干式煤气柜火灾爆炸危险性评价与对策

干式煤气柜火灾爆炸危险性评价与对策

2008年第34卷第1期　　　　工业安全与环保

　　　　　　　　　January2008IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection

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干式煤气柜火灾爆炸危险性评价与对策

唐晓文　王国忠　金康定

(安徽省安全生产科学研究院　合肥230061)

摘　要　分析了导致10万m3干式煤气柜火灾爆炸的危险因素,对火灾爆炸事故采用故障树法,分析事故发生的可能原因,提出了安全对策措施。

关键词　干式煤气柜　火灾　爆炸　危险性评价　安全对策

RiskAssessmentofFireandExplosionontheLargeCapacityDry-typeGasTankandSomeSafetyCountermeasures

TANGXiao-wen　WANGGuo-zhong　JINKang-ding

(AnhuiAcademyofSafetyScienceandTechnology　Hefei230061)

Abstract　Thereexistsfireandexplosionriskonlargegastank.Thefireandexplosionriskof104m3ofdry-typegastankisanalyzed.Thefaulttreeanalysismethodisusedtoanalyzethepossiblereasonsresultedinaccidentsandsomesafetycountermeasuresareputforward.Keywords　dry-typegastank　fire　explosion　riskassessment　safetycountermeasures

随着经济快速发展和技术水平的不断提升,10-30万m3大容量干式煤气柜,由于具有占地小、工作重量轻、工作压力稳定、没有大量污水排放、使用年限长等优势,在冶金、石化等行业得到越来越多的应用。,存介质易燃易爆有毒,重。(诸如防火间距)。因此,如何针对大

CO2(见表2),据估算其%-6,,遇火源极易发。,,导致煤气,在于煤气与空气混合以及出现点2个方面。

导致干式煤气柜中煤气与空气混合有2方面可能原因:①煤气外泄,特别是大量外泄后在局部空间形成爆炸性氛围。例如,活塞部位出现泄漏,在气柜内活塞上部空间积聚爆炸性混合气体。②空气混入气柜内部,主要是由于进气中混有空气,进入气柜后与气柜内煤气发生混合。

出现点火源的原因主要是违章动火,机械摩擦与撞击,静电、雷击以及人员带火种等。

3　干式煤气柜火灾爆炸的故障树分析

型煤气柜的火灾爆炸危险性,寻求合适的方法开展安全评价,制定有效的安全对策措施以防止事故的发生,显得十分必要。本文以某钢铁公司10万m干式煤气柜为实例,进行初步的尝试和探讨。

1

3

评价对象概况　

气柜基本概况见表1。

表1　10万m干式煤气柜概况

3

故障树(FTA)是一种描述事故因果关系的有向逻辑

储存介质高炉煤气

项目内容

气柜型式稀油密封型

公称容积/万m3工作压力/kPa

10

5.9

“树”,不仅能分析出事故的直接原因,也能深入提示事故的潜在原因,体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性[1]。本文以干式煤气柜火灾爆炸事故为顶上事件进行故障树分析。

3.1　故障树的建立

所储存的高炉煤气组成及特性值见表2。

表2　高炉煤气成分及性能(参考值)

煤气体积分数成分/%

煤气

CO

H2

CO2

N2

CH4

O20.4

低位发热量/

(kJ m-3)3265

干式煤气柜火灾爆炸故障树,以“煤气柜火灾爆炸”作为顶上事件,下含中间事件12个,基本事件17个。见图1。

3.2　故障树分析3.2.1　计算最小割集

高炉煤气23.60.5318.656.470.4

该气柜工作原理为:气柜与厂区煤气管网相连通,煤气贮存在气柜活塞以下,活塞随煤气的进出在柜体内上下运行,当管网压力大于气柜工作压力时,活塞被推动而上升,煤气进柜贮存;相反,当管网压力小于气柜工作压力时,活塞下降,煤气外供。干式煤气柜的工作起到维持管网煤气压力稳定的作用。

2　干式煤气柜火灾爆炸危险因素分析

根据图1,经计算并化简,该故障树的结构函数为:

T=M1+M2=X1X10+X1X11+X1X12+X2X10+X2X11

+X2X12+X3X10+X3X11+X3X12+X4X6X10+X4X6X11+X4X6X12+X5X6X10+X5X6X11+X5X6X12

+X7X10+X7X11+X7X12+X8X9X10+X8X9X11+X8X9X12+X13X14+X15X16X17

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图1　干式气柜火灾爆炸故障树

从结构函数可以看出,该故障树有23个最小割集,说明导致事故发生的途径较多。

3.2.2　计算结构重要度[1]

m3,10m3乃至更大容积则

。,,确定10万m3干,,不考虑热对流和飞火的作用[3]。贮,10万m3干式气柜发生火灾时热辐射作用相比较10万m3以下气柜有所增强,但不会呈现梯级增长趋势,因此只需在现有规范基础上适当增加防火间距;至于

20万m3乃至更大气柜的防火间距要求,则需要在综合考虑

利用最小割集近似判断结构重要系数,4则判断结构重要系数的大小结构重要系数最大;;若干个最小割集的各基本事件结构重要系数依出现次数而定,即出现次数少,其结构重要系数小;④2个基本事件出现在基本事件个数不等的若干个最小割集中,可采用下列判别式计算:

贮存介质性质、贮存量、气柜类型、大气环境等因素基础上,进一步计算辐射热加以确定。②必须满足消防通道、消防灭火操作的基本要求,能够保证消防车通行,保证消防水枪喷射角度需要,保证火灾时辐射热不对灭火人员造成严重伤害。

4.2　运行过程主要安全对策措施

(1)设置安全联锁设施并确保有效。应设置的联锁项包

∑I(i)

=

∑n-1x∈k2i

i

j

式中,I(i)为基本事件Xi结构重要系数的近似判别值;Xi∈

Kj为事件Xi属于Kj最小割(径)集;ni为基本事件Xi所在最

小割(径)集中包含基本事件的个数。

根据以上原则,计算出的基本事件结构重要度顺序为:

I(10)=I(11)=I(12)>I(6)>I(1)=I(2)=I(3)

括:柜内压力、柜内贮量与进出口阀、发散阀的安全联锁;活塞移动速度与进出口阀的安全联锁;密封油位与油泵、备用油箱的安全联锁;活塞上部CO含量监测等。联锁控制系统应采用双路电源,并注意加强维护管理,确保联锁有效。

(2)加强安全管理,严禁柜区点火源。从上一节分析可

=I(7)>I(4)=I(5)=I(8)=I(9)>I(13)=I(14)>I(15)=I(16)=I(17)

由此看出,基本事件X10、X11、X12结构重要度相等,它们对顶上事件发生的影响最大,其次是X6,而X15、X16、X17的影响最小。

4　安全对策措施

以看出,日常运行中最易导致煤气柜火灾爆炸事故的因素是出现点火源(含明火、静电、雷击),严禁人为火种,严禁违章动火,特别是注意检修期间动火作业的安全防护。此外,还应加强柜区CO含量的定检、巡检,防止煤气大量泄漏,避免形成火三角。

(3)加强煤气安全调度协调。煤气柜与气源、用户、外界

根据以上分析,导致干式煤气柜发生火灾爆炸的可能性较大,同时由于贮存介质除易燃易爆特性外,还属于高度危害有毒气体[2],笔者认为,应注意采取如下安全对策措施。

4.1　总体布局上保持安全间距

管网共同维持管网煤气的动态平衡,由于产气量或用气量的大幅波动,都会对煤气柜造成影响,通过有效的调度协调,可以及时采取安全防范措施。在管网平衡出现破坏时,如停产气、大用户停用气,应视情况采取管阀隔断、监测O2含量、管

评价煤气贮存设施防火间距的依据是《建筑设计防火规范》,但现行规范GB50016-2006中,只规定了容积小于10万

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高炉旋流除尘器煤气泄漏火灾爆炸安全分析

刘堂文1　秦吉1　雷芳1　周为民2

(1.中钢集团武汉安全环保研究院　武汉430081;　2.武汉虹信通信技术有限责任公司)

摘　要　高炉旋流除尘器在检修时,打开顶部眼镜阀,煤气可能外泄。分析了高炉煤气的性质、特点。距离眼镜阀40m处的煤气放散塔对除尘器的安全使用影响极大。　　关键词　旋流除尘器　煤气泄漏　火灾　爆炸

AnalysisonFireandExplosioninBlastFurnaceWhorlStreamCleanerGasLeakage

LIUTang-wen1　QINJi1　LEIFang1　ZHOUWei-min2

(1.SinosteelWuhanSafetyandEnvironmentalProtectionResearchInstitute　Wuhan430081)

Abstract　Intheinspectionofblastfurnacewhorlstreamcleaner,thegascanleakwhenopeningtheglassesvalveonthetop.Thecharactersandpropertiesoftheblastfurnacegasareanalyzed.Thegasspreadingtower,40mawayfromtheglassesvalve,Largelyaffectsthesafeuseofcleaner.

Keywords　whorlstreamcleaner　gasleakage　fire　explosion

某高炉旋流除尘器顶部眼镜阀检修时需打开并关闭压紧装置,此过程持续时间约5min,煤气泄漏可能造成危险炉顶煤气压力约0.25MPa,管径3敞开式,设置高度约35m。

约40m1座,46m,使用焦炉煤气或转炉煤气点火伴燃,放散量20万m3/h,煤气主管压力9kPa。

1　主要危险分析

1.1　高炉煤气危险特性分析

,12.1.1　气体流动速度估计

气体从裂口泄漏的速度与其流动状态有关。因为

(

P0/P<[2/(k+1)]k/k-

1)

则气体泄漏呈音速流动。

式中,P为容器内介质压力;P0为环境压力;K为气体绝热指数。

2.1.2　气体泄漏量估算

高炉煤气是无色无味的易燃气体和CO等组成,其主要成分见表1。

[1]

。主要由烃类、氢气

Q0=CdAP

()Rtk+1

k-1

在高炉生产过程中,主要毒物就是高炉煤气中的CO。高炉煤气为易燃、易爆、易中毒的气体,密度0.9-1.1,热值

3349-4178kJ/m3,爆炸极限30.8%-89.5%,会致人喘息

式中,Cd为气体泄漏系数,长方形取0.90;m为分子量,高炉煤气为30.56;ρ为气体密度;R为气体常数;t为气体温度。

计算气体泄漏量为257.4kg/s。

2.1.3　煤气扩散影响分析

和窒息。

表1　高炉煤气成分

组分体积分数

CO218.6

CO22.8

H21.5

CH40.5

N256.6

%

高炉煤气放散过程中,受风向影响,可能引起下风向作业人员及行人煤气中毒,甚至发生火灾、爆炸。据此,以点源扩散的高斯模式估计其影响。

GB3840-91《制定地方大气污染物排放标准的技术方

1.2　主要危险性

开闭眼镜阀过程中,煤气大量喷射出来,并迅速向四周扩散,同时煤气放散塔点火燃烧产生热能,若煤气放散过程中遇风道吹扫置换等安全措施,确保气柜安全运行。

参考文献

[1]蒋军成,郭振龙.工业装置安全卫生预评价方法.第2版.北京:化

法》中推荐的污染物环境浓度估算方法有3个方面。

2.1.3.1　大气稳定度分类

[3]王军.爆炸性安全环境评价与最新防爆技术及设备选用维护标准

实务全书.北京:科学技术出版社,2003.11.

作者简介　唐晓文,男,1973年生,工程师,注册安全评价师。

学工业出版社,2004.10.

[2]职业性接触毒物危害程度分级GB5044-1985.

(收稿日期:2007-06-28)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/btjm.html