干式稀油密封煤气柜的安全措施

吴媛

燃气

干式稀油密封煤气柜的安全措施

吴媛

（北京首钢国际工程技术有限公司，北京100043）

介绍了干式稀油密封煤气柜的结构特点及工作原理，阐述了稀油密封煤气柜需要采取的安全防范措施。

干式稀油密封煤气柜；结构特点；安全措施

1 引言

干式稀油密封煤气广泛用于钢铁厂回收、储存高炉煤气和焦炉煤气，其主要作用是缓冲全厂煤气产销波动，稳定全厂管网压力，减少煤气放散。随着国家环保标准和节能减排政策的实施，近年来稀油密封煤气柜得到了飞速发展和广泛应用，煤气柜容积从2.0万m3、5.0万m3、10.0万m3、12.0万m3、15.0万m3至20.0万m3、30.0万m3，储存压力从7 kPa发展至15 kPa。由于稀油密封煤气柜储存的介质为易燃、易爆的有毒气体，按照《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218－2009），储存量大于临界储量20 t，属于重大危险源。而煤气柜除2.0万m3焦炉煤气柜外，其余煤气柜储存量全部大于20 t，故大部分煤气柜均属于重大危险源。为了保障人民财产的安全，稀油密封煤气柜的安全生产尤为重要，而安全措施又是安全生产的前提和保障。由于稀油密封煤气柜的结构特点与工作原理与其他煤气柜不同，必须根据稀油密封煤气柜的特点采取切实可行的安全措施。建设煤气柜时，安全设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用。

2 稀油密封煤气柜结构特点及工作原理

2.1 结构特点

稀油密封煤气柜按结构分为多边形和圆形稀油密封煤气柜，其主体为全钢结构，柜体由型钢立柱、薄壁筒型柜体侧板、平面底板、活塞系统、柜顶系统、活塞密封装置、外部回廊、柜内回转平台、梯子、栏杆、电梯并道等组成。附属装置包括弹簧式和固定式导轮、防回转装置、内部吊笼、外部电梯、预备油箱、油泵站、鼓风机、工艺管道、紧急救护装置、柜容指示器等组成。多边形和圆形稀油密封煤气柜主要不同之处在于多边形煤气柜立柱采用工字钢立柱，柜体为薄壁多边筒型侧板，而圆形柜立柱采用H型钢立柱，柜体为薄壁圆筒型侧板，密封机构的主要部件也有很大的不同。两种类型煤气柜外形图见图1、图2。

图1 多边形稀油密封煤气柜

图2 圆形稀油密封煤气柜

2.2 工作原理

当钢铁厂煤气过剩时，管网压力高于气柜压力，煤气从管网进入气柜内，推动活塞向上运动，当煤气不足时，管网煤气压力低于气柜内压力，煤气流出气柜，活塞向下运动，从而达到储存煤气和稳定管网压力的作用。气柜内的储气压力是由活塞自身重量和活塞上部的配重形成的。在活塞的周边部位设置了密封油沟，沟内配置了密封装置，为实现静液柱的密封效果，在沟内灌注了具有足够油封高度的密封油，从而有效地防止了活塞下部的煤气向活塞上的泄漏。密封油在活塞油沟中通过柜体侧板与密封橡胶（滑板）之间的极微小的间隙沿侧板内壁流下，落入煤气柜的底部油沟中。底部油沟的密封油进入油泵站，在油泵站里密封油经过油水分离后流入浮子室，然后，用油泵经油上升管将除去水的密封油送至位于煤气柜上部的预备油箱中，再经预备油箱的溢流孔流出，最后，沿侧板内壁流入活塞油沟中，这样通过密封油的循环，使煤气得到密封。

3 安全措施

3.1 预防事故措施

3.1.1 总图布置

稀油密封煤气柜的总图布置是煤气柜安全生产的重要因素之一。煤气柜宜布置在厂区边缘或主要生产车间、生活区全年最小频率风向的上风侧，总图布置应满足《建筑设计防火规范》GB 50016－2006和《钢铁冶金企业设计防火规范》GB 50414－2007有关规范的要求。煤气柜地坪标高需高于柜外场地标高，柜外设雨水排水系统，防止暴雨时雨水的漫入和洪涝对生产运行的影响。

3.1.2 设备安全措施

（1）在活塞的周边部位设置了密封油沟，沟内配置了密封装置，为实现静液柱的密封效果，在沟内灌注了具有足够油封高度的密封油。

（2）煤气柜进出管和安全放散管应设可靠的切断装置（蝶阀+插板阀或蝶阀+V形水封），以便煤气柜检修与维护时的安全切断。

（3）为操作和检修方便，设外部电梯、内部电梯和手摇紧急救护装置各一套。

（4）为保证煤气柜运行和检修的安全，需设鼓风机、氮气吹扫设施、置换放散管和人孔等。煤气柜运行时先用氮气将柜内的空气置换干净，再通入煤气，检修时先用氮气将柜内的煤气置换干净，再通过鼓风机通入空气，将柜内的氮气置换干净。

（5）为保证煤气柜安全运行，需设柜底油沟排水、底板冷凝水排水和供油装置排水设施。排出的水经处理后达标排放。

3.1.3 检测与报警设施

为保证煤气柜安全运行，实时了解煤气柜的运行状态，煤气柜一般需设有以下检测与报警设施：

（1）在底部油沟设置油位、水位检测仪，以观测底部油沟的油位和水位。

（2）在活塞油沟对称的4个位置上设置活塞油沟油位检测设备，检测得到的活塞油位远传送至控制室指示，并设有高、低限报警，随时监控活塞部密封的安全性；通过油位测量参数还可演算出活塞运行的倾斜度。

（3）需配备机械式容量指示器、远传（雷达或激光式）柜位仪和工业电视各一套，对煤气柜活塞位置和活塞速度进行检测，到达高柜位和低柜位时报警，并与煤气进出口管切断阀和放散管切断阀连锁。

（4）对煤气柜活塞油沟及柜底油沟的油温进行检测，实时了解油温的变化，当油温高于30℃，低于5℃进行报警。

（5）对煤气柜柜内压力、柜内温度进行检测，柜内压力超出±200 Pa发出报警信号。

（6）对煤气柜油泵站供油温度和供油压力进行检测，实时了解油泵的运行状态。对油泵站的油水分离器液位进行检测，并设高低液位报警，同时通过浮球液位控制器控制油泵的启停，以维持活塞油沟密封油的高度。

（7）在活塞上部设有4个对称布置的CO检测点，经CO自动分析仪测定CO的含量，可及时了解活塞的密封情况。当CO含量超过规定值时，自动发出警报，这时应对气柜的密封装置进行检查，甚至停气检修。

（8）为了操作人员的安全，在电梯机房和油泵房设CO检测点，当CO浓度达到30 mg/m3报警，50 mg/m3强制通风机打开。同时操作人员还应配置一定数量的便携式CO检测仪和防爆对讲机。

3.1.4 防寒措施

北方的煤气柜，防寒措施是保障冬季安全运行的一项重要内容，目的是做到油能流、水不冻。

（1）由于煤气中含尘，需设有底部油沟冲洗设施。为避免底部油沟中的水结冰，在底部油沟的水相内加折管式换热器，在折管式换热器的管内送入热水，通过控制热水的流量，使底部油沟中的密封油温保持在~15℃左右。

（2）为防止油泵站冻结，需将油泵站安装在站房内，站房内进行采暖，保证采暖温度≥5℃。

（3）活塞油沟里通常含有少量水，如果让这些水结冰就会冻住兜底帆布，当活塞运行时可能会造成兜底帆布撕裂而造成事故。因此，根据环境温度考虑在活塞油沟中设置电加热装置。

（4）预备油箱是储存紧急备用油和让密封油均匀流下且不让其飞溅的装置。在冬季，如预备油箱内进入了水后，就会结冰。因此，需在预备油箱上需考虑了加热保温装置。

（5）密封油的初温为~20℃左右，如果预备油箱的油上升管不进行保温，油温会下降很快，粘度升高，阻力增大。故需对油上升管进行保温，以减缓热损失。同时需对密封油定期进行检验，如发现指标不满足要求，需更换密封油。

3.1.5 电气安全措施

（1）煤气柜为二类负荷，为了保证供电的连续性和稳定性，需设两路独立电源，当一路电源发生故障或检修时，另一路仍可保证正常生产。

（2）自动化控制系统应采用不间断电源（UPS）供电，蓄电池持续放电时间不小于15 min。

（3）正常供电电源停电时，采用应急照明系统进行事故照明，持续时间不小于30 min。

（4）煤气柜顶部设航标指示灯。

（5）煤气柜内及活塞上方为爆炸危险区1区，柜体外3 m以内的范围和柜顶外7.5 m的范围为爆炸危险区2区，煤气柜四周的附属建筑物电梯机房和油泵房为爆炸危险区2区，水封井内为爆炸危险区1区，水封井侧壁外4.5 m范围内和水封井外顶7.5 m范围内为爆炸危险区2区。位于以上区域内的所有电气设施均采用隔爆型设备，防爆等级为Ex dⅡBT4。

（6）煤气柜为二类工业防雷建、构筑物，煤气放散管设避雷针，柜顶设避雷带，接地引下线每隔12 m设一处，其接地电阻不大于4赘。

（7）煤气柜柜体采用周圈式接地网，其接地电阻不大于4赘。柜区内电气设备与防雷共用接地网，电缆管线均设可靠接地，所有煤气管道和设备均进行防雷击静电接地，煤气管道所有法兰连接处采用金属跨接线。

（8）所有电缆采用阻燃电缆，气柜区电缆一般采用沿沟敷设方式，爆炸危险区域内的电缆沟应充砂，局部电缆穿钢管明配或埋地敷设。电缆贯穿隔墙、楼板的孔洞处均实施阻火封堵。

3.1.6 建筑安全措施

（1）稀油密封煤气柜的防震需执行《冶金建筑抗震设计规范》，对于建筑抗震类别为乙类的工程设计，按7度地震设防烈度计算，按8度抗震设防烈度采取构造措施。

（2）煤气柜附属建筑物耐火等级不低于二级。建筑物的防火、安全出口、疏散距离等设计均需符合《建筑设计防火规范》的要求。

3.2 控制事故措施

（1）柜位及活塞上升速度的控制

当煤气柜到达高高柜位和低低柜位时，如不控制就会冲顶或沉底，发生安全事故。活塞运行速度过快，如果超过允许速度，也会发生重大安全事故。需采用以下控制措施：

在煤气柜进出口管道上设有电动切断蝶阀和电动调节蝶阀，切断蝶阀与煤气柜柜位连锁，保证煤气柜柜位在全容积5%~95%范围内运行；调节蝶阀与活塞速度连锁，保证活塞速度不超过设定的安全值。为保证煤气柜进出口管阀门发生故障时煤气柜的安全，在煤气柜柜外设安全放散管，安全放散管上设电动切断蝶阀和电动调节蝶阀，切断蝶阀与柜位连锁，控制煤气的放散，调节蝶阀与活塞速度连锁，控制煤气放散量。此外，为防止安全放散管阀门出现故障或操作失误，煤气柜还设有若干根紧急放散管，以防止煤气柜冲顶酿成重大事故。

（2）停电时煤气柜事故的控制

煤气柜设有上部油箱，数量根据容积大小设置，一般为3~6个，当两路电源均停电时，人工打开预备油箱的油阀，即可向活塞油沟补充密封油。预备油箱一般可维持停电10 h以上的煤气柜正常运行。

3.3 减少与消除事故影响设施

（1）煤气柜区需设室外地下式消火栓，消防用水量按煤气柜容积确定。设两路水源管分别接入煤气柜区，在区域内形成环状管网，消火栓设置间距不大于60 m。

（2）根据《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005，需在以下设施区域设置灭火器，在煤气柜各层平台、电梯机房、油泵房和水封室设有干粉灭火器。

（3）煤气柜区需设火灾自动报警系统，主机设置在柜区值班室内，并设有声光报警装置和手动报警按钮。

（4）在煤气柜区需放置一定数量的空气呼吸器、氧气呼吸器，供操作工现场进行紧急作业时使用。

（5）为了安全生产，煤气柜区域的每名工作人员需配置防火服、防火鞋、安全帽、防静电服和防静电鞋。

4 结语

稀油密封煤气柜的安全措施是煤气柜安全生产的重要保障，必须引起设计、施工、建设和管理等单位的高度重视，必须做到“三同时”。在完善煤气柜安全措施的同时也必须加强安全管理，建立相应的安全规章制度，定期对职工进行安全生产知识培训，提高安全意识，同时应对设备、设施进行定期检修与维护，确保煤气柜安全生产，保障人民生命和财产的安全。作者简介：吴媛（1966－），女，1988年毕业于上海同济大学燃气专业，高级工程师，现从事燃气专业设计工作。

Safety Precaution Measures for Thin-oil Sealed Dry Gas Holder

WU Yuan
(Beijing Shougang International Engineering Technology Co.Ltd.,Beijing 100043,China)

The structural characteristics and operation principle of thin-oil sealed dry gas holder are introduced and safety precaution measures for the thin-oil sealed dry gas holder are presented.

thin-oil sealed dry holder;structural characteristics;safety measures

TQ547.9

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1006-6764(2013)10-0009-03

2013－04－26