粉煤气化装置危险危害性分析及预防措施.docx
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粉煤气化装置危险危害性分析及预防措施
第28卷第4期2012年2月
甘肃科技
GansuScienceandTechnology
Vol.28No.4Feb.2012
粉煤气化装置危险危害性分析及预防措施
李
毅
（北京石油化工工程有限公司西安分公司，陕西西安710075）
摘
要：
以粉煤气化装置为研究对象，分析了气化装置中存在的介质毒性及燃爆危险性等，并提出生产运行过程中
应采取的预防措施。
关键词：
毒性；火灾和爆炸危险性；粉煤气化中图分类号：
TQ545
由于粉煤气化装置在生产过程中使用的原料、
燃料、辅助材料及产生的中间产品、最终产品均具有不同程度的毒性和燃爆危险性，因此在生产中如何预防和避免事故的发生，是装置长周期运转的保障。
针对粉煤气化装置的特点，对装置中的主要危险、危害做了分析并提出相应的防范措施，为气化装置的工程设计、生产管理提供参考。
1主要物料的危险危害性分类
气化装置在生产过程中所使用的原料、燃料、辅助材料及产生的中间产品、最终产品中主要危险物料有：
粉煤、一氧化碳、氢气、硫化氢、氨、柴油、石油液化气、氢氧化钠、盐酸等，根据GB5044－85《职业性接触毒物危害程度分级》和GB50160－2008《石油化工企业设计防火规范》及其他相关规范的规定，对以上物料的危险、危害性的分析见表1。
2主要危险因素分析
煤粉制备系统一般包括原煤储存、粉磨系统、收尘系统、热风炉、公用管道及润滑、辅助设备等，通过以上系统完成粉煤的制备、干燥、氮气加压储存及输送，其特点是煤粉挥发份高、粒度细、水分低，与普通煤粉相比，其粉尘层和粉尘云的引燃温度低、点火能量小、爆炸下限浓度低，同时最大爆炸压力及爆炸压力上升速率大，发生爆炸后破坏力强等特性。
2.1粉煤制备系统的主要危险因素
粉煤制备系统的火灾危险主要为自燃和煤粉尘爆炸，
而煤粉尘爆炸往往又是煤自燃引起的，其主要危险因素有以下几点：
1）原煤仓、旋转分离器、磨煤机等停运后，热风门关闭不严，
内部积聚粉尘，如遇明火或其他火源，可引起煤粉燃烧或爆炸；另外，粗粒分离器和细粒分
离器若不及时清理，
当系统重新启动后就有可能发生爆炸。
2）输送设备发生故障，磨煤机断煤内部钢件摩擦发热，可引起煤粉过热而爆炸。
3）系统启闭频繁导致热风门磨损。
热风内漏使磨机入口温度达到100ħ时，导致磨机内存煤燃烧爆炸。
4）煤粉泄漏。
因煤粉比表面积很大，与空气接触后易氧化和自燃，
因此当具有一定温度的干燥煤粉泄漏到空气中或原煤仓内进入空气（氧气），更易发生着火、爆炸。
5）磨煤机出口温度过高。
磨煤机的运行为非稳态，若运行过程中磨煤机出口气粉混合物的控制温度不严，频繁超温，易使温度超过极限而导致煤粉爆炸。
6）煤中含有的杂质，如铁屑、石块、木块等。
煤中常含有铁屑、木块、石块等物质，若在送入磨煤机前不将上述物质除去，极有可能造成机器设备的停运或破坏，还常因在磨煤机处产生火星而导致火灾的发生。
7）外来火源。
当遇到火花或明火条件时，煤粉会产生着火；且由于瞬间产生温度很高的燃烧产物，压力急剧增加，就可能产生爆炸现象。
8）长期储存的煤有可能自燃发生火灾。
煤场在高温季节煤堆可能产生自燃，或者煤粉堆遇明火
导致火灾、爆炸危险。
2.2
煤粉制备系统的危险因素预防措施和建议1）保证系统的密闭性。
制煤系统应采用严格
的密闭措施，防止粉煤泄露，尽量采用负压运行。
输
送粉煤的管道及其管道附件尽量采用焊接形式，同时管道改变方向的地方尽量采用厚壁的大曲率半径
弯头，以防止管道弯头处磨穿。
表1
主要易燃、易爆、有毒、有害物质及其特性
序号
有害物质名称
毒性分级
火灾危险性分类
爆炸危险度
物化性质
常温状态闪点（ħ）自燃点（ħ）
爆炸极限（v%）下限
上限
主要危害性主要防护措施灭火方法
1煤粉尘Ⅲ乙（固）固
属可燃导电性粉尘，
能与空气中的氧气起热反应而燃烧，有发生火灾和爆炸的危险，落在高温管道上可引起火灾
2一氧化碳Ⅱ乙4.94气61012.574.2无色无臭无刺激性的易燃气体，气体比空气轻，在空气中燃烧为蓝色火焰。
与空气混合能形成
爆炸性混合物。
遇明火、高热和摩擦、
撞击的火花能引起着火爆炸，吸入可致窒息，严重中毒者呈昏迷
改善生产设备，产生一氧化碳的地方要加强通风，进入一氧化碳高浓度环境，应采取有效的个人防护
泡沫、干粉
3氢气甲17.1气5704.174.2
无色、无臭、无味的气体，具有极大的易燃易爆性，低浓度时对人体无害，
高浓度时，使人窒息而死
4硫化氢Ⅱ甲10气260444
无色气体，具有腐败鸡蛋的恶臭，
燃烧时形成SO2及H2O，与空气混合在点燃时能爆炸。
硫
化氢有剧毒，
其浓度不很大时也能刺激呼吸道、眼睛，并引起头痛，每升浓度超过1mg时即有生命危险
进入高浓度的硫化氢场所，
应有人在危险区外监护，作业工人要戴防毒面具。
生产过程密闭，加强通风排气
5甲烷IV甲1.83气－1885375.315无色、无臭、无味气体，比空气轻，
是一种窒息性气体。
与空气的混合气体在点燃时会发生爆炸。
甲烷对人体基本无毒，只有单纯性窒息作用
加强通风，
保证必须的气流和空气容积，防止窒息和爆炸事故
6氨IV乙0.87气6511528
无色气体。
有强烈的刺激气味。
在常温下加压即可使其液化。
主要对上呼吸道有刺激和腐蚀作用
工作场所加强通风；避免皮肤接触氨水
强水流及雾状水
8石灰石固白色粉末或无色结晶。
从事加
工的工人常出现上呼吸道炎症、支气管炎，可伴有肺气肿接触过程中要采取通风防尘措施，佩戴防尘口罩等9氢氧化钠IV固低毒类。
氢氧化钠为强碱性物质，具有腐蚀和刺激作用，氢氧
化钠使体内脂肪皂化，使组织胶凝化、变为可溶性化合物，破坏细胞膜结构，使病变向纵深发展
对皮肤及眼灼伤的急救，强调现场自救、互救，及时用流水充分冲洗干粉
10
盐酸
Ⅲ
液
除金、银、铂、铌、钽等金属外，盐酸能溶解大多数金属，
与空气中水蒸气作用生成盐酸雾，对眼和呼吸道粘膜有较强的刺激作用，严重者可致肺水肿
生产车间要加强通
风；杜绝设备跑冒滴漏；加强个人防护；急性吸入中毒者应立即脱离现场，并给予对症治疗；局部灼伤应立即用清水冲洗，并给予对症治疗
3
6第4期李毅：
粉煤气化装置危险危害性分析及预防措施
续表1
序号
有害物质名称
毒性分级
火灾危险性分类
爆炸危险度
物化性质
常温状态闪点（ħ）自燃点（ħ）
爆炸极限（v%）下限
上限
主要危害性
主要防护措施
灭火方法
12二氧化碳
气
无色无臭气体。
不燃，有酸味。
对人最低毒性浓度为2%，超过此浓度可引起呼吸器官损害。
低浓度二氧化碳对呼吸器官中枢呈兴奋，高浓度时呈抑制，更高浓度有麻痹作用，一般二氧化
碳急性中毒常常伴有缺氧，但高浓度的二氧化碳在含氧较高的情况下也可以引起中毒，低氧时中毒就更严重。
许多重症急性二氧化碳中毒在大量接触后几秒内，象触电般地昏倒，出现危险
对有二氧化碳的场所注意通风。
对于急性中毒人员应迅速将其抢救出现场，保持呼吸道畅通，立即吸入氧气
13
柴油
乙B
液
43.387.7
柴油的主要成分有烷烃和芳烃，都是高沸点，因此由于吸入蒸汽所致的中毒机会较小。
柴油的雾滴吸入后可引起吸入性肺炎。
燃烧柴油所产生的废气中含有氮氧化物、
一氧化碳、二氧化硫、醛类和不完全燃烧时的大量黑烟。
黑烟中有未经燃烧的油雾、碳粒，一些高沸点的杂环和芳烃类物质，并有一些致癌物如3，4－苯并芘
如出现症状，对症治疗
14
液化石油气
甲A
5.33
气/液－74
426537
1.5
9.5
无色易燃气体或黄棕色液体，主要成分是丙烷、丁烷的混合物，物化性质和危险特性可参照丙
烷和丁烷。
泄漏后蒸汽在地面上扩散，
遇热源、火源有着火爆炸的危险，与氧化剂接触剧烈反应，吸入高浓度有窒息及麻醉作用
应用场所注意通风
17
氮
氮气本身无毒，但能在密闭空间内置换空气。
当氮气在空气中的分压升高，而氧分压降到
13.3kPa以下时，则可引起窒息，严重时可出现呼吸困难，如不及时处置，则可引起意识丧失而死亡。
液氮可引起皮肤和其他机体组织的严重冻伤
使患者脱离污染区，移至空气新鲜的地方，安置休息并保暖。
如液氮与皮肤接触须用水冲洗；如果引起冻伤，须就医诊治
4
6甘肃科技第28卷
2）清除系统内的积粉。
尽量使用人工对系统
中沉积的粉煤进行清扫，
当人工不能满足时，应在易产生沉积、堵塞的地方设置氮气吹扫接头。
管道支管应采用斜接方式连接，
角度应不小于45ʎ。
管道敷设时不应满足
“步步高”或“步步低”的原则，避免出现“高点”或“低点”。
设有旁路的管道应合理布置，避免煤粉沉积。
3）防止热风门内漏。
将冷风门位置从热风门前改至热风门之后，使其处于负压区，这不但可以解决因漏入热风造成的磨煤机入口温度升高，而且还可以解决运行中冷风门外漏的热污染问题。
另外，须加强设备的维护，当发现热风门关不严或关不上时，应及时联系检修人员处理，使其恢复正常运行。
4）防止静电火花和电火花。
粉煤在输送中与管道内壁产生摩擦静电，
若不及时导出易发生爆炸，因此输送及储存煤或粉煤的设备及管道应有良好的
静电接地。
在爆炸危险区域范围内的电气设备应选用防粉尘爆炸的防尘型电气设备。
5）惰性气体保护。
粉煤爆炸的前提是粉煤的自燃，自燃的要素之一是氧气的存在，因此系统应采用惰性气体来控制煤粉浓度，试验证明，煤粉浓度在1.22.0kg/m3之间时，最容易发生爆炸。
因此，应采用惰性气体来稀释煤粉的浓度可大大降低磨煤系统发生爆炸的可能性，而且即使发生泄漏，由于煤粉与惰性气体同时泄漏。
降低了煤粉周围的氧含量，也会使泄漏出的煤粉不容易发生爆炸。
为保证磨煤系统在惰性气体氛围下可靠运行，应在内部设置O2浓度分析仪，在线监测氧含量。
6）设置CO在线监测。
CO分析仪可以在正常操作时预报煤粉是否有闷烧的现象。
7）设置电视监视系统及粉煤浓度监测装置。
2.3
粉煤气化系统的主要危险因素
粉煤气化系统的原料为煤粉和氧气，在14001600ħ的炉内反应生成粗合成气，粗合成气中含有氢气、一氧化碳、硫化氢和二氧化碳等。
由于本系统物料品种多，且多为易燃易爆物质，见表1。
其主要危险因素有以下几点。
1）粗合成气由于温度高、压力高、发生泄漏可引起火灾，其中一氧化碳和硫化氢还可造成人员中毒。
2）气化炉的煤粉加料、灰渣出料及飞灰出料均为间歇操作，阀门易磨损，极易发生工艺介质泄漏，而引发火灾、爆炸。
3）煤粉、蒸汽、氧气三者的量应保持严格的混
合比例，
控制不当也易发生爆炸。
4）装置中发生硫化物腐蚀的部位有洗涤塔和废水处理设施，若发生泄漏也有可能造成火灾、爆炸。
5）停车时，如氧气继续进入气化炉，与炉内存留的可燃物相遇，也会在设备内部发生爆炸。
3主要危害因素分析
3.1
中毒危害因素分析
生产过程中，中毒的危险性是比较突出的，主要
原料、辅助原料及产品、副产品中属有毒物质的有：
一氧化碳、氢气、硫化氢、氨、柴油、石油液化气、氢氧化钠、盐酸等。
其特性、防护措施、有毒物质的毒性分级、工作场所空气中有毒物质容许浓度见表1。
避免泄漏事故的发生，加强检测报警和个人防护是防止中毒危害的主要措施。
3.2
窒息危害因素分析
氮气在粉煤气化装置生产中起非常重要的作用，固相物料输送、加压、吹扫、干燥都使用氮气，装置停工还用氮气置换及保护催化剂。
虽然氮气、二氧化碳对人体无毒害作用，但大量泄漏到环境中达到一定浓度时，人体会由于缺氧而窒息。
因此，要防止窒息性气体发生泄漏。
另外，在设备检修期间，作业人员进入未置换合格、充有氮气的设备容器内，极易发生窒息伤亡事故。
因此，要防止违章作业。
3.3
高温明火危害性分析
气化炉工作温度达14001700ħ，合成气冷却
器工艺气入口为900ħ，出口为340ħ，气化炉区域
为高温区域。
虽有隔热、
保温设施，但人体接触裸露的地方可能造成灼伤。
保温后，由于热辐射仍然存
在，夏季要防止作业人员中暑。
此外，气化炉除灰设施飞灰的温度由340ħ冷却到80ħ，泄漏的高温飞灰接触到人体也可造成灼伤。
另外，在设备和管道检修期间易发生明火伤害事故，因此在此期间内应加强动火监护管理制度。
3.4
噪声危害因素分析
生产过程中的噪声主要来源于压缩机、磨煤机、破碎机、各种泵类及气体和蒸汽放空系统，主要噪声源的源强，见表2。
噪声对人体的危害表现为引起头晕、恶心、失眠、心悸、听力减退及神经衰弱等症。
3.5
粉尘危害因素分析
气化系统原料煤在输送、贮存、研磨中会产生粉尘。
研磨后的粉煤虽然在密闭系统中进行储存、输送、加热、加料，但一旦发生泄漏，极易产生煤粉尘危
5
6第4期李毅：
粉煤气化装置危险危害性分析及预防措施
表2
主要噪声设备
序号单元名称噪声源数量（台）运行规律噪声值dB（A）降噪措施
治理后噪声值dB（A）
备注
123456煤的研磨及干燥
磨煤机
2连续＜85燃烧空气鼓风机
2连续105带消音器
循环风机2连续＜85密封风机2连续105带消音器原煤仓排风机2连续＜85稀释空气风机2连续105
带消音器
＜85
7891011
气化岛
循环气压缩机
反吹气压缩机11
连续连续＜85
要求设备制造厂保证的噪声值
气体放空间断105带消音器气体输送间断105带消音器＜85
飞灰输送
间断
105
带消音器
害。
此外，煤输送系统在进行煤的输送、转接、筛分、破碎过程中也会产生煤粉尘。
气化炉出来的高温飞灰在密闭系统中进行收集、冷却、输送、储存，发生泄漏会产生灰渣粉尘。
飞灰进入除灰系统，在储存、输送、装车作业中也会产生灰渣粉尘。
从气化炉出来的湿灰渣，在输送、储存、装车过程中，如洒落到地面，经自然干燥，也可产生灰渣粉尘。
工作场所空气中粉尘容许浓度，见表3。
表3
工作场所空气中粉尘容许浓度
mg/m3
物质名称
TWASTEL煤尘（游离SiO2含量＜10%）总尘46呼尘2.5
3.5
石灰石粉尘总尘810呼尘
4
8
注：
总粉尘：
指直径为40mm的滤膜，按标准粉尘测定方
法采样所得的粉尘；
呼尘：
呼吸性粉尘，指按呼吸性粉尘采样方法所采集的可进入肺泡的粉尘粒子，其空气动力学直径均在7.07μm以下，空气动力学直径5μm粉尘粒子的采样效率为50%。
3.6腐蚀危害因素分析
原料气中硫化氢在有水存在的情况下，会对设备（管线）造成腐蚀。
装置中易发生硫化氢腐蚀的部位有气化系统的洗涤塔及其废水处理设施。
由于生产中使用一定量的具有腐蚀性的酸、碱液，如稀盐酸、稀碱液等，因此本装置存在设备和管道的酸、碱腐蚀问题，同时酸、碱液对人的眼、鼻、喉、肺、皮肤皆有一定的刺激作用，故在生产过程中除了设备和管道存在防腐蚀问题外，酸、碱性介质对人体还存在职业卫生危害问题，生产中要注意人员的防腐保健问题。
此外，若低温设备（管线）保冷不好，易在外壁产生冷凝水，使外壁发生大气腐蚀。
3.7其他危险危害因素分析
3.7.1
机械伤害
煤、石灰石、灰渣输送、破碎、装卸过程中，如发生设备故障，或因作业人员麻痹大意、违章操作，可导致作业人员发生机械伤害。
3.7.2放射性物质危害
气化装置内有10台γ射线料位计（开关）及11套γ射线密度计，其产生的电离辐射可对人体产生危害。
3.7.3设备管道的超压爆炸
气化系统的操作压力比较高，约为4.0MPa（G），如作业人员操作不当，有可能会引起设备和管道的超压而发生爆炸。
3.7.4电气火灾触电
本装置设变电所，变电所内可能会因以下原因而发生火灾、爆炸事故：
如线路短路；油气窜入或渗入，遇电火花发生火灾爆炸；负荷超载引起火灾；由于设备自身故障导致过热而引起火灾；设备接地不良而引起雷电火灾等。
另外，操作人员在用电过程中，如因防护措施失效或设备漏电等原因还会引起触电事故。
4结束语
通过对装置中物料的危险、危害分析得出：
粉煤
气化装置突出的危险、危害问题是燃烧、爆炸及中毒，因此生产中的安全卫生防范重点应为防火、防爆、防毒。
同时针对装置特点及生产经验提出了相关的应急防范措施，为气化装置的工程设计、生产管理提供参考。
参考文献：
［1］GB5044－85，职业性接触毒物危害程度分级［S］．［2］GB50160－2008，石油化工企业设计防火规范［
S］．66甘
肃科技第28卷
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