干式稀油密封煤氣柜的安全措施

吳媛

燃氣

干式稀油密封煤氣柜的安全措施

吳媛

（北京首鋼國際工程技術有限公司，北京100043）

介紹了干式稀油密封煤氣柜的結(jié)構特點及工作原理，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)構特點；安全措施

1 引言

干式稀油密封煤氣廣泛用于鋼鐵廠回收、儲存高爐煤氣和焦爐煤氣，其主要作用是緩沖全廠煤氣產(chǎn)銷波動，穩(wěn)定全廠管網(wǎng)壓力，減少煤氣放散。隨著國家環(huán)保標準和節(jié)能減排政策的實施，近年來稀油密封煤氣柜得到了飛速發(fā)展和廣泛應用，煤氣柜容積從2.0萬m3、5.0萬m3、10.0萬m3、12.0萬m3、15.0萬m3至20.0萬m3、30.0萬m3，儲存壓力從7 kPa發(fā)展至15 kPa。由于稀油密封煤氣柜儲存的介質(zhì)為易燃、易爆的有毒氣體，按照《危險化學品重大危險源辨識》（GB18218－2009），儲存量大于臨界儲量20 t，屬于重大危險源。而煤氣柜除2.0萬m3焦爐煤氣柜外，其余煤氣柜儲存量全部大于20 t，故大部分煤氣柜均屬于重大危險源。為了保障人民財產(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)構特點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采取切實可行的安全措施。建設煤氣柜時，安全設施必須與主體工程同時設計、同時施工、同時投入使用。

2 稀油密封煤氣柜結(jié)構特點及工作原理

2.1 結(jié)構特點

稀油密封煤氣柜按結(jié)構分為多邊形和圓形稀油密封煤氣柜，其主體為全鋼結(jié)構，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、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輪、防回轉(zhuǎn)裝置、內(nèi)部吊籠、外部電梯、預備油箱、油泵站、鼓風機、工藝管道、緊急救護裝置、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，密封機構的主要部件也有很大的不同。兩種類型煤氣柜外形圖見圖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

當鋼鐵廠煤氣過剩時，管網(wǎng)壓力高于氣柜壓力，煤氣從管網(wǎng)進入氣柜內(nèi)，推動活塞向上運動，當煤氣不足時，管網(wǎng)煤氣壓力低于氣柜內(nèi)壓力，煤氣流出氣柜，活塞向下運動，從而達到儲存煤氣和穩(wěn)定管網(wǎng)壓力的作用。氣柜內(nèi)的儲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置了密封油溝，溝內(nèi)配置了密封裝置，為實現(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入油泵站，在油泵站里密封油經(jīng)過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備油箱中，再經(jīng)預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，這樣通過密封油的循環(huán)，使煤氣得到密封。

3 安全措施

3.1 預防事故措施

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)車間、生活區(qū)全年最小頻率風向的上風側(cè)，總圖布置應滿足《建筑設計防火規(guī)范》GB 50016－2006和《鋼鐵冶金企業(yè)設計防火規(guī)范》GB 50414－2007有關規(guī)范的要求。煤氣柜地坪標高需高于柜外場地標高，柜外設雨水排水系統(tǒng)，防止暴雨時雨水的漫入和洪澇對生產(chǎn)運行的影響。

3.1.2 設備安全措施

（1）在活塞的周邊部位設置了密封油溝，溝內(nèi)配置了密封裝置，為實現(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）煤氣柜進出管和安全放散管應設可靠的切斷裝置（蝶閥+插板閥或蝶閥+V形水封），以便煤氣柜檢修與維護時的安全切斷。

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

（4）為保證煤氣柜運行和檢修的安全，需設鼓風機、氮氣吹掃設施、置換放散管和人孔等。煤氣柜運行時先用氮氣將柜內(nèi)的空氣置換干凈，再通入煤氣，檢修時先用氮氣將柜內(nèi)的煤氣置換干凈，再通過鼓風機通入空氣，將柜內(nèi)的氮氣置換干凈。

（5）為保證煤氣柜安全運行，需設柜底油溝排水、底板冷凝水排水和供油裝置排水設施。排出的水經(jīng)處理后達標排放。

3.1.3 檢測與報警設施

為保證煤氣柜安全運行，實時了解煤氣柜的運行狀態(tài)，煤氣柜一般需設有以下檢測與報警設施：

（1）在底部油溝設置油位、水位檢測儀，以觀測底部油溝的油位和水位。

（2）在活塞油溝對稱的4個位置上設置活塞油溝油位檢測設備，檢測得到的活塞油位遠傳送至控制室指示，并設有高、低限報警，隨時監(jiān)控活塞部密封的安全性；通過油位測量參數(shù)還可演算出活塞運行的傾斜度。

（3）需配備機械式容量指示器、遠傳（雷達或激光式）柜位儀和工業(yè)電視各一套，對煤氣柜活塞位置和活塞速度進行檢測，到達高柜位和低柜位時報警，并與煤氣進出口管切斷閥和放散管切斷閥連鎖。

（4）對煤氣柜活塞油溝及柜底油溝的油溫進行檢測，實時了解油溫的變化，當油溫高于30℃，低于5℃進行報警。

（5）對煤氣柜柜內(nèi)壓力、柜內(nèi)溫度進行檢測，柜內(nèi)壓力超出±200 Pa發(fā)出報警信號。

（6）對煤氣柜油泵站供油溫度和供油壓力進行檢測，實時了解油泵的運行狀態(tài)。對油泵站的油水分離器液位進行檢測，并設高低液位報警，同時通過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）在活塞上部設有4個對稱布置的CO檢測點，經(jīng)CO自動分析儀測定CO的含量，可及時了解活塞的密封情況。當CO含量超過規(guī)定值時，自動發(fā)出警報，這時應對氣柜的密封裝置進行檢查，甚至停氣檢修。

（8）為了操作人員的安全，在電梯機房和油泵房設CO檢測點，當CO濃度達到30 mg/m3報警，50 mg/m3強制通風機打開。同時操作人員還應配置一定數(shù)量的便攜式CO檢測儀和防爆對講機。

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行的一項重要內(nèi)容，目的是做到油能流、水不凍。

（1）由于煤氣中含塵，需設有底部油溝沖洗設施。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內(nèi)，站房內(nèi)進行采暖，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)冰就會凍住兜底帆布，當活塞運行時可能會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置電加熱裝置。

（4）預備油箱是儲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，如預備油箱內(nèi)進入了水后，就會結(jié)冰。因此，需在預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，如果預備油箱的油上升管不進行保溫，油溫會下降很快，粘度升高，阻力增大。故需對油上升管進行保溫，以減緩熱損失。同時需對密封油定期進行檢驗，如發(fā)現(xiàn)指標不滿足要求，需更換密封油。

3.1.5 電氣安全措施

（1）煤氣柜為二類負荷，為了保證供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性，需設兩路獨立電源，當一路電源發(fā)生故障或檢修時，另一路仍可保證正常生產(chǎn)。

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

（3）正常供電電源停電時，采用應急照明系統(tǒng)進行事故照明，持續(xù)時間不小于30 min。

（4）煤氣柜頂部設航標指示燈。

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

（6）煤氣柜為二類工業(yè)防雷建、構筑物，煤氣放散管設避雷針，柜頂設避雷帶，接地引下線每隔12 m設一處，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)電氣設備與防雷共用接地網(wǎng)，電纜管線均設可靠接地，所有煤氣管道和設備均進行防雷擊靜電接地，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方式，爆炸危險區(qū)域內(nèi)的電纜溝應充砂，局部電纜穿鋼管明配或埋地敷設。電纜貫穿隔墻、樓板的孔洞處均實施阻火封堵。

3.1.6 建筑安全措施

（1）稀油密封煤氣柜的防震需執(zhí)行《冶金建筑抗震設計規(guī)范》，對于建筑抗震類別為乙類的工程設計，按7度地震設防烈度計算，按8度抗震設防烈度采取構造措施。

（2）煤氣柜附屬建筑物耐火等級不低于二級。建筑物的防火、安全出口、疏散距離等設計均需符合《建筑設計防火規(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

當煤氣柜到達高高柜位和低低柜位時，如不控制就會沖頂或沉底，發(fā)生安全事故。活塞運行速度過快，如果超過允許速度，也會發(fā)生重大安全事故。需采用以下控制措施：

在煤氣柜進出口管道上設有電動切斷蝶閥和電動調(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)運行；調(diào)節(jié)蝶閥與活塞速度連鎖，保證活塞速度不超過設定的安全值。為保證煤氣柜進出口管閥門發(fā)生故障時煤氣柜的安全，在煤氣柜柜外設安全放散管，安全放散管上設電動切斷蝶閥和電動調(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出現(xiàn)故障或操作失誤，煤氣柜還設有若干根緊急放散管，以防止煤氣柜沖頂釀成重大事故。

（2）停電時煤氣柜事故的控制

煤氣柜設有上部油箱，數(shù)量根據(jù)容積大小設置，一般為3~6個，當兩路電源均停電時，人工打開預備油箱的油閥，即可向活塞油溝補充密封油。預備油箱一般可維持停電10 h以上的煤氣柜正常運行。

3.3 減少與消除事故影響設施

（1）煤氣柜區(qū)需設室外地下式消火栓，消防用水量按煤氣柜容積確定。設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)，消火栓設置間距不大于60 m。

（2）根據(jù)《建筑滅火器配置設計規(guī)范》GB50140-2005，需在以下設施區(qū)域設置滅火器，在煤氣柜各層平臺、電梯機房、油泵房和水封室設有干粉滅火器。

（3）煤氣柜區(qū)需設火災自動報警系統(tǒng)，主機設置在柜區(qū)值班室內(nèi)，并設有聲光報警裝置和手動報警按鈕。

（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)場進行緊急作業(yè)時使用。

（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

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，必須引起設計、施工、建設和管理等單位的高度重視，必須做到“三同時”。在完善煤氣柜安全措施的同時也必須加強安全管理，建立相應的安全規(guī)章制度，定期對職工進行安全生產(chǎn)知識培訓，提高安全意識，同時應對設備、設施進行定期檢修與維護，確保煤氣柜安全生產(chǎn)，保障人民生命和財產(chǎn)的安全。作者簡介：吳媛（1966－），女，1988年畢業(yè)于上海同濟大學燃氣專業(yè)，高級工程師，現(xiàn)從事燃氣專業(yè)設計工作。

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