體積百分數(shù)≤1 %,如上海的幾個煤氣廠、焦化廠,均能夠控制電捕焦油器煤氣中氧的體積百分數(shù)≤1%。但國內大部分相關企業(yè)都反映很難控制電捕焦油器煤氣中氧的體積百分數(shù)≤ 1%,大部分企業(yè)都控制在2%~4%。國內外多年的實際生產(chǎn)運行,沒有因煤氣含氧量過高而發(fā)生電捕焦油器爆炸的情況。
從理論上分析及國內外企業(yè)多年的生產(chǎn)實踐看,控制電捕焦油器煤氣中的氧體積百分數(shù)≤3%是可行的。為滿足安全生產(chǎn)的要求,建議當煤氣中的氧體積百分數(shù)≥2%時自動報警,當煤氣中的氧體積百分數(shù)達到3%時切斷電源。
對于用于一氧化碳變換的低熱值煤氣,氧的體積百分數(shù)>0.5%時應自動報警,并控制煤氣中的氧體積百分數(shù)≤1%。這是由于采用鎳系催化劑對煤氣含氧量的要求。