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            煤气安全基础知识

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            更新时间: 2021年01月12日
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            煤气安全基础知识 2012年7月 第一章 煤气种类及特性 第一节 煤气的种类 工业上所讲的煤气,是指含有H2、CH4和CO等多种可燃气体成份的混合气体。 我国煤气种类是按其形成原因进行分类的,包括天然气、人工煤气、液化石油气三种。 天然气的主要成份是甲烷(CH4),按其含量的不同,天然气又分为气油气(纯天然气)、油田伴生气和煤矿矿井气三种。 人工煤气主要成份是一氧化碳(CO),按照制气原料和方法的不同,又分为三种: 1、固体燃料干馏煤气,如焦炉煤气; 2、固体燃料气化煤气,如水煤气; 3、油制气。 液化石油气是开采和特制石油过程中的副产品,主要组成成份有丙烷、丙烯、正异丁烷、正异丁烯。 工业煤气主要指的是人工煤气,如高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气,发生炉煤气、铁合金炉煤气。 第二节 煤气的性质 一、煤气成份 成份(%) 煤气种类 CO CO2 H2 CH4 N2 O2 CmHn 高炉煤气 23-30 16-18 2-4 0.2-0.5 51-56 <0.8 1 焦炉煤气 5-8 1.5-3 55-60 23-28 3-5 0.4-0.8 2-4 转炉煤气 60-70 15-20 <1.5 10-20 <2 二、煤气的理化性质 特性 类别 主要性质 爆炸极限 (%) 着火温度 (℃) 热值 (KJ/m3) 理论燃烧温度 (℃) 比重 高炉煤气 剧毒、易燃、易爆、无色、无味 46-68 730 3349-4187 1500 0.9-1.1 焦炉煤气 有毒、易燃、易爆、无色、有味 5.6-30.4 550-650 16800-18900 2150 0.3623 转炉煤气 剧毒、易燃、易爆、无色、无味 20.3-71.5 530 6800-10000 1.04 高炉煤气特点表现在以下三方面: 1、含有CO等可燃物质,有剧毒却无色无味,比重接近空气比重; 2、热值较低、燃烧温度也低,爆炸下限较高; 3、煤气中含有大量水份(一般为50 - 80g/m3),水份能降低煤气热值,在流速较快的情况下进入燃烧室还可引发爆炸事故。 焦炉煤气特点表现在以下三方面: 1、含CO有毒,还含有氨和苯等有毒气体,但有焦油味,比重较轻; 2、易燃易爆,爆炸下限极低,一旦泄漏与空气中的O2混合极易形成爆炸性混合气体; 3、热值高,由于煤气中H2、CH4和CmHn的含量之和高达80.2% - 88.6%,因此有很高的热值。 转炉煤气特点表现在以下三方面: 1、CO含量较高,剧毒; 2、无色无味; 3、比重略重于空气比重,泄漏后不易上升扩散而附着在地表。 第三节 煤气的危害 一、中毒 煤气中的CO成份,是造成人身煤气中毒的根本性成份。 基本概念是: 煤气中毒 = 一氧化碳中毒 CO气体对人体的危害属于血液窒息性气体,少量的CO气体存在被人体吸入,便可对人体各组织器官造成损害,而煤气中的CO含量都比较高,大大超出了人体的所能承受的极限。 二、着火和爆炸 煤气是由一些单一气体混合而成,分为可燃气体、不可燃气体和助燃气体三部分。成份分别是: 可燃气体成份:CO、H2、CH4、CmHn 不可燃气体成份:CO2、N2 助燃气体成份:O2 煤气中可燃气体成份是形成煤气着火和爆炸的成份,可燃气体成份一旦与空气中的氧混合达到一定比例时,在无限空间遇火源可发生着火事故,在局限空间内遇火源可发生爆炸事故。 三、腐蚀和磨损 1、腐蚀 煤气中的硫化氢(H2S) 、二氧化碳(CO2)及氧气(O2),是煤气设备设施产生腐蚀性的主要成份。因为H2S、CO2在水中呈酸性, O2在水中则具有氧化性腐蚀,所以降低煤气中的水份,是减轻煤气对设备管道腐蚀的基本方法。 2、磨损 煤气中的含尘量在荒煤气时较高,干式除尘后的含尘量也在10% - 15%以上,在流速的驱动下,能对设备和管道的拐弯部位和煤气流动易产生摩擦的部位造成磨损,使壁厚变薄甚至出现孔洞,煤气外泄。设计上的合理性是减轻煤气磨损的根本方法。 第二章 煤气常用的计算及概念 第一节 煤气浓度的表示方法及相互换算 一、煤气浓度的表示方法 1、重量、体积混合表示法。用每立方米空气中含有煤气的毫克数表示。符号:mg/m3 2、体积表示法。用每立方米空气中含有煤气的毫升数表示。因为一立方米等于一百万毫升,故常用百万分数表示。符号:ppm 二、相互换算 1、 mg/m3 与 ppm 的相互换算??赏üΧ寤鸵谎趸嫉姆肿恿拷谢凰?。 换算公式: mg/m3=M×PPm 或 PPm=mg/m3×22.4 22.4 M 式中:M —— 一氧化碳的分子量,M=28 22.4 —— 分子摩尔体积 计算要快捷,可用比值的方法进行计算。 比值为:1:0.8 mg/m3=1 PPm=0.8 2、体积百分数与mg/m3的换算。 换算公式: mg/m3=C×28×10 ×103 或 C= M × 22.4 ×﹪ 22.4 28×10×103 式中:C=气体百分比浓度(当0.01%时,只取0.01); M= mg/m3; 28=一氧化碳分子量; 22.4=分子摩尔体积; 10=常数。 3、体积百分数与ppm的换算。 换算公式: ppm=C×106 或 C=ppm×100 ×﹪ 106 式中:C —— 体积百分数。 4、不同单位表示同一数值的对照: 30mg/m3 = 24ppm = 0.0024% 三、煤气卫生标准 ? 一氧化碳CO 最高容许浓度 30mg/m3 ? 甲烷CH4 空气中浓度才有毒 25-30% ? 硫化氢H2S 最高容许浓度 10mg/m3 ? 苯C6H6(皮) 最高容许浓度 40mg/m3 ? 二氧化碳CO2 空气中浓度有危险 1.25% ? 氧气O2 空气中浓度不低于 18% 第二节 煤气安全常用的符号和名词解释 一、符号 1、气体类 一氧化碳:CO 二氧化碳:CO2 氢气:H2 氮气:N2 氧气:O2 甲烷:CH4 碳氢化合物:CmHn 硫化氢:H2S 氨:NH3 苯:C6H6 2、单位类 重量、体积混合表示法:mg/m3 体积表示法: ppm 体积百分数表示法:﹪ 速度:m/s 温度(摄氏度):℃ 压力表示法: ① 工程上一般用公斤力来表示压力,通常简称为公斤:1kgf(1kg) ② 帕:Pa ③千帕: kPa ④兆帕: MPa 换算关系如下: 1kgf(1kg) = 100000Pa = 100 kPa = 0.1 MPa 二、名词解释 1、名称类 煤气:泛指一般的可燃气体。通常指由固体燃料(或重油)经干馏、气化或其它方法所获得的气体产物,主要成份为可燃气体。 燃气:可燃气体的概称。也可指燃料燃烧后的高温气体。 温度:温标上的标度,表示物体冷热程度的物理量。物体温度的升高或降低,标志着物体内部分子热运动平均动能的增加或减少。 压力:也称压强。单位面积上受到的垂直作用力,称为压力。气体的压力是分子紊乱运动对器壁频繁撞击的结果,其法定计量单位为帕[斯卡](Pa)。 表压力:以大气压力为基准算起的压力称表压力(表压),又称相对压力、计算压力。压力计测得的压力值一般是表压力。 比重:煤气的质量与同等体积空气的质量之比。这时“比重”没有量纲,因而没有单位。 介质:即媒介。物体系统在其间存在或物理过程(如力和能量的传递)在其间进行的物质。介质也可泛指一般物质。 强度试验:为鉴定计算压力≥0.1MPa的煤气管道和设施在工作压力下能否产生不正常位移、变形、倒塌,以确保投运时的安全,需要在气密性试验前做强度试验。 气密性试验:为确保煤气管道和实施有较高的密封性,需要在投运前按照国标《工业企业煤气安全规程》的规定,对煤气管道和设施做气密性试验。要求气密性试验的压力不应高于强度试验压力。 可靠隔断装置:凡在系统无异常状况下,处于关闭、封止状态,其承受介质压力在设计允许范围,具有煤气不泄漏到隔断区域功能的装置称为“煤气可靠隔断装置”。 目前,煤气可靠隔断装置只有(5种): 1、插板(预压式插板、叶形插板); 2、蝶阀或闸阀加水封; 3、密封蝶阀或闸阀加眼睛阀; 4、盲板。 5、双板切断阀(平行双闸板切断阀、NK阀)。 可靠接地:为防止煤气管道及其它设施因雷击、带电产生火花导致煤气着火和爆炸事故,必须可靠接地。对地电阻不得超过10Ω,煤气管道在300m范围内至少设置一处接地装置。 水封击穿:当煤气压力超过排水器或水封器的有效高度(实际水封液面高度)时,水封作用失效,煤气冒出水封液面外泄,或进入被封止区域的现象。 煤气排水器(也称冷凝水排水器):由于煤气一般都处于水气饱和或含湿较高的状况下输送,且因管壁散热使温度渐降,部分水气凝结成水,并有酚、氰、萘、焦油、尘粒等随水沉降,如不排除,将使管道载荷过重而坍塌、折断,造成严重事故。因此必须设置冷凝水排水器,并使其始终处于有效排放状况,同时又要能有效地封住煤气,防止煤气外泄或水封被击穿。 煤气排水器分为单式和复式两种。 水封有效高度:水封的有效高度为煤气计算压力至少加500mm,并应定期检查水封高度。 2、现象类 导热:是由物体内部分子和原子的微观运动所引起的一种热量转移方式。如热量从固体的高温部分传送到低温部分。导热在固体、液体和气体中都能发生。 自燃:可燃物质不依靠外部提供的点火能量,自行氧化发热直至燃烧的现象。如含有焦炉煤气的设施内腐蚀沉积物自燃现象,主要是硫化氢与钢材起腐蚀作用,产生含有活性硫化铁的棕褐色海绵状物质氧化发热所致。 扩散:由于微粒(分子、原子等)的热运动而产生的物质转移现象即为扩散,可由一种或多种物质在气、液或固相的同一相内或不同相内进行。它主要由于浓度差或温度差所引起,而以前者为较常见。一般从浓度较高的区域向较低的区域迁移,直到相内各部分的浓度达到均匀或两相间的浓度达到平衡为止。扩散速度在气体中最大,液体中次之,固体中最小。 脱火和吹熄:在煤气燃烧过程中,如果煤气流速超过火焰传播速度,就会发生火焰脱离烧嘴燃烧的现象。如果煤气流速进一步加大,则会发生火焰被吹熄的现象。 回火:煤气出口流速小于火焰传播速度,火焰就会回窜入出口内,造成煤气回火爆炸事故。 第三章 煤气中毒及预防和处置 第一节 煤气中毒概述 我们通常所说的煤气中毒,实质指的是煤气中的CO中毒。因为煤气中的CO含量较高,而人体对CO的承受能力却极低,依据卫生标准,空气中煤气的容许浓度仅为 30mg/m3 = 24ppm = 0.0024%,尽管焦炉煤气中CO含量相对要低,但也在5%-8%,是卫生标准的千倍以上。 一、CO中毒机理 1、途径 CO通过呼吸道进入人体内,吸入肺胞后,进行气体交换进入血液循环,与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白(HbCO)。 血红蛋白所能结合的CO数量,与它所能结合的氧(O2)数量相同,结合的部位亦相同,而且HbCO也与氧合血红蛋白(HbO2)一样是可以解离的化合物。 当停止吸入CO,即肺胞气中的CO分压小于血液中的CO分压时, HbCO中的CO与血红蛋白解离,从血中逸出,随呼气排除体外。 2、致毒机理 CO是血液窒息性气体,其原因是: (1)CO的毒性作用是引起肌体组织的缺氧。 CO对血红蛋白的亲和力远远大于O2对血红蛋白的亲和力,两者相差约240倍。 CO能将HbO2中的O2排挤出去,自身与之结合,因此即使吸入空气中存在的少量CO,也能形成大量HbCO而造成全身性缺氧。 例如空气中正常的含氧量为20.9%,当CO在吸入气中的浓度为正??掌趿康?40分之一时(约为0.08%),就可生成与HbO2相等的HbCO(即占血红蛋白总数的一半),使全身一半的血液丧失了携氧功能??杉拘灾?。 (2)HbCO虽然可以解离,但解离的速度较慢,相当于HbO2解离速度的1/3600左右,因此,一旦吸入CO后,其毒性作用持续的时间较长。 当停止吸入CO后,吸入正常的空气,其血液循环中的HbCO减少一半所需时间约为320分钟(5小时20分钟),全部解离需一昼夜。 如吸入O2可加快解离时间,排除一半吸入CO的时间减为80分钟,数小时内可全部解离。 (3)HbCO不仅自身失去携氧功能,而且还可阻碍HbO2的解离,使其虽然携带氧,但不能释出供组织器官利用,从而更加重组织缺氧。 (4)高浓度短时间大量吸入CO,可对细胞呼吸产生抑制作用。 由于CO对二价铁的高度亲和力,也可进入细胞与二价铁的还原型细胞色素氧化酶结合,直接抑制细胞呼吸。 CO还可以与肌体内其他含有二价铁物质结合(如血浆铁蛋白、肌红蛋白等),降低肌肉的储氧量,即使中毒者神志清醒,但全身乏力极为明显(没有自救能力)。 (5)CO中毒受损最严重的是那些对缺氧最敏感的组织(如大脑、心脏、肺及消化系统、肾脏等)。 CO是较容易引起后遗症的一种毒物,多在中毒后1-12日出现症状,并且可持续较长时间(数月或数年);严重的器质性损伤,可使后遗症持续终生。 3、血液中HbCO浓度对人体的危害程度 HbCO(%) 中 毒 症 状 0-10 无症状 10-20 轻度头痛,皮肤血管扩张 20-30 严重头痛 30-40 剧烈头痛,无力晕眩,恶心呕吐,虚脱 40-50 上述症状加重,更易发生晕厥及虚脱 50-60 昏迷中有惊厥 60-70 呼吸和脉搏减弱,常发生死亡 70-80 呼吸和脉搏微弱,易造成死亡 >80 立即致死 4、人体对CO浓度的耐受程度 种类 CO 浓 度 耐 受 程 度 Vol% ppm 人 体 0.01 100 可耐受2-3h 0.04-0.05 400-500 在1h内无明显反应 0.06-0.07 600-700 1h后有不适反应 0.1-0.12 1000-1200 1h内有不快感 0.15-0.22 1500-2200 1h内有生命危险 >0.4 4000 1h内致死 二、煤气中毒分类 煤气中毒的症状与个人的身体素质、空气中CO浓度及吸入CO的时间长短有关。人在运动和静止两种状态中,呼吸快者中毒较重。 煤气浓度与人体接触时间的关系式: 浓度(T)×时间(C)=中毒程度(M) 1、煤气中毒分急性中毒和慢性中毒两种 (1)急性煤气中毒 分为两种情况: ① 当空气中含CO浓度较高,人在一个较短的时间内吸入了大量的CO,所表现的中毒症状为急性中毒。 这种中毒患者,虽然是由于肌体组织缺氧而引起,但在外表上却不像一般窒息的病人;其皮肤、粘膜、手指的颜色不发青紫,而且呈鲜红色;但往往皮肤上有紫红色的斑点,有时还可能有水泡形成,尤其在手足部位的皮肤上最为多见。 ② 空气中的CO浓度较低,而人体吸入的时间较长,就可能发生中毒现象。如轻度的头痛、头晕、眼睛发花、全身无力;在劳动时感到呼吸急迫短促。 如果继续在这种环境下工作,则头痛、头晕逐渐加重,并且还可能出现耳鸣、心跳加快、恶心、呕吐以至神志不清,最后不省人事;同时呼吸、心跳变弱乃至停止。 (2)慢性煤气中毒 也分为两种情况: ① 中毒者在数天或数星期后才出现症状,如经常性头晕、视力减退、健忘,甚至变成呆痴?;箍赡芊⑸迓楸院虲O性脑炎,这些症状大多数是可以慢慢恢复,也有极少数不能恢复而引起后遗症。 ② 长期在含有低浓度CO的空气中进行工作,每天要吸入少量的CO,可能引起慢性中毒。主要症状为:贫血、面色苍白、心悸、疲倦无力、消化不良、呼吸表浅、头痛、失眠、记忆力减退等。 三、煤气中毒程度 状态 程度 血液中HbCO 浓度 表 现 症 状 中 毒 原 因 轻度中毒 <20% 头痛、恶心、全身无力 多为持续吸入低浓度CO而引起 中度中毒 30%-40% 心跳快而弱、呼吸急促、意识混乱、处于昏睡之中 长期停留在低浓度CO环境中或短期吸入较高浓度的CO 严重中毒 >50% 口唇成桃红或紫色、心跳和呼吸停止、瞳孔放大对光无反应、有的伴有抽搐 CO中毒无人及时发现或中毒后停留在现场时间过长 第二节 煤气中毒的预防 一、煤气的检测与监控 1、CO对人体影响概述 ① 人体CO中毒的轻重,取决于空气中CO浓度高低和接触该浓度的时间长短,同时还取决于劳动强度和个体敏感性等因素。 ② 空气中CO浓度越高,血液中HbCO的浓度越高;同样,接触CO的时间越长,血液中HbCO的浓度也越高。 ③ 劳动强度越大,CO中毒越重。 ④ 在高温、高湿、高海拔的情况下,CO毒性有所增强。 ⑤ 当有CO的空气中还存在其它毒物(如苯蒸汽、二氧化硫、硫化氢等)时,毒性有叠加作用。 ⑥ 对CO的敏感性比常人高的有:儿童、孕妇、心血管病患者、甲状腺亢进者、哮喘病者、贫血和营养不良者、嗜酒者等。 ◆ 为防止CO中毒症状的出现,空气中CO含量必须小于0.01%(100ppm);而要避免死亡事故的发生,空气中CO的含量必须小于0.1%(1000ppm)。 2、煤气检测 作业环境煤气的检测,其目的是保障作业人员的人身安全,实质是防患于未然。 (1)检测气体的确定 从预防煤气中毒的角度来说,检测的对象主要是煤气组份中的单一气体(如CO、O2)。 预防煤气中毒检测的对象是煤气中的CO含量; 预防发生窒息性事故检测的对象是O2含量。 (2)正确选择检测方法 ① 检测手段 ◆ CO检测报警仪是检测手段的首选,有便携式和固定式两种。都应是防爆型、数字屏显和声光报警为一体的。 ◆ 气体检测管也能快速测定CO浓度,并且可测定高量程的CO浓度。 ◆ 气体检测管也能快速测定O2浓度,并且可测定高量程的O2浓度。 ◆ O2检测报警仪是检测缺氧状况的首选仪器,一般选定便携式的,有数字屏显和声光报警。 ② 检测方法 ◇ 检测仪的使用:仪器传感器距离人体呼吸入口处(头部)越近越好,以便在煤气泄漏飘逸层次间能及时测到煤气的存在。 应该时刻注意观察仪器显示屏上数字的变化情况,数字飙升时,说明现场煤气浓度较高;数字缓慢上升时,说明现场煤气浓度较低。 ◇ 现场风向问题:就某个部位来说,风向可分为上风侧和下风侧,煤气检测时站位应在上风侧。 ◇ 煤气比重问题:比重小于空气的煤气检测时,应在房间或容器的上中部检测;比重大于1时,则应在房间或容器的中下部进行检测。 ◇ 容器或沟槽中含氧量的检测必须具有代表性,应在空气不流动或拐弯死角处进行检测。 3、煤气监控 (1)定点监控 定点监控的手段是采用诸如鸽子、固定式(台式或壁挂式)报警仪或者便携式报警仪。 定点监控的目标是单个目标。由于煤气中毒者会很快丧失自救能力,甚至连打电话告警都不可能,更搞不清煤气泄漏的大致时间和地点。定点监控也不能及时召唤他人前来救助?;谡庑┰?,发展并形成了区域监控技术。 (2)区域监控 对于大型的煤气设备或连成片的煤气工作场所,应建立区域报警系统。 在该系统内,易泄漏煤气的地点安设传感器,用电路与检测报警控制主机相连,可实时观察各监测点传感器的检测数值变化情况,一旦某点的CO浓度超过阈值浓度,即可发出报警信号,还可与执行器件联锁,启动响应的安全设施(如排风扇等)。 4、预防措施 (1)通风置换 通风置换的目的,是将房间或容器内的煤气被新鲜空气所稀释,所替代,促使CO含量降低到国家规定的卫生标准以下。 通风置换的方法有两种: ① 自然通风(形成空气对流)的方法。如室内打开所有门窗,容器内打开空气对流人孔或顶部放散及底部开口。 ② 机械通风(强制性鼓风或排风)的方法。 机械通风是通风排毒,方法主要有局部排风、局部送风和全面通风换气三种。其中以局部排风的效果最好,最为常用。 (2)可靠切断煤气来源 可靠切断煤气来源的装置是眼睛阀阀组、水封加蝶阀、盲板或插板,其余为不可靠切断装置。不可靠切断装置隔断煤气后,极易泄漏煤气,造成作业人员煤气中毒。 (3)煤气检测合格 人员进入煤气设备设施内进行维护或检修前,必须经过煤气检测测定合格后,才能进入。 (4)轮换作业 在实际作业环境中,有时煤气的来源无法控制,只要空气中CO含量不超过200mg/m3(160ppm),就可实行轮换作业的方法。轮换作业人员离开作业区休息的时间,至少要在两小时以上。 空气中CO含量 持续工作时间不得超过 30mg/m3(24ppm) 可持续工作8小时以上 50mg/m3(40ppm) 60分钟 100mg/m3(80ppm) 30分钟 200mg/m3(160ppm) 15-20分钟 (5)佩戴防毒器具 作业环境空气中CO浓度高于200mg/m3(160ppm),必须佩戴防毒器具,否则就撤离作业现场或不许进入煤气设备设施内。 (6)煤气作业,必须两人以上同行,指定作业监护人。 (7)发现煤气泄漏,必须及时处理,不许过夜处理。 (8)任何人不许乱动煤气设施。 (9)煤气易泄漏处定期测漏,一般用仪器或肥皂水进行测漏。 (10)煤气区域设置醒目的警示标志。主要是预防闲杂人员误入或停留煤气区域,以免造成煤气中毒。 第三节 煤气中毒的处置 一、抢救规定和原则 1、规定 ① 必须有组织地进行抢救,严禁感情用事。 ② 抢救前必须有对应的安全措施,反对盲目冒险抢救,以防事故扩大。 ③ 上报中毒事故,通知煤气防护站和医院赶赴事故现场处置,并派专人在路口接迎救护车。 2、原则 ① 先救抢救者,后救被救者。 ▲ 在抢救过程中,抢救者中毒后,应先将抢救者救出,然后再抢救最初中毒者。 ② 先抢后救;先重后轻;先救命后转送。 ▲ 先将中毒者脱离煤气危险区域,后施行救治; ▲ 在中毒人数多,救治人员和设备有限的情况下,先救治中毒严重者,后救治中毒轻者; ▲ 中毒严重者应先就地救治,待恢复知觉后再转送医院。 二 、煤气中毒事故现场应急处置步骤: 迅速脱离事故现场——查明中毒程度——实施就地救治——查明事故原因 1、迅速脱离事故现场 △ 中毒者接触煤气时间的长短,决定着中毒者体内血液中碳氧血红蛋白(HbCO)的浓度多少。所以必须争分夺秒地抢救中毒者。 △ 按照抢救原则进行抢救,是保障最终最大救治成活率的关键。 △ 在室内抢救时: 严禁开关电源; 严禁用明火照亮; 严禁用易产生电火花的工具照明。 立即切断或关闭煤气来源。 迅速打开所有门窗,形成室内空气对流通风。 △ 在抢救煤气中毒者的过程中,可用抬、抱、拖的方法将其脱离中毒现场,而不能用背背、肩扛的方法进行。因为挤压中毒者的胸部容易造成其心跳和呼吸的停止。 △ 脱离事故现场还有一个重要环节是应将中毒者抬至事故现场的上风侧空气新鲜处,使中毒者仰卧;然后解除阻碍中毒者呼吸的一切衣物(如领扣、腰带、湿衣服等),确保中毒者的呼吸顺畅。 △ 切记的是:煤气中毒后不是让其冻一冻和凉一凉就能苏醒过来的,也不是罐些汤水就能苏醒的,而是其血液中碳氧血红蛋白(HbCO)解离的速度和数量决定着中毒者苏醒的迟与早。所以寒冷的冬季里,应为中毒者进行保暖,防止受冻。 2、查明中毒程度 是指中毒者脱离中毒现场后,应立即逐一对中毒者进行中毒程度的检查??稍擞锰?、摸和看相结合的检查方法,以中毒者中毒表现症状确定每个中毒者的中毒程度。 煤气中毒程度依次分为三个级别,救治方法如下表所示: 煤气中毒程度的表现症状及救治方法 症状 程度 表 现 症 状 救治方法 轻度中毒 呼吸急促、心跳加快、头晕呕吐、自控能力差 送医院 中度中毒 呼吸短促、脉搏微弱、意识模糊、失去自控能力 就地输氧 严重中毒 呼吸和心跳均已停止、意识丧失 就地施救 3、 实施就地救治 中度中毒者本来心跳和呼吸就很微弱,随时都有失去心跳和呼吸的可能,必须就地进行输氧救治,待中毒者意识清醒后转送医院或者医生赶到现场时交给医生救治,切不可直接送往医院,以免路途延误了救治时间,造成心跳和呼吸的停止。 严重煤气中毒者最明显的症状是心跳和呼吸都已经停止。我们知道,一般人体心跳停止4分钟后,大脑组织细胞就会受到不可逆转的伤害,所以对于心跳和呼吸已经停止的中毒者,必须立即就地使用苏生器或者实施现场心肺复苏法(也称初级心肺复苏法或ABC急救法)进行紧急救治。待中毒者恢复心跳和呼吸后,进行输氧救治。中毒者意识清醒后可送往医院或医生赶到现场交予医生救治。 说明:在中毒者人数较多,救治人员和设备有限的情况下,救治的原则是先救治中毒重者,后救治中毒轻者。因为中毒重者随时都可能面临死亡,而中毒轻者已经脱离了中毒现场,中毒程度不会再加深。 提醒注意:如果因煤气中毒而造成的坠落,可能会因坠落而伤及人体内脏或骨折,此时为中毒者做心肺复苏时,应特别留意避免给中毒者造成二次伤害;若中毒者胸骨或者肋骨已经骨折,只能采用口对口吹气法施救,不宜用胸外按压法进行抢救,以免骨折部位刺穿其内脏。 4、查明事故原因 如果煤气中毒事故现场的煤气来源不明,则要用煤气检测仪逆着高浓度煤气来源方向寻找煤气漏点,直至找到煤气泄漏点为止,防止二次事故的发生; 如果是大量煤气泄漏事故,首先应用Ex测爆仪测定现场煤气与空气混合是否存在二次爆炸的危险,采取必要的防爆安全措施,其次煤气泄漏点下风侧应迅速经过CO浓度测定,界定煤气危险区域并实施相应的安全措施; 如果在事故检测中发现室内或局限空间内存在煤气聚集,说明煤气与空气混合已经达到了一定的比率,应采用防爆措施进行处理。 第四章 煤气着火及预防和处置 第一节 煤气着火 一、概念 1、煤气燃烧 煤气中的可燃成份在一定条件下与氧发生激烈的化学反应,并产生大量的光和热的物理化学过程称为煤气燃烧。 2、煤气热值 1Nm3煤气完全燃烧所释放出的热量称为煤气的热值,单位为KJ/m3。热值也叫发热量。 热值分为高热值和低热值。焦炉煤气属高发热值煤气,高炉煤气属低发热值煤气。 3、着火温度(燃点、着火点) 煤气与空气中的氧由稳定缓慢的氧化反应加速到发热发光的燃烧反应的突破点,突破点的最低温度称为着火温度。 煤气只有达到其着火温度时才能点着。 4、燃烧温度 煤气燃烧时燃烧产物所能达到的温度称为燃烧温度。 5、燃烧速度 火焰在火焰锋面法线方向向未燃气体传播的速度称为火焰传播速度,单位m/s。它也是单位时间内在单位火焰面积上所烧掉的气体的体积,其单位可写作m3/m2?s,故也叫燃烧速度。 6、火源 这里的火源是指具有一定温度和热量的能源,用来引起煤气发火的点燃能源。 火源种类很多,按产生的方式不同分为: ① 明火。如焊接乙炔火焰、炉灶火、吸烟等。 ② 电火花。如电器火花、静电火花等。 ③ 冲击与摩擦火花。如撞击火花、摩擦火花等。 ④ 聚积强光。如日光线聚焦点。 ⑤ 自然物质。如硫化铁、白磷等。 二、煤气燃烧 1、煤气燃烧必须具备的条件 ① 有煤气存在(可燃物质); ② 有空气中的氧存在(助燃物质); ③ 有火源(或达到燃点的热能量)。 上述三个条件在燃烧过程中缺一不可,统称燃烧三要素。 需要说明的是:即使具备了燃烧三要素,也不一定会燃烧。因为燃烧三要素只是发生燃烧的三个必要条件,只有当燃烧三要素分别满足一定条件时,三者共同作用才能发生燃烧(煤气与空气中的氧气混合达到一定的比例,点火源的温度达到燃点的温度)。 2、煤气燃烧过程 煤气的燃烧基本上包括三个阶段: 首先煤气必须与空气混合,并且混合到一定的比值; 其次混合后的煤气加热到着火温度(点燃); 最后煤气燃烧完成化学反应。 煤气燃烧属扩散燃烧方式,即煤气中的可燃气体分子和空气中的氧分子相互扩散混合,只有当混合浓度达到燃烧极限时,在外界火源作用下,使燃烧持续蔓延和扩大。 第二节 煤气着火的预防 一、预防理论 煤气着火的预防主要是防止煤气着火三要素的同时存在。 在实际工作中,严防煤气泄漏,如果煤气一旦泄漏,杜绝火源的存在是可以做到的,并且是预防煤气着火事故发生经常做的事。如图示: 二、预防措施 1、经常检查煤气设备设施的运行状况,发现煤气泄漏及时处理,不得过夜再处理。如果一时确实难以处理,必须制定出有效的预防措施加以实施。 检查的部位有:阀芯、法兰、膨胀器、焊缝口、计量导管、风机轴头、蝶阀轴头、易腐蚀管段、易磨损管段、排水器、煤气柜与活塞间等。 2、煤气设施的接地装置,要定期检查测试,接地电阻不应大于10欧姆。 3、在煤气设备设施上动火作业,必须按规定办理申请手续,否则不准动火作业。 4、带煤气作业时(指作业过程中有煤气溢出),必须使用铜质工具,防止产生火花;并且应在降低煤气压力的情况下才能进行。 5、在焦炉煤气设备管道上作业,一要留意煤气沉积物遇到裸露高温管道而发生着火事故;二要警惕煤气沉积物中的硫化铁自燃引发着火事故。 6、煤气设施附近不准堆放易燃易爆物品。 7、煤气危险区域严禁一切火源。 三、易发生煤气着火的情况 据资料统计分析,煤气着火事故大多在下述情况下发生的: 1、煤气设备附近有火源存在,煤气泄漏引发了火灾; 2、带煤气作业时使用铁质工具,由于敲打摩擦产生火花,引起煤气着火; 3、在生产着的煤气设备上进行动火作业,由于安全措施采取不当,引起煤气着火; 4、煤气设备未有效接地,雷击后引起火灾; 5、煤气放散关闭不严,雷击后引起放散着火。 第三节 煤气着火的处置 一、上报 事故单位要及时快捷地上报煤气着火情况,并且通知调度,还应通知煤气防护站和消防队前来处理着火。同时在统一的指挥下,组织人员进行灭火和扑救。 上报内容: 1、着火单位、地点和具体位置; 2、火势情况:可控与否、发展趋势(可能造成的危害); 3、损失情况:有否人员烧伤; 4、求援要求:专业指导、专业灭火队、器具、汽车等。 二、灭火措施 1、由于设备不严密而轻微泄漏引起着火时,可用湿泥、湿麻袋等堵住着火处灭火。如果堵不住反而火势增大时,可用干粉灭火器进行灭火?;鹣鸷?,按有关规定处理煤气泄漏处。 2、管道直径≤100mm着火时,可直接关闭阀门,切断煤气灭火。 3、管道直径>100mm着火时,严禁关闭煤气阀门切断煤气灭火,以防回火爆炸。具体做法是:根据煤气压力情况逐渐关小阀门降低管道内煤气压力,或者根据火苗长短逐渐关小阀门降低煤气压力,同时往管道内注入大量蒸汽或氮气灭火?;鹣鸷罅⒓辞卸厦浩?。 提醒注意的是:灭火时管道内煤气降压最低不得低于100Pa(10.2mmH2O),保证管道内处于正压状态下灭火。 4、煤气设备内的沉积物着火时(如焦炉煤气的萘、焦油等),可将设备的人孔、放散等一切与大气相通的附属门孔关闭严,使其隔绝空气无氧助燃自行灭火。也可通入大量的蒸汽或氮气灭火。 5、煤气着火发生后,应立即向着火部位喷水降温,防止设备和管道烧坏和变形。如果着火部位温度已经升高近红热时,不得骤然喷水降温冷却,以防设备和管道急剧收缩造成变形和断裂。 6、煤气设施附近发生着火,造成煤气设施温度升高时,可用水冷却设施,或采取措施将火源隔开,同时及时扑灭火灾。 7、在处理煤气着火过程中,对煤气阀门地控制、压力表地监视和蒸汽、氮气管头地操作,应设专人负责。 8、在灭火过程中,要防止扑救人员煤气中毒事故的发生;严防灭火后煤气泄入局限空间内形成爆炸性混合气体。 第五章 煤气爆炸及预防和处置 第一节 煤气爆炸 一、概念 1、煤气爆炸 爆炸是物质由一种状态迅速转变为另一种状态,并在极短的时间内释放出巨大能量的现象。爆炸时,温度与压力急剧升高,会产生爆破和冲击力。 煤气爆炸属化学爆炸形式,是由于化学变化引起的爆炸?;Пㄊ抵噬鲜歉咚俣鹊拿浩忌?,作用时间极短,仅为百分之几或千分之几n秒,随着燃烧产生大量的气体和热量,气体骤然膨胀产生很大的压力,因此具有破坏力。 2、煤气爆炸与燃烧的异同 相同点: ① 本质上都是煤气在空气中的氧化反应; ② 同样需要煤气、氧气和一定的温度这三个基本条件。 不同点: ① 爆炸与燃烧的氧化速度不同,决定氧化速度的因素是在点火前煤气与空气中的氧是否混合均匀; ② 不同条件下的作用不同,煤气在无限空间能燃烧,而在有限空间内则能爆炸。 3、煤气爆炸极限 当煤气与空气(氧气)混合达到一定浓度时,遇到火源就会发生爆炸,这个遇火源能够发生爆炸的浓度范围叫做煤气爆炸极限。爆炸极限通常用煤气在空气中的体积百分数(%)表示。 空气中含有煤气在一定浓度范围内遇火源就会发生爆炸,其煤气含量的最低浓度称为爆炸下限,最高浓度为爆炸上限。例如高炉煤气在空气中的浓度为46%~68%之间时,遇火源就会发生爆炸。46%为高炉煤气爆炸下限,68%为高炉煤气爆炸上限。高于或低于这一浓度范围都不会发生爆炸。 实际上,爆炸极限受煤气的初始温度和压力、点火源、O2含量、火焰传播方向、惰性气体、容器尺寸的影响,一般煤气温度高、压力大、点火源面积大、O2含量高,都能促成煤气爆炸极限的拓宽,尤其上限扩展比较明显。 这里需要说明的是:煤气爆炸和着火的临界值(该种煤气爆炸极限的上限值或下限值)是一致的,也就是说煤气的爆炸极限又称煤气的着火极限。煤气能引燃才能在有限空间内发生爆炸,能爆炸必定是引燃的煤气。 4、爆炸危险度 爆炸危险度是指煤气的爆炸危险性,可用煤气爆炸浓度范围与爆炸下限浓度之比值来表示。即: 爆炸危险度=(爆炸上限浓度-爆炸下限浓度)/爆炸下限浓度 当爆炸下限浓度低,爆炸上限浓度高时,爆炸危险度就高。这是因为爆炸下限浓度低时,煤气稍有泄漏就会形成爆炸条件;爆炸范围宽则出现爆炸条件机会就多,如爆炸上限浓度高,即使有少量的空气(氧气)也能形成爆炸条件。 二、煤气爆炸 1、煤气爆炸必须具备的条件 ① 在有限空间范围内(容器内、房屋内、地沟内等); ② 存在煤气与空气(氧气)混合并达到爆炸极限范围内(爆炸性混合气体); ③ 遇火源(或达到燃点的热能量) 煤气爆炸三角形 上述三个条件同时存在,才可能发生煤气爆炸事故。 2、煤气爆炸的特征 煤气爆炸具有三大特征: ① 放热性; ② 瞬时性; ③ 释放出大量气体。 煤气爆炸时,由于爆炸点周围介质的压力发生激烈突变,造成介质一系列不寻常的移动或破坏、振动,发出巨大的声响。 3、影响煤气爆炸的因素 煤气的爆炸极限不是固定不变的,而是随着混合气体的温度、压力、氧含量等以及容器直径的变化而变化的。通常情况是: ① 温度越高,爆炸极限范围就越宽,即下限降低,上限升高。这是因为温度升高,会使反应物分子的活性增大,使爆炸反应容易发生。 ② 压力增高,爆炸极限范围扩大。爆炸下限降低不大明显,而爆炸上限升高较多。这是因为压力增高,使分子间距缩小,碰撞几率增加,燃烧反应更容易进行。 压力降低,爆炸极限范围缩小。当压力降到某一值时,下限与上限重合,此时对应的压力称为爆炸的临界压力。若压力降到临界压力一下,则混合气体不会爆炸。 ③ 混合气体中氧含量增加,爆炸极限范围扩大,下限降低,上限显著增高。 ④ 在混合气体中加入惰性气体,会使爆炸范围缩小。当惰性气体含量达到某一浓度时,可使混合气体不爆炸。因为加入的惰性气体(N2或CO2),能在可燃气体分子与氧分子之间形成一道屏障;当活化分子撞击惰性气体分子时,会减少或失去活化性,使反应链中断。若已经着火,惰性气体还可吸收放出的热量,对燃烧起到抑制作用。 ⑤ 增加点火源的能量,增加火源的表面积和延长火源与混合气体的接触时间,都会造成爆炸极限范围的扩大。 ⑥ 容器尺寸越小,爆炸极限范围越窄。这是因为随着容器尺寸的缩小,燃烧新生的游离基与反应分子之间的碰撞几率不断减少,而游离基与器壁的碰撞几率不断增加,当器壁间距降至某一数值时,燃烧就无法继续。 ⑦ 混合气体中随着湿度的增加,爆炸极限范围会缩小。因为湿气会蒸发吸热和吸收辐射能量,并部分地阻止燃烧反应,而且爆炸性混合气加上水蒸汽,就像加入稀释剂,会影响燃烧特性。 ⑧ 火焰传播方向:火焰由下而上传播时,爆炸下限最??;由上而下传播时,爆炸下限最大;水平方向传播时,爆炸下限在二者之间。 4、煤气爆炸的破坏作用 煤气爆炸时,火焰传播速度可达每秒数千米,爆炸温度可达数千度,爆炸体积比原混合气体大出数千倍,由此可见爆炸带来的危害性。 破坏作用通常有: ① 直接的爆破作用。它是煤气爆炸后,直接对周围设备和建筑物产生的破坏作用,可以直接造成机械设备、装置、容器、建筑物的毁坏和人员的伤亡。 ② 冲击波的破坏作用。煤气爆炸时,产生的高温高压气体以极快速度膨胀,挤压周围空气,使其压力、密度等产生突跃变化,对周围环境中的机械设备和建筑物产生破坏作用,给人员造成伤亡。在冲击波的作用区域内产生震荡作用,可使物体变得松散,甚至被破坏。 第二节 煤气爆炸的预防 一、预防理论 实质上是严防煤气爆炸三个条件的同时存在。 在实际工作中,煤气一旦泄漏与空气的混合我们无法控制,但可以控制煤气不在有限空间内与空气混合,也可以有效控制火源的存在。只要三条件不同时存在,煤气就不会发生爆炸。如图示: 二、煤气爆炸极限在安全生产中的应用 1、爆炸极限可用于评定煤气的火灾危险性大小。煤气的爆炸下限愈低,爆炸浓度范围越大,燃爆危险性就越大。 2、爆炸极限可作为确定煤气火灾危险性类别的标准,爆炸下限<10%的煤气,其火灾危险性列为甲类;爆炸下限≥10%的煤气,其火灾危险性为乙类。 3、爆炸极限还可用于确定建筑物的耐火等级,评定煤气生产、贮存的火险类别及设计厂房通风系统、防爆电器的选型等。 4、爆炸极限可作为制定安全生产操作规程的依据。在生产和使用煤气的场所,根据煤气燃爆危险性及理化性质,采取相应的防爆措施,以保证生产场所煤气浓度严格控制在爆炸极限下限以下。 三、预防措施 1、煤气设备和管道要定期进行检查和测漏,特别是负压段,严防空气渗入形成爆炸性混合气体。 2、长时间闲置的煤气设备在动火前,必须重新处理残存煤气,检测合格后才可动火。 3、焦炉煤气设备和管道必须始终带有蒸汽或氮气动火,作业中不得中断供给,以防沉积物挥发与空气混合形成爆炸性混合气体(沉积物中萘升华为气体与空气混合达到爆炸极限范围)。 4、停用煤气时,要对设备和管道内的残存煤气进行吹扫置换,并经检测合格。 5、管网和设备送煤气前,必须经过吹扫置换,除高炉煤气外,其它煤气管网和设备不允许直接用煤气置换空气的方法进行;高炉煤气置换空气时,流速不得>10m/s。 6、因停电等事故造成突然停煤气时,应保证管网煤气压力处于正压状态,如难以确保200Pa时,可往管网内注入蒸汽或氮气保压。防止管网压力过低,在管网温度骤降时,管网内形成负压吸入空气。 7、在有限空间内(厂房内、房间内、地下室、地沟内等),不允许设置煤气放散和煤气取样点;不允许装设眼睛阀;不允许抽堵盲板作业。应有严格的煤气巡检测漏制度,防止煤气泄漏在有限空间内,造成爆炸事故。 8、煤气设备上的电器及开关,煤气设备区域的照明及开关都应采用防爆型;煤气危险区域(特别是有限空间),必须安设煤气检测报警装置,时刻监视煤气泄漏情况。 9、煤气炉窑在点火过程中,要严格按照操作程序进行,不得颠倒程序操作,以防爆炸事故的发生。 10、煤气用户在管道上应装有煤气低压报警和低压自动切断装置,以防煤气压力骤降产生回火爆炸。 11、在煤气可能产生爆炸的部位,应设置防爆膜或防爆阀,相关的建筑物应有符合规定的泄爆面积。 四、易发生煤气爆炸事故的情况 据资料统计分析,煤气爆炸事故大多发生在以下几种情况: 1、在停煤气设备上动火时,没有吹扫置换或吹扫置换不彻底,盲目动火,造成煤气爆炸。 2、生产与非生产的煤气设备,使用不可靠的隔断装置断开,动火时发生煤气爆炸事故。 3、在有限的空间内处理煤气泄漏时,由于没有安全措施,或未按规定的操作程序和方法进行作业,造成煤气爆炸事故。 4、长时间闲置不用的煤气设备,没有处理残存的煤气就进行动火维修,发生煤气爆炸事故。 5、在送煤气过程中,未按要求做爆发试验和煤气检测,盲目冒险进行点火作业,发生煤气爆炸事故。 6、堵在设备或管道上的盲板,由于年久腐蚀造成煤气泄漏,动火前又未进行安全检测,造成爆炸事故。 7、强制通风的炉窑,由于突然停电或发生故障,致使煤气窜入风管造成爆炸事故。 8、炉膛内煤气爆炸原因: ① 烧嘴关闭不严,煤气泄漏炉内,点火前未对炉膛进行通风置换处理; ② 违章操作,点火时先送煤气,后点火; ③ 二次点火前,未对炉膛再次进行通风置换处理,就盲目再次点火。 第三节 煤气爆炸的处置 一、报警 事故单位要及时上报煤气爆炸情况,并且通知调度和煤气防护站及消防队和医院前来救助。同时在统一的指挥下,组织人员施救。 报警内容: 1、煤气爆炸单位、地点和具体位置; 2、爆炸情况:有否着火、空间状况、可控与否、发展趋势(可能造成的危害); 3、损失情况:有否人员伤亡、设备设施损坏概况; 4、求助要求:专业指导、专业消防、救助器具、救护汽车等。 二、爆炸处置 1、通常煤气发生爆炸后,爆炸现场的状况有: ① 现场设备和设施毁坏,设备向外跑煤气; ② 毁坏的设备处煤气着火; ③ 若煤气爆炸现场在有限空间内,再次形成爆炸(二次爆炸); ④ 上述现场伴有人员伤亡和煤气中毒发生。 因此,在处置煤气爆炸事故时,要特别谨慎,要有针对性的安全措施,以防事故扩大。 2、处置煤气爆炸现场严防事故扩大化的内容有: ① 设备内形成二次爆炸; ② 空间内形成二次爆炸; ③ 施救人员煤气中毒; ④ 设备或建筑塌陷和坠落造成人员伤亡; ⑤ 无关人员的拥入造成混乱和人员伤亡。 3、事故单位必须立即在煤气爆炸事故现场设置警戒区域,专人负责警戒,严防带入火种和闲杂人员进入。 4、处置方法: (1)煤气爆炸后未引发煤气着火时,应立即切断煤气来源,往设备或管道内注入大量蒸汽或氮气,严防产生二次爆炸。 (2)煤气爆炸后引发煤气着火时,严禁切断煤气来源,严防产生回火爆炸。应首先关小煤气来源,逐渐降低煤气压力,然后往设备或管道内注入大量蒸汽或氮气灭火,火灭后切断煤气来源。 (3)在彻底切断煤气来源之前,通知煤气用户必须停止使用煤气。 (4)救治受伤或煤气中毒人员。 (5)爆炸造成大量煤气泄漏时: ① 应立即指挥全部人员撤出现场,注意风向变化,以防煤气中毒; ② 抢险人员必须佩戴呼吸装备才能处理煤气泄漏, ③ 加强事故地点的警戒,半径40米内禁止火源。 ④ 下风侧迅速测定煤气危险区域,加强监管。 (6)停产检修的煤气设备或管道发生爆炸后,应立即组织人员抢救伤员,通知医院救人,同时认真检查煤气设施受损情况,严防煤气设施因受损泄漏煤气,造成煤气中毒和二次爆炸事故。 (7)未查明事故原因之前,不得恢复生产。 第七章 煤气安全检测方法 第一节 冶金企业煤气特性分析 冶金企业产生的煤气,由于制气原料和工艺过程及回收方法的不同,就有了不同类别的煤气,如高炉、焦炉和转炉煤气,干煤气和湿煤气等。但这些不同类别的煤气,危害性质则是相同的,都是易燃、易爆和易使人中毒的可燃有毒气体;有的煤气还无色无味无刺激性,如高炉煤气和转炉煤气。在安全检测方面,除要考虑煤气的危害性质外,还应从不同类别煤气的特征如组分、检测标准、比重、压力、温度、爆炸极限,煤气混合的特点和煤气的自燃现象等多方面进行综合考虑,选择正确的安全检测方法,最终才能得出正确的检测数据。 (1)煤气的组分:冶金企业生产的煤气属混合气体,按混合煤气中单一气体的体积成分或重量成分量化的结果,一般分为七种组分,即CO、H2、CH4、N2、CO2、O2和一些微量的CmHN 。这些煤气组分又可分为可燃气体组分如H2、CH4、CO和一些微量的CmHN,不可燃气体组分如N2、CO2等惰性气体,以及助燃气体组分如O2三部分。不同类别的煤气,其内部组分的含量不同,在安全检测时侧重面也各有不同:含H2、CH4和CO等可燃气体组分多的煤气,检测时重点应在预防爆炸着火上;含CO和惰性气体成分多的煤气,检测时重点应在预防煤气中毒和缺氧窒息方面。 (2)煤气检测安全标准:煤气检测的安全标准分为两类,即防止煤气中毒的安全检测标准和防止煤气爆炸着火的安全检测标准。如表①和表②。 表① 防止煤气中毒的安全检测标准 接触煤气时间 长时间 60min 30min 15~20min 高炉煤气中CO 30㎎/m3 (24ppm) 31~50㎎/m3 (24.8~40ppm) 51~100㎎/m3 (40.8~80ppm) 200㎎/m3 (160ppm) 焦炉煤气中CO 30㎎/m3 (24ppm) 31~50㎎/m3 (24.8~40ppm) 51~100㎎/m3 (40.8~80ppm) 200㎎/m3 (160ppm) 转炉煤气中CO 30㎎/m3 (24ppm) 31~50㎎/m3 (24.8~40ppm) 51~100㎎/m3 (40.8~80ppm) 200㎎/m3 (160ppm) 表② 防止煤气爆炸着火的安全检测标准 特性 类别 爆炸极限(%) O2含量 着火温度(℃) 高炉煤气 46(×10%) ~ 68(测O2含量) ≤1% 730(×20%) 焦炉煤气 5.6 (×10%)~ 30.4(测O2含量) ≤1% 550 ~ 650(×20%) 转炉煤气 20.3(×10%) ~ 71.5(测O2含量) ≤1% 530(×20%) 从表①中可以看出,不同类别的煤气,防止中毒的安全检测标准是一致的,都是CO浓度与接触该浓度的时间长短作为标准的,这是因为煤气中CO含量相对要高和CO对人体产生的中毒机理所决定的。焦炉煤气中虽然含有H2S等剧毒物质,但其含量甚微,所以焦炉煤气中毒的主要成分还是CO 。需要说明的是,一定浓度的CO与一定的接触时间,会因人体体质的不同,个别人差异性较明显,如CO浓度在160ppm时接触的时间都是10min,结果大部分人无任何反应,而个别人却出现了中毒症状,这就是个体体质差异的结果。所以在CO浓度接近高标准值时,应特别留意个别人的中毒反应。 表②中,不同类别的煤气,因其内部组分可燃气体和不可燃气体(惰性气体)含量的不同,爆炸极限的范围也不同;实际的情况是爆炸极限下限越低或者爆炸极限的宽度越宽的煤气,其爆炸着火的危险度就越高。爆炸极限还受煤气的初始温度和压力、点火源、O2含量、火焰传播方向、惰性气体、容器尺寸的影响,一般煤气温度高、压力大、点火源面积大、O2含量高,都能促成煤气爆炸极限的拓宽,尤其上限扩展比较明显;只有在煤气中加入惰性气体或者加大湿度或者煤气容器尺寸减小到一定规格的情况下,煤气爆炸极限范围才会缩小。所以在运用煤气爆炸极限作为安全检测标准时,为确保安全,煤气爆炸极限要区分为爆炸下限的运用和爆炸上限的运用两部分。爆炸下限的安全检测标准是下限值乘以10%的结果;爆炸上限的安全检测标准是检测煤气中的O2含量不能大于1%。 煤气着火温度是按煤气着火燃烧三要素中点火源的要求提出来的,也是防止煤气爆炸着火的安全检测标准。实际上,着火温度不是一个固定数值,它取决于煤气在空气中的浓度及其混合程度、压力和燃烧空间的形状与大小,所以检测时安全检测标准应是该种煤气着火温度乘以20%的结果。而在实际防范中,控制煤气爆炸着火温度的运用,是在现场严格控制诸如明火、静电、高温、摩擦、撞击、触动电器等能导致引燃煤气的能量源。 这里需要说明的是煤气爆炸和着火的临界值(该种煤气爆炸极限的上限值或下限值)是一致的,煤气能引燃才能在局限空间内发生爆炸,能爆炸必定是引燃的煤气。 (3)煤气的比重:煤气的比重是煤气的重度和空气的重度之比,也称为煤气的相对比重。煤气的比重如表③。 表③ 不同类别煤气的比重 煤气类别 比重 高炉煤气 0.9 ~ 1.1 焦炉煤气 0.3 ~ 0.4 转炉煤气 1.04 煤气比重参数关系到煤气检测或采样时,检测部位或采样位置是否具有代表性的问题,因为不具有代表性的检测数据,隐藏着非常危险的安全隐患。对煤气比重的关注,是要求依据比重不同的煤气,检测或采样的部位要有代表性选择:比重比空气轻的煤气,选择煤气检测或采样的部位应是容器或设施的中上部;比重接近或重于空气的煤气,选择煤气检测或采样的部位应是容器或设施的中下部。这里需说明的是,煤气比重受天气气象的直接影响,大气压力低的时候,煤气泄漏后不易扩散上升,而极易飘逸在地表。 (4)煤气的压力和温度:煤气的压力是指密闭容器内煤气与外界的压力差。这种压差的大小,一方面会给煤气正压检修过程造成一定的危险,用一个原理加以说明:正在燃烧的煤气烧嘴,如果煤气压力过大,煤气从烧嘴喷出的速度超过煤气扩散燃烧的速度,就会发生脱火燃烧现象,甚至发生煤气吹灭火焰的危险;如果煤气压力过小,煤气的流速小于火焰燃烧的速度,就会产生回火爆炸的现象;这个原理运用到煤气正压检修的安全检测标准上意义重大。另一方面压差大会造成煤气爆炸极限的拓宽。 煤气的温度分为煤气的初始温度和煤气的受热温度两种。煤气温度的高低,影响到煤气爆炸极限范围的宽窄。一般煤气的温度越高,其爆炸极限的宽度越宽,爆炸着火的危险度就越大。 (5)混合煤气:混合煤气是指为了使煤气的热值能满足一定的要求,特将不同类别的煤气混合起来使用,以达到对煤气热值的需要。煤气热值的高低是靠煤气中可燃组分的多少决定的。要求热值高,混合煤气中可燃组分就多,否则就少。如果混合煤气中可燃组分主要是CO(如高转混合煤气),在安全检测时应侧重于防止煤气中毒进行检测;如果混合煤气中有多种可燃组分H2、CH4、CO(如高焦混合煤气、转焦混合煤气),在安全检测时,既要重视预防煤气中毒,又要根据煤气的配比值计算出煤气的比重和爆炸极限,作为预防爆炸着火的安全检测标准。而现实对混合煤气的安全检测都是以有无混合煤气组分含量(特别是CO含量)为标准的,或者做防爆试验,或者测定煤气中O2含量。 (6)煤气的自燃现象:自燃现象针对的是焦炉煤气,由于焦炉煤气中含有萘及其系物、氧化亚铁、硫化铁、单质硫和微量的单质磷(白磷),所以焦炉煤气设备和管道内的沉积物中也含有这些物质。其中硫化铁见空气会自燃,虽不出火苗,但能发热到炽热状态,温度很高,可引起焦炉煤气燃烧,或者引爆达到爆炸极限范围内的煤气。另外,单质硫自燃点为232℃,见空气又遇到232℃左右的温度便会着火,所以应特别留意焦炉煤气沉积物遇到空气或裸露高温管道而发生着火或爆炸事故。 第二节 煤气安全检测方法 煤气安全检测的目的是确保煤气生产和煤气作业以及处置各类煤气问题的安全。煤气安全检测方法的正确与否,主要考虑两个因素,即根据被测气体选择检测仪器和依据检测的环境条件选择检测的方法。与此同时,检测人员自身的安全和被检测作业项目的安全,也是不可忽视的两个问题。 一、巡检测漏:对煤气设备设施和管道的日常巡检是煤气安全规定的要求。巡检内容之一就是煤气测漏。煤气测漏一般有两种方法,一是用检测仪测漏,二是用肥皂水测漏。煤气测漏的目的是检测有无煤气泄漏。 用检测仪(在用的都是CO检测仪)进行测漏时,检测仪的传感器可对着被测部位缓慢地移动进行测试,同时仔细观察检测仪显示屏上测试数值的变化情况,数值最高时,传感器所对的部位就是煤气泄漏点。用肥皂水进行煤气测漏时,把肥皂与水融合后,用毛刷将肥皂水刷在被测部位上,同时仔细观察肥皂水刷面有无气泡出现,有气泡出现处就是煤气泄漏点。 还有就是在煤气巡检过程中,如果发现有气漏声响,应查明是否是煤气泄漏;如果发现设备或管道有漏油漏水甚至是渗油渗水的现象,就意味着该部位存在煤气泄漏,因为液体能渗漏的地方,气体一定会泄漏,必须对渗油渗水部位进行煤气测漏。 需要提醒注意的是,为确保检测人员自身的安全,煤气测漏时,测漏人员应始终站位在测漏部位的上风侧进行测漏作业。 二、抽堵盲板或人工翻眼镜阀:抽堵盲板或人工翻眼镜阀作业,一般都是在调控了煤气压力的情况下进行作业的。由于抽堵盲板或人工翻眼镜阀的过程中,会有大量的煤气外泄,要求作业人员都应佩戴空气呼吸器作业,作业工具都应是防产生火花的工具,所以检测的目的是防止作业点下风侧或40米范围内人员煤气中毒和有限空间内煤气聚集,同时要特别留意40米范围内不许存在明火,以防引燃泄漏出来飘逸的煤气,尤其是焦炉煤气的作业应特别予以关注,因为焦炉煤气爆炸极限下限较低,泄漏出来的煤气极易被引燃。 三、煤气检修:煤气的检修分为停煤气、带煤气正压和带煤气负压检修三项。不同项目的煤气检修,煤气安全检测的具体内容有所不同。总体来说,都是为预防煤气中毒、爆炸和着火,以及缺氧窒息而进行的安全检测。 停煤气检修安全检测:停煤气检修的设备设施和管道,分为防煤气中毒的CO浓度测试、防煤气爆炸的浓度测试和防缺氧窒息的O2含量测试三项安全检测。一般停煤气检修的设备和管道都应进行吹扫置换,检测合格后才能着手检修,所以安全检测时遇到的具体情况有:一、在设备的顶端或管道的末端带水蒸汽或N2进行防爆测试,这种情况下的测试一般是取样做防爆试验;如果只用N2吹扫,也可用检测仪进行防爆或防中毒的测试。这里需说明的是煤气检测仪不能在带蒸汽的环境下进行煤气测试,因为带蒸汽测试会造成传感器的损坏,测试的数据也不准确。二、经过吹扫置换的煤气设备和管道,如果确需人员进入检修,必须对设备或管道内部的CO含量和O2含量进行测试(O2含量安全标准是18% ~ 20.9%,可用O2检测仪测试);只有两项测试标准都合格后,作业人员才能进入作业。需要说明的是,作业中断后又恢复作业前10分钟,要重新对设备或管道内进行两项安全标准地检测。 带煤气正压检修作业分为动火和不动火两种作业。动火作业的煤气安全检测内容主要有煤气中O2含量的测试和作业环境煤气含量的测试,以及管道或设备内煤气压力的调控三项;目的是防止煤气中O2含量过高而发生爆炸事故,作业环境煤气着火和作业人员煤气中毒,以及煤气压力过高无法作业和煤气压力过低发生回火爆炸。煤气中O2含量测试有两种方法,即泵吸式O2检测仪的连续测试和采样做化验分析(化验分析要求一小时做一次);作业面防止煤气着火地监测是把煤气浓度控制在低于2%的范围;防止煤气中毒的CO浓度测试不能超过160ppm,如果CO浓度达到或超过160ppm,作业人员必须佩戴空气呼吸器才能进行作业;煤气压力调控可采用阀门和放散相结合的方法,将压力控制在1500Pa ~ 5000Pa范围之内。不动火检修一般是堵漏作业,安全检测的重点是防止作业人员煤气中毒,检测方法同动火作业中防煤气中毒一样。但要说明的是,这种带煤气正压作业还要同时检测因煤气泄漏造成下风侧40米范围内的室内,以防煤气聚集或造成其他人员煤气中毒。 带煤气负压检修作业是有局限性的,一般只在风机前形成负压段的煤气管道上实施作业。负压作业安全检测的项目只有一项,即煤气中O2含量不能大于1%。检测方法有两种,一种是在动火处抽取样品进行化验分析(要求每隔半小时检测一次),另一种是利用O2检测仪进行连续监测。同时还要适当降低风机的吸力,确保风机吸力稳定。 四、停送煤气:设备或管道停煤气有两种可能,一是为检修而停煤气,二是因事故或故障临时停煤气。为检修停煤气的安全检测方法同前面所述“煤气检修”中的安全检测一样;因事故或故障临时停煤气时,只要采取设备或管道内保压措施即可。 送煤气作业分为系统送煤气和局部送煤气两种作业。系统送煤气作业由于要分几个步骤进行,即分段输送及主支分送,所以安全检测也应随着送煤气的步骤进行。无论是管道远距离分段输送还是煤气主管道和支管道的分别输送,煤气送到后都应测试煤气纯度以及检测所输送段的煤气管道和辅助设施有无煤气泄漏。煤气纯度的测试部位是在管道末端,采用防爆试验法或O2含量检测法进行纯度测试。防爆试验必须连续做三次合格才能为合格标准。煤气管道和辅助设施的测漏方法同前面所述“巡检测漏”一致。 五、点炉停炉:煤气炉窑的点炉和停炉都有一整套严格的操作程序。在点炉过程中,煤气从支管送到烧嘴前,经过放散,在烧嘴前要测试煤气的纯度,测试方法有两种,一种是取样做防爆试验,另一种是用检测仪测试煤气中的O2含量;同时还应对支管至烧嘴前的煤气管道和辅助设施进行测漏,以防煤气泄漏;对炉膛内的煤气测试一般都不进行,但在开炉前,必须开启引风机对炉膛内的空气进行置换,置换时间的长短有规定,规定的由来是炉膛的容积与引风机引风量的测算结果。当发生二次点炉时,炉膛内气体的置换要彻底,也就是置换的时间要长一些。 煤气炉窑停炉分为正常停炉和紧急停炉两种。正常停炉煤气烧嘴关闭后,支管切断装置关闭,支管至烧嘴的煤气管道必须进行吹扫置换,炉膛必须用引风机引风置换,经检测无煤气后才能认为停炉完毕。紧急停炉一般是因为事故或设备故障所造成,特别是在突然停电的情况下,最易引发风管爆炸和炉膛火焰外喷,所以紧急关闭烧嘴阀门后,在停炉程序过程中,还应对配风管道和周边环境进行煤气安全检测。 六、防爆试验:煤气的防爆试验实际上是运用爆发试验筒或其它可燃气体爆发试验装置,对采集到的煤气样品给予足够点火能量,看其是否会发生爆鸣的一种试验。这种试验只要操作过程规范,准确度是很高的。 爆发试验筒做试验的正确操作步骤如下: 1、面对煤气取样口,拔下试验筒口盖子,打开筒底排气孔,将筒口套在煤气取样口上,筒底排气孔朝上方;缓慢打开煤气取样口的阀门,煤气便从筒口进入筒内,将筒内空气从排气孔驱赶出去,待筒内完全充满煤气后,先关闭筒底排气孔,再关闭取样口阀门,筒口移开取样口,迅速盖紧筒盖,采样完毕。 2、将采集到煤气样品的试验筒拿到距离取样口5米以外的上风侧,准备好明火后,筒置地口朝上,拔下筒盖,从筒口点燃筒内煤气。 3、判断筒内煤气燃烧情况:如果给火筒内煤气点不着,表明煤气中空气过多,设备或管道内的煤气还需继续放散;如果给火筒内煤气发生爆鸣,表明煤气处在爆炸极限范围之内,设备或管道内的煤气应继续放散;如果给火筒内煤气顺利点燃,并且能一直燃烧到筒底,表明煤气合格;如果给火能顺利点燃筒内煤气,但在燃烧过程中突然发生了爆鸣,说明在取样时筒内的空气没有驱赶干净,筒底部未驱赶出去的空气与煤气混合达到了爆炸极限之内,这时必须重新采样做试验。 这里需要说明几点:一、由于高炉煤气中惰性气体成分多而可燃成分少,所以采样后不易点燃筒内煤气,只是在给火瞬间筒口飘燃出蓝色的火苗即灭,只要不发生爆鸣现象,属合格的高炉煤气。二、合格的爆发试验必须连续做三次,才算试验合格。三、做爆发试验采样时会泄漏煤气,采样人员必须站位在取样口的上风侧,或者用风机形成风向,或者佩戴空气呼吸器采样,并且全过程要有专人负责监护。四、检测人员在给试验筒内煤气点火时,头部一定要避开或远离试验筒口,以防筒内煤气爆鸣时喷出的火焰烧伤面部。 七、事故处置:无论是哪种原因造成的煤气事故,也无论是何种类型的煤气事故,事故现场防中毒、防爆炸和着火的二次事故发生是安全检测的内容。这些内容包括:一、事故现场煤气浓度地检测,二、寻找煤气漏点地检测,三、防止煤气聚集地检测,四、煤气危险区域的界定检测。检测事故现场煤气浓度和寻找煤气漏点以及煤气危险区域的界定检测手段都是运用CO检测仪,防止煤气聚集的检测手段是用CO检测仪或Ex测爆仪。 煤气事故现场环境各不相同,但安全检测的内容只有上述四项。一般检测方法是:检测人员应从事故现场的上风侧逐渐进入逐渐用检测仪进行煤气浓度测试,当CO浓度高于安全标准值时,检测人员必须佩戴空气呼吸器进行检测;检测的范围应是事故现场及周边区域,特别是事故点下风侧的区域和房间内。如果煤气中毒事故现场的煤气来源不明,则要用煤气检测仪逆着高浓度煤气来源方向寻找煤气漏点,直至找到煤气泄漏点为止;如果是大量煤气泄漏事故或煤气爆炸后造成的大量煤气泄漏,首先应用Ex测爆仪测定现场煤气与空气混合是否存在二次爆炸的危险,采取必要的防爆安全措施,其次煤气泄漏点下风侧应迅速经过CO浓度测定,界定煤气危险区域并实施相应的安全措施;如果在事故检测中发现室内或局限空间内存在煤气聚集,说明煤气与空气混合已经达到了一定的比率,应采用防爆措施进行处理。 第八章 煤气安全相关技术 一、盲板厚度的计算及安装位置 1、盲板厚度的计算公式: h=KD√P/[δ] +C 式中:K — 系数,K=0.45; D — 计算直径(mm); P — 计算压力(KPa); [δ]— 许用压力(KPa); C — 裕度,C=0,永久性盲板 C=1.5-1.2 。 2、为便于生产,盲板厚度可按下表要求制作: 盲板直径 (mm) ≤230 300 ≤500 600-1000 1100-1500 1600-1800 1900-2400 >2500 盲板厚度 (mm) 4 4.5 6-8 8-10 10-12 12-14 16-18 20以上 3、盲板的安装位置,应在煤气隔断装置后的法兰上,但不能影响隔断装置的动作。 二、爆发试验 1、爆发试验筒 爆发试验筒是一截长400mm,直径80-100mm的钢制圆筒,筒口上有盖子;筒底有排气孔;筒体上有手柄。 2、原理 煤气的防爆试验实际上是运用爆发试验筒,对采集到的煤气气样给予足够点火能量,看其是否会发生爆鸣的一种试验。这种试验只要操作过程规范,准确度是很高的。 3、爆发试验筒做试验的正确操作步骤: ① 面对煤气取样口,拔下试验筒口盖子,打开筒底排气孔,将筒口套在煤气取样口上,筒底排气孔朝上方;缓慢打开煤气取样口的阀门,煤气便从筒口进入筒内,将筒内空气从排气孔驱赶出去,待筒内完全充满煤气后,先关闭筒底排气孔,再关闭取样口阀门,筒口移开取样口,迅速盖紧筒盖,采样完毕。 ② 将采集到煤气样品的试验筒拿到距离取样口5米以外的上风侧,准备好明火后,筒置地口朝上,拔下筒盖,从筒口点燃筒内煤气。 ③ 判断筒内煤气燃烧情况 : a、如果给火筒内煤气点不着,表明煤气中空气过多,设备或管道内的煤气还需继续放散; b、如果给火筒内煤气发生爆鸣,表明煤气处在爆炸极限范围之内,设备或管道内的煤气应继续放散; c、如果给火筒内煤气顺利点燃,并且能一直燃烧到筒底,表明煤气合格; d、如果给火能顺利点燃筒内煤气,但在燃烧过程中突然发生了爆鸣,说明在取样时筒内的空气没有驱赶干净,筒底部未驱赶出去的空气与煤气混合达到了爆炸极限之内,这时必须重新采样做试验。 4、需要说明几点: ① 由于高炉煤气中惰性气体成分多而可燃成分少,所以采样后不易点燃筒内煤气,只是在给火瞬间筒口飘燃出蓝色的火苗即灭,只要不发生爆鸣现象,属合格的高炉煤气。 ② 合格的爆发试验必须连续做三次,才算试验合格。 ③ 做爆发试验采样时会泄漏煤气,采样人员必须站位在取样口的上风侧,或者用风机形成风向,或者佩戴空气呼吸器采样,并且全过程要有专人负责监护。 ④ 检测人员在给试验筒内煤气点火时,头部一定要避开或远离试验筒口,以防筒内煤气爆鸣时喷出的火焰烧伤面部。 三、心肺复苏(初级心肺复苏和ABC急救法) 1、程序: ① 将患者仰卧位; ② 检查识别患者有无心跳和呼吸; ③ 打开气道; ④ 口对口吹气; ⑤ 胸外心脏按压。 2、操作注意事项 ① 所有操作必须柔和,到位和有节奏;不允许猛拉,猛压,存有急躁心理进行操作。 ② 打开气道后一要观察患者是否有了自主呼吸,二要检查患者口腔内是否有异物,如有必须取出或清理干净。 ③ 口对口吹气时,要尽量张大嘴包住患者的嘴并紧贴住吹气,吹气量不要超过1200毫升。 ④ 胸外心脏按压时要找准心脏位置,成人按压深度为4-5cm。按压时手臂不要弯曲。 ⑤ 只有一人急救时,先快速吹气2次,然后进行心脏按压;按压与吹气之比为15:2 ,即15次心脏按压,2次吹气交替进行操作。 ⑥ 如有两人急救时,也是先快速吹气2次,然后进行心脏按压,则一人进行心脏按压,另一人进行口对口吹气;按压与吹气之比为5:1,即5次心脏按压,1次吹气交替进行。 ⑦ 在急救过程中,每间隔4-5分钟,必须检查一次患者是否有了自主心跳和呼吸。如有了自主心跳和呼吸,必须停止心肺复苏急救。 ⑧ 心肺复苏操作过程中断时间,最多不得超过5分钟。 ⑨ 对患者心肺复苏开始的时间越早,患者成活率就越高。
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