按照GBJ 16—87《建筑设计防火规范》、《爆炸危险场所电气安全规程(试行)》标准,有关煤气危险区域划分情况:
① 煤气火灾危险性分类 煤气生产、净化、回收和使用的主要生产场所,按照《建筑设计防火规范》将其火灾危险性分为甲、乙、丙、丁、戊五类。其中,甲类主要为生产、使用或储存爆炸下限小于10%的可燃气体或闪点小于28℃的易燃液体;乙类主要为生产、使用或储存爆炸下限大于等于10%的可燃气体或闪点28~60℃的易燃液体;丙类为闪点大于等于60℃的可燃液体和可燃固体。工厂煤气生产和使用中常见物质和常见煤气的火灾危险性分类,以及煤气发生炉主要生产场所火灾危险性分类,见表3-5、表3-6。
② 煤气爆炸危险性分类 按照《爆炸危险场所电气安全规程(试行)》中采用的分级方法,将可燃气体和蒸汽与空气混合形成爆炸性气体混合物的场所分为三个区域等级:Q-1级区域是在正常情况下,爆炸性气体混合物连续地、短时间频繁出现或长时间存在的场所;Q-2级区域是在正常情况下,爆炸性混合物有可能出现的场所;Q-3级区域是在正常情况下,爆炸性气体混合物不能出现,仅在不正常情况下偶尔短时间出现的场所。
在进行煤气危险区域划分时,应同时考虑煤气的易燃、易爆和毒性三大特性,进行综合、系统的辨识、分析、评价、划分煤气危险区域和危险源。
表3-5 常见可燃气体火灾危险性分类
名称 | 闪点/℃ | 空气中自燃点/℃ | 爆炸范围/% | 《建筑设计防火规范》危险性分级 |
下限 | 上限 |
氢 | | 400 | 4.0 | 75.9 | 气体,爆炸下限<10%,为甲类 |
甲烷 | 537 | 5.0 | 15.0 |
乙烷 | 515 | 2.9 | 13.0 |
乙烯 | 425 | 2.7 | 34.0 |
丙烷 | 450 | 2.1 | 9.5 |
丙烯 | 460 | 2.0 | 11.7 |
丁烷 | 460 | 1.5 | 8.5 |
焦炉煤气 | 560 | 4.5 | 35.8 |
油制气 | | 3.7 | 25.7 |
天然气 | | 5.0 | 15.0 |
一氧化碳发生炉煤气 | | 608.9 | 12.5 | 74.0 | 气体,爆炸下限>10%,为乙类 |
600 | 21.5 | 67.5 |
表3-6 煤气加压站、混合站建筑物的安全要求
名称 | 火灾危险性分类 | 建筑耐火等级 | 名称 | 火灾危险性分类 | 建筑耐火等级 |
煤气加压站主厂房① | 乙 | 二 | 煤气加压站管理室 | | 二 |
煤气混合站主厂房② | 乙 | 二 | 排水器室 | 乙 | 二 |
焦炉煤气抽气机主厂房 | 甲 | 二 | 燃气厂室外净化系统 | 甲 | |
煤气混合站管理室 | | 二 | | | |
① 发生炉煤气加压机房按有爆炸危险的乙类生产厂房设计。
② 当混合煤气发热值大于12552kJ/m3(3000kcal/m3)(标准状态下)爆炸下限小于10时,煤气混合站按甲类生产厂房设计。
(2) 安全距离 安全距离是煤气安全的重要参数,包括煤气生产、净化、回收、输送、储存和使用系统与周围建(构)筑物和设施之间的安全距离,以及煤气系统内部各设备、设施之间的安全距离两个方面。《建筑设计防火规范》规定:散发可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房与明火或散发火花的地点的防火间距不应小于30m。《工业企业煤气安全规程》规定:煤气冷却、净化区域距焦炉侧不小于40m,各塔、器距专用铁路中心线不小于20m,与主要道路边缘距离不小于lOm;焦炉煤气管道至地面净距不小于4.5m;各用户煤气分配主管至地面净距不小于4.5m;煤气管道与架空电力线垂直净距一般不小于3.5m,与熔化金属、熔渣出口及其他火源不小于10m。
(3) 安全防护系统 煤气生产、净化、回收、输送和使用的情况较为复杂,但就煤气安全设计和管理来说,应进一步探索应用先进的管理理论和方法来考虑这一重要的问题。
利用有效的抽风或通风,可把安全防护范围内的可燃气体限制在爆炸限度以下,而且可降低到毒性危险性浓度之下。焦炉煤气、天然气和其他爆炸下限小于10%的煤气以及混合煤气的厂房等甲级危险区域,有爆炸危险的建(构)筑物,应满足每小时换气不小于8次的要求。
① 《工业企业煤气安全规程》规定 焦炉煤气生产、净化区域应设有消防车道,可与邻近厂房的消防车道统一考虑;煤气区域不得设置与产品无关的易引起火灾的设备与建筑物。焦炉煤气冷却、净化区应布置在焦炉的机侧或一端,其建(构)筑物最外边线距焦炉炉体边线应不小于40m,中小焦炉可适当减小,但不得小于30m;煤气初冷器应正对抽气机室,按单行横向排列,初冷器出口煤气集合管中心线与抽气机室的行列线距离应不小于1Om;煤气冷却、净化系统的各种塔器与厂区专用铁路中心线应不小于20m,与厂区主要道路的最边缘距离应不小于10m。对具有爆炸危险性的建(构)筑物,电气设备、设施应采用防爆型。
② 《工业企业煤气安全规程》规定 装煤车的装煤漏斗上应有防止煤气、烟尘泄漏的设施,炭化室装煤孔盖与盖座间,炉门与炉门门框间应保持严密;上升管内应设有氨水、蒸汽等喷射设施;一根集气管应设两个放散管,分别设在吸气弯管的两侧,并应高出集气管走台5m以上,放散管的开关应能在集气管走台上操作,放散管应设有蒸汽管;集气管一端应装有事故用工业水管;集气管上部应设清扫孔,并保持严密不漏;采用双集气管的焦炉,对着上升管口的横贯管断下部设防火罩;焦炉地下室两端应有安全出口,并应设置斜梯,应加强地下室的通风,地下室煤气分配管的净空高度不小于1.8m。焦炉地下室、焦炉两侧走廊、煤塔底层的仪表室、煤塔炉间台底层、集气室、仪表间都属于甲类生产火灾危害厂房;焦炉地下室、两侧烟道走廊、煤塔炉间台底层、交换机仪表间等地应按照Q-3级选用电气设备,并应设有事故照明。
焦炉煤气冷却及净化系统中的各种塔、器,应设有吹扫用蒸汽管;各种塔器的入口和出口管道上应设有压力计和温度计;电捕焦油器入口和洗涤塔后应设隔断装置,应设有当煤气含氧量达到1%或蒸汽绝缘保温箱温度低于规定要求时切断电源的装置,应设有放散管、蒸汽管。
煤气管理室应装设二次检测仪表及调节装置,一次仪表不得引入管理室内;站房内宜设有一氧化碳监测装置,并把信号传送到管理室内;加压站、混合站的值班人员不应少于两人,室内禁止烟火;站房内需设有消防设备。
(4) 安全管理 由于煤气具有易燃、易爆和毒性等三大危害特性,容易发生火灾、爆炸和中毒事故,是工厂的重大危险源和污染源之一。为了保证煤气设施安全运行和职工生命健康,必须对煤气进行严格的安全管理。
煤气安全制度主要有:
a. 煤气设备、设施明确管理区域,建立与健全煤气安全生产责任制;
b. 煤气安全标准化作业建设、指导书;
c. 煤气设备、设施要有完整的设备、技术档案管理制度;
d. 对各种主要的煤气设备、阀门、放散管、管道支架等进行编号管理,在煤气管理室挂有煤气工艺流程图,并标明设备及附属设施的编号;
e. 对从事煤气工作人员进行安全知识教育和技术操作培训,并经考试合格后才准独立工作,对职工操作技能定期复试;
f. 煤气设施的操作人员定期进行体检,并做好记录,不符合要求的不得从事煤气作业;
g. 对煤气32艺设备、设施进行日常的、定期的和系统的安全检查和评价;
h. 煤气的危险源分级管理和控制;
i. 安全阀、防爆阀等应定期进行检查、校验;反映、显示和控制系统运行安全状况必要设施的各种仪表、信号及报警、自控装置应定期校验,保证灵敏准确;
j. 对煤气危险区的危险物质浓度定期进行测定;
k. 煤气设备动火作业,要有安全措施和动火许可证。
每个生产、供应和使用煤气的企业,必须设有由企业安全管理部门领导的半军事化的煤气防护站或煤气防护组,经常组织检查煤气设备及其使用情况,协助组织煤气中毒、着火、爆炸事故的抢救和救护,审查和监护各种带煤气作业,以及制止违反煤气安全规程的危险工作等。
《工业企业煤气安全规程》还规定:煤气防护站应设有煤气急救专用电话;防护站应设有化验室、氧气充填室、教育室、救护设备储存室和修理室等,并配有氧气呼吸器、通风式防毒面具、氧气泵、自动苏生器、隔离式自救器、担架、各种有毒气体分析仪、防爆测定仪以及供煤气危险作业和抢救的其他设施等。
4. 煤气设备与管道附属设施安全要求
(1) 燃烧装置 煤气的燃烧装置,通常称为煤气火嘴。煤气与空气的混合速度是决定燃烧速度、温度与火焰性质的主要因素。为防止煤气燃烧时回火、脱火等发生事故时,避免事故的发生和扩大,《工业企业煤气安全规程》规定:当燃烧装置采用强制送风的燃火嘴时,煤气支管上应安装逆止装置或自动隔断阀,在空气管道上应设泄爆膜;燃烧装置的煤气、空气管道应安装低压报警装置;空气管道的末端应设有放散管,放散管应引到厂房外。
(2) 隔断装置 煤气隔断装置是重要的生产装置,也是重要的安全装置。对煤气管道用的隔断装置的基本要求如下所述。
① 安全可靠 生产操作中需要关闭时能保证严密不漏气;检修时切断煤气来源;没有漏入停气一侧的可能性。
② 操作灵活 煤气切断装置应能快速完成开、关动作,适应生产变化的要求。
③ 便于控制 能适应远程、集中自动化控制操作的要求。
④ 经久耐用 配合煤气管道使用的煤气切断装置必须考虑耐磨损、耐腐蚀,保证较长期的使用寿命。
⑤ 维修方便 隔断装置的密封、润滑材料和易损件应能在煤气正常输送中进行检修,日常维护中便于检查,能采取预防或补救措施。
⑥ 避免干扰 其开关操作不妨碍周围环境,也不因外来因素干扰而无法进行操作或功能失效。
常用隔断装置有:闸阀、插板、蝶阀、水封、眼镜阀、扇形阀、旋塞、盲板。
① 插板 插板是可靠的隔断装置。现用插板已将原来的硬密封改为胶衬软密封的电动叶形插板和密封预压式插板。
安装的插板、管道底部离地面的净空距:金属密封面的插板不小于8m,非金属密封面的插板不小于6m,在煤气不易扩散地区需适当加高,封闭式插板的安设高度可适当降低。
② 闸阀 闸阀是使用较为广泛的切断装置,但因严密性差,必须与水封或盲板联合使用,或与眼镜阀联合使用,才可以成为安全可靠的切断装置。
所用闸阀的耐压强度应超过煤气总体试验的要求;煤气管道使用的明杆闸阀,其手轮上应有“开”或“关”的字样和箭头,螺杆上应有保护套。安装闸阀时,应重新按出厂技术要求进行严密性试验,合格后才能安装。
③ 密封蝶阀 密封蝶阀不能作为可靠的隔断装置,只有和水封、插板、眼镜阀等并用时才是可靠的隔断装置。
密封蝶阀的公称压力应高于煤气总体严密性试验压力;单向流动的密封蝶阀,在安装时应注意使煤气的流动方向与阀体上的箭头方向一致;轴头上应有开、关程度的标志。
④ 水封 因水封制作、操作和维护较简便、投资少而得到较为普遍的应有。
水封只有装在其他隔断装置之后并用时,才是可靠的隔断装置。水封的有效高度为煤气计算压力加500mm。水封的给水管上应设U形给水封和逆止阀。煤气管道直径较大的水封,可就地设泵给水,水封应在5~15min内灌满。禁止将排水管、满流管直接插入下水道,水封下部侧壁上应安设放散管、吹扫用的进气头和取样管。
⑤ 其他切断装置 眼镜阀应安装在厂房外,不宜单独使用,应设在密封蝶阀或闸阀后面。
旋塞一般用于需要快速隔断的支管上,其头部应有明显的开关标志。用于焦炉的交换旋塞和调节旋塞应用2×104Pa的压缩空气进行严密性试验,经30min后压力降不超过500Pa为合格。试验时,用全开和全关两种状态试验。
盲板主要适用于煤气设施检修或扩建蔓延的部位。盲板应用钢板制成并无砂眼,两面光滑,边缘无毛刺;盲板厚度按使用目的经计算后确定;堵盲板的地方应有撑铁,便于撑开。
(3) 放散装置 放散管可分为吹扫煤气放散管和调压煤气放散管。
吹扫煤气放散管是煤气设备和管道置换时的吹刷装置,其作用是使煤气设备和管道内部不存在煤气与空气(氧)的混合爆炸性气体。在煤气设备和管道的最高处、煤气管道以及卧式设备的末端、煤气设备和管道隔断装置前等均应安设吹扫用的煤气放散管。放散管口必须高出煤气管道、设备和走台4m,离地面不小于10m。放散管的阀门前应有做爆炸试验用的取样管。放散管口应采取防雨、防堵塞措施。煤气设施的放散管不能共用。禁止在厂房内或向厂房内放散煤气。
调压煤气放散管应安装在净煤气管道上,并设有点火装置和灭火设施。其管口高度应高出周围建筑物,距地面不小于30m,山区可适当加高;所放散煤气必须点燃。
(4) 冷凝水排水器 目前,工厂副产煤气大多采用湿式净化工艺,煤气管道输送的是水蒸气饱和的煤气,还含有煤气流携带的机械水,以及酚、氰、萘、油雾等杂质和固体尘粒,因此在管道输送过程中产生大量的冷凝液。冷凝液较多时,造成煤气压力异常波动,甚至会造成输送停止等严重后果。特别是焦炉煤气中萘是冷凝液中主要的凝聚物,在输送过程中,萘结晶后与焦油蒸气形成稠度大的胶体粘贴在管壁,降低煤气流通面积,甚至会堵塞管道。因此,每200~250m的间距应设置一个排水器,排水器水封的有效高度为煤气计算压力加500mm。
煤气管道冷凝液的排放,应考虑到冷凝液所含有害成分的危害。焦炉煤气冷凝液中含有挥发酚、硫化物、氰化物、苯等有害物质,因此其排放必须符合国家有关的职业安全健康和环境保护有关的法律法规和标准的要求。另外,冷凝液中的溶解气体,排放时随压力降低会释放出来,其中一氧化碳、硫化氢、氨、苯、甲苯和酚等,经呼吸道会造成中毒;苯、酚易被皮肤吸收;二氧化碳、甲烷和乙烯等易滞留在不通风处,使人窒息;局部还可能达到爆炸范围,有引起着火、爆炸的危险。因此,煤气管道排污区域应视为煤气危险区域来管理,其排放不得与生活下水道相连通,并限制在就地或有限范围内集中处理。
《工业企业煤气安全规程》规定:排水器设在露天的,在寒冷地区应有防冻措施,对于室内的应有良好的自然通风。排水器应设有清扫孔和放水的闸阀或旋塞;每只排水器均应设检查管头;溢流管口应设漏斗;排水管应设闸阀或旋塞;两条或两条以上的煤气管道及同一煤气管道隔断装置的两侧,宜单独设置排水器,如设同一排水器,其水封
(5) 补偿器 煤气管道补偿可采用自然补偿和补偿器补偿。
自然补偿如采用L形、Z形等布置形式,管道可在固定点区段内自由变形,受部分半绞接支架约束,采用近似悬臂架或摇摆支架。
补偿器有波形、鼓形、方形、填料形等。补偿器安装时应进行冷紧,以便发挥补偿器的作用,减少管道安装补偿器数量。
补偿器宜选用耐腐蚀材料制造。带填料的补偿器,需有调整填料紧密程度的压环;补偿器内及煤气管道表面应经过加工,厂房内不得使用带填料的补偿器。
(6) 泄爆阀 泄爆阀是煤气、空气系统运行重要的安全设施。泄爆阀安装在煤气设备易发生爆炸的部位;泄爆阀应保持严密,泄爆膜的设计应经过计算;泄爆阀端部不应正对建筑物的门窗。
(7)其他
① 蒸气管、氮气管 煤气设备及管道在停送煤汽时需用蒸汽和氮气置换煤气或空气、在短时间内保持煤气正压力、用蒸汽扫除萘、焦油等沉积物时应安装蒸汽管或氮气管接头。
蒸汽管或氮气管接头应安装在煤气管道的上面或侧面,管接头上应安装旋塞或闸阀;为防止煤气串入蒸汽或氮气管内,只有在通蒸汽或氮气时才能把蒸汽或氮气管与煤气管道连通,停用时必须断开或堵盲板。
② 管道标志和警告牌 厂区主要煤气管道应标有明显的煤气流向和种类的标志。所有可能泄漏煤气的地方均应挂有提醒人们注意的警告标志。
③ 梯子、平台煤气设施的人孔、阀门、仪表等经常有人操作的部位,均应设置固定平台。平台、栏杆和走梯的设计应遵守GB 4053.1—83、GB 4053.2—83、GB4053.3—83、GB 4053.4—83《固定式钢直梯》、《固定式钢斜梯》、《固定式工业防护栏杆》和《固定式钢平台》的有关规定。
④ 人孔、手孔 在闸阀后、较低的管段、膨胀器或蝶阀组附近、设备顶部和底部、煤气设备和管道需经常入内检查的地方,均应设置人孔。人孔直径应不小于600mm,直径小于600mm的煤气管道设手孔时,其直径与管道直径相同。人孔盖上应根据需要安设吹扫管头。