干式稀油密封煤氣柜的安全措施

吳媛

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干式稀油密封煤氣柜的安全措施

吳媛

（北京首鋼國(guó)際工程技術(shù)有限公司，北京100043）

介紹了干式稀油密封煤氣柜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理，闡述了稀油密封煤氣柜需要采取的安全防范措施。

干式稀油密封煤氣柜；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；安全措施

1 引言

干式稀油密封煤氣廣泛用于鋼鐵廠回收、儲(chǔ)存高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣，其主要作用是緩沖全廠煤氣產(chǎn)銷(xiāo)波動(dòng)，穩(wěn)定全廠管網(wǎng)壓力，減少煤氣放散。隨著國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能減排政策的實(shí)施，近年來(lái)稀油密封煤氣柜得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，煤氣柜容積從2.0萬(wàn)m3、5.0萬(wàn)m3、10.0萬(wàn)m3、12.0萬(wàn)m3、15.0萬(wàn)m3至20.0萬(wàn)m3、30.0萬(wàn)m3，儲(chǔ)存壓力從7 kPa發(fā)展至15 kPa。由于稀油密封煤氣柜儲(chǔ)存的介質(zhì)為易燃、易爆的有毒氣體，按照《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》（GB18218－2009），儲(chǔ)存量大于臨界儲(chǔ)量20 t，屬于重大危險(xiǎn)源。而煤氣柜除2.0萬(wàn)m3焦?fàn)t煤氣柜外，其余煤氣柜儲(chǔ)存量全部大于20 t，故大部分煤氣柜均屬于重大危險(xiǎn)源。為了保障人民財(cái)產(chǎn)的安全，稀油密封煤氣柜的安全生產(chǎn)尤為重要，而安全措施又是安全生產(chǎn)的前提和保障。由于稀油密封煤氣柜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理與其他煤氣柜不同，必須根據(jù)稀油密封煤氣柜的特點(diǎn)采取切實(shí)可行的安全措施。建設(shè)煤氣柜時(shí)，安全設(shè)施必須與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入使用。

2 稀油密封煤氣柜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

稀油密封煤氣柜按結(jié)構(gòu)分為多邊形和圓形稀油密封煤氣柜，其主體為全鋼結(jié)構(gòu)，柜體由型鋼立柱、薄壁筒型柜體側(cè)板、平面底板、活塞系統(tǒng)、柜頂系統(tǒng)、活塞密封裝置、外部回廊、柜內(nèi)回轉(zhuǎn)平臺(tái)、梯子、欄桿、電梯并道等組成。附屬裝置包括彈簧式和固定式導(dǎo)輪、防回轉(zhuǎn)裝置、內(nèi)部吊籠、外部電梯、預(yù)備油箱、油泵站、鼓風(fēng)機(jī)、工藝管道、緊急救護(hù)裝置、柜容指示器等組成。多邊形和圓形稀油密封煤氣柜主要不同之處在于多邊形煤氣柜立柱采用工字鋼立柱，柜體為薄壁多邊筒型側(cè)板，而圓形柜立柱采用H型鋼立柱，柜體為薄壁圓筒型側(cè)板，密封機(jī)構(gòu)的主要部件也有很大的不同。兩種類(lèi)型煤氣柜外形圖見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 多邊形稀油密封煤氣柜

圖2 圓形稀油密封煤氣柜

2.2 工作原理

當(dāng)鋼鐵廠煤氣過(guò)剩時(shí)，管網(wǎng)壓力高于氣柜壓力，煤氣從管網(wǎng)進(jìn)入氣柜內(nèi)，推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)煤氣不足時(shí)，管網(wǎng)煤氣壓力低于氣柜內(nèi)壓力，煤氣流出氣柜，活塞向下運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到儲(chǔ)存煤氣和穩(wěn)定管網(wǎng)壓力的作用。氣柜內(nèi)的儲(chǔ)氣壓力是由活塞自身重量和活塞上部的配重形成的。在活塞的周邊部位設(shè)置了密封油溝，溝內(nèi)配置了密封裝置，為實(shí)現(xiàn)靜液柱的密封效果，在溝內(nèi)灌注了具有足夠油封高度的密封油，從而有效地防止了活塞下部的煤氣向活塞上的泄漏。密封油在活塞油溝中通過(guò)柜體側(cè)板與密封橡膠（滑板）之間的極微小的間隙沿側(cè)板內(nèi)壁流下，落入煤氣柜的底部油溝中。底部油溝的密封油進(jìn)入油泵站，在油泵站里密封油經(jīng)過(guò)油水分離后流入浮子室，然后，用油泵經(jīng)油上升管將除去水的密封油送至位于煤氣柜上部的預(yù)備油箱中，再經(jīng)預(yù)備油箱的溢流孔流出，最后，沿側(cè)板內(nèi)壁流入活塞油溝中，這樣通過(guò)密封油的循環(huán)，使煤氣得到密封。

3 安全措施

3.1 預(yù)防事故措施

3.1.1 總圖布置

稀油密封煤氣柜的總圖布置是煤氣柜安全生產(chǎn)的重要因素之一。煤氣柜宜布置在廠區(qū)邊緣或主要生產(chǎn)車(chē)間、生活區(qū)全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，總圖布置應(yīng)滿足《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016－2006和《鋼鐵冶金企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50414－2007有關(guān)規(guī)范的要求。煤氣柜地坪標(biāo)高需高于柜外場(chǎng)地標(biāo)高，柜外設(shè)雨水排水系統(tǒng)，防止暴雨時(shí)雨水的漫入和洪澇對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行的影響。

3.1.2 設(shè)備安全措施

（1）在活塞的周邊部位設(shè)置了密封油溝，溝內(nèi)配置了密封裝置，為實(shí)現(xiàn)靜液柱的密封效果，在溝內(nèi)灌注了具有足夠油封高度的密封油。

（2）煤氣柜進(jìn)出管和安全放散管應(yīng)設(shè)可靠的切斷裝置（蝶閥+插板閥或蝶閥+V形水封），以便煤氣柜檢修與維護(hù)時(shí)的安全切斷。

（3）為操作和檢修方便，設(shè)外部電梯、內(nèi)部電梯和手搖緊急救護(hù)裝置各一套。

（4）為保證煤氣柜運(yùn)行和檢修的安全，需設(shè)鼓風(fēng)機(jī)、氮?dú)獯祾咴O(shè)施、置換放散管和人孔等。煤氣柜運(yùn)行時(shí)先用氮?dú)鈱⒐駜?nèi)的空氣置換干凈，再通入煤氣，檢修時(shí)先用氮?dú)鈱⒐駜?nèi)的煤氣置換干凈，再通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)通入空氣，將柜內(nèi)的氮?dú)庵脫Q干凈。

（5）為保證煤氣柜安全運(yùn)行，需設(shè)柜底油溝排水、底板冷凝水排水和供油裝置排水設(shè)施。排出的水經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放。

3.1.3 檢測(cè)與報(bào)警設(shè)施

為保證煤氣柜安全運(yùn)行，實(shí)時(shí)了解煤氣柜的運(yùn)行狀態(tài)，煤氣柜一般需設(shè)有以下檢測(cè)與報(bào)警設(shè)施：

（1）在底部油溝設(shè)置油位、水位檢測(cè)儀，以觀測(cè)底部油溝的油位和水位。

（2）在活塞油溝對(duì)稱的4個(gè)位置上設(shè)置活塞油溝油位檢測(cè)設(shè)備，檢測(cè)得到的活塞油位遠(yuǎn)傳送至控制室指示，并設(shè)有高、低限報(bào)警，隨時(shí)監(jiān)控活塞部密封的安全性；通過(guò)油位測(cè)量參數(shù)還可演算出活塞運(yùn)行的傾斜度。

（3）需配備機(jī)械式容量指示器、遠(yuǎn)傳（雷達(dá)或激光式）柜位儀和工業(yè)電視各一套，對(duì)煤氣柜活塞位置和活塞速度進(jìn)行檢測(cè)，到達(dá)高柜位和低柜位時(shí)報(bào)警，并與煤氣進(jìn)出口管切斷閥和放散管切斷閥連鎖。

（4）對(duì)煤氣柜活塞油溝及柜底油溝的油溫進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)時(shí)了解油溫的變化，當(dāng)油溫高于30℃，低于5℃進(jìn)行報(bào)警。

（5）對(duì)煤氣柜柜內(nèi)壓力、柜內(nèi)溫度進(jìn)行檢測(cè)，柜內(nèi)壓力超出±200 Pa發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

（6）對(duì)煤氣柜油泵站供油溫度和供油壓力進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)時(shí)了解油泵的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)油泵站的油水分離器液位進(jìn)行檢測(cè)，并設(shè)高低液位報(bào)警，同時(shí)通過(guò)浮球液位控制器控制油泵的啟停，以維持活塞油溝密封油的高度。

（7）在活塞上部設(shè)有4個(gè)對(duì)稱布置的CO檢測(cè)點(diǎn)，經(jīng)CO自動(dòng)分析儀測(cè)定CO的含量，可及時(shí)了解活塞的密封情況。當(dāng)CO含量超過(guò)規(guī)定值時(shí)，自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，這時(shí)應(yīng)對(duì)氣柜的密封裝置進(jìn)行檢查，甚至停氣檢修。

（8）為了操作人員的安全，在電梯機(jī)房和油泵房設(shè)CO檢測(cè)點(diǎn)，當(dāng)CO濃度達(dá)到30 mg/m3報(bào)警，50 mg/m3強(qiáng)制通風(fēng)機(jī)打開(kāi)。同時(shí)操作人員還應(yīng)配置一定數(shù)量的便攜式CO檢測(cè)儀和防爆對(duì)講機(jī)。

3.1.4 防寒措施

北方的煤氣柜，防寒措施是保障冬季安全運(yùn)行的一項(xiàng)重要內(nèi)容，目的是做到油能流、水不凍。

（1）由于煤氣中含塵，需設(shè)有底部油溝沖洗設(shè)施。為避免底部油溝中的水結(jié)冰，在底部油溝的水相內(nèi)加折管式換熱器，在折管式換熱器的管內(nèi)送入熱水，通過(guò)控制熱水的流量，使底部油溝中的密封油溫保持在~15℃左右。

（2）為防止油泵站凍結(jié)，需將油泵站安裝在站房?jī)?nèi)，站房?jī)?nèi)進(jìn)行采暖，保證采暖溫度≥5℃。

（3）活塞油溝里通常含有少量水，如果讓這些水結(jié)冰就會(huì)凍住兜底帆布，當(dāng)活塞運(yùn)行時(shí)可能會(huì)造成兜底帆布撕裂而造成事故。因此，根據(jù)環(huán)境溫度考慮在活塞油溝中設(shè)置電加熱裝置。

（4）預(yù)備油箱是儲(chǔ)存緊急備用油和讓密封油均勻流下且不讓其飛濺的裝置。在冬季，如預(yù)備油箱內(nèi)進(jìn)入了水后，就會(huì)結(jié)冰。因此，需在預(yù)備油箱上需考慮了加熱保溫裝置。

（5）密封油的初溫為~20℃左右，如果預(yù)備油箱的油上升管不進(jìn)行保溫，油溫會(huì)下降很快，粘度升高，阻力增大。故需對(duì)油上升管進(jìn)行保溫，以減緩熱損失。同時(shí)需對(duì)密封油定期進(jìn)行檢驗(yàn)，如發(fā)現(xiàn)指標(biāo)不滿足要求，需更換密封油。

3.1.5 電氣安全措施

（1）煤氣柜為二類(lèi)負(fù)荷，為了保證供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性，需設(shè)兩路獨(dú)立電源，當(dāng)一路電源發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一路仍可保證正常生產(chǎn)。

（2）自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)采用不間斷電源（UPS）供電，蓄電池持續(xù)放電時(shí)間不小于15 min。

（3）正常供電電源停電時(shí)，采用應(yīng)急照明系統(tǒng)進(jìn)行事故照明，持續(xù)時(shí)間不小于30 min。

（4）煤氣柜頂部設(shè)航標(biāo)指示燈。

（5）煤氣柜內(nèi)及活塞上方為爆炸危險(xiǎn)區(qū)1區(qū)，柜體外3 m以內(nèi)的范圍和柜頂外7.5 m的范圍為爆炸危險(xiǎn)區(qū)2區(qū)，煤氣柜四周的附屬建筑物電梯機(jī)房和油泵房為爆炸危險(xiǎn)區(qū)2區(qū)，水封井內(nèi)為爆炸危險(xiǎn)區(qū)1區(qū)，水封井側(cè)壁外4.5 m范圍內(nèi)和水封井外頂7.5 m范圍內(nèi)為爆炸危險(xiǎn)區(qū)2區(qū)。位于以上區(qū)域內(nèi)的所有電氣設(shè)施均采用隔爆型設(shè)備，防爆等級(jí)為Ex dⅡBT4。

（6）煤氣柜為二類(lèi)工業(yè)防雷建、構(gòu)筑物，煤氣放散管設(shè)避雷針，柜頂設(shè)避雷帶，接地引下線每隔12 m設(shè)一處，其接地電阻不大于4贅。

（7）煤氣柜柜體采用周圈式接地網(wǎng)，其接地電阻不大于4贅。柜區(qū)內(nèi)電氣設(shè)備與防雷共用接地網(wǎng)，電纜管線均設(shè)可靠接地，所有煤氣管道和設(shè)備均進(jìn)行防雷擊靜電接地，煤氣管道所有法蘭連接處采用金屬跨接線。

（8）所有電纜采用阻燃電纜，氣柜區(qū)電纜一般采用沿溝敷設(shè)方式，爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的電纜溝應(yīng)充砂，局部電纜穿鋼管明配或埋地敷設(shè)。電纜貫穿隔墻、樓板的孔洞處均實(shí)施阻火封堵。

3.1.6 建筑安全措施

（1）稀油密封煤氣柜的防震需執(zhí)行《冶金建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)于建筑抗震類(lèi)別為乙類(lèi)的工程設(shè)計(jì)，按7度地震設(shè)防烈度計(jì)算，按8度抗震設(shè)防烈度采取構(gòu)造措施。

（2）煤氣柜附屬建筑物耐火等級(jí)不低于二級(jí)。建筑物的防火、安全出口、疏散距離等設(shè)計(jì)均需符合《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求。

3.2 控制事故措施

（1）柜位及活塞上升速度的控制

當(dāng)煤氣柜到達(dá)高高柜位和低低柜位時(shí)，如不控制就會(huì)沖頂或沉底，發(fā)生安全事故。活塞運(yùn)行速度過(guò)快，如果超過(guò)允許速度，也會(huì)發(fā)生重大安全事故。需采用以下控制措施：

在煤氣柜進(jìn)出口管道上設(shè)有電動(dòng)切斷蝶閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥，切斷蝶閥與煤氣柜柜位連鎖，保證煤氣柜柜位在全容積5%~95%范圍內(nèi)運(yùn)行；調(diào)節(jié)蝶閥與活塞速度連鎖，保證活塞速度不超過(guò)設(shè)定的安全值。為保證煤氣柜進(jìn)出口管閥門(mén)發(fā)生故障時(shí)煤氣柜的安全，在煤氣柜柜外設(shè)安全放散管，安全放散管上設(shè)電動(dòng)切斷蝶閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥，切斷蝶閥與柜位連鎖，控制煤氣的放散，調(diào)節(jié)蝶閥與活塞速度連鎖，控制煤氣放散量。此外，為防止安全放散管閥門(mén)出現(xiàn)故障或操作失誤，煤氣柜還設(shè)有若干根緊急放散管，以防止煤氣柜沖頂釀成重大事故。

（2）停電時(shí)煤氣柜事故的控制

煤氣柜設(shè)有上部油箱，數(shù)量根據(jù)容積大小設(shè)置，一般為3~6個(gè)，當(dāng)兩路電源均停電時(shí)，人工打開(kāi)預(yù)備油箱的油閥，即可向活塞油溝補(bǔ)充密封油。預(yù)備油箱一般可維持停電10 h以上的煤氣柜正常運(yùn)行。

3.3 減少與消除事故影響設(shè)施

（1）煤氣柜區(qū)需設(shè)室外地下式消火栓，消防用水量按煤氣柜容積確定。設(shè)兩路水源管分別接入煤氣柜區(qū)，在區(qū)域內(nèi)形成環(huán)狀管網(wǎng)，消火栓設(shè)置間距不大于60 m。

（2）根據(jù)《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50140-2005，需在以下設(shè)施區(qū)域設(shè)置滅火器，在煤氣柜各層平臺(tái)、電梯機(jī)房、油泵房和水封室設(shè)有干粉滅火器。

（3）煤氣柜區(qū)需設(shè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，主機(jī)設(shè)置在柜區(qū)值班室內(nèi)，并設(shè)有聲光報(bào)警裝置和手動(dòng)報(bào)警按鈕。

（4）在煤氣柜區(qū)需放置一定數(shù)量的空氣呼吸器、氧氣呼吸器，供操作工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行緊急作業(yè)時(shí)使用。

（5）為了安全生產(chǎn)，煤氣柜區(qū)域的每名工作人員需配置防火服、防火鞋、安全帽、防靜電服和防靜電鞋。

4 結(jié)語(yǔ)

稀油密封煤氣柜的安全措施是煤氣柜安全生產(chǎn)的重要保障，必須引起設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)和管理等單位的高度重視，必須做到“三同時(shí)”。在完善煤氣柜安全措施的同時(shí)也必須加強(qiáng)安全管理，建立相應(yīng)的安全規(guī)章制度，定期對(duì)職工進(jìn)行安全生產(chǎn)知識(shí)培訓(xùn)，提高安全意識(shí)，同時(shí)應(yīng)對(duì)設(shè)備、設(shè)施進(jìn)行定期檢修與維護(hù)，確保煤氣柜安全生產(chǎn)，保障人民生命和財(cái)產(chǎn)的安全。作者簡(jiǎn)介：吳媛（1966－），女，1988年畢業(yè)于上海同濟(jì)大學(xué)燃?xì)鈱?zhuān)業(yè)，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事燃?xì)鈱?zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)工作。

Safety Precaution Measures for Thin-oil Sealed Dry Gas Holder

WU Yuan
(Beijing Shougang International Engineering Technology Co.Ltd.,Beijing 100043,China)

The structural characteristics and operation principle of thin-oil sealed dry gas holder are introduced and safety precaution measures for the thin-oil sealed dry gas holder are presented.

thin-oil sealed dry holder;structural characteristics;safety measures

TQ547.9

B

1006-6764(2013)10-0009-03

2013－04－26