六天，死亡17人！钢铁厂杀人不眨眼的“三兄弟”（上）
2018年1月31日19时30分左右，位于贵州省六盘水市的首钢水城钢铁（集团）有限责任公司（以下简称水钢）能源公司在对余热发电9#锅炉检修作业中发生一起煤气中毒较大事故，造成9人死亡、2人受伤。
2月5日凌晨3时左右，位于广东省韶关市的韶钢松山有限公司在7#高炉余压发电检修作业完成后，引送煤气开启盲板阀过程中，发生煤气泄漏中毒较大事故，造成8人死亡、4人重伤、6人轻伤，事故原因正在调查中。
2005年10月26日，首钢公司动力厂煤气管网煤气水封处发生煤气泄漏，造成8人死亡。详见本岛《历史：北京首钢厂区发生煤气泄漏事故 致9人中毒死亡》（注：文中应为2005年，小编的失误）。
做为安全人，每每看到一幕一幕类似的悲剧重复上演，十分痛心。1月31日和2月5日两起事故，造成17个鲜活的生命再也不能过上临近的狗年春节，17个幸福的家庭瞬间遭到灭顶之灾。在《历史：北京首钢厂区发生煤气泄漏事故 致9人中毒死亡》一文推后，在一个安全类的微信群中，有个人指责我说：推出该文有什么意义？有问必答的我没有回答，我没有工夫回答！我却有工夫做篇有关预防煤气泄漏和中毒方面的文章，期望类似的悲剧永远永远永远不再发生！
提到煤气，提到煤气中毒，一定就会使人想到钢铁厂，没错，就是钢铁厂。在钢铁厂存在三种形式煤气：焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气。常常被称为钢铁厂杀人不眨眼的“三兄弟”。
“三兄弟”的来源
煤气是钢铁厂生产的副产品和重要能源，生产和使用量大。煤气主要有焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气。炼焦炭时产生的煤气叫焦炉煤气；将焦炭送到高炉去炼铁，它是作为还原剂使用的，把铁矿石中的铁还原出来，焦炭就生成了煤气--高炉煤气；还原过程中有多的炭浸入，铁含炭高，需要脱炭，脱炭即为炼钢，脱炭产生煤气--转炉煤气。炼焦、炼铁、炼钢过程中煤气的发生量很大：
焦炉煤气：500m3-600m3/t
高炉煤气：1000m3-1400m3/t
回收转炉煤气：50m3-100m3/t
“三兄弟”的脾气
煤气是混合物，由于成份不一样，煤气体现的危险性不一样。从安全的角度，最关心的是一氧化炭、氢气、甲烷三种成份，它们既是危险成份，也是有用成份，具有较高的热值。体现煤气的毒性上，实际主要是一氧化炭。煤气中毒，主要是一氧化炭中毒。煤气中的氢气和甲烷具有爆炸性，爆炸极限越低，煤气爆炸性越强。见下表：
成分 煤气种类 | CO | H2 | CH4 | 爆炸范围（%） |
焦炉煤气 | 6-9 | 58-60 | 22-25 | 4.5-35.8 |
高炉煤气 | 26-29 | 2.0-3.0 | 0.1-0.4 | 35.0-72.0 |
转炉煤气 | 63-66 | 2.0-3.0 | 12.5-74.0 | |
铁合金炉煤气 | 60-63 | 13-15 | 0.5-0.8 | 7.8-75.07 |
发生炉煤气 | 27-31 | 7-10 | 16-18 | 21.5-67.5 |
通过这个表格看出来，焦炉煤气中CO含量比较底，“毒性”（注：此“毒性”非指医学、化学上的毒性，下面不再加引号）。相对最小，但爆炸性下限最低，爆炸性很强；转炉煤气CO含量最高，占60-70％，毒性相对最大。高炉煤气二者居中。
“三兄弟”杀人都有高招
1
焦炉煤气容易爆炸（毒性相对较低）
焦炉煤气爆炸下限5.5%左右，接近甲烷、氢气。
2
转炉煤气极具毒性
转炉煤气的CO含量在60-70%。有转炉煤气通过烟囱放散，空中经过的小鸟“扑腾”一下就会中毒栽下来。
3
高炉煤气压力高，温度高
高炉煤气出炉压力可达0.35-0.4Mpa（大型高炉出炉压力可达4公斤，为了强化冶炼效果，提高产量）, 炉顶煤气温度可达300OC。
煤气的安全重点在哪里？
高炉煤气是焦炭和铁矿石在炉内起化学反应产生的。焦炭主要是还原剂，焦炭和铁矿石从炉顶逐步往下走，焦炭走到风口与被补进去的热风一起燃烧，生成CO2，CO2再往上走碰到落下来的焦炭生成CO，CO碰到铁矿石，将Fe2O3逐步变成Fe3O4、FeO，即铁水。
CO不断生产，并聚集在炉的项部，通过炉子的上升管把煤气引出，这就是炼钢的副主品。高炉涉及到什么安全问题呢？对，炉内煤气不能随便跑出来。煤气有几个地方可能跑出来，一是炉顶装料的地方。目前采取的是分段下料，分步隔离，堵住煤气，让料能下来，但堵不好就会冒煤气。
高炉风口、铁口、渣口套接不严冒煤气。供风给炉内，进风口也易冒煤气；铁口、渣口不出铁不出钢时应堵住。所以从安全上要检测这些地方的煤气浓度，看看是否超标。
高炉炉顶装料系统不严冒煤气。炉顶装料系统采取氮气密封，保持高于炉内0.05 Mpa压力，大小钟拉杆、料罐的齿轮箱等处。
高炉冷却系统进出炉壁不严冒煤气。要有明确的警示标志，一般人不能去，安全检查也不能上去。
高炉风口以上各层平台煤气危险区。要有明确的警示标志，一般人不能去，安全检查也不能上去。
还要控制炉内压力。炉顶有一个放散装置，叫泄压，泄压不好，会导致事故。检查时要到中控室检查氮气的密封压力、齿轮箱的密封情况、冷却水进出水温度是不是正常，有没有限制、报警等等。
高炉内是一个还原反应，相反，转炉内是一个氧化反应，它是把铁水中的炭氧化（脱）掉，采取的办法是用氧枪向炉内的铁水吹氧，吹氧的过程就产生一氧化炭。回收炉内一氧化炭采用的是外延法，炉口不盖严，外面的空气会进来，产生的一氧化炭全部烧掉了，此方法叫燃烧法。转炉炼钢的前期和后期炉盖是打开的。回收煤气是在中间一段，烟罩落下来，不让外面的空气进去。
安全重点：
转炉烟罩氧枪、副枪插入孔冒煤气。固定烟罩和活动烟罩应密封好，密封的方法有多种，如沙、水、机械密封等。
转炉加料系统冒煤气。加料口加造渣、浠释，去杂加石灰时，容易漏煤气，这里也要用氮气气封，要考虑密封的压力，压力有没有报警等。
转炉氧枪冷却进出不严冒煤气。压力太大，煤气会跑出来，压力太小，空气会进取。
转炉炉口以上各层平台煤气危险区。也是不让人随便上去的，在这些区域作业是否按规定执行，有没有制度，有无单人作业情况，作业是不是随身携带一氧化炭报警器等。还要关注氧枪冷却水泄漏、喷溅问题。
焦炉煤气的发生机理与前两种不一样，它是物理作用，是煤在在炭化室内（两侧是燃烧室）隔绝空气的情况下加热，经干馏，使煤含有的一些有机物质蒸发出来，即为焦炉煤气（如图），通过上升管、集气管（有调压系统、煤气放散系统），又引入下方作为加热燃料。因此，焦炉煤气安全主要有以下两个重点区域：
焦炉地下室煤气危险区。要监测浓度，易爆区，不能动火作业。
焦炉炉顶煤气危险区。主要含装煤孔作业，上升管不能堵塞，集气管压力不能太大，也不能太小。
煤气必须要净化，它从炉内出来时的含尘量为每立方米10克左右，到用户需要达到10毫克左右，所以必须要把尘去掉。目前除尘有两大类方法，一类是湿法，一类是干法。不管是显法还是干法，都要先经过重力除尘器把大颗粒尘除掉。某钢铁厂事故情况：炉顶放散正常情况下，炉顶压力是0.6公斤左右，事故时是1.2公斤，而放散阀的配重超过设计20%，放散阀没有动作，重力除尘器放散阀配重多加了超过正常的73.5公斤，超设计20%，也没有动作，压力通过顶部的防爆板（规程没有要求设置）泄漏，除尘器离厂房高度和直线距离为9米多（都不够），煤气扩散到出铁厂，出铁厂正出铁，导致现场人员中毒。
高炉湿法除尘防止排污系统冒煤气，循环水系统带煤气。净化水池，如果有管道，水位高时压力可封住煤气，当清洗水池时人员就会中毒）。2006年6月11日，某钢铁厂清洗水池时就发生了事故，地沟串入煤气。
高炉干法除尘防止出灰系统冒煤气、电除尘控制煤气含氧量不超过1%。防尘要密封，最好调湿。不要放干灰。在重力除尘器处放干灰，往往是出煤气再关掉，非常危险，这种违章行为较普遍。
转炉煤气回收有两种工艺，一种叫OG法（如下图），是一种湿法除尘，也就是双文法（两级文氏管）。文氏管是一种变径管，当煤气通过变径管时，由小口径通过大口径时，压力能变为动能，速度会增加，两边有水喷淋，汽水雾把尘粒粘住了。一级文氏管是一种液流文氏管，液流起泄爆作用，同时液流可灭煤气带来的火星。二级文氏管是一种可调口径文氏管，调节口径，可控制炉口的微正压（5毫米水柱）。烟罩提升时，叫烟气净化，净化的烟气通过三通阀打向烟窗。
从安全考虑，转炉（系统）煤气间歇式回收，保持系统惰性（不回收也要充氮气保持系统压力，防止煤气倒罐，所以有一个水封逆止阀）。第一、二级文氏管都在转炉平台以上，检查时看不到，只能看风机房、后面的三通阀、水封阀、放散管，可检查放散管高度是否符合要求，煤气点燃了没有，因为煤气毒性很大，所以放散管必须高于30米。放散管必须防雷，下面要接地，水封、防止封隔断时有没有液流。
LT法是转炉净化的方向，是电除尘。煤气通过烟罩、蒸发冷却器（水蒸气和水喷进去，降煤气的温度），通过电除尘器（一般4个电场）除尘，再通过煤气冷却器把温度进一步降下来，再送到煤气柜。除尘器收下来的干灰密封输送，作为烧结原料。电除尘要严格控制进到电除尘系统的氧含量，控制煤气柜含氧量不超过2% ；转炉LT法控制煤气含氧量不超过1%。下图系统中装有氧含量激光分析仪。
另外，煤气冷却器的冷却水要保持高低位报警。
转炉煤气回收流程(LT法)
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