干式煤气柜泄漏及中毒事故预测后果分析.docx

·环保·干式煤气柜泄漏及中毒事故预测后果分析王宇新,黄斌(湖南有色金属研究院,湖南长沙410015)摘要:文章通过对煤气柜煤气泄漏及扩散范围的研究,利用相应的数学模型可以估算出CO扩散影响的范围及相应的中毒人数,可以帮助企业了解煤气柜区域事故后果的影响范围,并对煤气柜这种重大危险源的管理和控制有一个量的概念。关键词:煤气柜;泄漏;中毒;重大危险源中图分类号:X965文献标识码:A文章编号:1003-5540(2008)03-0032-05为了减少环境污染和节约资源,在现在的大中型冶炼企业一般均设置了煤气柜,一方面可以减少有毒气体CO的排放,另一方面可以回收炼铁高炉及炼钢转炉中的煤气用来作为能源或发电的原料,以达到资源综合利用目的。煤气的主要成份为CO和H2,CO的主要危害特点是中毒及燃爆,H2的主要危害特点是燃爆,因此一般炼钢企业气柜区的事故为中毒事故和燃爆事故。根据对某企业气柜区过去十年中已发生的11起事故及发现的事故隐患分析情况来看,煤气泄漏事故占了7起,因雷击而引起的燃烧事故只有1起,因煤气泄漏而引起的中毒事故有3起,其中一起事故造成20余人中毒,有4起煤气泄漏事故由于当时仪器报警及时采取了措施,消除了事故隐患,没有造成严重后果。因此煤气中毒是气柜区最容易发生的事故。根据国家标准GB18218—2000《重大危险源辩识》,煤气的两种主要成份均属于重大危险源的危险物质,而一般大中型企业的煤气柜容量均较大,达到了重大危险源的临界值。煤气柜区中毒事故易发性的特点,构成了安全生产的重大隐患,引起安全生产领域的高度重视,并对大型煤气柜这种重大危险源的管理和控制开展了广泛的研究工作。煤气柜泄漏及中毒事故分为二步,第一步是泄漏,第二步是CO扩散导致周围人群中毒。1煤气泄漏分析煤气柜泄漏导致中毒的原因有多种,与所处环境和使用的工艺及煤气组成成份有关,但现代炼钢企业的煤气柜的工艺和所处环境大同小异,现在以某炼钢企业为例进行分析。111煤气泄漏原因分析某炼钢企业动力厂煤气柜区有一座50000m3转炉卷帘密封型煤气柜和一座150000m3稀油密封型高炉煤气柜。转炉煤气的成份为:一氧化碳(60%～70%)、二氧化碳(10%～14%)、氢气(1%～2%)、甲烷(23%～27%)、氧气(013%～018%)、氮气(5%～8%)等;高炉煤气的成份为:一氧化碳(23%～30%)、二氧化碳(10%～25%)、氢气(1%～2%)、氧气(013%～018%)、氮气(50%～60%)、二氧化硫(01001%～0101%)等。一般情况下,煤气柜区煤气泄漏的原因有以下几点:11煤气设备和管道发生破损、各处水封由于系统压力突然升高,可能会造成跑煤气现象从而导致操作人员煤气中毒。21加压机管道连接处、阀门处密封不严密,煤气泄漏有可能导致中毒事故。31煤气柜放散系统及燃烧放散管,遇煤气压力波动及自然气候的低气压天气,煤气放散管烧嘴因故障熄灭,未能及时发现(排除)隐患,可能引起煤气放散下风侧多人中毒的重大伤亡事故。41煤气柜和管道都用钢材建设,储存的气体对作者简介:王宇新(1972-),男,工程师,主要从事安全管理及安全评价工作。第3期王宇新,等:干式煤气柜泄漏及中毒事故预测后果分析33气柜和管道有一定的腐蚀作用,在炼厂冶炼废气较多的环境下,外部的SO2,H2S,CO2均对钢结构有较强的腐蚀作用,特别是SO2腐蚀危害对钢结构有较大影响。除了大气和煤气中所带的腐蚀因素之外,煤气柜体焊缝等处由于金属与金属、金属与非金属因内外氧浓差不同形成浓差电池,缝隙内为阳极易被腐蚀产生泄漏。大部分冶炼厂中的煤气柜系统均需隔一到二年即进行防腐蚀处理,否则将会因为腐蚀而出现煤气到处泄漏的情况。112煤气泄漏过程研究气体或蒸汽经小孔泄漏,因压力降低而膨胀,该过程可视为绝热过程。假设气体符合理想气体状态方程,则根据柏努利方程可推导出如下的气体泄漏公式:气体温度取常温1616℃,T=28916Kr值取114将以上数值代入式(1)得:Q=41406kg/s半小时煤气泄漏量为7931128kg。其中CO的量为1961167kg。11212转炉煤气计算转炉煤气计算结果如下:裂口面积A=010314m2气体泄漏系数Cdg=1管道内介质压力p=104325Pa环境压力p0=101325Pa分子量M=28(平均值),转炉煤气分子量按一氧化碳(体积比)65%、二氧化碳12%、氢气115%、氧气0155%、甲烷16%、氮气615%的比例进行计算。R为气体常数,取8314J/kmol·K气体温度取常温1616℃,T=28916Kr值取114将以上数值代入式(1)得:Q=21641kg/s半小时煤气泄漏量为4753140kg。其中CO的量为3089171kg。r+1rMr-1Q=CdAP(1)RT式中Q为气体泄漏流量/