鋼廠煤氣加臭問題的探討

寶鋼工程技術(shù)集團有限公司 許 泳

鋼廠煤氣加臭問題的探討

寶鋼工程技術(shù)集團有限公司 許 泳

鋼廠副產(chǎn)大量的高爐煤氣、焦爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和COREX煤氣等，為了安全使用這些煤氣，對鋼廠副產(chǎn)煤氣加臭的必要性、加臭劑的選擇和加臭量的計算等進行重點分析，并結(jié)合工程實例進行了工藝分析。

鋼廠煤氣 加臭 四氫噻吩

0 概述

鋼廠副產(chǎn)大量的高爐煤氣、焦爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和COREX煤氣等，這些煤氣的利用不僅減少放散保護環(huán)境，更為鋼廠帶來了大量的經(jīng)濟效益，降低了產(chǎn)品成本，提高了鋼廠的競爭性。這些煤氣在使用過程中一旦泄漏，除焦爐煤氣因含有難聞氣味容易被發(fā)覺外，其余煤氣均因無色無味不易被人發(fā)覺，容易造成人員中毒傷亡事故或爆炸事故。

《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》(GB 50028―2006)中規(guī)定城鎮(zhèn)用煤氣需進行加臭后，方可供后端用戶使用。2010年，《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》中新增補充規(guī)定也對工業(yè)企業(yè)中煤氣使用提出要求，規(guī)范要求轉(zhuǎn)爐煤氣和鐵合金爐煤氣宜添加臭味劑后供用戶使用。此規(guī)定的制定，體現(xiàn)了國家對工業(yè)企業(yè)煤氣安全使用的重視態(tài)度。

鋼廠煤氣加臭使用，可有效避免發(fā)生人員中毒傷亡或爆炸事故等重大事故。

1 加臭劑的種類及選擇

《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》(GB 50028―2006)規(guī)定加臭劑應(yīng)符合下列要求：

(1)加臭劑和燃氣混合在一起后應(yīng)具有特殊的臭味；

(2)加臭劑不應(yīng)對人體、管道或與其接觸的材料有害；

(3)加臭劑的燃燒產(chǎn)物不應(yīng)對人體呼吸有害，也不應(yīng)腐蝕或傷害與此燃燒產(chǎn)物經(jīng)常接觸的材料；

(4)加臭劑溶解于水的程度不應(yīng)大于2.5%(質(zhì)量分數(shù))；

(5)加臭劑應(yīng)有在空氣中能察覺的加臭劑含量指標。

目前，國內(nèi)應(yīng)用較多的加臭劑主要為為乙硫醇(CH3CH2SH)和四氫噻吩(C4H8S)。

1.1 CH3CH2SH

CH3CH2SH常見硫醇之一，結(jié)構(gòu)上由乙醇中的O原子被S替代得到。無色透明易揮發(fā)的高毒油狀液體，微溶于水，易溶于堿液和有機溶劑中，具有強烈、持久且具刺激性的蒜臭味。易燃，在空氣中的爆炸極限為2.8%~18%，S含量為50%，閃點為-17.3 ℃。沸點34 ℃，冰點-144 ℃，自燃點為299 ℃，相對密度(4~20 ℃)0.839。高毒，當(dāng)人體大量吸入時，會引起呼吸困難、血壓降低，并會出現(xiàn)嘔吐、喉嚨不適等癥狀。

1.2 C4H8S

C4H8S是一種有機合成原料，無色或微黃色透明液體，不溶于水，易溶于堿液和有機溶劑中，易燃，在空氣中的爆炸極限為1.1%~12.1%，硫含量為36%，閃點為-17.3 ℃，沸點120 ℃，冰點-96.16 ℃，自燃點為200 ℃，相對密度(4~20 ℃) 0.9987，蓄積作用弱，不會引起人體強刺激性反應(yīng)。

1.3 加臭劑選擇

從物理特征分析，CH3CH2SH沸點低，對于夏季加臭不利；從燃燒產(chǎn)物分析，燃燒1 g的C4H8S可產(chǎn)生0.265 g的SO2，燃燒1 g的CH3CH2SH可產(chǎn)生0.53 g的SO2，相同劑量的加臭劑，C4H8S燃燒產(chǎn)生的有害氣體為CH3CH2SH的1/2；另外，CH3CH2SH化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，能與設(shè)備或管道內(nèi)壁的金屬氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫醇鹽類，CH3CH2SH微溶于水，鋼廠煤氣均為飽和濕氣，這些會使CH3CH2SH在加臭后氣味逐漸減淡或消失，導(dǎo)致加臭失效。以前我國因CH3CH2SH供應(yīng)方便，較多采用CH3CH2SH作為加臭劑，近年來由于替代產(chǎn)品C4H8S的國產(chǎn)化，能夠保證市場供應(yīng)，因此鋼廠煤氣應(yīng)優(yōu)先采用C4H8S作為加臭劑。

2 加臭量計算

《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》(GB 50028―2006)中明確規(guī)定：城鎮(zhèn)燃氣應(yīng)具有可以察覺的臭味，燃氣中加臭劑的最小量應(yīng)符合下列規(guī)定：

(1)無毒燃氣泄漏到空氣中，達到爆炸下限的20%時，應(yīng)能察覺；

(2)有毒燃氣泄漏到空氣中，達到對人體允許的有害濃度時，應(yīng)能察覺；對于CO為有毒成份的燃氣，空氣中CO含量達到0.02%(體積分數(shù))時，應(yīng)能察覺。

2.1 無毒燃氣加臭量計算

無毒燃氣最小加臭量計算可按式(1)進行計算：

式中：Cn——末端最小加臭濃度，mg/m3；

K——加臭劑在空氣中達到警示氣味的最小濃度值，mg/m3；

L1——燃氣在空氣中的爆炸下限(體積分數(shù))。

根據(jù)國外資料，空氣中C4H8S為0.08 mg/m3時，可達到人確定察覺濃度。以爆炸下限為5%的天然氣為例，相當(dāng)于加入的C4H8S的最小濃度值為8 mg/m3，此為最小值，一般實際加臭量考慮管道長度、材質(zhì)、腐蝕情況和燃氣成分等因素，取理論值的2~3倍。

2.2 有毒燃氣加臭量計算

有毒燃氣最小加臭量計算可按式(2)進行計算：

式中：Cn——末端最小加臭濃度，mg/m3；

K——加臭劑在空氣中達到警示氣味的最小濃度值，mg/m3；

M——燃氣中CO含量(體積分數(shù))。對于CO含量較高的燃氣可直接按此公式進行計算，若燃氣中CO含量較低，需計算其爆炸下限的20%時空氣中的CO濃度是否大于允許的有害濃度0.02%。若大于0.02%則此燃氣加臭劑量應(yīng)按式(2)計算，若濃度小于0.02%，則需按無毒燃氣加臭計算式(1)計算。

按照式(2)計算鋼廠的副產(chǎn)煤氣最小加臭量見表1。

表1 鋼廠副產(chǎn)煤氣最小加臭量

表1中為煤氣的最小加臭劑量，一般實際加臭量考慮管道長度、材質(zhì)、腐蝕情況和燃氣成分等因素，取理論值的2~3倍，鋼廠煤氣內(nèi)部使用時，若用戶距離加臭點不遠，可直接按最小劑量加臭。

3 工程實例

以北方地區(qū)某項目為例，轉(zhuǎn)爐煤氣CO體積分數(shù)按56%計，轉(zhuǎn)爐煤氣最大使用量為30 000 m3/h，操作壓力為18 kPa，工作溫度為-30~40℃。

按照式(2)計算轉(zhuǎn)爐煤氣加臭劑最小加入量為224 mg/m3，按此最小量計算每天加臭劑使用量為136.7 kg。加臭劑儲罐按一個月的使用量進行儲備則需配置5 m3儲罐。

加臭系統(tǒng)配置在加壓站出口管道后，根據(jù)出站煤氣總管流量信號自動控制加臭量，隨燃氣流量變化，按比例自動連續(xù)加臭，對于不同煤氣流量，保持加臭劑濃度為常數(shù)。加藥采用電磁加藥泵(兩用一備)，能保證加藥精確度≤±5%，加藥口設(shè)有汽化器閥，保證臭氣氣化狀態(tài)加入到煤氣中，系統(tǒng)具備運行數(shù)據(jù)遠傳功能，實現(xiàn)遠程控制，加藥系統(tǒng)控制柜置于加壓站內(nèi)，加臭設(shè)備單獨設(shè)置加臭小房內(nèi)，加臭小房火災(zāi)危險性為甲類。為防止系統(tǒng)泄漏的臭劑積聚，加臭小房內(nèi)設(shè)置強制通風(fēng)設(shè)備(防爆)，控制開關(guān)設(shè)置在房間外側(cè)。

加臭設(shè)備工藝布置圖如圖1所示。

圖1 加臭工藝流程圖

4 結(jié)語

(1)對鋼廠煤氣進行加臭是鋼廠煤氣安全使用的保證措施，規(guī)范只要求鋼廠副產(chǎn)煤氣中CO含量較高的轉(zhuǎn)爐煤氣和鐵合金煤氣宜加臭劑。目前寶鋼COREX煤氣因CO含量較高，同樣加臭后使用。加臭后的鋼廠煤氣用戶距離加臭點距離一般不大，可直接考慮按最小加臭量計量加臭。

(2)我國已制定《城鎮(zhèn)燃氣加臭技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T148—2010)于2011年8月1日實施，雖然此規(guī)程不適用于有特殊要求的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)工藝用氣的加臭，但工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)工藝用氣的加臭可參考此規(guī)范進行加臭裝置設(shè)計。

《上海煤氣》稿約

《上海煤氣》雜志創(chuàng)刊于1957年，是國內(nèi)外公開發(fā)行的技術(shù)性刊物。辦刊的目的是促進我國城市燃氣技術(shù)的發(fā)展與提高。主要刊登燃氣生產(chǎn)、燃氣輸配、燃氣燃燒與應(yīng)用等方面的學(xué)術(shù)性論文、技術(shù)總結(jié)、文獻綜述以及燃氣行業(yè)管理方面的經(jīng)驗交流、問題研究與探討等內(nèi)容。

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Discussion on Problems of Steel Plant’s Fuel Gas Odorizing

Baosteel Engineering & Technology Group Co., Ltd. Xu Yong

To use fuel gas from the byproduct of steel plant safely, it is necessary to adding smelly gas into fuel gas. With the introduction of the project example, the paper introduces the principle of choosing, the calculation method of odorant dosage and so on.

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