干熄焦装置循环气体安全性的分析.pdf

收稿日期:作者简介:姜士敏()硕士/高级工程师 .干熄焦装置循环气体安全性的分析姜士敏 王欣悦 张安洋 毛 旸 石巧囡 张晓光(鞍山华泰环能工程技术有限公司 鞍钢集团众元产业发展有限公司)摘 要干熄焦技术冷却红焦用的循环气体是由、等组分构成的混合型气体 在生产中 混合气体的可燃组分达到一定浓度时 遇明火或高温有发生爆炸的危险基于 分析了干熄焦的循环气体的可燃性判别和爆炸极限计算方法 并对干熄焦安全生产中循环气体的可燃组分的浓度极限值进行计算关键词 干熄焦 循环气体 可燃组分文献标识码:文章编号:()(.).干熄焦是利用情性气体为循环气体将红焦降温冷却的一种熄焦方法 在干熄焦装置生产过程中 循环气体起到热量载体的作用 气体循环系统因负压区中的补偿器、二次除尘器灰仓低料位失效等导致系统漏入空气 以及循环风机停机故障未及时向装置内补入氮气等原因 会造成循环气体含氧量增加 炉顶水封槽、常用放散水封槽等漏水或锅炉炉管爆漏 会造成系统高温段内发生水煤气反应 导致循环气体中可燃成分、急剧增加 当循环气体中可燃成分和氧气混合并达到一定浓度时 将形成爆炸性气体 遇火花、电弧或高温时存在爆炸的危险 对于可燃气体、蒸汽或薄雾 其在空气中形成爆炸性气体混合物的最低浓度即为爆炸下限 其在空气中形成爆炸性气体混合物的最高浓度即为爆炸上限对于可燃性混合气体 其理论计算爆炸下限值通常采用 定律 值得注意的是 定律应用的充分条件是混合气体属于可燃气体 干熄焦循环气体主要由、以及少量 等组成 可燃成分为、从单一组分角度分析 两者均属于可燃气体 但是混合气体是否属于可燃气体或者可 冶 金 能 源 燃性的边界条件是什么 目前行业内尚无完整的理论分析 笔者在查阅并总结相关行业对于混合气体爆炸性研究的文献资料的基础上 从理论层面上具体分析干熄焦循环气体的安全性 混合气体可燃性判定目前国内各规范、标准、手册中查阅到的可燃气体爆炸极限值通常为单一组分(纯物质)在标准状态下(、)的爆炸极限值 而实际设计和生产中涉及的气体(包括干熄焦循环气体)多为混合气体 混合气体的可燃性及爆炸极限与可燃气体组分、温度、压力等均相关 化学品分类和标签规范 第 部分:易燃气体()第 条规定了易燃气体(易燃性)分类 因此 应首先判定气体的易(可)燃性 如气体属于易(可)燃气体再进行爆炸极限的计算 目前国内关于混合气体的可燃性判断检索到相关内容仅为:化学品分类和标签规范 第 部分:易燃气体()的附录 部分摘录的 (:)以及中国五环工程有限公司武丽娜 等人发表的一些论文 故文中对于干熄焦循环气体的可燃性的分析判定也根据 的方法讨论分析目前最新版的 (:)中关于混合气体的可燃性判定按以下方法进行 可燃气体对于由可燃组分组成的混合气体 可直接采用 计算其爆炸下限 公式为:()式中:为混合气体的爆炸下限 为混合气体中第 种可燃组分的爆炸下限 为混合气体中第 种可燃性组分的体积分数对于由可燃组分、氧气以及惰性气体组成的可燃性混合气体 可用式()计算爆炸下限()式中:为混合气体的爆炸下限 为混合气体中第 种可燃组分的爆炸下限 为混合气体中第 种可燃组分的体积分数 可燃气体和惰性气体的混合物若混合气体为可燃气体和惰性气体的混合物 则根据 标准判断混合气体的可燃性 判别条件如下:()式中:为气体混合物中可燃组分的种类 为气体混合物中惰性组分的数量 为惰性组分相对于氮气的惰性系数 为第 种可燃组分与氮气混合物在空气中不燃烧的最大体积分数 为气体混合物中第 种可燃组分的体积分数 为气体混合物中第 种惰性气体的体积分数若不等式()成立则混合气体不可燃 反之则可燃 再根据 公式计算爆炸下限 可燃气体、氧气、惰性气体的混合物若混合气体为可燃气体、氧气、惰性气体的混合物 则根据 标准判断混合气体可燃性 判别条件如下:可燃气体的总浓度爆炸下限 可燃气体的总浓度 ()式中:为氧气的浓度 通常 爆炸下限()可燃气体的总浓度()爆炸下限()可 燃 气 体 的 总 浓 度()()此时循环气体已经处于可燃的临界状态当、的浓度分别为 和 时干熄焦循环气中的 浓度对 和 的影响如图 所示 生产中循环气体中的 浓度达到极限值 时 必须做到 浓度稳定小于、浓度稳定小于 图 浓度对循环气体可燃性的影响 结论()对可燃气体、可燃气体与惰性气体混合物、可燃气体与惰性气体及氧气混合物三种情况 使用不同方法判定可燃性并计算爆炸极限()正常工况下循环气体为不可燃气体 当、含量均同时达到设计值规定的高报警值时 循环气体为可燃气体(接近临界点)当、含量均同时达到设计值规定的高高报警值时 循环气体为可燃气体()从理论计算的角度分析 若循环气体中 浓度稳定小于 、浓度稳定小于 则 浓度控制上限可放宽到参考文献 袁本雄 邵胜平 左夏青 等 干熄焦烧损率的实时计算.冶金能源 ():耿祥 陆正明 钱志明 干熄焦炉炉衬结构设计缺陷分析及改进.工业炉 ():任社安 干熄炉耐火内衬快速大修技术.工业炉 ():蔡继莹 吴思成 金胜 等 干熄焦烟气脱硫技术基础性研究.冶金能源 ():陈时选 杜梅芳 赵梦然 等 干熄焦余热回收与转化系统的效率分析.钢铁 ():胡俊勇 许生根 干熄焦生产中循环气体的爆炸特性.年十一省(市)金属(冶金)学会冶金安全环保学术交流会 爆炸危险环境电力装置设计规范.化学品分类和标签规范 第 部分:易燃气体.:武丽娜 陈睿谦 国内外关于混合气体可燃性及爆炸极限的标准化研究.化肥设计 ():武丽娜 陈睿谦 徐莹 等 确定混合燃气爆炸极限的重要意义及计算方法.化肥设计 ():.干熄焦工程设计标准.赵 艳编辑冶 金 能 源