电捕焦油器中煤气含氧量安全性分析

作者：陈荣清　　评论：　更新日期：2012年12月06日

焦油是煤气生产过程中在高温下产生的一种复杂的高分子聚合体。煤气生产过程中产生的焦油的一部分以极其微小的雾滴状态悬浮于煤气中，其雾滴粒径为1～7μm。焦油雾会在后续的洗涤等煤气净化过程中被洗涤下来进入溶液或吸附于管道和设备上，造成溶液污染，产品质量降低，设备及管道堵塞。为保证后续净化系统的正常运行，在煤气净化工序的开始应首先进行焦油雾的脱除。

1 电捕焦油器的安全操作要求

捕集煤气中的焦油雾的设备有机捕焦油器和电捕焦油器，我国目前主要采用电捕焦油器捕集煤气中的焦油雾。电捕焦油器按其沉淀极的结构形式可分为管式、蜂窝式、同心圆式和板式等类型。电捕焦油器都是利用在高压静电的作用下产生正负极，使煤气中的焦油雾在随煤气通过电捕焦油器时，由于受到电场的作用被捕集下来。由于煤气为易燃易爆气体，电捕焦油器必须保证安全操作。电捕焦油器由于电极间有电晕，可能发生火花放电现象。如果煤气中混有氧气，当煤气与氧气的混合比例达到爆炸极限时就会发生爆炸。

2 煤气中的氧含量控制

煤气中的氧气主要来源于制造过程中设备及管道密封不严泄漏进入的空气，或来自燃料气化用气化剂过剩或短路。人工煤气在生产过程中，有时会有一定量的空气进入煤气中，为保证混入的空气与煤气混合后不达到爆炸极限，就应控制煤气中的氧气含量。《城镇燃气设计规范》(GB 50028—2006)规定，当干馏煤气中氧体积分数大于1%时，电捕焦油器应发出报警信号，当氧体积分数达到2%时，应有能立即切断电源的措施。《工业企业煤气安全规程》(GB 6222—2005)中也有此规定。这些规定都以煤气中氧体积分数不得超过1%为界限，这一界限比较保守，实际生产过程中操作难度较大。

3 煤气中的氧含量与爆炸极限的关系

不同煤气的爆炸极限各不相同，各种人工煤气的爆炸极限见表1。

表1 各种人工煤气的爆炸极限 %

名称	空气中煤气爆炸极限体积分数)		煤气中空气体积分数		煤气中氧气体积分数
名称	上限	下限	爆炸上限时	爆炸下限时	爆炸上限时	爆炸下限时
焦炉煤气	35.8	4.5	64.2	95.5	13.5	20.1
直立炉煤气	40.9	4.9	59.1	95.1	12.4	20.0
发生炉煤气	67.5	21.5	32.5	78.5	6.8	16.5
水煤气	70.4	6.2	29.6	93.8	6.2	19.7
油制气	42.9	4.7	57.1	95.3	12.0	20.0

从表1可见，对于焦炉煤气、油煤气、直立炉煤气，当达到煤气的爆炸上限，煤气中氧体积分数为12%～13.5%(即煤气中空气体积分数达60%左右)时才能形成爆炸性气体。而正常生产情况下，煤气中空气量不可能达到如此高的程度，控制煤气中氧体积分数低于1%的规定可以放宽。对于发生炉煤气及水煤气，当煤气中空气体积分数达到30%左右，即煤气中氧体积分数达到6%以上时才能达到爆炸极限。以爆炸极限范围最宽的水煤气为例，如果控制煤气中氧体积分数≤3%，相当于煤气中空气体积分数≤14.3%，这时距其爆炸上限(空气体积分数为29.6%)还相当远，还有相当大的缓冲空间。因此控制煤气中氧体积分数≤3%安全，从爆炸极限角度分析可行。

4 建议

实际生产过程中控制煤气中氧体积分数低于1%很难进行操作，许多企业采用氧体积分数≤1%时切断电源的控制程序，经常发生断电停车，影响后续工段的正常生产。随着工艺、设备及控制技术的发展，操作人员素质的提高，相当一部分企业能够控制煤气中的氧体积分数≤1%，如上海的几个煤气厂、焦化厂，能够控制电捕焦油器煤气中氧体积分数≤1%。但国内大部分相关企业都反映很难控制电捕焦油器煤气中氧体积分数≤1%，大部分企业都控制在2%～4%。国内外多年的实际生产运行，没有因煤气含氧量过高发生过电捕焦油器爆炸的情况。

从理论上分析及国内外企业多年的生产实践经验看，控制电捕焦油器煤气中氧体积分数≤3%可行。为满足安全生产的要求，建议当煤气中氧体积分数≥2%时自动报警，当煤气中氧体积分数达到3%时应切断电源。

对于用于一氧化碳变换的低热值煤气，氧体积分数＞0.5%时应进行自动报警，并控制煤气中氧体积分数≤1%。这是由于采用镍系催化剂对煤气含氧量的要求。