電捕焦油器中煤氣含氧量的安全性分析

煤氣生產過程中產生焦油的一部分以極其微小的霧滴懸浮于煤氣中，其粒徑1～7μm。煤氣中的焦油霧會在后續的煤氣凈化過程中被洗滌下來而進入溶液或吸附于管道和設備上，造成溶液污染、產品質量降低、設備及管道堵塞。

1 電捕焦油器的安全操作要求

    捕集煤氣中焦油霧的設備有機捕焦油器和電捕焦油器兩種，我國目前主要采用電捕焦油器捕集煤氣中的焦油霧。電捕焦油器按沉淀極的結構可分為管式、蜂窩式、同心圓式和板式等類型。電捕焦油器都是利用高壓靜電作用下產生正負極，使煤氣中的焦油霧在隨煤氣通過電捕焦油器時，由于受到高壓電場的作用被捕集下來。由于煤氣易燃易爆，就必須保證電捕焦油器的安全操作。另外，電捕焦油器電極間有電暈，可能會發生火花放電現象。如果煤氣中混有氧氣，當煤氣與氧氣的混合比例達到爆炸極限時就會發生爆炸。

2   煤氣中氧含量的控制

    煤氣中氧氣的主要來源有以下幾方面，一是生產過程中因設備及管道泄漏而進入的空氣；二是氣化用氣化劑過剩或短路；三是在煤氣生產過程中，會有一定量的空氣進入煤氣中。為保證混入的空氣與煤氣混合后不達到爆炸極限，就應控制煤氣中的氧氣含量。《城鎮燃氣設計規范》（ GB 50028-2006）規定，當干餾煤氣中氧的體積百分數大于1％時，電捕焦油器應發出報警信號。當氧的體積百分數達到2％時，應設有立即切斷電源的措施。《工業企業煤氣安全規程》（GB 6222-2005）中也有此規定。這些規定都是以煤氣中氧的體積百分數不得超過1％為界限。但這一界限比較保守，實際生產過程中的操作難度較大。

3   煤氣中氧含量與爆炸極限的關系

    不同煤氣的爆炸極限各不相同，各種人工煤氣的爆炸極限見表1。

         表1         各種人工煤氣的爆炸極限（％體積）

    從表1可見，對于焦爐煤氣、油煤氣和直立爐煤氣，當達到煤氣的爆炸上限時，煤氣中氧的體積百分數為12％～13.5%（即煤氣中的空氣體積百分數達60％左右）時才能形成爆炸性氣體。而正常生產情況下，煤氣中空氣量不可能達到如此高的程度，因此煤氣中氧體積百分數低于1％的控制指標可以適當放寬。對于發生爐煤氣及水煤氣，當煤氣中空氣的體積百分數達到30%左右（即煤氣中氧體積百分數達到6％以上）時才能達到爆炸極限。以爆炸極限范圍zui寬的水煤氣為例，如果控制煤氣中氧的體積百分數≤3%，相當于煤氣中空氣的體積百分數≤14. 3 %，這時距離其爆炸上限（空氣體積百分數為29.6%）還相當遠，還有相當大的緩沖空間。因此，從爆炸極限角度分析，控制煤氣中氧的體積百分數≤3％應是安全的。

4   建議

    實際生產過程中，控制煤氣中氧的體積百分數低于1％很難進行操作，許多企業采用氧的體積百分數≤1%時切斷電源的控制程序，故經常發生斷電停車事故，影響后續工序的正常生產。隨著工藝、設備及控制技術的發展和操作人員素質的提高，相當一部分企業能夠控制煤氣中的氧體積百分數≤1 %，如上海的幾個煤氣廠、焦化廠，均能夠控制電捕焦油器煤氣中氧的體積百分數≤1%。但國內大部分相關企業都反映很難控制電捕焦油器煤氣中氧的體積百分數≤ 1%，大部分企業都控制在2％～4%。國內外多年的實際生產運行，沒有因煤氣含氧量過高而發生電捕焦油器爆炸的情況。

    從理論上分析及國內外企業多年的生產實踐看，控制電捕焦油器煤氣中的氧體積百分數≤3%是可行的。為滿足安全生產的要求，建議當煤氣中的氧體積百分數≥2％時自動報警，當煤氣中的氧體積百分數達到3％時切斷電源。

    對于用于一氧化碳變換的低熱值煤氣，氧的體積百分數＞0.5％時應自動報警，并控制煤氣中的氧體積百分數≤1%。這是由于采用鎳系催化劑對煤氣含氧量的要求。