煤氣發(fā)生爐的安全使用探討

摘 要：煤氣發(fā)生爐是一種新發(fā)展起來的設(shè)備，煤氣發(fā)生爐的使用對煤炭的干凈化使用產(chǎn)生積極的影響。本文首先對煤氣發(fā)生爐的工作原理進(jìn)行了介紹，然后主要對煤氣發(fā)生爐的安全使用以及提出相應(yīng)的防范措施，并在預(yù)防煤氣爆炸以及煤氣泄露煤等相關(guān)問題進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：煤氣發(fā)生爐；安全使用

中圖分類號：TQ545 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）20-0244-02

引 言

煤氣發(fā)生爐（又稱造氣爐）是煤氣系統(tǒng)的主要設(shè)備，固體燃料煤或焦炭在爐內(nèi)與空氣進(jìn)行燃燒反應(yīng)，同時通入水蒸氣，反應(yīng)后生成半水煤氣。然后將其經(jīng)過一系列綜合利用和凈化過程除去不需要的或有害的成分，如二氧化碳、硫化氫等，由于半水煤氣的主要成分有氫氣、氮氣、一氧化碳和少量的硫化氫、甲烷等，這些氣體不僅極易燃燒爆炸，而且還具有腐蝕和毒性，此外煤氣發(fā)生爐為高溫操作，造氣周期短，操作難度大以及存在有引爆的火種。如果操作規(guī)程不遵守，維護(hù)管理不妥善以及安全閥附件動作不靈敏等都有可能導(dǎo)致煤氣發(fā)生爐爆炸事故。

1 煤氣發(fā)生爐的原理

煤氣發(fā)生爐分為單段式煤氣爐和兩段式煤氣爐兩大類。

1.1 單段式煤氣爐

單段式煤氣發(fā)生爐的基本構(gòu)造從上到下依次是空層、干燥層、干餾層、還原層、氧化層、灰層，如圖1所示。其中灰層也被叫做渣層，灰層的厚度大約150～250mm。灰層是由煤炭燃燒與氣化后的混合物組成，灰層也是固態(tài)物料由上到下移動的最后一層。灰層的作用是：提高空氣和水蒸氣的溫度，提前為氧化層產(chǎn)生的熱化學(xué)反應(yīng)提供合適的環(huán)境，有利于充分燃燒。

1.2 兩段式煤氣發(fā)生爐

兩段式煤氣發(fā)生爐兩段式由氣化段和干餾段組成，它的工作原理是進(jìn)入爐體的煤先在干餾段長時間干燥和充分的干餾，使煤形成半焦?fàn)睿簹獍l(fā)生爐由氣化段和干餾段兩部分組成，煤先從爐頂煤倉經(jīng)過下煤閥進(jìn)入爐體，然后煤在經(jīng)過低溫干餾后形成半焦，半焦?fàn)顟B(tài)的煤再與氣化劑發(fā)生反應(yīng)生成煤氣，最后煤氣由加壓風(fēng)機(jī)加壓后再送往水霧捕滴器脫水，最后送往用戶。

2 煤氣發(fā)生爐常見事故與防范措施

2.1 過氧操作致使煤氣發(fā)生爐爆炸

在半水煤氣的生產(chǎn)過程中，為防止后序變換工段觸媒活性降低或燒壞和引起造氣系統(tǒng)發(fā)生爆炸，氧含量要求控制在0.5%以下。如果半水煤氣中氧含量增加，達(dá)到爆炸極限時，遇明火和其他激發(fā)能源，就會引起惡性爆炸事故，如果氧含量在半水煤氣的爆炸上限（10.5%）以外時，既使有少量氧氣進(jìn)入系統(tǒng)，就會有發(fā)生爆炸的危險。

2.1.1 爆炸原因

操作中煤氣下行閥、吹風(fēng)閥失靈或關(guān)閉不嚴(yán)密或當(dāng)采用手工操作時，忘關(guān)煤氣下行閥，而開動吹風(fēng)閥，使空氣漏入或大量空氣流入系統(tǒng)；上吹加氮空氣閥、下吹加氮空氣閥，二次空氣閥、克立斯三通閥及安全擋板漏氣；點火時爐溫過低或爐內(nèi)炭層太薄或大塊焦炭懸空，存在風(fēng)洞現(xiàn)象時，空氣燃燒不完全，空氣隨之進(jìn)入系統(tǒng)；因氣柜后水封被水封住，風(fēng)機(jī)將系統(tǒng)抽成負(fù)壓，大量空氣進(jìn)入系統(tǒng)。

2.1.2 預(yù)防措施

停爐檢查原因后進(jìn)行檢修并格操作規(guī)程及加強(qiáng)維護(hù)管理；延長吹風(fēng)時間，提高爐溫，待爐溫恢復(fù)正常后再開爐制氣或采取提高炭層，扒除大塊，填補(bǔ)風(fēng)洞。

2.2 檢修時煤氣倒流或空氣進(jìn)入系統(tǒng)，形成爆炸性混合物

2.2.1 爆炸原因

檢修時未利用盲板切斷系統(tǒng)，或用水封代替盲板，或盲板腐蝕穿孔同時又未關(guān)閉下行煤氣閥，煤氣總管和氣柜水封積水造成升壓，致使煤氣沖破兩個爐共用的洗氣塔水封，倒流入爐內(nèi)引起爆炸；置換不徹底，點火時未進(jìn)行動火分析；用煤烘爐時產(chǎn)生煤氣，不慎空氣進(jìn)入而爆炸；檢修時未關(guān)閉煤氣閥，在大量煤氣存在下動火而產(chǎn)生爆炸；因設(shè)備與管道腐蝕（如洗氣箱進(jìn)氣管）穿孔，煤氣倒流。

2.2.2 預(yù)防措施

按規(guī)定采取堵盲板，專人負(fù)責(zé)，有人監(jiān)護(hù)并登記，確保盲板質(zhì)量，不得隨意代替，再次投入運行時，必須認(rèn)真檢查；檢修前，必須進(jìn)行徹底置換，吹洗，排盡爐內(nèi)殘存煤氣。動火前必須進(jìn)行動火分析，確認(rèn)合格后方可動火；經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)設(shè)備、管道腐蝕及時修復(fù)或更換，加強(qiáng)防腐措施。

2.3 蒸汽壓力劇升，致使煤氣發(fā)生爐水夾套超壓爆炸

水夾套內(nèi)的水在爐內(nèi)高溫氣體的幅射下，迅速汽化，水蒸氣壓力升高，如果水夾套密閉系統(tǒng)無泄壓裝置，隨著溫度和壓力升高，夾套即發(fā)生爆炸。此爆炸事故在化肥生產(chǎn)中居多，占煤氣發(fā)生爐爆炸事故的一半以上。

2.3.1 爆炸原因

為提高發(fā)生爐負(fù)荷，多生產(chǎn)煤氣，有意關(guān)小甚至關(guān)閉水夾套進(jìn)（進(jìn)水）、出口（水蒸氣出口）閥門，以提高發(fā)生爐爐溫和加速反應(yīng)，結(jié)果導(dǎo)致水夾套升壓而爆炸；因交接班制度不健全，操作失誤，使水夾套的進(jìn)水閥開得過小或未打開；水夾套蒸汽出口閥開得過小或未打開；水夾套的進(jìn)、出口閥全部關(guān)死；因檢修時關(guān)閉水夾套進(jìn)、出口閥，檢修（如補(bǔ)焊）后未開啟，致使水夾套壓力升高而爆炸；在水夾套斷水或水量不足時或發(fā)現(xiàn)水夾套鍋爐進(jìn)、出口閥未打開，致使壓力劇升，或發(fā)現(xiàn)水泵停止運行時，匆忙啟動水泵和打開水夾套進(jìn)水閥門，大量補(bǔ)充冷卻水，致使水遇到高溫驟然汽化超壓而爆炸。內(nèi)壁破裂后，大量水和蒸汽進(jìn)入爐內(nèi)，與灼熱炭層接觸，還會導(dǎo)致煤氣發(fā)生爐爆炸；檢修煤氣發(fā)生爐完工后，忘記卸除安裝在水夾套出口管的盲板，點火開爐后，隨爐溫升高，夾套內(nèi)水蒸汽不能排出，導(dǎo)致水夾套升壓爆炸。

2.3.2 預(yù)防措施

嚴(yán)格操作規(guī)程，嚴(yán)禁超壓、超負(fù)荷運行；點火前，認(rèn)真檢查水夾套進(jìn)出口閥，檢修完畢后，應(yīng)及時開啟進(jìn)出水閥，并與操作人員聯(lián)系；點火前和正常運行時，應(yīng)檢查蒸汽出口閥，發(fā)現(xiàn)未開或開得過小應(yīng)緩慢打開；按規(guī)定時間加水，避免斷水或水量不足，密切注視水位變化，如確實斷水應(yīng)停爐待降溫后再慢慢加水，不可加水過急和直接補(bǔ)充冷水；如因泄漏缺水，可連續(xù)加水，暫時維持生產(chǎn)；如發(fā)現(xiàn)水夾套進(jìn)、出口閥未打開，應(yīng)按規(guī)定開啟，切不可盲動；嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程和交接班制度，不得在操作時擅自離崗。

2.4 設(shè)備缺陷，檢修不良引起爆炸事故

由于水夾套焊接質(zhì)量低劣，無裝設(shè)安全保護(hù)裝置或失靈，設(shè)備嚴(yán)重腐蝕漏氣，漏水和檢修不良引起的水夾套爆炸事故也屢屢發(fā)生。

2.4.1 爆炸原因

自制設(shè)備或檢修時水夾套焊接質(zhì)量差，如12mm厚的鋼板只焊透6mm，甚至更少，也未進(jìn)行X光射線透查，或補(bǔ)焊時未開坡口，致使夾套存在缺陷而導(dǎo)致爆炸；水夾套上未裝設(shè)壓力表和安全閥，或動作不靈敏、失效，在出現(xiàn)超壓時，根本不能或不能正確指示其壓力和泄壓；更換煤氣發(fā)生爐煤氣箱密封圈后，將原設(shè)計的四根螺栓減少到三根，其中兩根螺栓是斷裂后焊接而成的，而且在未緊固螺栓完畢就充氣升壓而導(dǎo)致爆炸事故；檢修煤氣發(fā)生爐自動調(diào)節(jié)閥時，因未打開副線，致使蒸汽中斷，造成煤氣倒流，與氧氣混合形成爆炸性混合氣體，致使水夾套爆炸；因儀表間減壓閥比例積分調(diào)節(jié)器信號膠管脫落，導(dǎo)致減壓閥失靈，蒸汽減壓閥全開，使高壓蒸汽進(jìn)入低壓蒸汽管網(wǎng)。因夾套鍋爐出口單向閥失靈，高壓蒸汽返回水夾套，使其超壓破裂，水夾套中的水、蒸汽與熾熱的焦炭接觸，激烈的汽水反應(yīng)導(dǎo)致爐體爆炸。

2.4.2 預(yù)防措施

嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備進(jìn)廠驗收制度，把好質(zhì)量關(guān)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備焊接缺陷時不得使用并嚴(yán)格按壓力容器有關(guān)規(guī)定加工制造；應(yīng)安裝壓力表、安全閥，并經(jīng)鑒定合格后方可使用。定期檢驗，確保靈敏、準(zhǔn)確，不合格者及時修復(fù)或更換；嚴(yán)格按設(shè)計圖紙加工，保證質(zhì)量。檢修完工后方可投入運行，不可在中途投料。

3 結(jié)束語

隨著全球?qū)Νh(huán)保的重視，使用清潔能源無疑是社會發(fā)展的最終走向，煤氣發(fā)生爐也將會為社會創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。因此如何正確地對待煤氣發(fā)生爐的使用已經(jīng)成為業(yè)界研究的焦點。煤氣發(fā)生爐使用單位應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)操作人員的責(zé)任意識，相關(guān)操作人員應(yīng)培訓(xùn)上崗，及時準(zhǔn)確的監(jiān)控煤氣發(fā)生爐的使用狀況，以確保煤氣發(fā)生爐平穩(wěn)運行。

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收稿日期：2018-6-15

作者簡介：蒙揚(yáng)華（1985-），男，助理工程師，大專，主要從事生產(chǎn)指揮調(diào)度工作。