冶金煤气回收利用发电工程主要危险有害因素及安全对策措施

席燕敏

（湖南有色金属研究院 湖南长沙 410100）

1 引言

资源对国民经济的发展具有重要的影响，因此，应该将节能减排运用于各个行业的发展过程中。进行冶金煤气回收利用发电工程建设，能够贯彻节能减排理念，提升企业的效益。对于冶金煤气回收利用发电工程，为了确保其安全运行，应该做好其危险、有害因素的辨识和分析。

2 概述

本文以湖南某钢铁有限公司工程实例为基础，根据冶金煤气回收利用发电工程特征，分析该项目建成运行后存在的主要危险、有害因素及其产生危害的后果，提出消除、预防或降低项目的危险性，提高建设项目安全运行等级的安全对策措施。

3 建设项目概况

湖南某钢铁有限公司利用厂区生产过程中产生的高炉煤气和转炉煤气作为主要燃料进行发电，点火采用焦炉煤气。两种气体燃料在燃气锅炉内燃烧产生热量，将锅炉炉膛内的水加热成高温高压蒸汽，然后由蒸汽管道输送给汽轮机，汽轮机在蒸汽压力的作用下高速旋转，带动发电机发电。煤气回收利用发电工程建设内容包括1台110t/h高温高压全烧煤气锅炉、1台25MW高温高压凝汽式汽轮发电机组、1座冷却塔及1座循环水泵房及其配套设施。

4 冶金煤气回收利用发电工程主要危险有害因素分析

4.1 物料导致的主要危险、有害因素

本工程涉及有较大危险的物料主要有该钢铁厂生产过程回收利用的高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气。

4.1.1 火灾、爆炸

高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，其主要成份为：一氧化碳、二氧化碳等，其中可燃成分一氧化碳含量约占35%；转炉煤气为炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳等的混合气体，其主要成份为：一氧化碳、二氧化碳等，其中，一氧化碳含量较高约占60～80%；焦炉煤气为煤在炼焦炉中进行干馏所产生的煤气，氢气含量较高约占60%。从回收的煤气成分不能看出，煤气属于甲类火灾危险物质，一旦泄漏，在高温、火源或静电作用下会引发燃烧，造成火灾。

高炉煤气的爆炸极限在10～41.7%，爆炸极限低，范围广，因此当煤气泄漏与空气混合并形成爆炸性气体混合物；当其浓度达到爆炸范围，在火源、高温、摩擦、静电等的作用下会造成爆炸。另外，煤气管道系统一旦进入空气，也可能形成爆炸性气体混合物。

4.1.2 中毒和窒息

煤气是煤或其它含碳物质在燃烧不全时产生的一种混合性有毒气体，其中以一氧化碳的毒性最大。如果煤气扩散到空气中的一氧化碳含量达0.06%以上时，人吸入就会感到头晕、头痛、恶心、呕吐等；超过0.1%只要30min，人就会陷入昏睡；达到4%时，就会致人死亡。根据《工作场所有害因素职业接触限值》规定，工作场所一氧化碳的时间加权平均允许浓度为20mg/m3，短时间接触容许浓度为30mg/m3。

4.2 设备导致的危险、有害因素

4.2.1 锅炉爆炸

锅炉爆炸属于物理爆炸。锅炉运行的特点决定了锅炉存在发生爆炸的可能性。常见锅炉爆炸的情况有：

（1）超压爆炸：由于安全阀、压力表不全，操作人员失误等原因致使锅炉主要受压元件如筒体、封头、管板、炉胆等承受的压力超过其承载能力，而造成的锅炉爆炸。这是小型锅炉最常见的爆炸情况之一。

（2）缺陷导致的爆炸：锅炉承受的压力并未超过额定压力，但因其主要受压元件出现裂纹、严重变形、腐蚀等情况，导致主要受压元件丧失承载能力，突然大面积破裂爆炸。这也是锅炉常见的爆炸情况之一。

（3）严重缺水导致的爆炸：锅炉一旦严重缺水，受火焰或烟气直接加热的部位得不到正常冷却甚至被烧干，金属温度急剧上升甚至被烧红，如此时给锅炉加水，水会急剧气化、膨胀而导致爆炸事故。

4.2.2 汽轮发电机组火灾

汽轮机组为调节、控制、保安、顶轴、发电机密封和轴承润滑的需要，必须由汽轮机油系统供给大量的汽轮机油。汽轮机油系统管路长、分布广、管路阀门多，油易发生泄漏。汽轮机油是易燃液体，闪点为180～200℃，燃点为240℃，自燃点300～350℃，因此当有明火或较高的外界温度，汽轮机油易被引燃而引发火灾。

发电机组发生火灾事故的主要的原因由于制造质量不良、检修质量低劣、，绝缘老化、绝缘腐蚀、运行中操作维护不当等造成定子铁芯间绝缘破坏发热造成定子线圈绝缘击穿，引起火灾。

4.2.3 变压器爆炸

变压器遇到极端现象（过流、短路、雷击）使其里面的绝缘油气化（产生所谓瓦斯）有可能会引发爆炸。变压器烧毁的原因主要有：变压器高、低压两侧无熔断器或熔断件配置不当短路等。

4.2.4 电流伤害

电流伤害指电荷（包括电流、雷电、静电）作用于人体而导致的伤害。电流伤害事故可能发生于任何带电设备及其供电、控制线路上。冶金煤气回收利用发电项目大量使用电气设备和用电作为动力的设备，电流伤害危险普遍存在，如变电所、配电室及生产装置的电气设备、电机、供电线路和照明线路等都存在电流伤害危险。

5 主要安全对策措施

5.1 防火、防爆

（1）在易发生火灾的电缆隧道、主厂房配电室、主控制室的电缆层等均应设置火灾自动监测和报警装置。电缆的选型和敷设考虑了防火措施。

（2）在热力设施、蒸汽管道与油管道之间，特别是当油管道在上部时，在油管底设置盛油槽板，以防止安全事故的发生。

（3）主厂房采用避雷带，建筑物钢筋混凝土和金属结构可靠接地，预防雷击后引起火灾危险。电气设备采用接地保护，预防短路后发生火灾。

（4）锅炉房内设置煤气含量测量及报警装置，一旦发生煤气泄露，立即报警，不至于发生安全事故。

（5）热电厂所有压力容器，如锅炉汽包、过热器、除氧器等均应设置安全阀，以防超压爆炸。

（6）为防止锅炉超温、超压发生爆炸，应设置汽水系统过程检测、燃烧系统过程检测和相应的电气联锁保护。

5.2 防电气事故

（1）隔离开关与相应的断路器和接地刀闸之间应装设闭锁装置高压开关柜采用具有“五防”功能的设备。

（2）带电设备外壳应有效接地。为防止过电压危及人身安全，在确定接地装置的形式和布置时，尽可能降低接触电势和跨步电势，并使接触电势和跨步电势不超过有关规程的规定值。

（3）户外的外露带电设备均按配电装置规程设置围栏或保护罩，户内的裸露带电设备按规程要求设置保护网或金属围栏。高电压区域、易燃易爆区域、禁止闲杂人员进入区域内的必要的交通道路点均设置明显的安全标志。对于从事电工作业人员，必须进行专门的安全技术理论学习和实际操作训练，做到持证上岗。

6 结束语

综上所述，针对冶金煤气回收利用发电工程，为了确保其平稳运行，应对作业场所中的危险、有害因素进行充分的辩识，并针对不同的危险源制订相应的防护措施和操作规程，为员工配备劳动保护用品，确保冶金煤气回收利用发电工程的安全性和可靠性。

[1]邵维廉，李锦生，等.火力发电厂危险点分析及预近措施.中国电力出版社.CIP数据核字（2002）第026329号.

[2]刘国清，刘秀红.承钢转炉煤气回收利用系统的改造[J].冶金能源，2016，35（1）：52～54.