電捕焦油器中煤氣含氧量的安全性分析
作者：佚名發(fā)布時(shí)間：1970-01-01
陳榮清（中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究院，天津300074)
煤氣生產(chǎn)過程中產(chǎn)生焦油的一部分以極其微小的霧滴懸浮于煤氣中，其粒徑1～7μm。煤氣中的焦油霧會(huì)在后續(xù)的煤氣凈化過程中被洗滌下來而進(jìn)入溶液或吸附于管道和設(shè)備上，造成溶液污染、產(chǎn)品質(zhì)量降低、設(shè)備及管道堵塞。
1 電捕焦油器的安全操作要求
捕集煤氣中焦油霧的設(shè)備有機(jī)捕焦油器和電捕焦油器兩種，我國目前主要采用電捕焦油器捕集煤氣中的焦油霧。電捕焦油器按沉淀極的結(jié)構(gòu)可分為管式、蜂窩式、同心圓式和板式等類型。電捕焦油器都是利用高壓靜電作用下產(chǎn)生正負(fù)極，使煤氣中的焦油霧在隨煤氣通過電捕焦油器時(shí)，由于受到高壓電場的作用被捕集下來。由于煤氣易燃易爆，就必須保證電捕焦油器的安全操作。另外，電捕焦油器電極間有電暈，可能會(huì)發(fā)生火花放電現(xiàn)象。如果煤氣中混有氧氣，當(dāng)煤氣與氧氣的混合比例達(dá)到爆炸極限時(shí)就會(huì)發(fā)生爆炸。
2 煤氣中氧含量的控制
煤氣中氧氣的主要來源有以下幾方面，一是生產(chǎn)過程中因設(shè)備及管道泄漏而進(jìn)入的空氣；二是氣化用氣化劑過剩或短路；三是在煤氣生產(chǎn)過程中，會(huì)有一定量的空氣進(jìn)入煤氣中。為保證混入的空氣與煤氣混合后不達(dá)到爆炸極限，就應(yīng)控制煤氣中的氧氣含量?！冻擎?zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》( GB 50028-2006)規(guī)定，當(dāng)干餾煤氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)大于1％時(shí)，電捕焦油器應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)氧的體積百分?jǐn)?shù)達(dá)到2％時(shí)，應(yīng)設(shè)有立即切斷電源的措施?！豆I(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》(GB 6222-2005）中也有此規(guī)定。這些規(guī)定都是以煤氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)不得超過1％為界限。但這一界限比較保守，實(shí)際生產(chǎn)過程中的操作難度較大。
3 煤氣中氧含量與爆炸極限的關(guān)系
不同煤氣的爆炸極限各不相同，各種人工煤氣的爆炸極限見表1。
表1 各種人工煤氣的爆炸極限（％體積）
|
煤氣種類 |
空氣中煤氣
的爆炸極限 |
煤氣中空氣
的爆炸極限 |
煤氣含氧量 |
|
上限 |
下限 |
上限 |
下限 |
上限 |
下限 |
|
焦?fàn)t煤氣 |
35.8 |
4.5 |
64.2 |
95.5 |
13.5 |
20.1 |
|
直立爐煤氣 |
40.9 |
4.9 |
59.1 |
95.1 |
12.4 |
20.0 |
|
發(fā)生爐煤氣 |
67.5 |
21.5 |
32.5 |
78.5 |
6.8 |
16.5 |
|
水煤氣 |
70.4 |
6.2 |
29.6 |
93.8 |
6.2 |
19.7 |
|
油制氣 |
42.9 |
4.7 |
57.1 |
95.3 |
12.0 |
20.0 |
從表1可見，對(duì)于焦?fàn)t煤氣、油煤氣和直立爐煤氣，當(dāng)達(dá)到煤氣的爆炸上限時(shí)，煤氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)為12％～13.5%（即煤氣中的空氣體積百分?jǐn)?shù)達(dá)60％左右）時(shí)才能形成爆炸性氣體。而正常生產(chǎn)情況下，煤氣中空氣量不可能達(dá)到如此高的程度，因此煤氣中氧體積百分?jǐn)?shù)低于1％的控制指標(biāo)可以適當(dāng)放寬。對(duì)于發(fā)生爐煤氣及水煤氣，當(dāng)煤氣中空氣的體積百分?jǐn)?shù)達(dá)到30%左右（即煤氣中氧體積百分?jǐn)?shù)達(dá)到6％以上）時(shí)才能達(dá)到爆炸極限。以爆炸極限范圍最寬的水煤氣為例，如果控制煤氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)≤3%，相當(dāng)于煤氣中空氣的體積百分?jǐn)?shù)≤14. 3 %，這時(shí)距離其爆炸上限（空氣體積百分?jǐn)?shù)為29.6%）還相當(dāng)遠(yuǎn)，還有相當(dāng)大的緩沖空間。因此，從爆炸極限角度分析，控制煤氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)≤3％應(yīng)是安全的。
4 建議
實(shí)際生產(chǎn)過程中，控制煤氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)低于1％很難進(jìn)行操作，許多企業(yè)采用氧的體積百分?jǐn)?shù)≤1%時(shí)切斷電源的控制程序，故經(jīng)常發(fā)生斷電停車事故，影響后續(xù)工序的正常生產(chǎn)。隨著工藝、設(shè)備及控制技術(shù)的發(fā)展和操作人員素質(zhì)的提高，相當(dāng)一部分企業(yè)能夠控制煤氣中的氧體積百分?jǐn)?shù)≤1 %，如上海的幾個(gè)煤氣廠、焦化廠，均能夠控制電捕焦油器煤氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)≤1%。但國內(nèi)大部分相關(guān)企業(yè)都反映很難控制電捕焦油器煤氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)≤ 1%，大部分企業(yè)都控制在2％～4%。國內(nèi)外多年的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行，沒有因煤氣含氧量過高而發(fā)生電捕焦油器爆炸的情況。
從理論上分析及國內(nèi)外企業(yè)多年的生產(chǎn)實(shí)踐看，控制電捕焦油器煤氣中的氧體積百分?jǐn)?shù)≤3%是可行的。為滿足安全生產(chǎn)的要求，建議當(dāng)煤氣中的氧體積百分?jǐn)?shù)≥2％時(shí)自動(dòng)報(bào)警，當(dāng)煤氣中的氧體積百分?jǐn)?shù)達(dá)到3％時(shí)切斷電源。
對(duì)于用于一氧化碳變換的低熱值煤氣，氧的體積百分?jǐn)?shù)＞0.5％時(shí)應(yīng)自動(dòng)報(bào)警，并控制煤氣中的氧體積百分?jǐn)?shù)≤1%。這是由于采用鎳系催化劑對(duì)煤氣含氧量的要求。
