一、焦爐煤氣區(qū)域布置
煤氣的生產(chǎn)、凈化和回收設施，是工廠的重大危險源和污染源，國家《工業(yè)煤氣安全規(guī)程》和其他有關安全規(guī)程都對其區(qū)域布置和安全防護做了相應的規(guī)定。關于區(qū)域布置，主要考慮所在地區(qū)的風向、風速。
1. 風玫瑰圖
風玫瑰圖分為風向頻率玫瑰圖、風速頻率玫瑰圖和風污染系數(shù)玫瑰圖。
玫瑰圖是用圓的角度來表示事物發(fā)生的時序，用徑向尺度表示事物發(fā)生的頻數(shù)或頻率，將徑向尺度所定點連接成的封閉圖形。
風向玫瑰圖是根據(jù)所在地區(qū)多年平均體積的各個風向吹風次數(shù)的百分比數(shù)值，即頻率數(shù)，按照一定比例繪制的。玫瑰圖所表示風的吹向，是從外面吹向玫瑰中心。
2. 居民區(qū)布置
國家《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》規(guī)定：生產(chǎn)、凈化和回收設施應布置在居民區(qū)夏季最小頻率風向的上風側(cè)(以居民區(qū)為風向玫瑰圖的玫瑰中心而言)。
與居民區(qū)的安全和衛(wèi)生防護距離，按照國標GB 11661—89《焦化廠衛(wèi)生防護距離》來考慮，見表3-3。
表3-3 焦化廠與居民區(qū)間防護距離
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風速/(m/s) | 距離/m |
＜2 | 800 |
2～4 | 1000 |
＞4 | 1400 |
新建焦爐應布置在居民區(qū)夏季最小頻率風向的上風側(cè)，其廠區(qū)邊緣相距需在1000m以上，中間應設防護林帶。
3. 工廠區(qū)布置
國家《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》規(guī)定：生產(chǎn)、凈化區(qū)域應布置在居民區(qū)夏季最小頻率風向的上風側(cè)。
煤氣生產(chǎn)、凈化、回收系統(tǒng)等應布置在工廠區(qū)主要建筑物夏季最小頻率風向的上風側(cè)。廠房與生產(chǎn)車間的距離應符合表3-4的要求。
表3-4 廠房與生產(chǎn)車間距離
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煤氣產(chǎn)量/(m3/h) | 至生產(chǎn)車間的距離/m | 備注 |
≤6000 | 可與用戶車間直接連接，但要用防火墻隔開 | 至其他車間的距離不小于13m |
＞6000 | 不小于13m |
4. 煤氣生產(chǎn)、凈化和回收設施的布置
煤氣生產(chǎn)廠的操作室、計器室、辦公室、生活室和其他行政福利設施應布置在煤氣生產(chǎn)、凈化、回收設施廠區(qū)夏季最小頻率風向的下風側(cè)。
煤氣凈化、回收系統(tǒng)的設備、成分、煤氣柜以及其他有可能泄漏煤氣的其他部件，應布置在主廠房夏季最小頻率風向的上風側(cè)。
焦化廠的煤場和焦油車間應布置在焦化廠區(qū)最小頻率風向的上風側(cè)，瀝青生產(chǎn)裝置應布置在廠區(qū)邊緣。
5. 作業(yè)崗位布置
對固定或相對固定且人工作業(yè)較為頻繁的崗位，應布置在煤氣設備、設施和其他可能泄漏密切部位、部件的最大頻率風向的上風側(cè)。
二、焦爐生產(chǎn)區(qū)
1. 焦爐煤氣回收、凈化工藝
焦爐煤氣回收、凈化工藝圖如圖3-1所示。
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2. 焦爐煤氣冷卻、除焦油、脫硫、脫萘
(1) 冷卻器?其作用是冷卻焦爐出口高溫煤氣(荒煤氣)。
出焦爐炭化室的焦爐煤氣溫度很高，一般在650～750℃左右，由于煤氣冷卻過程中排除大量的水、焦油、萘和少量的硫化物。
焦爐煤氣首先進入集氣管，高溫煤氣在70℃，(1.76～1.96)×105Pa循環(huán)氨水噴淋下，氨水蒸發(fā)吸收大量熱使煤氣大幅度降溫，同時60%左右焦油冷凝下來。這時煤氣溫度80～85℃左右。
焦爐煤氣離開集氣管到初冷器，煤氣繼續(xù)冷卻至25～35℃.此時焦油和水大部分被冷凝。
① 焦爐煤氣的直接冷卻?由集氣管出來的80℃左右的荒煤氣經(jīng)氣液分離器后進入填料式冷卻塔，經(jīng)氨水噴淋冷卻到30℃。此時90%以上的焦油、80%左右的氨、60%以上的萘，以及大約50%的硫化氫和氰化物被清除。直接冷卻后的煤氣溫度應小于35℃.
② 焦爐煤氣的間接冷卻從集氣管出來的荒煤氣首先進入氣液分離器，然后進入立管式并聯(lián)間接冷卻器，煤氣走管間，冷卻水走管內(nèi)。在煤氣初冷同時，煤氣中絕大部分焦油氣、水汽、萘蒸氣在初冷器內(nèi)被冷凝下來，萘則溶于焦油中，一定數(shù)量的氨、二氧化碳、硫化氫、氫氰酸則溶于冷凝水中。煤氣中仍含有1.5～2.Og/m3(標準狀態(tài)下)的霧狀焦油，被鼓風機送至電捕焦油器。
(2) 電捕焦油器?其作用是脫除荒煤氣中的焦油。
電捕焦油器至少應兩臺并聯(lián)裝置，一臺檢修時，應保證煤氣在其余各臺內(nèi)流速不大于電捕焦油器所允許的上限值。
電捕焦油器的工作原理時借助于焦油器中的金屬圓管和沿管中心的導線作電極，在電暈區(qū)域由于急速碰撞電離，形成大量的正離子和負離子。負離子向管壁運動，正離子向電暈極運動。在電捕焦油器的大部分空間里，焦油霧滴帶負電荷并向管壁運動，由于管本身接地，故帶電焦油粒子到達管壁后即放電沉積于壁面上。而煤氣離子又重新變成煤氣分子，從電捕焦油器中逸出。
(3) 脫硫
焦爐煤氣中在未凈化前通常含有硫化氫6～309/m3(標準狀態(tài)下)，根據(jù)城市煤氣設計規(guī)范，若焦爐煤氣作為城市煤氣用，則其硫化氫必須小于20mg/m3(標準狀態(tài)下)。
硫化氫的脫除有干法、濕法兩種方法。
① 濕法脫硫?焦爐煤氣在脫硫塔內(nèi)與塔頂噴淋的脫硫溶液逆流接觸，脫除硫化氫后的煤氣經(jīng)液沫分離器后供用戶。
② 濕法脫硫工作原理?焦爐煤氣中，硫化氫在脫硫塔內(nèi)與塔頂噴淋的吸收液逆流接觸，被堿液所吸收。
Na2C03+H20→NaHS+NaHC03
2NaHS+4Na2VO3(偏釩酸鈉)+H2O→Na2V4O9(焦釩酸鈉)+2S+4NaOH
Na2V409+2A.D.A+2NaOH+H20→Na2VO3+2A.D.A
還原狀態(tài)的A.D.A在再生塔內(nèi)通入空氣氧化再生成氧化態(tài)的A.D.A。
NaHCO3與NaOH又作用再生碳酸鈉。
NaHC03+NaOH→Na2CO3+H20
③ 干法脫硫?干法脫硫，即箱式常壓氫氧化鐵法脫硫。
焦爐煤氣通過含有氫氧化鐵的脫硫劑，煤氣中的硫化氫與之反應。
2Fe(OH)3+3H2S→Fe2S3+6H20
Fe(OH)2+H2S→FeS十H2O
當硫在脫硫劑中富集到一定程度后，使脫硫劑與空氣接觸，在有水存在時，空氣中的氧將鐵的硫化物又轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵。
2Fe2S3+302+6H2O→4Fe(OH)3+6S
4FeS+302+6H20→4Fe(0H)3+4S
(4) 萘的最終脫除?最終脫萘塔，采用填料式結(jié)構(gòu)形式。
洗萘用油應為無萘柴油，一般采用直餾輕柴油，其用量按出塔柴油的含萘量小于2%計算。
3. 主要生產(chǎn)場所安全要求
(1) 煤氣危險區(qū)域的劃分?煤氣生產(chǎn)、凈化、回收、輸送和使用的主要建(構(gòu))筑物和生產(chǎn)場所，應進行危險的辨識、分析、評價、等級劃分以及在此接觸上相應規(guī)定出煤氣安全設計、煤氣安全管理、安全防護裝置和安全防護措施等一系列要求，這是煤氣安全的基礎工作。
危險區(qū)域分為直接危險區(qū)域和間接危險區(qū)域。直接危險區(qū)域是指煤氣在生產(chǎn)、凈化、回收、輸送、儲存以及使用時，直接產(chǎn)生著火或爆炸危險的一切區(qū)域；間接危險區(qū)域是指由于直接危險區(qū)發(fā)生著火或爆炸，引起蔓延和遠距離作用，會對人或物造成嚴重危害，僅需對危害后果采取保護措施的區(qū)域。
危險區(qū)域又分為直接著火危險區(qū)和直接爆炸危險區(qū)。主要考慮物質(zhì)的安全技術(shù)參數(shù)是：最大爆炸壓力、上下爆炸極限、閃點、上下爆炸點、自燃點、比重(氣態(tài))、擴散系數(shù)、沸點、可燃氣體或液體的數(shù)量、可能泄漏的數(shù)量等。
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