钢厂煤气加臭问题的探讨

宝钢工程技术集团有限公司 许 泳

钢厂煤气加臭问题的探讨

宝钢工程技术集团有限公司 许 泳

钢厂副产大量的高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气和COREX煤气等，为了安全使用这些煤气，对钢厂副产煤气加臭的必要性、加臭剂的选择和加臭量的计算等进行重点分析，并结合工程实例进行了工艺分析。

钢厂煤气 加臭 四氢噻吩

0 概述

钢厂副产大量的高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气和COREX煤气等，这些煤气的利用不仅减少放散保护环境，更为钢厂带来了大量的经济效益，降低了产品成本，提高了钢厂的竞争性。这些煤气在使用过程中一旦泄漏，除焦炉煤气因含有难闻气味容易被发觉外，其余煤气均因无色无味不易被人发觉，容易造成人员中毒伤亡事故或爆炸事故。

《城镇燃气设计规范》(GB 50028―2006)中规定城镇用煤气需进行加臭后，方可供后端用户使用。2010年，《工业企业煤气安全规程》中新增补充规定也对工业企业中煤气使用提出要求，规范要求转炉煤气和铁合金炉煤气宜添加臭味剂后供用户使用。此规定的制定，体现了国家对工业企业煤气安全使用的重视态度。

钢厂煤气加臭使用，可有效避免发生人员中毒伤亡或爆炸事故等重大事故。

1 加臭剂的种类及选择

《城镇燃气设计规范》(GB 50028―2006)规定加臭剂应符合下列要求：

(1)加臭剂和燃气混合在一起后应具有特殊的臭味；

(2)加臭剂不应对人体、管道或与其接触的材料有害；

(3)加臭剂的燃烧产物不应对人体呼吸有害，也不应腐蚀或伤害与此燃烧产物经常接触的材料；

(4)加臭剂溶解于水的程度不应大于2.5%(质量分数)；

(5)加臭剂应有在空气中能察觉的加臭剂含量指标。

目前，国内应用较多的加臭剂主要为为乙硫醇(CH3CH2SH)和四氢噻吩(C4H8S)。

1.1 CH3CH2SH

CH3CH2SH常见硫醇之一，结构上由乙醇中的O原子被S替代得到。无色透明易挥发的高毒油状液体，微溶于水，易溶于碱液和有机溶剂中，具有强烈、持久且具刺激性的蒜臭味。易燃，在空气中的爆炸极限为2.8%~18%，S含量为50%，闪点为-17.3 ℃。沸点34 ℃，冰点-144 ℃，自燃点为299 ℃，相对密度(4~20 ℃)0.839。高毒，当人体大量吸入时，会引起呼吸困难、血压降低，并会出现呕吐、喉咙不适等症状。

1.2 C4H8S

C4H8S是一种有机合成原料，无色或微黄色透明液体，不溶于水，易溶于碱液和有机溶剂中，易燃，在空气中的爆炸极限为1.1%~12.1%，硫含量为36%，闪点为-17.3 ℃，沸点120 ℃，冰点-96.16 ℃，自燃点为200 ℃，相对密度(4~20 ℃) 0.9987，蓄积作用弱，不会引起人体强刺激性反应。

1.3 加臭剂选择

从物理特征分析，CH3CH2SH沸点低，对于夏季加臭不利；从燃烧产物分析，燃烧1 g的C4H8S可产生0.265 g的SO2，燃烧1 g的CH3CH2SH可产生0.53 g的SO2，相同剂量的加臭剂，C4H8S燃烧产生的有害气体为CH3CH2SH的1/2；另外，CH3CH2SH化学性质不稳定，能与设备或管道内壁的金属氧化物发生化学反应，生成硫醇盐类，CH3CH2SH微溶于水，钢厂煤气均为饱和湿气，这些会使CH3CH2SH在加臭后气味逐渐减淡或消失，导致加臭失效。以前我国因CH3CH2SH供应方便，较多采用CH3CH2SH作为加臭剂，近年来由于替代产品C4H8S的国产化，能够保证市场供应，因此钢厂煤气应优先采用C4H8S作为加臭剂。

2 加臭量计算

《城镇燃气设计规范》(GB 50028―2006)中明确规定：城镇燃气应具有可以察觉的臭味，燃气中加臭剂的最小量应符合下列规定：

(1)无毒燃气泄漏到空气中，达到爆炸下限的20%时，应能察觉；

(2)有毒燃气泄漏到空气中，达到对人体允许的有害浓度时，应能察觉；对于CO为有毒成份的燃气，空气中CO含量达到0.02%(体积分数)时，应能察觉。

2.1 无毒燃气加臭量计算

无毒燃气最小加臭量计算可按式(1)进行计算：

式中：Cn——末端最小加臭浓度，mg/m3；

K——加臭剂在空气中达到警示气味的最小浓度值，mg/m3；

L1——燃气在空气中的爆炸下限(体积分数)。

根据国外资料，空气中C4H8S为0.08 mg/m3时，可达到人确定察觉浓度。以爆炸下限为5%的天然气为例，相当于加入的C4H8S的最小浓度值为8 mg/m3，此为最小值，一般实际加臭量考虑管道长度、材质、腐蚀情况和燃气成分等因素，取理论值的2~3倍。

2.2 有毒燃气加臭量计算

有毒燃气最小加臭量计算可按式(2)进行计算：

式中：Cn——末端最小加臭浓度，mg/m3；

K——加臭剂在空气中达到警示气味的最小浓度值，mg/m3；

M——燃气中CO含量(体积分数)。对于CO含量较高的燃气可直接按此公式进行计算，若燃气中CO含量较低，需计算其爆炸下限的20%时空气中的CO浓度是否大于允许的有害浓度0.02%。若大于0.02%则此燃气加臭剂量应按式(2)计算，若浓度小于0.02%，则需按无毒燃气加臭计算式(1)计算。

按照式(2)计算钢厂的副产煤气最小加臭量见表1。

表1 钢厂副产煤气最小加臭量

表1中为煤气的最小加臭剂量，一般实际加臭量考虑管道长度、材质、腐蚀情况和燃气成分等因素，取理论值的2~3倍，钢厂煤气内部使用时，若用户距离加臭点不远，可直接按最小剂量加臭。

3 工程实例

以北方地区某项目为例，转炉煤气CO体积分数按56%计，转炉煤气最大使用量为30 000 m3/h，操作压力为18 kPa，工作温度为-30~40℃。

按照式(2)计算转炉煤气加臭剂最小加入量为224 mg/m3，按此最小量计算每天加臭剂使用量为136.7 kg。加臭剂储罐按一个月的使用量进行储备则需配置5 m3储罐。

加臭系统配置在加压站出口管道后，根据出站煤气总管流量信号自动控制加臭量，随燃气流量变化，按比例自动连续加臭，对于不同煤气流量，保持加臭剂浓度为常数。加药采用电磁加药泵(两用一备)，能保证加药精确度≤±5%，加药口设有汽化器阀，保证臭气气化状态加入到煤气中，系统具备运行数据远传功能，实现远程控制，加药系统控制柜置于加压站内，加臭设备单独设置加臭小房内，加臭小房火灾危险性为甲类。为防止系统泄漏的臭剂积聚，加臭小房内设置强制通风设备(防爆)，控制开关设置在房间外侧。

加臭设备工艺布置图如图1所示。

图1 加臭工艺流程图

4 结语

(1)对钢厂煤气进行加臭是钢厂煤气安全使用的保证措施，规范只要求钢厂副产煤气中CO含量较高的转炉煤气和铁合金煤气宜加臭剂。目前宝钢COREX煤气因CO含量较高，同样加臭后使用。加臭后的钢厂煤气用户距离加臭点距离一般不大，可直接考虑按最小加臭量计量加臭。

(2)我国已制定《城镇燃气加臭技术规程》(CJJ/T148—2010)于2011年8月1日实施，虽然此规程不适用于有特殊要求的工业企业生产工艺用气的加臭，但工业企业生产工艺用气的加臭可参考此规范进行加臭装置设计。

《上海煤气》稿约

《上海煤气》杂志创刊于1957年，是国内外公开发行的技术性刊物。办刊的目的是促进我国城市燃气技术的发展与提高。主要刊登燃气生产、燃气输配、燃气燃烧与应用等方面的学术性论文、技术总结、文献综述以及燃气行业管理方面的经验交流、问题研究与探讨等内容。

文稿的著作权除著作权法另有规定外，属于作者。文责由作者自负。我刊现已入网“万方数据资源系统(ChinaInfo)数字化期刊群”、“CNKI中国期刊全文数据库”，作者著作权使用费与本刊稿酬一次性付给。如作者不同意收录的，请在投稿时声明，否则将视为同意收录。

来稿需自留底稿，无论刊登与否，均不退稿。依照著作权法规定，本刊可以对来稿作文字性的修改、删节。如作者不允许对文稿作修改，务请在来稿中注明。来稿要求如下：

1）来稿采用纸稿、软盘或E-mail的形式，文稿务求论点明确、论据可靠、数据准确、文字精练，内容注意保守国家机密。

2）来稿需有200~300字的中英文摘要以及选取3~8个词作为关键词；文题、作者单位的译名及作者姓名的汉语拼音。正文中应有插图复印件。数字请按国标GB/T15385—1995规定书写；计量单位请用法定计量单位。外文请注明文种、大小写和正斜体。

3）插图请按制图要求，点、线需准确、清楚。插图为黑白线条图，图幅宽度为8 cm，特别复杂的图，幅宽可取16 cm，高度具体定；图内中文采用“宋体”6号字，西文采用“Times New Roman”6号字。

来稿请寄：西藏中路656号《上海煤气》编辑部（邮编20001），并请注明联系人姓名、邮政编码、详细通讯地址、工作单位、电话和E-mail。

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.

fuel gas from gas plant, fuel gas odorizing, THT