全国中级注册安全工程师职业资格考试辅导教材

安全生产专业实务 金属冶炼安全

（2022 版）

中国安全生产科学研究院组织编写

公众号：注安老姚


注册安全工程师考试...

群号：819223280

扫一扫二维码，加入群聊。


应 急管理 出版社

.北 京.

更多免费资料老姚注安Q群：

总群819223280 建筑 1028036193 化工747012873 其他628721411

图书在版编目（CiP）数据

安全生产专业实务.金属冶炼安全：2022版/中国 安全生产科学研究院组织编写.--北京：应急管理出版 社，2022

全国中级注册安全工程师职业资格考试辅导教材

ISBN 978-7-5020 -9361 -7

I.①安…n.①中∙∙∙ IIL①冶金一安全技术一资格 考试一教材IV. φTF088

中国版本图书馆CIP数据核字（2022）第078564号

安全生产专业实务（金属冶炼安全）2022版

（全国中级注册安全工程师职业资格考试辅导教材） 组织编写 中国安全生产科学研究院

责任编辑尹忠昌唐小磊

编 辑梁晓平

责任校对赵盼

封面设计卓义云天

行话址刷销本次号 发 编 版 内 出电网印经开版社


应急管理出版社（北京市朝阳区芍药居35号IOOO29）

• 010-84657898 （总编室）（HOf 84657880 （读者服务部） WWW. cciph. com. Cn

海森印刷（天津）有限公司

全国新华书店

787mm × 1092mm'∕16 印张 271∕4 字数 651 千字

2022年6月第1版2022年6月第1次印刷

20220693          定价 89. OO 元

版权所有违者必究

本书如有缺页、倒页、脱页等质量问题,本社负责调换,电话:010-84657880

Mɪe- —L.

刖 舌

安全生产事关人民群众生命财产安全和社会稳定大局。习近平总书记在 党的十九大报告中指出，要树立安全发展理念，弘扬生命至上、安全第一的 思想，健全公共安全体系，完善安全生产责任制，坚决遏制重特大安全事故, 提升防灾减灾救灾能力。施行注册安全工程师职业资格制度，是牢固树立安 全发展理念，深入实施“人才强安”战略的重要举措。

注册安全工程师职业资格考试自2004年首次开展以来，全国累计45. 8万 人通过考试取得中级注册安全工程师职业资格。主要分布在煤矿、金属与非 金属矿山、建筑施工、金属冶炼以及危险化学品的生产、储存、装卸等企业 和安全生产专业服务机构。注册执业的中级注册安全工程师本科及以上学历 占65%以上，年龄在50岁以下占78%以上，已形成一支学历较高、年富力 强、素质过硬且实践经验丰富的注册安全工程师队伍，为促进我国安全生产 形势好转发挥了重要作用。

为推动注册安全工程师职业资格制度的健康发展，国务院有关部门在总 结多年实践工作的基础上，积极推动注册安全工程师法制化进程。2014年8 月31日修订的《中华人民共和国安全生产法》，首次确立了注册安全工程师 的法律地位。2017年9月，人力资源社会保障部将注册安全工程师列入准入 类国家职业资格目录。

为贯彻《安全生产法》，健全完善注册安全工程师职业资格制度，加强注 册安全工程师专业能力，构建注册安全工程师“以用为本、科学准入、持续 教育、事业化发展”四位一体工作格局，2017年11月，国家安全生产监督管 理总局、人力资源社会保障部联合发布了《注册安全工程师分类管理办法》， 确立了注册安全工程师职业资格按照专业类别实施分专业考试的指导思想， 将注册安全工程师专业类别划分为煤矿安全、金属非金属矿山安全、化工安 全、金属冶炼安全、建筑施工安全、道路运输安全和其他安全（不包括消防 安全）。2019年1月，应急管理部、人力资源社会保障部联合发布了《注册安 全工程师职业资格制度规定》《注册安全工程师职业资格考试实施办法》； 2019年4月，应急管理部颁布了《中级注册安全工程师职业资格考试大纲》 和《初级注册安全工程师职业资格考试大纲》，正式实施注册安全工程师分专 业考试。

为了方便考生复习考试，2019年，中国安全生产科学研究院根据《中级 注册安全工程师职业资格考试大纲》，组织专家编写了全国中级注册安全工程 师职业资格考试辅导教材。本套教材包括公共科目和专业科目，其中，公共 科目为《安全生产法律法规》《安全生产管理》和《安全生产技术基础》，专 业科目为《安全生产专业实务》，包括煤矿安全、金属非金属矿山安全、化工 安全、金属冶炼安全、建筑施工安全和其他安全。2022年，根据最新修订的 《安全生产法》等，在对辅导教材中涉及的安全生产法律法规、政策和标准更 新基础上，对有关内容（包括读者反馈的问题）进行了修订和完善。

本套教材具有较强的针对性、实用性和可操作性，主要供安全生产专业 人员参加中级注册安全工程师职业资格考试复习之用，也可用于指导安全生 产管理和技术人员的工作实践。

在教材编写过程中，很多专家做了大量的工作，付出了辛勤劳动，在此 表示衷心感谢！由于时间和水平的限制，教材难免存在疏漏之处，敬请批评 指正，以便持续改进！

中国妾会堂产科修营究浣

2022年6月

目 录

第一章概述

第一节基本知识

第二节 现代冶金生产工艺

第三节 冶金安全生产特点

第二章烧结和球团安全技术

第一节 烧结和球团工艺及设备设施概述

第二节 烧结和球团通用安全技术

第三节 储料安全技术

第四节烧结安全技术

第五节球团安全技术

第三章焦化安全技术

第一节 工艺设备设施概述

第二节 备煤安全技术

第三节炼焦安全技术

第四节 焦炉煤气净化安全技术

第五节 粗（轻）苯加氢及煤焦油加工安全技术

第四章炼铁安全技术

第一节 高炉炼铁工艺概述

第二节高炉本体系统安全技术

第三节 供装料系统安全技术

第四节 富氧鼓风系统安全技术

第五节 荒煤气系统安全技术

第六节煤粉喷吹系统安全技术

笫七节 渣铁处理系统安全技术

第五章炼钢安全技术

第一节 工艺、设备设施概述

第二节备料安全技术

第三节转炉炼钢安全技术

第四节 电炉炼钢安全技术

第五节炉外精炼安全技术

第六节浇注安全技术

第七节转炉煤气回收安全技术

第八节 起重（运输）安全技术

第六章金属压力加工安全技术

第一节金属压力加工概述

第二节备料安全技术

第三节 工业炉安全技术

第四节 热轧安全技术

第五节冷轧安全技术

第六节精整安全技术

第七节有色金属压力加工安全技术

第七章煤气安全技术

第一节煤气基础知识••••••.

第二节煤气安全要求

第三节煤气设施

第四节检测

第五节煤气事故的预防与抢救

第八章冶金企业常用气体生产与使用安全技术

第一节空气的组成和空气分离的基本方法

第二节氧气、氮气和氧气的生产安全技术

第三节氢气生产安全技术

第四节气瓶充装安全技术

第九章铝冶炼安全技术

第一节 铝冶炼概述

笫二节氧化铝生产安全技术

第三节铝电解生产安全技术

第四节预焙阳极生产安全技术

第十章重金属冶炼安全技术

第一节 重金属冶炼概述

第二节 铜冶炼安全技术

第三节 铅冶炼安全技术

第四节锌冶炼安全技术

第十一章金属冶炼安全类案例

案例1 某焦化厂苯蒸气爆炸事故分析

案例2 某铜业公司余热锅炉蒸汽烫伤致死事故分析

案例3 某焦化厂施工过程中高处坠落事故分析

案例4 某冷轧薄板厂机械伤害事故分析

案例5 某钢铁公司炼铁厂高炉煤气中毒事故分析

案例6 某氧化铝厂安全生产事故隐患整改

案例7 某铝厂安全生产现状分析

案例8 某烧结厂清理带式输送机导致机城伤害事故分析

案例9 某炼铁厂煤气中毒事故分析

案例10 某氧化铝冶炼企业生产过程安全分析

案例11某钢铁公司燃气厂高炉煤气柜泄漏事故分析

案例12液氨钢瓶泄漏事故与预防措施

案例13 某钢铁公司棒材厂煤气着火爆炸事故分析

案例14某公司氮气超标窒息死亡事故分析

参考文献

后记

第一章概 述

冶金工业是国家基础工业之一，是国民经济赖以发展的重要基础。冶金工业产品 （铁、钢、铝、铜等）在工业、农业、国防、交通运输和建筑业等领域有着广泛用途。我 国是全球冶金工业大国，钢铁产品总量世界第一，且绝大多数品种的产量也是世界第一。 10种常用有色金属（铜、铝、铅、锌、镣、镁、钛、锡、铸、汞）产量连续多年实现平 稳增长，截至2017年底，总产量达53. 78 MtO

第一节基本知识

—、冶金

冶金是指从矿石或其他原料中提取金属或金属化合物，并用各种加工方法制成具有一 定性能的金属材料的过程和工艺。

二、 金属分类

现代工业上习惯把金属分为黑色金属和有色金属两大类，黑色金属主要包括铁、铭、 镒三种，其余的金属都属于有色金属。有色金属分为重金属、轻金属、贵金属和稀有金属 四类。

三、 冶金工业分类

冶金工业按照金属分类通常分为黑色金属冶金工业和有色金属冶金工业两大类。黑色 金属冶金包括铁、钢及铁合金（如镒铁、铭铁）的生产，故又称为钢铁冶金。有色金属 冶金包括各种有色金属（如铝、铜、铅、锌等）的生产，统称为有色金属冶金。

四、 冶金方法

冶金方法可以分为火法冶金、湿法冶金和电冶金三大类。

（―）火法冶金

火法冶金是指矿石（或精矿）经预备处理、熔炼和精炼等，在高温下发生一系列物 理化学变化，使其中的金属和杂质分开，获得较纯金属的过程。

（二）湿法冶金

湿法冶金是指在低温下（一般低于IoOt€）,用熔剂处理矿石或精矿，使所要提取的 金属溶解于溶液中，而其他杂质不溶解，通过液固分离等制得含金属的净化液，然后再从 净化液中将金属提取和分离出来的过程。

（三）电冶金

电冶金是利用电能提取和精炼金属的方法。根据利用电能效应的不同，电冶金又分为 电热冶金和电化冶金。

电热冶金：利用电能转变为热能，在高温下提炼金属。按其物理化学变化的实质来 说，与火法冶金过程差别不大，两者的主要区别只是冶炼时热能来源不同：电热冶金的热 能由电能转换而来，火法冶金则以燃料燃烧产生高温热源。

电化冶金：利用电化学反应，使金属从含金属盐类的水溶液或熔体中析出。

第二节现代冶金生产工艺

一、钢铁生产工艺

现代钢铁生产过程是将铁矿石在高炉内冶炼成生铁，用铁水炼成钢，再将钢水铸成钢 锭或连铸坯，经轧制等塑性变形方法加工成各种用途的钢材。具有上述全过程生产设备的 企业，称为钢铁联合企业。钢铁联合企业通常设有烧结（球团）厂、焦化厂、炼铁厂、 炼钢厂、轧钢厂、耐火材料厂、能源动力厂及相关配套服务单位。钢铁生产工艺流程如图 1-1所示。



连皂） （轧钢）  （主要产品）


无缝管轧制



-棒线材

棒线材轧制

—7 —

-中厚板

中厚板轧制

L L% —

L热轧板卷

塑L板卷轧制,

或薄板

pcE∑j? ~~

—冷轧板卷

冷连轧机

或薄板

L-‰WM L---

-焊管

焊管

-→-^⅛=----无缝管

铸钢件


图1-1铜铁生产工艺泛程

（-）烧结、球团

烧结、球团是粉矿造块的两种工艺，即将高品位粉矿通过烧结法或球团焙烧法制成适

• 2 •

合高炉冶炼的块矿的工艺过程。

（二） 焦化

炼焦生产的基本原料是炼焦煤，将炼焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热，释放出 水分和吸附气体，随后分解产生煤气和焦油等，剩下以碳为主体的焦炭。焦化生产的主要 产品有冶金焦、焦炉煤气和炼焦化学产品。

（三） 炼铁

高炉生产是对铁矿石中的铁氧化物进行还原的过程。高炉使用的含铁炉料主要是烧结 矿、球团矿及天然富块矿，燃料为焦炭、煤粉、重油、天然气等。高炉的主要产品是生 铁，用作下游炼钢工序的主要原料；副产品主要是高炉煤气和高炉渣。

（四） 炼钢

炼钢是将熔融铁水、废钢、溶剂（石灰、石灰石、萤石等）放入炼钢炉（主要是转 炉和电炉）内，使铁水中的杂质元素氧化，并加入合金元素的过程。通过炼钢，铁水中 的部分碳氧化成Co或C02逸出，其余杂质元素以氧化物或其他形态进入炉渣，使钢液达 到预定的化学成分。

（五） 连铸

铸钢生产的连续化，即以连铸代替模铸，是铸钢生产技术的重大革命。钢水不断地通 过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经冷却，全部凝固后切成坯料。

（六） 轧钢

将钢锭或钢坯经过轧机轧制成所需的钢材，实际上是塑性加工变形和改善钢内部结构 的过程。通过轧机轧制，不仅使原来粗大、不均匀的铸造结构变成均匀的细晶组织，而且 力学性能得以提高，从而可生产各种形状和不同规格的钢材（型钢、线材、钢轨、钢板、 钢管、车轮、轮毂等），以供应有不同用途和性能要求的用户。除热轧外，在常温下经冷 轧机轧制的钢材具有更好的精度、力学性能、表面光洁度和内部组织。

二、有色金属生产工艺

在有色金属生产方面，火法冶金一般具有处理精矿能力大，能够利用硫化矿中硫的燃 烧热，可以经济地回收贵金属、稀有金属等优点。湿法冶金常用于处理多金属矿、低品位 矿和难选矿。电冶金则适用于铝、镁、钠等活性较大的金属的生产。这些方法要针对所处 理的矿物组成选择使用或组合使用。以下以铝、铜为例，简要介绍有色金属生产工艺。

（一）铝生产工艺

铝在生产过程中由4个环节构成一个完整的产业链：铝矿石开采一＞氧化铝制取∙→电解 铝冶炼T铝加工生产。

氧化铝制取过程就是从铝矿石中提取氧化铝使之与杂质分离的过程。氧化铝生产方法 大致可分为4类，即碱法、酸法、酸碱联合法、热法。但目前普遍用于工业生产氧化铝的 是碱法。

碱法生产氧化铝就是用碱（NaOH或Na2CO3）来处理铝矿石，使矿石中的氧化铝 （Al2O3）变成可溶解的铝酸钠溶液（Na?。∙ AL。’），而矿石中的硅、铁、钛等杂质成为 不溶解的化合物，将不溶解的残渣（统称尾矿，由于该残渣中含氧化铁而呈红色，故也 称为赤泥)与溶液分离。与赤泥分离后的纯铝酸钠溶液(Na20∙A1203)经净化处理后, 分解析出氢氧化铝［Al(OH)3］,氢氧化铝经过焙烧后变成氧化铝产品。碱法生产氧化铝 的基本过程如图1 - 2所示。

铝矿石

碱处理"------------

铝酸钠浆液

分离

铝酸钠溶液     赤泥(Fe、Ti, Si等杂质)

分解分离

AI(OH)3              母液

［焙烧           ］蒸发

a*2°3            循环母液----------

图1-2碱法生产負化铝的基本过程

电解铝冶炼采用霍尔-埃鲁铝电解法。该方法由美国的霍尔和法国的埃鲁于1886年 发明。以氧化铝为原料、冰晶石(Na3AlF6)为熔剂组成的电解质，在950 ~970 cC的条件 下通过电解的方法使电解质熔体中的氧化铝分解为铝和氧，铝在碳阴极以液相形式析出， 氧在碳阳极上主要以二氧化碳气体的形式逸出。铝液通过真空抬包从电解槽内抽出，送至 铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯、型材等。电解铝冶 炼生产基本工艺流程如图1 -3所示。

直流电 冰晶石氧化铝氟化盐炭素材料

图1-3电解弗冶炼生产基本工艺流程

（二）铜生产工艺

铜冶炼技术的发展经历了漫长过程，包括火法冶炼技术和湿法冶炼技术。铜的火法冶 炼工艺一般包括熔炼和精炼等环节。铜的湿法冶炼技术一般包括浸出、萃取和电积等环 节。当前铜冶炼以火法冶炼为主，其产量占世界铜总产量的80%以上。特别是硫化铜矿, 基本上是采取火法冶炼。

铜熔炼作为铜冶炼工艺的重要环节，其常用技术有闪速熔炼技术和富氧吹炼铜技术。 其中：闪速熔炼技术是世界铜熔炼的主流工艺技术，且日臻成熟；闪速熔炼技术成熟可 靠、热强度高、单炉处理量大、炉子寿命长、环保效果好。

粗铜的火法精炼分为氧化过程和还原过程。粗铜中多数杂质对O的亲和力大于CU对 。的亲和力，且杂质氧化物在CU中的溶解度非常小，因此，通过精炼可以将铜矿中的杂 质去除。但在杂质氧化的同时，部分氧化铜也随之产生，因此，最终还需要通过还原得到 粗铜。

空气进入铜熔体，首先与铜反应生成Cu2O,再与其他金属杂质作用使杂质氧化，化 学反应如下：

CU + O2---A Cu2 0

Cu2O + Me---MeO + CU

反应式中的Me代表金属杂质。

氧化除渣后铜液中的CU2。，用还原剂进行还原：

Cu2O + H2---Cu + H2O

Cu2O + CO---CU + CO2

Cu2O + C CU + CO

还原剂有重油、天然气、液化石油气、木炭等。得到的阳极铜送电解车间进行电解 精炼。


电解精炼： 常规始极片工艺 PC工艺


铜精矿熔炼：   ∖ GM

OUtOkUmPU 闪速炉 \

InCO闪速炉，三菱 \ 冰铜吹炼： 炉            ∖ PS转炉

诺兰达炉，Isa/Ausmelt炉 ∖ AUSmelt 炉 Teniente 转炉，瓦 \ 钮可夫炉

ContOP炉，白银炉， 水口山炉     働働

烟气制酸

铜的电解精炼，是将火法精炼的铜浇铸成阳极板，用纯铜薄片作为阳极片，相间地装 入电解槽中，用硫酸铜和硫酸的水溶液作为电解液，在直流电的作用下，阳极上的铜和电 位较负的金属溶解进入溶液，而贵金属和某些金属（硒、磷）不溶，成为阳极泥沉淀于 电解槽底，溶液中的铜在阳极上优先析出（图1 -4）o

第三节冶金安全生产特点

冶金企业具有规模大、工艺流程长、配套专业多、设备大型化、操作复杂、连续作业 等特点，这也决定了其在安全生产方面具备下述特点。

一、 生产作业环境复杂

冶金企业生产场所既可能存在高温、高湿、噪声、粉尘，也可能存在易燃易爆、有毒 有害物质。冶金企业生产场所通常还配置有众多大型生产设备及连续化生产设备，且其中 还有相当数量的特种设备。

二、 作业现场人员类型复杂

冶金企业生产场所作业人员除本单位在岗编制人员外，还可能包括临时工作人员、外 协人员及其他外来人员等。各类人员接受安全教育培训力度不同，对生产现场危险认识程 度不一，给安全管理带来较大难度。

三、 危险作业类别众多

冶金企业生产过程中，涉及检修作业、有限空间作业、动火作业、吊装作业、抽堵盲 板作业、高处作业、动土作业、断路作业等危险作业，具有时空立体交叉、动态控制困 难、事故多发等特点。

四、 危险有害因素种类众多

冶金企业生产工艺流程长，涉及的专业多，作业连续性强，炉窑、塔器、管道与大型 机械纵横交错，作业空间狭窄，存在各种危险有害因素，容易引发中毒窒息、火灾、爆 炸、灼烫、高处坠落、触电、起重伤害、机械伤害等事故和尘肺病、噪声聋、职业性肿瘤 等职业病。

五、 可能发生重特大人员伤亡事故

冶金企业生产场所危险源点多，且危险源的危害性大。例如，冶金生产高温冶炼过程 中产出的铁水、钢水危险性极大。罐体倾翻、泼溅、炉体烧穿导致铁水、钢水遇水爆炸， 可能引发重特大事故，造成重大经济损失。

六、 可能引起次生安全事故

冶金企业主体生产系统对辅助系统的依赖程度较高，辅助系统故障极易诱发全局性生

• 6 •

产安全事故。例如，煤气是冶金生产的副产品和重要能源，生产和使用量大，作为燃料被 广泛使用。炼焦、炼铁、炼钢产生大量煤气，轧钢及其他辅助生产将煤气作为燃料，同 时，煤气管网分布区域广、周围环境复杂。如果煤气系统故障，极易导致主体生产系统瘫 痪，并引发次生安全事故。

第二章烧结和球团安全技术

第一节 烧结和球团工艺及设备设施概述

铁矿石经过开采和处理后得到的矿粉，不能直接进入高炉，必须将其制成具有一定粒 度的块矿，才能满足高炉冶炼的要求。另外，冶金工业生产中产生大量的粉尘和烟尘，为 保护环境和回收利用这些含铁粉料，也需要进行造块处理。

粉矿造块方法很多，应用最广泛的是烧结法和球团法。粉矿经造块后获得的烧结矿 和球团矿统称为人造富矿或熟料，具有优于天然富矿的冶金性能，入炉还原性好，有 合适的强度和较高的软熔温度。粉矿造块已成为钢铁冶金工业中不可或缺的重要生产 工序。

一、烧结工艺及设备设施

烧结是利用烧结机将添加一定数量燃料的粉状料或细粒料（如粉矿、精矿、熔剂及 综合利用料）进行高温加热，在不完全峪化的条件下烧结成块的过程，烧结成块的结矿 为烧结矿，为炼铁高炉提供冶炼的原料。

烧结方法按其送风方式和烧结特性不同，可分为抽风烧结、鼓风烧结和在烟气中烧 结；若按所用设备不同，可分为连续式带式烧结机烧结、环冷烧结机烧结、步进式烧结机 烧结、回转窑烧结、间歇式烧结盘烧结、烧结锅烧结和平地吹烧结等。现代烧结生产大多 采用带式烧结机抽风烧结工艺流程连续作业方式，典型的带式烧结机抽风烧结工艺流程如 图2-1所示。

现代烧结生产大体上可分为原料准备（储料）和烧结两部分。

原料准备（储料）包括含铁原料准备、熔剂破碎和燃料破碎。含铁原料（混匀 矿等）、石灰石、白云石、蛇纹石和焦粉等原料从原料场用带式输送机送到储矿槽中 储存。生石灰由专用的密封罐车运入厂内，经压缩空气压送至专用的生石灰槽中 待用。

烧结主作业线从配料开始，包括配料、混料、烧结、冷却及成品矿整粒等主要环节。 在烧结机上完成点火、燃料燃烧、传热和各种液相生成及冷却和再结晶过程。

典型的带式烧结机抽风烧结生产主要设备包括：原料准备设备（如翻车机、堆取料 机、破碎机、带式输送机等）、配料混合设备（如配料秤、圆盘给料机、圆筒混合机等）、 烧结设备（如烧结机、单辐破碎机、主抽风机等）、烧结矿成品处理设备（如环冷机、振 动筛等）及环境保护设备（如布袋除尘器、电除尘器等）。

图2-1典型的带式烧结机抽风烧结工艺流程

二、球团工艺及设备设施

球团是将准备好的原料（细磨精矿或其他细磨粉状物料，添加剂或黏结剂等），按一 定的比例经过配料、混匀，在造球机上经滚动而制成一定尺寸的生球，然后采用干燥和焙 烧或其他方法使其发生一系列的物理化学变化而硬化固结。这一过程就叫做球团过程，这

• 9 • 种方法称为球团法。它所得到的产品称为球团矿。

根据球团矿固结温度和气氛的差异，球团法所得产品分为氧化球团矿、冷固球团矿、 金属化球团矿等。按照球团矿的碱度一般分为酸性球团矿和熔剂性球团矿。酸性球团矿与 熔剂性球团矿相比，前者在生产上不会引起操作上的困难，而且其品位高、强度也好，便

熔剂   添明剂 精矿A 精矿B

细磨

细磨

中和

干燥

辐压

■

I

水

DC科

-丄

--

混合

—

——►

造球

广

筛分

—

细磨

燃料

布料

---A

焙烧

筛分


于长途运输；同时也由于大多数烧结厂生产高 碱度烧结矿，需要酸性球团矿配合使用以满足 高炉冶炼的要求，所以，目前世界各国仍以生 产酸性球团矿为主。球团法是一种高效的造块 方法，球团矿无论是在高炉、转炉或电炉中都 能使用。

目前铁矿球团法和烧结法一样，已经成为 人造富矿的主要方法之一，得到了广泛应用。 生产铁矿氧化球团矿，有竖炉法、带式焙烧机 J 法、链篦机-回转窑法三种工艺。后两种生产 r工艺已成为主流工艺。

I   球团生产工艺过程由一系列的工序环节组

烧 成（图2-2）,这些工序环节按作业目的及其 ↑工序特性构成了球团生产的三大阶段：原料准 J 备、生球制备及球团焙烧。原料准备包括原料 的接受、储存、干燥及其预处理等环节，生球 制备包括配料、混合、造球、生球筛分及返料

成品球团矿% 处理等环节，球团焙烧包括生球干燥、预热、 焙烧、均热、冷却等环节。

图2-2带式焙烧机工艺流程


带式焙烧机工艺生产设备主要包括：圆盘 给料机、配料秤、干燥窑、辗压机、混合机、

造球机、带式焙烧机、振动筛、风机及除尘器等，其中球团焙烧由带式焙烧机单台设备完 成。链篦机-回转窑工艺生产设备基本与带式焙烧机工艺相同，其区别为球团焙烧由链篦 机、回转窑、环冷机三台设备完成。

第二节 烧结和球团通用安全技术

一、烧结和球团通用的危险有害因素

烧结和球团都属于粉矿造块工艺，虽然产品不同，但工艺、设备特点相近，所以危险 有害因素及安全控制措施有相同的部分。

烧结和球团工艺涉及的主要危险有害因素有：机械伤害（如设备运行部位、设备检 修或故障处理时靠近或接触设备、进入设备内部检修时）、起重伤害（检修吊运物件时物 件坠落）、高处坠落（设备梯子、平台及吊装孔盖板部位等区域）、火灾（配电室、电缆

• 10 •

通道、油库、液压站等区域)、触电(电气设备、工具及照明设施)、爆炸(焦炉煤气、 高炉煤气、转炉煤气)、中毒和窒息(有限空间作业)、粉尘(物料转运过程)及噪声 (风机运行区域)等。

二、烧结和球团设备通用的安全技术措施

(―)—般安全要求                                    .

(H)设备检修或技术改造，应制定相应的安全技术措施。多单位、多工种在同一现 场施工时，应建立现场指挥机构，协调作业。

(12)最低气温在-5龙以下的场所，对间断供水的部件应采取保温措施。

第三节储料安全技术

一、工艺简介

由于烧结厂所处的地理位置、生产规模以及原料来源不同，所需原料的运输方式也不 尽相同。沿海地区、离江河较近的主要采用船运方式，不具备船运条件的则以陆运方式为 主，大中型烧结厂陆运烧结原料主要以火车运输为主，有的产品釆用汽车运输。

烧结厂用料量大，品种多，而且一般远离原料产地，为了获得稳定的产品供应以满足 烧结连续生产，应设置原料场或原料仓库。

(―)原料中和

根据生产要求的原料配比，利用混匀设施将原料均匀堆置在料场内，铺成又薄又长的 料层，这种作业称为原料的平铺混匀作业，也称为原料的中和，经混匀后的原料混合物称 为混匀矿。

为缓解原料供应和生产用料的不平衡，保障输出原料成分的稳定，对于矿源远离钢铁 厂的大厂而言，往往建设混匀料场。根据料场建设情况可分为室内混匀料场和露天混匀 料场。

烧结生产除对熔剂化学成分有要求外，对其粒度也有一定的要求，一般要求粒度为 0~3mm的含量不低于90%。通常在烧结厂使用的熔剂(石灰石或白云石)的粒度为O ~ 40 mm,有时高达IOOmm,在配料前必须将熔剂破碎至生产所要求的粒度。

为了保证熔剂破碎产品的质量和提高破碎机生产能力，由破碎机和筛分机共同组成破 碎流程。一种为一段破碎与筛分组成闭路流程，筛下物为合格产品，筛上物返回与原矿一 起破碎；另一种为预先筛分与破碎组成闭路流程，原矿首先经过预先筛分，分出合格的粒 级，筛上物进入破碎机破碎后返回，与原矿一起进行筛分。

烧结厂常用的固体燃料有碎焦和无烟煤，其破碎流程是根据进厂燃料粒度和性质来确 定的，一般固体燃料要求。~3mm的含量不低于70% O当进厂粒度小于25 mm时，可釆 用一段四辐破碎机开路破碎流程；如果粒度大于25 mm,应考虑两段开路破碎流程，采用 对辗破碎机粗破，再釆用四辗破碎机细破。

烧结厂的物料运输一般采用带式输送机，这种设备输送量大、投资省、易维护。此 外，还有斗式提升机、板式输送机和链板式输送机等。随着科学技术的发展，在带式输送 机的基础上使用了气垫带式输送机和管状带式输送机，还有风动输送设备等。

二、安全技术

(-)储料设备主要危险有害因素及安全技术措施

原料储料设备设施分布广、人员比较分散、粉尘大、作业环境差，工人的劳动强度 大、易疲劳，存在诸多危险有害因素。原料储料设备主要有：翻车机、堆取料机、锤式破 碎机、对辗破碎机、四辐破碎机及带式输送机等。

翻车机是一种大型的卸车设备。它具有效率高、 耗电少等优点。翻车机分为转子式和侧翻式两种。翻 车机结构示意图如图2-3所示。

（9）禁止在吊起的车皮下作业，“心盘”销子应使用长的棍棒拨直复位。

堆取料机是现代化工业大宗散状物料连续装卸的高效设备，已广泛用于钢铁厂散料存 储料场的堆取作业。按照功能不同可以分为堆料机（图2-4）、取料机（图2-5）、堆取 料机（图2-6）等。

I-卸料端；2—俯仰装置；3-悬臂梁装置；4-走行装置；5—悬臂带式输送机装置；6—门座架装置; 7—回转装置；8—支承梁架；9—司机室；IO-配电室；Il-润滑装置；12—门型旋转架装置； 13—尾车；14一变压器室；15—除尘装置；16—⅛信电缆卷筒装置；17—动力电缆卷筒装置 图2-4堆料机结构示意图

1 一斗轮；2一前臂架；3-悬臂带式输送机；4-司机室；5-⅛气室；6—装转矣；7—门座架;

8—回转机构；9—前驱动台车；导料架；n一后愛动台车；12—⅛⅛tl构； 13—电机系统；14 一电线巻筒；15一平衡架

图2-5取料机结构示意图

1）堆取料机主要危险有害因素

（1） 堆取作业时悬臂未抬升到足够距离就启动回转，存在机械伤害危险。

（2） 堆取料机行走时存在被轨道轮轧伤和机架碰撞的危险。

1一斗轮机构；2—悬臂带式输送机；3—主带式输送机；4—行走机构;

图2-6堆取料机结构示意图

2)堆取料机安全控制措施

烧结厂石灰石和白云石破碎时所用的破碎机多为锤式破碎机，它具有产量高、破碎比 大、单位耗电量小和易维护等优点。锤式破碎机按转子旋转方向不同分为不可逆式破碎机 (图2-7)和可逆式破碎机(图2-8)两种。可逆式破碎机作业率高，锤头倒向使用寿 命长，且能保证较好的破碎效率。目前，烧结厂较普遍使用可逆式锤式破碎机。

5                                6       7

1 一条筛;2—架体;3—格板;4 一转子;5—单通轴承;6—贯通轴承;7—弹性联轴器;8—电动机 图2-7不可逆锤式破碎机结构示意图

D锤式破碎机主要危险有害因素

2)锤式破碎机安全控制措施

目前，国内烧结厂用于固体燃料破碎的设备有对辐破碎机(图2 -9)、四辑破碎机

1 一转子轴;2—转子；3一锤头;4一悬挂锤头小轴;5—算板;6—轴承座;7—检查孔门；8-机壳;9一折转板 图2-8可逆锤式破碎机结构示意图

（图2 - 10）、反击式破碎机（图2-11）O对親破碎机是二段破碎流程中常见的用于粗破 的设备，四辗破碎机一般用于细破。

免费资料 老姚注安Q群:819223280

1 一电动机；2—齿轮联轴器；3一小胶带轮；4一轴承座；5一架体部；

图2-9对辗破碎机结构示意图


1 一辗子；2—调整螺杆；3-汶压机构；4一车辐机构；5—下料槽;

6—混凝土基础；7—棍轴；8—传动皮带

图2-10四辐破碎机结构示意图



1 —电动机；2—联轴器；3—机体；4—前反击板；5—转子；6—后反击板 图2-11反击式破碎机结构示意图

燃料破碎设备的危险有害因素及安全技术措施与锤式破碎机相同。

带式输送机具有基建投资省、运输量大、工作可靠、操作方便、转向灵活、维护便捷 等特点，它的使用范围相当广泛，可作为冶金、煤炭、化工、电力、交通运输等部门的运 输设备。适用于运输密度为0.5~2.5t∕r∏3的各种块状、颗粒状、粉状散料或成件物品， 是烧结厂物料运输的最主要运输设备。图2-12所示为带式输送机结构示意图。

D带式输送机主要危险有害因素

1 一驱动机构；2—头轮；3—输送带；4—上托辗；5—导料拦板；6—漏斗;

生机械伤害事故。

2)带式输送机安全控制措施

带式输送机系统应采用具有监视、操作、控制和保护功能的工业控制计算机系统。带 式输送机应安装下列安全装置：输送带打滑、跑偏及溜槽堵塞的探测器；机头、机尾自动 清扫装置；倾斜带式输送机的防逆转装置；紧急停机装置(两侧通行时，两侧均应安 装)；自动调整跑偏装置；所有转动和活动部位安全防护装置。带式输送机卸料小车应设 夹轨器，其轨道两端应有限位开关。带式输送机安全防护装置应设专人定期检查和校验, 并应在整个寿命周期内保持安全防护水平不下降。维修时临时拆除或移位的安全防护装置 在维修完成后应及时复原。

带式输送机支架高度应使输送带最低点距地面不小于0.4 m,通廊两侧人行通道净宽 不应小于0. 8 m,单侧人行通道则不应小于1. 3 m0沿输送机走向每隔50 ~ 100 m应设一 个过桥，过桥走台平面的净空高度应不小于1.6 m。带式输送机的传动装置、机头、机尾 和机架等与墙壁的距离不应小于Im。机头、机尾和拉紧装置应有防护设施。带式输送机 侧面的人行道倾角大于6。时，应有防滑措施；大于12。时，应设踏步。釆用长溜槽运料， 应设防堵振料装置。需人工清扫的溜槽，上部应设平台，以利于操作安全。带式输送机通 廊，应设置完整、可靠的通信联系设备和足够照明，并应设有消防设施。封闭式带式输 送机通廊，应根据物料及扬尘情况设除尘设备，并保证带式输送机与除尘设备联锁 运转。

带式输送机宜加罩。未加罩的应在机架两侧的下列地点设置钢制挡板：人工挑拣杂物 处，除铁器下需要人工拣出铁物处，起落输送带分流器及清扫溜槽处，人工跑盘及人工釆 样处，其他经常有人操作的地方。

带式输送机应执行以下安全操作规程：

第四节烧结安全技术

一、 工艺简介

烧结工艺流程包括配料、混合制粒、烧结、成品整粒等工序。

（―）配料

配料是指按烧结矿的质量指标要求和原料成分，将各种原料（含铁料、熔剂、燃料 等）按一定比例配合在一起的工艺过程。

（二） 混合制粒

混合制粒是将配料配好的各种物料进行混合，在混合的过程中添加必要的水分，使混 合料润湿、造球的工艺。一般釆用两次混合工艺。一次混合的目的是将配好的烧结混合料 混匀并加水润湿；二次混合主要是对已润湿混匀的烧结混合料进行造球并补加水分，提高 烧结混合料的透气性。有的烧结厂还采用三次混合工艺，一是逬一步制粒，二是进行固体 燃料二次添加，以达到改善烧结混合料透气性和降低燃料消耗的目的。有的还采用造球盘 制粒，实施小球烧结。

（三） 烧结

通过布料将混合料平铺在烧结机台车上，用气体或液体燃料对烧结料表面点火，使烧 结料中的固体燃料被点燃，并在抽风条件下自上而下继续燃烧，烧结料在高温的条件下产 生一系列物理化学反应，产生一定量的液相，在液相冷却、结晶后形成烧结饼。

（四） 成品整粒

成品整粒是通过热破碎、冷却、冷筛分及成品运输等工艺将烧结饼进行冷却、整粒分 级。粒度为5~50mm的部分为成品烧结矿，其中，分出粒级为IO ~ 20 mm的部分作为铺 底料，粒度小于5 mm的为返矿。

二、 安全技术

（一）烧结主要设备危险有害因素辨识及安全控制技术

烧结工艺涉及的机械设备多，生产过程中采用高炉煤气或焦炉煤气点火，在主抽风机 运转产生高负压作用下生产高温的烧结矿，还涉及蒸汽、压缩空气等能源介质。生产过程 中存在诸多危险有害因素。

烧结主要设备包括：混合机、烧结机、环式冷却机（简称环冷机）、抽风机、成品振 动筛和除尘器等。

圆筒混合机是烧结生产中用于混合料混匀和制粒的主要设备。设备部件包括筒体、托 轮装置、齿轮传动装置、挡轮装置、进料端漏斗及密封罩、出料端漏斗及密封罩、加水 （蒸汽预热）装置等。图2-13所示为圆筒混合机结构示意图。

1）混合机设备危险有害因素辨识

（1）混合机托辐上部安装有喷油系统，在该区域行走存在滑跌摔伤的危险。

1 一加水装置；2—出料端漏斗及密封罩；3—防护罩；4—挡轮装置；5—筒体；

6一齿轮传动装置；7—托轮装置；8—进料端漏斗及密封罩

图2-13圆筒混合机结构示意图

2)混合机设备安全控制措施

C)人员站在粘料的侧面清理，严禁人员站在顶部粘料的正下方。

烧结的目的是将铁矿粉进行造块，为高炉提供优质的人造富矿。按照烧结设备和供风 方式的不同，可分为鼓风烧结、抽风烧结和烟气中烧结。抽风烧结又分为连续式和间歇式 烧结。连续式烧结设备有带式烧结机和环式烧结机等。目前，大多数烧结厂釆用带式烧结 机抽风烧结。带式烧结机主要由主电机、柔性传动装置、头部星轮装置、烧结机轨道及骨 架、风箱装置及烟道系统、台车、尾部星轮移动架、点火炉装置、铺底料装置、圆辗给料 装置、辐式布料装置、单辐破碎设备及料仓结构等构成。带式烧结机配置示意图如图2-14所示。

12  3

敲料婦

1—头部星轮；2-柔性传动；3一铺底料装置；4-圆辐给料装置；5—辗式布料器；6—点火器;

①接触单辗密封罩或进入密封罩内作业要采取隔热措施，避免皮肤直接接触设备造 成烫伤。

从机尾卸下的烧结饼温度为750 ~800 ,需要冷却到150 CC以下，才有利于运输和 高炉的冶炼。冷却方式有机上冷却和机外冷却。机外冷却最常见的是带式冷却机(简称 带冷机)和环冷机。大型烧结工艺冷却多釆用鼓风环冷机(图2-15)0

I-挡轮；2—鼓风机；3—台车；4—摩擦轮；5—电动机；6—驱动机构；7—托轮；8—破碎机 下溜槽；9—给矿斗；10—罩子；11—⅛轨；12一板式给矿机；13—运料皮带； 14—卸灰皮带；15—卸灰阀；16—灰斗；17—摩擦盘；18—卸料斗 图2-15鼓风环冷机结构示意图

1)环冷机危险有害因素辨识

环冷机和带冷机的危险有害因素基本相同，本书以环冷机为例来介绍。

2)环冷机安全控制措施

烧结的风机主要采用叶片单级式、尺寸大型化、高功率、高电压、中等转速的离心式 抽风机，起到提供助燃空气，使烧结料中的固体燃料充分燃烧，强化烧结，提高烧结生产 率的作用，同时将烧结过程中产生的各种气体经烟道、除尘器后由烟囱排岀。抽风机主要 由电机、联轴器、风机转子、机壳、风门调整机构、润滑系统构成。图2-16所示为抽风 机传动ZN意图。

1—联轴器；2—支丞轴承箱；3—支承■轴承；4—风扇；5—转子；6—密封；7—端盖;

D抽风机危险有害因素辨识

2)抽风机安全控制措施

成品振动筛在烧结工艺过程中主要起到分级整粒的作用,即将冷却后的烧结饼料分成 大小成品、铺底料和返矿，铺底料和返矿返回烧结流程重新进行烧结，大小成品输送至高 炉。振动筛按振动轨迹可分为直线振动筛、圆振动筛和椭圆振动筛等。成品振动筛大多采 用直线振动筛(图2-17)和椭圆振动筛(图2 -18)。

1—除尘罩；2—激振器；3一漏斗；4一隔振架；5—筛箱 图2-17直线振动筛

1—除尘罩；2—激振器；3—筛箱；4—隔振架；5—漏斗 图2-18椭圆振动筛

D成品振动筛危险有害因素辨识

2)成品振动筛安全控制措施

烧结过程产生的粉尘较多，根据实际情况釆用不同的除尘器进行除尘，按照除尘机理 主要分为机械除尘器(重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器)、过滤式除尘器(布袋除 尘器和颗粒层除尘器)、湿式除尘器(低能湿式除尘器和高能文氏管除尘器)、电除尘器、 电袋复合除尘器等。最常用的是脉冲布袋除尘器(图2-19)和电除尘器(图2-2O)O

I-卸灰阀；2—支架；3—灰斗；4—箱体；5—滤袋；6一袋笼；7 —电磁脉冲阀；8—储气罐；

1)除尘器危险有害因素辨识

O)'烧结机机头电除尘器和脱硫布袋除尘器烟气腐蚀性较强，在除尘器顶部作业存 在顶部塌陷坠落危险。

1 一第一电场；2—第二电场；3—第三电场；4一收尘极板；5—芒刺型放电线；6—星形放电线；

7一收尘极振打装置；8—放电极振打装置；9-进口气流分布板；10—进口喇叭管； U-出口喇叭管；12—阻流板；13—贮灰斗

图2-20电除尘器结构示意图

2)除尘器安全控制措施

(二)烧结安全通用技术措施

（3） 烧结面积50 r√以上的烧结机应设置中间过桥，烧结机台车旁应设观察平台。

（4） 烧结机双烟道烟囱底部应设隔墙，防止窜烟。

（5） 职业卫生防护方面：

烧结生产过程中的职业病危害因素主要是粉尘、物理因素（噪声和高温）、化学毒物 及放射性物质。

高温主要存在于烧结机、单辐破碎机、冷却机、筛分系统及成品运输机等岗位。高温主 要影响人体体温调节、水盐代谢的生理功能，可引起中暑。此外对人体的消化系统、神经系 统、心血管系统等也有影响。高温危害的防控主要有：有效隔热、通风降温及个体防护等。

第五节球团安全技术

一、工艺简介

球团工艺包括熔燃制备、预配料、干燥、馄压、配料、混合、造球、焙烧和成品分级 等工序。

（-）熔燃制备

燃料和熔剂一般进厂粒度都比较大，为了满足球团生产的需要，必须进行细磨。燃料 和熔剂细磨后的粒度都要求为-200目（小于0. 074 mm）大于95% O

（二） 预配料

预配料就是根据配料要求的球团矿的品位，通过计算，将使用的各种铁精矿按照比例 进行给料，完成铁精矿的预先配料。

（三） 干燥

球团厂生产用铁精矿一般都是由选矿厂脱水后供应的。但精矿含水量都比造球适宜水 分高，因此球团厂要采取措施控制水分才能达到良好的造球效果。干燥设备一般选用圆筒 干燥机。.

（四） 丰昆压

铁精矿原料的粒度较粗，不符合造球工艺对原料的要求，一般选用高压辗磨机对原料 进行辗压，以增加物料的比表面积，改善原料的成球性能。铁精矿经过辗压处理，比表面 积增加300 ~500 cm2∕g,并且精矿颗粒多为针状、片状、条状颗粒，在造球过程中引起的 搭桥式机械咬合力，提高了生球的强度。

（五） 配料

配料就是根据高炉要求的球团矿化学成分，通过计算，将使用的各种原料按照比例进 行给料。

（六） 混合

原料混合的主要目的是将配合料中各组分仔细的混匀，从而得到成分均一的混合料。 只有均匀的混合料才能保证造球过程稳定，降低黏结剂用量，才能生产出质量均匀的球 团矿。

（七） 造球

造球又称滚动成型，细磨物料在造球设备中被水润湿后，通过机械力和毛细水的作用 而成球，并且，由于存在毛细引力、颗粒之间的摩擦力及分子引力等，使生球具有一定的 机械强度。

（八） 焙烧

焙烧球团矿包括生球干燥、预热、焙烧、均热和冷却5个阶段。生球干燥阶段进行的 主要反应是蒸发生球中的水分。预热阶段的主要反应是磁铁矿氧化成赤铁矿，碳酸盐矿物 分解，硫化物的分解和氧化，以及某些固相反应。焙烧阶段的主要反应有铁氧化物的结晶 和再结晶，晶粒长大，固相反应以及由此而产生的低熔点化合物的熔化，形成部分液相， 球团矿体积收缩及结构致密化。均热阶段主要目的是使球团矿内部晶体长大，尽可能使它 发育完整，使矿物组成均匀化，消除一部分内部应力。冷却阶段将球团矿的温度冷却到运 输皮带可以承受的温度。

（九） 成品分级

冷却后的球团矿通过振动筛分出一部分大于9 mm粒级的成品作铺底、边料用，其他 的成品球团矿用成品带式输送机系统转运至高炉矿槽，也可通过带式输送机运送至料场 堆存。

二、安全技术

（-）球团主要设备危险有害因素辨识及安全控制技术

球团工艺涉及的机械运转设备多，使用煤气高温焙烧，特种设备多，同时存在煤粉、 天然气等易燃易爆物质，生产过程中存在诸多危险有害因素。

球团主要设备包括：干燥窑、辗压机、立式磨煤系统、混合机、造球机、链篦机-回 转窑-环冷机或带式焙烧机、抽风机、成品振动筛和除尘器等。其中抽风机、成品振动筛 和除尘器设备与烧结工艺中的相关设备相同，其危险因素及安全控制措施见烧结部分。

I-干燥窑

干燥窑是球团生产中用于铁精矿干燥的设备。设备部件主要包括燃气炉、窑体、托轮 装置、齿轮传动装置、引风机、布袋除尘器等。图2-21所示为干燥窑结构示意图。

1）干燥窑危险有害因素辨识

（1） 煤气管道及阀门、煤气排水器、煤气炉点火器等煤气区域存在煤气泄漏造成中 毒的危险。

（2） 煤气管道及煤气炉点火器存在煤气爆炸的危险。

I-筒体；2—齿圏；3—托轮圈；4一驱动齿轮

图2-21干燥窑结构示意图

2)干燥窑安全控制措施

球团生产对原料的粒度及粒度组成有严格要求，高压辐磨机普遍用于球团原料的细磨。 高压辐磨机是在传统辐机的基础上改进而成的，通过给活动辗施以高压使得边界受约束的物 料通过两个相向转动的辐子受挤碎产生细粒级。高压馄磨机主要由工作辗、传动系统、压力 系统、机架、给料和排料装置、控制系统组成。图2-22所示为辗压机结构示意图。


5


--

-脚 一

∣s1⅛ /


1一定辐；2—动辐；3—电机；4—传动装置；5—下料口 图2-22辐压机结构示意图

球团生产系统中，回转窑喷煤或物料配加使用的煤粉由立式磨煤系统制备。立式磨煤 系统配套设备：收集器、排粉风机、燃气炉、立式磨煤机和全封闭电子皮带秤等。

原料混合的主要目的是将配合料中各组分仔细地混匀，从而得到成分均一的混合料, 球团矿质量的好坏在很大程度上取决于混合料中各组分分布的均匀性。目前，我国球团大 多用轮式混合机和强力卧式混合机混匀物料。强力混合机为水平圆筒混合机，筒体为固定 卧式圆筒，内装特殊设计的安装在实心轴上的混合耙，混合耙在圆筒中随轴做高速运转, 使物料产生剧烈运动。图2-23所示为强力卧式混合机结构示意图。

1 2        3       2                      5

4

I-装料端；2—检查盖；3—人孔门；4一卸料装置；5—驱动装置

图2-23强力卧式混合机结构示意图

造球是细磨物料在造球设备中被水湿润，借助机械力的作用而滚动成球的过程。目前 球团生产主要采用圆盘造球机和圆筒造球机进行造球。圆盘造球机是一个带边板的平底钢 质圆盘，工作时绕中心线旋转。它的主要构件是：圆盘、刮刀、给水管、传动装置和支撑 机构。图2-24所示为圆盘造球机示意图。

5                          7

ɪ—圆盘；2—齿圈；3—主轴；4—端盖；5—机座；6—■钗链；7—液压千斤顶；8—洒水喷嘴；9—传动齿轮 图2-24圆盘造球机结构示意图

链篦机是链篦机-回转窑球团法生产工艺的专用履带式热工设备，其作用是将合格生 球依次经过抽风干燥段区域和预热段区域，从而完成脱水、预热、氧化过程，之后经铲料 板送入回转窑中。图2 -25所示为链篦机结构示意图。

I-机架；2—上罩；3—运行链；4—风箱；5—灰箱；6—主传动；7—篦板；8—烟囱

图2-25链篦机结构示意图

回转窑是对散状物料或浆状物料进行加热处理的一种回转圆筒形的煨烧设备，在链篦 机-回转窑球团生产系统中用于完成氧化球团的焙烧工序。

回转窑是一个带有一定斜度倾斜安装在支承装置上的薄壁圆筒，由传动装置带动其缓 慢转动。经链篦机预热的球团从窑的进料端(窑尾)加入，由于筒体倾斜安装，窑内物 料在沿周向翻滚的同时沿轴线移动，从窑尾缓缓地流经整个筒体，在卸料端(窑头)排 出筒体，燃料从窑头喷入窑内高温区(1250 ~ 1350 OC )燃烧，并向窑尾流动，热烟气与 物料逆向流动。物料在筒体内翻转和移动的过程中，同时进行高效率热交换和复杂的物理 化学变化，完成物料的焙烧过程。图2 -26所示为回转窑结构示意图。

I-筒体；2—喷枪；3—齿圈；4—托轮圈；5—窑头冷却风机；6—窑尾冷却风机；7—耐火窑衬 图2-26回转窑结构示意图

1)回转窑危险有害因素辨识

2)回转窑安全控制措施

从回转窑排出的温度大约125。tC的热球团矿，需要冷却到150 CC以下，才有利于运 输和高炉的冶炼。冷却方式有机上冷却和机外冷却。机外冷却常用的设备有环式冷却机、 带式冷却机、盘式冷却机、桥式冷却机、塔式冷却机和振动冷却机等。目前，最常用的机 外冷却设备是环式冷却机和带式冷却机，大型球团生产多釆用环式冷却机。球团采用的环 冷机结构形式与烧结采用的基本相同。

D环冷机危险有害因素辨识

球团环冷机危险有害因素基本与烧结环冷机相同，此外：

2)环冷机安全控制措施

球团环冷机安全控制措施基本与烧结环冷机相同，此外：

带式焙烧机是带式焙烧机球团法生产工艺的热加工设备，其作用是将合格生球依次经 过鼓风干燥、抽风干燥、预热、焙烧、均热、一次冷却和二次冷却等若干工艺段，从而完 成脱水、预热、氧化、高温固结和冷却等，以使球团矿理化性能和冶金性能满足高炉冶炼 要求。单台带式焙烧机完成全部焙烧过程，代替链篦机-回转窑球团法生产工艺中的链篦 机、回转窑、环冷机。图2-27所示为带式焙烧机结构示意图。



M幵顷 Em m, ιτjττττ??


I-头部星轮；2—风箱；3—烟罩；4一台车；5—风箱；6—机尾移动架;

7一尾部星轮；8—散料皮带；9一烟道；10—风机；11—机尾卸料仓 图2-27带式焙烧机结构示意图

(1)煤气区域：带式焙烧机烧嘴使用焦炉煤气或高炉煤气作为点火燃料，在生产或 检修过程中易造成煤气泄漏事故。煤气设备的检修和动火、煤气点火和停火、煤气事故处 理和新工程投产验收，应执行《工业企业煤气安全规程》(GB 6222)的相关规定，煤气设

.44 .    更多免费资料老姚注安Q群：

总群819223280 建筑1028036193 化工747012873 其他628721411 备生产应执行煤气区域安全控制措施。

(二)球团安全通用技术措施

球团生产过程中的职业病危害因素主要是粉尘、物理因素(噪声和高温)、化学毒物 及放射性物质。凡进入有害作业场所进行作业的人员，必须按规定穿戴好劳动防护用品， 同时按照可能接触的有害物质种类，佩戴性能可靠的检测仪器进入作业现场，严禁患有职 业禁忌证人员从事禁忌作业。

高温主要涉及带式焙烧机、链篦机、回转窑、环冷机及成品运输机等岗位。持续接触 热源后，应轮换作业和休息，休息时应脱离高温环境，并适当饮用含盐饮料，以补充身体 流失的盐分。现场配备防暑药品，当身体出现头晕、恶心等中暑征兆时，应当及时脱离高 温场所，服用防暑药品，并躺下休息；如果身体状况无好转，应立即送往医院治疗。工作 人员在高温区作业时，应佩戴防高温手套、穿隔热服。

第三章焦化安全技术

第一节 工艺设备设施概述

根据不同需求，把性质各异的煤按一定的比例混合在一起，隔绝空气加热到950 ~ 1050 Y ,经过干燥、热解、熔融、黏结和固化等阶段最终形成焦炭的过程，叫高温炼焦。 高温炼焦制得的焦炭主要用于高炉炼铁，同时也是铸造、电石、气化及有色金属冶炼等工 业的燃料或原料。炼焦过程中生成的荒煤气经过分离、净化和精制可回收到多种芳香炷和 杂环化合物，是医药、染料、合成纤维、涂料和国防等工业的原料。净化后的焦炉煤气既 是高热值的燃料，也是合成燃料、合成氨、甲醇等有机合成工业的原料。高温炼焦既是冶 金工业的重要组成部分，也是煤炭综合利用最成熟、应用最广泛的方法。

焦化工艺一般分为备煤、炼焦、焦炉煤气净化及化产品深加工等工序。

—、备煤

备煤是指炼焦煤的准备过程，是把单种煤加工制备成符合质量要求的炼焦用煤的工艺 过程。其主要工序包括原料煤受卸、储存、配合、粉碎、混匀及输送等。北方寒冷地区还 有解冻和冻块破碎等工序。

为了充分利用宝贵的煤炭资源，工业炼焦过程均釆用配煤炼焦。配煤炼焦是把不同煤 化程度的煤按一定比例配合，利用不同煤种在性质上的互补原理，生产符合质量要求的焦 炭。配煤装置有两种：一种为独立的配煤室，另一种为近几年广泛采用的储配合一的大直 径筒仓室内煤库。

为扩大配煤炼焦资源，提高焦炭质量，降低配煤成本，可釆取的主要技术措施有：装 炉煤调湿（CMC）、捣固炼焦、配型煤炼焦、风力选择粉碎以及添加瘦化剂炼焦等。

选择合理的备煤工艺流程对于长期稳定焦炭质量至关重要。其主要区别在于煤的粉碎 装置、配合装置及加工方式不同。常见的工艺流程有先配煤后粉碎工艺（图3-1）、先粉 碎后配煤工艺（图3-2）、分组粉碎工艺等。

图3-1先配煤后粉碎工艺流程

4IHlHiHlHlHI]

二、炼焦

炼焦是配合煤在焦炉炭化室内吸收燃烧室热量，经过高温干馋形成焦炭和荒煤气的工 艺过程。为达到稳产、优质、低耗、长寿、环保的目的，要求各炭化室的焦饼在规定的结 焦时间内沿长向和高向同时均匀成熟，制定并严格执行焦炉加热制度是炼焦生产的主要内 容。焦炉生产操作主要包括装煤、推焦、拦焦和熄焦等过程，这些操作均由焦炉机械 完成。

炼焦煤从煤塔进入装煤车，称量计重后装入炭化室进行高温干馋，达到规定的结焦时 间焦炭成熟后，由推焦车和拦焦车分别打开机、焦侧炉门，拦焦车将导焦栅对准待出焦的 炭化室，推焦车将焦炭从炭化室内推出，落入熄焦车车厢（或焦罐），送往熄焦塔用水熄 焦（或送往干熄焦炉用循环气体熄焦），湿法熄焦后的焦炭，经晾焦台通过带式输送机送 往筛焦楼贮存、筛分（干熄炉排出后的焦炭，通过带式输送机经炉前焦库缓冲后送往筛 焦楼贮存、筛分）,筛分后的冶金焦直接送往炼铁厂。炼焦煤干僭过程中产生的荒煤气经 上升管、桥管、集气管、吸气管，被循环氨水冷却后送往煤气净化车间进行净化。炼焦生 产工艺流程如图3-3所示。

图3-3炼焦生产工艺流程

三、 焦炉煤气净化

在炭化室内隔绝空气高温加热的条件下，煤质发生一系列的变化，在生成焦炭的同 时，还裂解生成挥发性产物荒煤气。荒煤气中含有许多种化合物和杂质，必须经过净化处 理才能使用。一般采用冷却和各种吸收剂处理，可提取或制得煤焦油、硫酸铉、蔡、粗 苯、硫黄等化学产品，并得到净焦炉煤气。

焦炉煤气净化过程通常包括冷凝鼓风、脱硫脱氧、氨回收、苯回收等工序，焦化厂可 根据自身情况选择不同的工艺路线。图3 -4所示为常见的焦炉煤气净化工艺流程。

四、 粗（轻）苯加氢及煤焦油加工

（-）粗（轻）苯加氢                                       •

粗苯主要由苯、甲苯、二甲苯等苯族炷组成，另外还有不饱和化合物和少量含硫、 氮、氧的化合物，其中苯、甲苯、二甲苯含量占90%以上。粗苯精制就是将粗苯加工成

. 48 .

图3-4焦中煤气净化工艺流程

苯、甲苯、二甲苯等产品，其方法主要有酸洗精制法和加氢精制法。酸洗精制法净化效果 差，苯类产品收率低，产生的酸焦油、再生酸等严重污染环境，因此我国产业政策明令淘 汰该工艺。

粗苯加氢，就是利用催化剂加氢净化，清除粗苯中的各种杂质，再精馆得到苯类产 品。按反应温度的不同分为低温加氢、中温加氢和高温加氢三种工艺（表3-l）o

表3-1粗苯加氢工艺类型

苯加氢工艺

加氢反应温度/cC

催化剂

_____工艺特点_____

低温加氢

35。 ~380

COO — MoO2 - Fe2 O3

主要进行脱硫、脱氮、脱氧和加氢饱和反应。采用 共沸精馅、萃取精馋等方法

中温加氢

500 -550

Cr2。3 _ MOe)2 - ʌɪɪ θ3

脱烷基反应和芳炷加氢裂解反应弱。当苯、甲苯中 饱和燈含量高时，釆取萃取精馅分离出饱和炷

高温加氢

600-650

Cr2O3 - Al2 O3

主要进行脱硫、脱氮、脱氧、加氢裂解和脱烷基反 应。采用高效精俺法，分离加氢油

高温（LlTOL法）加氢精制框图，如图3-5所示。

粗苯f 预蒸馋-加氢预处理—LlTOL加氢—加氢油 氢精制-重整转化-T甲苯清洗-脱除硫化氢 氢储存'

低温（K-K法）加氢净化工艺框图，如图3-6所示。

图3-6低温（K-K法）加氢净化工艺框图

（二）煤焦油加工

煤焦油是煤在干個气化过程中生成的黏稠状液体。根据工艺和干偕温度不同，煤焦油 分为低温煤焦油（干懼温度450 ~650 tC ）ʌ中温煤焦油（干偕温度600 ~800tC）∖高温 煤焦油（干储温度900 ~1000 tC ）o

高温煤焦油是由芳香炷组成的复杂混合物。通常根据煤焦油组分沸点不同，采用蒸儲 方法把其分割成轻油偕分（V 170 QC ）、酚油偕分（170 ~210 cC）、荼油儲分（210 ~230龙）、 洗油偕分（230 ~300龙）、一蔥油儲分（300 ~330 tC）和二蔥油偕分（330 ~360 tC）,蒸 儒残液为煤焦油沥青。

煤焦油蒸偕包括加热、蒸发、分僧及冷凝冷却等化工单元。按蒸偕塔压力一般分为常 压蒸偕、常-减压蒸僭和减压蒸馋等工艺流程。煤焦油蒸偕工艺流程如图3-7所示。蒸 偕所得各组分僭分釆用物理和化学方法进一步处理，可取得多种化工产品。

第二节备煤安全技术

_、工艺概况

为给焦炉提供数量充足、质量合格的煤料，备煤车间通常建有煤的受卸、储存、配 合、粉碎、输送等工序和设施。寒冷地区还需设置解冻库和破冻块装置。为扩大炼焦煤资 源，改善焦炭质量，节能降耗，有的企业釆用了煤调湿、成型煤、风选粉碎等煤预处理 技术。

（-）煤的解冻

寒冷地区的焦化厂，采用铁路运输炼焦煤时，冬季在运输途中会发生冻结现象，影响 车辆周转，甚至影响炼焦生产，为此，需建解冻库。解冻库主要有热风式解冻库和煤气红 外线解冻库两种形式。热风式解冻库主要由解冻库房、燃烧炉、鼓风机、仪表室、热风管 道和废气循环管道等组成。煤气红外线解冻库的辐射器由煤气喷嘴、壳体和金属网组成。 由于此方法对煤气质量要求高，易发生着火、煤气中毒事故，故很少釆用。

（二） 煤的受卸

炼焦煤一般釆用公路、铁路运输方式，有的企业釆用水路运输方式。汽车运输非自卸 车采用汽车螺旋卸车机、受煤坑进行卸车，主要设备为汽车螺旋卸煤机，自卸车可到受煤 坑自动翻卸。铁路运输釆用翻车机自动卸车作业线或螺旋卸车机受煤坑卸车。翻车机自动 卸车作业线有通过式和折返式两种形式。其主要设备有：翻车机、重车调车机、空车调车 机、迁车台、夹轮器和逆止器等。火车螺旋卸车机受煤坑卸车主要设备为火车螺旋卸 车机。

（三） 煤的储存

煤的储存釆用3种形式：斗轮堆取料机露天储煤场、筒仓煤库和圆形室内煤场。斗轮 堆取料机露天煤场具有投资省，储存量大，利于煤料均匀化和脱水的优点，但也存在着煤 料自然流失、环境污染等缺点。其主要设备为斗轮堆取料机，辅助设备为推土机或装载 车。筒仓煤库的优点有环境污染小、煤料损耗低、占地少，可实现储配合一；缺点是缺少 了煤料脱水和混匀过程。圆形室内煤场主要由圆形煤场堆取料机、带式输送机、振动给料 器、通风系统、土建结构及辅助设施组成。该方式优点在于环境污染小，煤料流失少，储 量大，占地少，但缺少煤料混匀的过程，此法在我国应用较少。

（四） 配煤

配煤装置目前有独立配煤和储配合一的筒仓煤库两种方式。配煤操作和系统组成大体 相同，其主要组成部分有：筒体、下料装置、给料设备、称量设备（电子秤或核子秤） 和控制系统。为防止堵料，还设有空气炮等辅助系统。

（五） 成型煤

成型煤或称部分煤压块配煤，是将炼焦原料煤的一部分（30% -40%）加一定量的 黏结成型煤剂混捏（或不加黏结剂），压制成具有一定形状、大小的型块，再按一定比例 和原料煤配合，装入焦炉炼焦。

成型煤是炼焦生产中应用最成熟的新技术之一，这种技术可以扩大炼焦煤资源，将弱 黏煤或不黏煤用于炼焦，摆脱或减轻焦炭生产受煤种制约的被动局面，特别是对于缺少炼 焦煤却有非炼焦煤的地区，利用当地煤炭生产型煤，进行配型块炼焦，可以减轻运输负 担，降低生产成本，提高经济效益。

（六） 煤的粉碎

由于焦炭质量与配合煤的粒度及粒度分布密切相关，为此必须对原料煤进行粉碎，以 使得各种煤粒度及粒度分布处于最佳状态。煤的粉碎设备有笼型、反击式和锤式等多种形 式。笼型粉碎机的优点在于粉碎粒度均匀、粉碎细度高，粉碎后煤中小于0.5 mm粒级含 量少。但也存在着生产能力低，设备重，能耗高，检修量大等缺点，因此采用较少。釆用 较多的为锤式或反击式粉碎机，反击式粉碎机以冲击粉碎为主，结构简单、能耗低，质量 轻，维修方便，但锤头转动速度较大，锤头磨损快，作业环境较差。

（七） 煤的输送

备煤和运焦系统的煤和焦炭都是经过带式输送机运送。主要由输送带、托辐、卷筒、 传动装置和张紧机构组成，具有结构简单、操作可靠、维修方便等优点。

（八） 煤调湿

煤调湿（CMC）是“装炉煤水分控制工艺”的简称，是利用外加热能在装炉前对炼 焦煤料的水分进行调节，以达到降低炼焦耗热量、提高焦炉产能、改善焦炭质量或扩大弱 黏煤用量的目的。煤调湿工艺流程主要有：导热油调湿、蒸汽调湿和焦炉烟道气调湿。其 主要设备包括煤干燥器、除尘装置、焦油渣添加装置及输送装置等。

二、安全技术

（-）备煤主要危险有害因素分析

备煤生产过程中使用的主要设备中既有移动设备，也有转动设备，有的设备作业需要 多方配合（如卸车）。备煤作业现场环境差，有的属于露天作业，工人劳动强度大，因此 一旦出现管理不到位，职工违章操作，或设备存在缺陷，极易发生碰撞、夹挤、缠绕、碾 压、抛射等机械伤害。备煤带式输送机输煤流程长，程序复杂，开、停车操作频繁，如果 联锁装置失灵，人工联系不到位，就会发生机械伤害事故。统计资料显示，带式输送机的 辐筒、托辗夹挤、绞碾导致人员伤亡的事故占有较大比例，应引起高度重视。

煤在与空气接触的条件下，会吸附氧气形成煤氧络合物，使温度升高，并分解产生 CO2^ CO和等。低变质程度的煤气孔率高，吸附氧多，更易被氧化。煤所含矿物质 中的硫化铁，与空气中的氧和水蒸气发生氧化反应，放出热量，如果煤存放时间长，热量 不能及时散发，就会发生煤自燃现象。若处理不及时，或处理方法不得当，会酿成大的煤 堆火灾事故。

运煤系统积存的煤粉与空气中的氧长期接触发生氧化，会发热使温度升高，从而进一 步加剧煤粉的氧化，当温度达到煤粉的燃点时就会引起煤粉自燃，因此，积灰积料要及时 清理，特别是有煤调湿装置时，煤料湿度低，细度高，更易发生自燃，或在输送带摩擦， 暖气烘烤，电线打火，未熄灭的烟头等外界条件作用下，发生输送带着火事故。

煤粉为可燃粉尘，属乙类危险物质，具燃爆性，着火点在300 -500 cC之间，爆炸下 限浓度33~45 g∕m3 （粉尘平均粒径：5~10 μm） o高温表面堆积粉尘（5 mm厚）的引燃 温度为225 ~285 cC,云状粉尘的引燃温度为580 ~ 610龙。当煤粉在空气中达到一定浓 度，在激发能源作用下会引起爆炸，爆炸后产生的气浪会使沉积的粉尘飞扬，造成二次爆 炸事故。煤粉爆炸后不仅产生冲击波伤人和破坏建筑物，同时产生大量的一氧化碳，导致 中毒死亡事故。

煤调湿工艺使煤的水分有较大幅度的降低，除尘捕得的细粒水分更低，且粒度小，极 易满足粉尘爆炸条件，因此必须采取对应措施。

每年冬季，解冻库都担负着卸煤解冻工作。送煤气、停煤气或煤气管道抽卡盲板作 业，可能发生煤气泄漏。煤气管道排水器由于巡检不到位或发生故障，可能发生煤气泄 漏，导致人员中毒。

储煤仓（配煤槽）、煤塔需要定期清理挂料，由于储煤仓（配煤槽）、煤塔体积较大, 进出口受限、通风不良，仓塔内可能存在易燃易爆、有毒有害物质或缺氧，导致作业人员 中毒或窒息。

露天煤场煤堆过高，堆料取料不规范，特别在雨天，易发生煤堆坍塌事故，甚至造成 人员伤亡。处理煤仓、斗槽、煤塔蓬煤，清理仓壁积煤作业，安全措施及监护不到位，可 能发生煤料突然坍塌伤人事故。

运煤汽车在卸车前要经过人工采样或机械采样质检环节，卸车过程中要经过开车门， 螺旋卸煤机卸车，人工清车底等过程，加之卸煤现场场地狭窄，等待卸车车辆拥挤，如果 管理不到位，运输车辆本身缺陷（如制动、灯光、声响失效）或司机误操作，可能造成 车辆伤害。露天煤场需要推土机、装载车配合作业，煤堆较高时也可能发生车辆伤害 事故。

备煤系统供配电设施布置在备煤综合电气室，其用电设备普遍环境恶劣，受煤系统地 下设备环境潮湿，堆取料机露天作业，粉碎机、煤调湿及带式输送机等环境粉尘大，给电 气设备维护与保养带来难度，如果管理松懈，设备维护不到位，各种电气保护措施缺失， 极易发生电气事故。电气设备检修时，没有严格执行停、送电挂牌制度，也会造成触电 事故。

在煤塔、斗槽、储煤仓、带式输送机转运站、堆取料机等高处作业、检修，由于栏 杆、平台、梯子等腐蚀或缺陷，操作、检修人员未进行有效防护，易造成高处坠落 事故。

（二）备煤安全控制措施

为防止炼焦煤存放过程中氧化变质，结焦性能降低，甚至发生自燃，其储存时间不宜 过长。煤堆表面应压实，减少与空气的接触面。堆煤时不应定点布料，以免造成偏析，使 大块煤堆在下部形成风道。储煤过程中应定期检查煤堆温度，测量点应在离底部1/3堆高 处。发现温度接近50乜时，应尽快取用。如温度达到65龙时，应立即进行冷却处理。

当煤堆发生自燃着火时，如果仅是局部或表层（深度不超过Im）自燃，可用水喷淋 灭火。如果自燃部位较深，直接往煤堆上浇水，往往浸透不到着火点，还会产生水蒸气， 加速燃烧，这种情况可用钢管直接插入煤层深部，连接水源灌注，以达到降温抑制氧化自 燃的目的，同时把发生自燃部位的外层扒掉，露出氧化自燃层散热冷却。也可用机械进行 翻堆处理，并配合喷淋降温。在扑灭煤堆着火时，应特别注意防止煤堆突然塌陷，造成人 身伤害事故。

D翻车机的安全措施

翻车机铁路线及其周围的工业建筑布置和配挂车设备应符合《工业企业厂内铁路、 道路运输安全规程XGB 4387）和铁路部门的其他相关管理规定。翻车机应设置事故开 关、自动脱钩装置、翻转角度极限信号和开关、人工清扫车厢时的断电开关，并应设置制 动闸。在卸车线上，除具有各设备联锁保护控制外，各单机设备动作机构也应具备联锁保 护功能。各设备应设故障声光报警，还应设启动声光提示。重车和空车调车机前后，应设 置行程限位开关和信号装置，并应有制动闸。

翻车机自动卸车作业时，铁路线路应集中联锁控制。翻车机系统启动前应进行手动单 体试车，既可对液压系统进行压力补偿，又可对各限位开关、光电开关进行检测。翻车 时，应确认牵厢内、格筛上和卷扬机两侧无人时方可进行，翻车过程中应对翻车监控画面 进行及时、有效监控。车辆未停到翻车机指定位置严禁翻车。对冻块严重的车辆禁止翻 卸。翻车机转到90。时，其红色信号灯熄灭前禁止清扫车底。翻车机正常运行应采用中央 操作台操作，确需现场机旁操作时应经领导同意并有现场人员监护，严禁私自进行现场机 旁操作。禁止在翻车机转子平台行走。车辆进入迁车平台未停稳妥，推车机未归原位严禁 迁车。拨车机牵引重车前应确认车厢内及危险区域无人时方可迁车，防止人员碰伤或摔 伤。严禁在车厢连接时上下车。用调车机牵引时，其轨道上应设置活动挡车器。

2） 螺旋卸煤机和链斗卸煤机的安全措施

螺旋卸煤机和链斗卸煤机均应装夹轨器。螺旋卸煤机的螺旋和链斗卸煤机的链斗起落 机构应设提升高度极限开关。卸车前应确认车厢内无人时方可卸车，车门未打开时严禁卸 车。卸煤操作中要特别注意车厢里的拉筋和钢丝绳等杂物，发现绞轮缠绕时，应立即停止 螺旋转动，防止人员受伤。车厢内的煤卸完后，螺旋或链斗升起，发出信号，卸煤工方可 进入车厢清扫车底。人工卸车或清扫车底时，严禁开卸煤机经过正在工作的车厢。卸完煤 后螺旋卸煤机的螺旋起落机构，应提到高度极限开关处，防止列车带车时的碰撞。

用调车机牵引时，轨道上应设置活动挡车器。严禁在调车时上下车。严格执行调车对 位联系制度，避免调车过程中发生螺旋或链斗挂擦、碰撞事故。

3） 斗轮堆取料机的安全措施

斗轮堆取料机应设置的安全保护措施有：紧急停止开关；主电源短路、过载保护；手 动或具有独立电源的电动夹轨装置；走行声光报警器；防臂架与料堆相碰撞装置；尾车上 设打滑检测装置；风速仪和大风报警、自动夹轨装置；俯仰机构的防止悬臂超速下降的保 护措施及过载保护装置；带式输送机联锁装置；回转、升降、行走的限位装置和清轨器; 电缆卷筒过张力保护装置；与煤场调度通话装置以及走行轨道两端极限开关和行移终端挡 块等。斗轮堆取料机供电地沟应有保护盖板或保护网，并设排水设施。煤场堆取料机平行 布置时，两条线上堆取料机悬臂前端回转轨迹不宜发生相交。

斗轮堆取料机应具备的联锁保护功能主要有：臂架带式输送机与地面带式输送机联 锁；斗轮堆取料机和中央控制室故障联锁；大车走行与夹轨器、锚定装置联锁；斗轮机构 与臂架带式输送机联锁，以及回转机构与俯仰安全高度联锁等。

开车运行时，先松开夹轨器，鸣响警示铃，确认机上和周围不存在不安全因素时，才 可闭合主电源，依次开动堆取料机各部分。斗轮堆取料机两车在同一轨道、同一方向走行 时相距不应小于5mo除专门设置的通道以外，禁止跨越或从堆取料机下通过。禁止用堆 取料机悬臂吊装重物，禁止用堆取料机作牵引动力。只有当悬臂架抬起并与轨道方向平行 时，才允许堆取料机快速行走。不应利用限位开关停车。不应用紧急停止开关作为正常停 车手段。使用、维修、更换零部件过程中，凡需顶升的部件在顶升后，必须用实体垫块支 承，不应用千斤顶作为支承件。当斗轮被塌方煤料埋没时，俯仰机构和回转机构不得动 作，只能由行走退出料堆后才可投入正常运转。当风速大于20m∕s时，应停止工作并将 堆取料机锚定住。下班停机或长期离开堆取料机时，应切断机上总电源开关，并夹紧夹 轨器。

4）门式或桥式起重机的安全措施

门式或桥式抓斗起重机应设卷扬小车作业时大车不能行走的联锁装置、卷扬小车机电 室门开自动断电联锁或检修断电开关、抓斗上升极限位装置、双车间距限位装置和夹轨器 等。大型门式抓斗起重机应设风速计、扭斜极限装置和上下通话装置。抓斗作业时必须与 车厢清理作业人员分开进行。处理抓斗故障时必须在指定位置进行，不准将抓斗停放在漏 斗口上处理，以免滑落造成人身伤害事故。禁止推土机横跨门式起重机轨道。

粉（破）碎机应有紧急停车装置，必要时能迅速停车。粉（破）碎机应有电流表、 电压表和盘车自动断电联锁。粉（破）碎机空载运转1 ~2min且运转正常后才可投料生 产，给煤要连续均匀。停止给煤后，粉（破）碎机继续运转，直到把机腔内的煤料处理 完毕后方可停车。运转时，工作人员不应站在转子惯性力作用线内，并禁止进行加油、清 理、调整、检修等作业。禁止打开其两端门和小门，禁止向粉（破）碎机内窥视。

为保护粉（破）碎机，送往粉（破）碎机的煤料必须经过除铁器，以清掉煤料中的 铁质杂物。锤式粉碎机应有打开上盖的起重装置。粉（破）碎机应设有除尘效果良好的 除尘设施，确保厂房内粉尘含量达到国家标准。

为防止发生坠落事故，储煤仓（配煤槽）、煤塔上部的人孔、检修孔应安装金属盖板 或围栏。为防止大块煤或杂物落入煤仓，煤流的入口应安装算子，受煤坑的算格不得大于 0.2m×0.3m,翻车机下煤槽算格不得大于0.4m×0.8m,粉碎机后各煤槽算缝不得大于 0.2 InO禁止在尊子上行走，以防坠落。储煤仓和煤塔顶层除运煤通廊外，应另设安全 出口。

为防止仓壁严重挂料、蓬料，储煤仓（配煤槽）、煤塔要定期清理。上述清理作业， 不仅有人员坠落风险，而且可能发生煤料坍塌、伤人事故，还存在煤粉爆炸的可能性。由 于储煤仓（配煤槽）、煤塔较深，属于高空作业，不仅有坠落的危险，而且可能发生煤料 坍塌、伤人事故，还存在煤粉爆炸的可能性。因此，应采取切实可行的安全防护措施。清 理过程应遵守以下安全事项：

（1） 清理中的煤仓、煤塔不准上煤，并要切断带式输送机电源。

（2） 清理工作应安排在白天进行。

（3） 严格遵守高空作业的相关安全规定。

（4） 明确专人负责煤塔上下与煤车的联系工作，往煤车下煤的仓不准清理，清理的 煤仓不准下煤。

（5） 安全绳要结实可靠，并由专人负责管理。

（6） 清理工作应按先上后下的顺序进行，不得由下而上清理，以防挂煤突然坍塌 伤人。

（7） 清理时的临时照明应釆用12 V的防爆安全灯，并严禁烟火，以防止粉尘爆炸。

此外，储煤仓（配煤槽）、煤塔清理作业应执行《危险化学品企业特殊作业安全规 范）（GB 30871）有限空间作业的相关规定。

配煤操作应自动化；釆用核子秤配煤时，其辐射量应满足职业健康安全卫生要求，应 设置醒目的警示标识。检修带式输送机时，必须关闭核子秤电源，并将放射源开关置于 “关”的状态。在核子秤放射源处于“开”的状态时，严禁进入核子秤框架内的射线辐射 区，严禁在放射源附近逗留。

带式输送机的安全措施见第二章第三节的相关内容。在此特别强调，配煤盘下的带式 输送机与配煤斗槽立柱之间的距离，在跑盘一侧不应小于Im。

为保证煤调湿系统的安全，应釆取氮气保护措施。调湿机、细粒分离器及细粒回收装 置应设泄爆装置。排灰接口应采用氮气密封。细粒分离器及细粒回收灰仓应设防蓬料装 置。除尘器的滤料应釆用防静电材质，除尘系统应设防静电接地。以焦炉烟道气为热源的 煤调湿厂房内应设一氧化碳、氧含量检测和声光报警装置。

焦炉烟道气调湿机应设气体出口氧含量上限联锁，当氧含量超过H值（高值）时, 逐渐开启调节阀充氮气；当氧含量超过值（高高值）时，立即开启切断阀大流量充 氮，待氧含量恢复到H值以内后延时关闭充氮。调湿机应设除尘器灰仓料位联锁，当料 位达到H值（高值）时，自动弁启振⅛J器或氮气炮；达到砌值（高高值）时，系统自 动停机。调湿机还应设煤料出口温度上限联锁和主电机电流上限联锁。

蒸汽调湿机应设凝液罐液位上下限联锁，当凝液罐内液位低于Z值（低值）时，关 闭凝液罐液位调节阀；达到H值（高值）时,开启凝液罐液位调节阀;达到值（高高值） 时,开启紧急排水阀,若仍不下降,延时后关闭蒸汽加热系统O还应设闪蒸罐液位上下联锁，

当闪蒸罐内液位低于L值（低值）时,关闭闪蒸罐液位调节阀;达到H值（高值）时,开启闪蒸 罐液位调节阀;达到网值（高高值）时,延时后关闭蒸汽加热系统。

当进入调湿机、除尘器等设备内清料、检修时，必须严格执行有限空间作业管理制 度，携带便携式氧气含量检测报警器和一氧化碳检测报警器，并设专人监护。严禁私自打 开除尘器仓顶盖板。

焦炉烟道气调湿机在暖机过程中须维持床内压力微正压（0~50Pa）,在正常生产 过程中床内压力控制在-IOO-OPa0干燥床排气温度不应低于65 °C,以防凝露。为防 止调湿机着火，结束运行时，必须清床，床上不得存留煤。清床完毕后必须充氮气降 温，当干燥床温度低于40 Y时关闭氮气。由于其他原因结束运行时，床上有煤层而无 法清床，必须采取充氮措施，待有条件时，立即清床。清床后，检查排煤阀后落料口 的排煤皮带上是否有余煤，确认落料管内煤已排空，才可关闭排煤阀，防止余煤在下 次启动排煤时着火。

发生调湿机内着火事故时，第一，中控操作人员应立即点击“控制区”中的“紧急 停机”旋钮，进入调湿机系统急停状态；第二，启动风室充氮和出口充氮，对干燥机及 排料管进行冷却；第三，迅速关闭排煤皮带出口干燥除尘器；第四，迅速关闭焦炉烟道总 阀、风机进出口阀门，确保焦炉安全；第五，待调湿机冷却至常温后，停止充氮，打开前 墙装配门孔，待机内空气适宜后人工进入内部清除余火和板结的煤料。若是排煤口着火, 则需先迅速关闭排煤皮带出口干燥除尘器，之后再进入紧急停机操作。

总风管漏煤着火时，第一，中控操作员应立即点击“控制区”中的“紧急停机”旋 钮，进入调湿机系统急停状态；第二，确认调湿机系统紧急停机后，应立即启动风室充氮 和出口充氮（火源可能随热烟气进入调湿机内），迅速关闭焦炉烟道总阀，风机进出口阀 门；第三，启动总风管漏煤螺旋输送机电机（清除火源），直至螺旋输送机排煤口温度小 于热烟气温度；第四，需等总风管冷却至常温且空气适宜后，打开人孔门，进入总管内 部，人工清除可能存在的余火火源，再人工清除未排出的漏煤余料。

除尘器着火时，应立即关闭热风机与排烟风机，切断送风系统；向除尘器内充氮气降 温，同时置换其中的氧气，严禁用水灭火；待温度降至常温，再人工清除除尘器内煤灰。

第三节炼焦安全技术

—、工艺概述

炼焦工艺大体经历了成堆干儲式窑、倒焰炉、废热式焦炉及现代蓄热室焦炉4个发展 阶段。现代蓄热室焦炉具有以下特点，被广泛釆用：热工效率高，加热系统阻力小，能源 消耗低；自动化程度和劳动生产率高；炉温易调节，焦饼成熟均匀，焦炭质量好；化工产 品二次裂解少，可回收宝贵的化工产品；炉体结构合理，坚固耐用，窜漏少，寿命长；能 较好地解决环境污染问题。

（-）焦炉物体

焦炉砌体由燃烧室、炭化室、蓄热室、斜道区、炉顶区、烟道与基础组成，如图3-8

• 57 •

» 安全生产专业实务 金属冶炼安全 所示。

2    3

ɪ—上升管孔；2—炭化室；3—燃烧室；4—装煤孔；5—■看火孔；6—炉顶；7一立火道；

8—斜道；9—砖煤气道；10—蓄热室；11—小烟道；12—算子砖；13—烟道 图3-8焦炉砌体结构示意图

煤在炭化室中隔绝空气干偕，煤气在燃烧室中燃烧，产生热量通过炉墙传递给煤，两 者依次相间。在生产过程中，燃烧室墙面温度高达1300 ~1400 tCo墙体既要承受炉顶机 械和上部砌体的重力，又要承受煤料的膨胀压力和推焦时的侧压力，墙面还要经受焦炭灰 分和荒煤气的化学侵蚀，因此，要求墙体导热性高，透气性低，高温抗蚀性强，荷重软化 温度高，整体结构强度高。焦炉炉墙均采用带舌槽的异型硅砖砌筑。

蓄热室由小烟道、尊子砖、格子砖、顶部空间以及主墙、单墙和封墙组成。蓄热室位 于炭化室的正下方，其上经斜道同燃烧室相连，其下经废气交换开闭器分别与分烟道、贫 煤气管道及大气相通。主要作用是回收焦炉燃烧废气的热量，并预热贫煤气和空气。

斜道区是连接蓄热室和燃烧室的通道，位于两者之间。

炉顶区是指炭化室盖顶砖以上的部位。炉顶区设有装煤孔、上升管孔、看火孔、烘炉 孔、拉条沟和装煤车轨道座等。

蓄热室下部设有分烟道，来自各下降蓄热室的废气流经各废气盘分别汇集到机、焦侧 分烟道，在炉组端部的总烟道汇合后，借烟囱吸力排入大气，使用脱硫脱硝系统的，利用 引风机吸力将烟气引入脱硫脱硝系统处理后经过烟囱排入大气。

焦炉基础包括基础结构和抵抗墙构架两部分。

（-）焦炉工艺设备

焦炉工艺设备包括护炉设备和煤气设备两部分。

护炉设备包括：炉门、炉框、保护板、炉柱、纵横拉条及大小弹簧。其主要作用是利 用可调节的弹簧势能，连续不断地向砌体施加足够的、分布合理的保护性压力，使砌体在 自身膨胀和外力作用下，保持完整、严密，以保证焦炉正常生产。

煤气设备包括荒煤气导出设备和加热煤气设备。

荒煤气导出设备有：上升管、桥管、阀体、集气管、吸气管、焦油盒、吸气弯管调节 翻板及氨水喷洒系统。其主要作用一是适度冷却荒煤气，既保持焦油和氨水良好的流动 性，又不致因温度过高引起设备变形，鼓风冷凝负荷过大；二是顺利导出荒煤气，既保证 各炭化室结焦过程中始终保持正压，又不因煤气压力过大导致炉门炉框冒烟着火。

加热煤气设备包括加热煤气管道和交换传动装置。加热煤气管道用于向焦炉供给加热 用煤气，分为单热式（单烧焦炉煤气或单烧高炉煤气）和复热式（既可烧焦炉煤气，又 可烧贫煤气）。为防止焦炉煤气中的荼等杂质沉积，焦炉煤气管道上设有预热器。为使两 种煤气混合均匀，混合煤气管道上设有混合器。交换传动装置包括交换机和交换传动机 构。其作用是改变焦炉加热系统内煤气、空气和废气的流动方向。

（三） 焦炉机械 `

焦炉机械分为顶装煤焦炉机械和侧装煤焦炉机械（捣固焦炉机械）O

顶装煤焦炉机械包括：

装煤车：将煤塔的煤定量装入煤斗，按计划装入规定的炭化室。

推焦车：打开炉门将成熟焦炭推出，并将装入炭化室的煤拉平。

拦焦车：打开炉门对上导焦栅，将推焦车推出的焦炭导入熄焦车（焦罐）内。

熄焦车：将焦炭接入车厢运到熄焦塔下熄焦，控水后放到晾焦台上。

焦罐车：用于干熄焦，将红焦接入焦罐内，运到干熄炉干熄。

电机车：牵引熄焦车或焦罐车。

侧装煤焦炉机械的拦焦车、熄焦车、焦罐车、电机车与顶装煤焦炉相同。但推焦、装 煤、捣固操作组合方式不同，分为推焦装煤一体、推焦装煤分体、推焦装煤捣固一体3种 方式。侧装煤焦炉炉顶设有消烟车、燃烧导烟车。

此外，焦炉机械设备还有余煤单斗提升机、炉门修理卷扬机、熄焦水泵、粉焦抓斗 机、焦炭带式输送机及焦炭筛分装置等。

（四） 焦炉加热制度

要保证各炭化室的焦饼在规定的结焦时间内沿长向和高向均匀成熟，提高焦炭和化产 品的收率，降低煤气消耗，必须制定并严格执行焦炉加热制度。焦炉加热制度包括温度制 度、压力制度、煤气流量和空气过剩系数等。

焦炉温度制度有：标准温度、直行温度、横排温度、炉头温度、蓄热室顶部温度、小 烟道温度及炉顶空间温度等。一般规定：燃烧室立火道温度最高不应超过1450 OC ,不应 低于IIOOtICO蓄热室顶部温度不应超过1320 tC,不应低于90OtlCO炉顶空间温度应保持 在（800 ±30） tC ,不应超过85OtlCO炉头温度不应超过其平均温度±50龙。小烟道温度 不应超过450 OC （高炉煤气加热不应超过400 tC）,不应低于200 tC ,分烟道温度不应超过 350 To焦饼中心温度为（IOoO ±50） OCO加热用焦炉煤气温度不低于50 tC ,高炉煤气温 度不高于35 cC ,高炉煤气含尘量小于15mg∕m3o

焦炉压力制度有：集气管压力、炭化室底部压力、看火孔压力、蓄热室顶部吸力和分 烟道吸力等。一般规定：燃烧室立火道看火孔压力应保持在0 ~5Pa。集气管压力根据炉 型和季节不同应保持在80 ~ 160 Pao单个蓄热室顶部吸力与标准蓄热室顶部吸力相比，上 升气流为±2 Pa,下降气流为±3 Pa。加热煤气主管压力不应低于500 PaO全炉炭化室底 部压力在结焦末期应为5 Pa以上。

（五）干熄焦

干熄焦是将红焦从干熄炉顶装入，低温循环气体（主要成分为氮气）由循环风机鼓 入干熄炉冷却段红焦层内，吸收红焦热量，冷却后的焦炭从干熄炉底排出。从干熄炉循环 烟道出来的高温循环气体流经干熄焦锅炉进行热交换，锅炉产生蒸汽，供发电或工艺使 用。冷却后的循环气体由循环风机重新鼓入干熄炉，循环气体在封闭的系统内循环使用。 干熄焦基本流程如图3 - 9所示。                             ^



I-提升机；2—导焦槽；3—操作台；4—红焦；5—焦罐；6 —台车；7—差；8、9—拌尘管； 10—焦II-装料装置；12—预存室；13-干熄室；14一气体分配帽；$—排焦装置； 16—焦台；17—带式输送机;18—循环风机;19—重力沉降槽;20—锅炉;21—旋风除尘器 图3-9干熄焦基本流程


二、安全技术

（一）炼焦主要危险有害因素分析

炼焦生产具有高温、露天、明火、多层交叉和连续作业的特点，用于焦炉加热的煤气 （焦炉煤气、高炉煤气或转炉煤气等）和干儲产生的荒煤气具有易燃易爆、易中毒的特 性。焦炉机械与一般车辆相比既有相同之处，又有其自身特性，需要相互协调、相互配 合，才能安全地完成操作。因此，炼焦生产存在着较高的危险性，必须认真辨识生产过程 中的危险有害因素，加以控制与防范，才能避免发生事故。

炼焦生产过程中涉及的可能引起火灾与爆炸的危险物质主要有焦炉煤气、高炉煤气、 干熄焦循环气体、煤粉和焦粉等。焦炉煤气含有H2、CH4、CO、玦S以及CnHrn等可燃成 分，其爆炸极限为5.3% ~ 32% （体积分数），着火温度为550 ~650 tC,因其具有着火点 和爆炸下限低的特点，故应釆取具有针对性的措施，严防泄漏、着火和爆炸事故发生。高 炉煤气主要可燃成分为C0、玦和少量的CH^其着火温度为750 Y ,爆炸极限为35% ~ 72% （体积分数）。干熄焦循环气体的主要成分为呢，但同时含有H2、CH4、C。等可燃 成分，当循环气体中的可燃成分达到一定浓度，与空气中的。2混合会形成爆炸性气体， 遇明火或高温有可能爆炸，因此，应重视循环气体的爆炸特性,釆取措施,使可燃成分含量 始终处于安全范围。焦粉末属可燃物,引燃温度为430龙，云状粉尘的引燃温度为750 cC , 可与空气形成爆炸性混合物。

焦炉地下室发生煤气泄漏时，由于通风不良，煤气与空气形成爆炸性混合气体，遇激 发能源就会发生火灾与爆炸事故。焦炉的煤气管网系统检修时，吹扫置换不彻底，或未采 取有效的隔断措施，在管道中形成爆炸性气体，盲目动火，可能发生火灾与爆炸事故。在 装煤、出焦除尘过程中，由于除尘风机能力不足或风机转速突然下降等原因，造成大量荒 煤气集聚或煤粉燃烧，达到爆炸极限，发生着火爆炸。干熄焦余热锅炉因超温、超压、缺 水，安全阀、压力表失效或超期使用等原因，可能发生爆炸事故。

袋式除尘器是利用滤布将气体中的粉尘过滤出来的设备。含尘气体由下部进气管进 入，分散通过布袋时，粉尘被阻留在袋的外侧，通过布袋净化后的气体，从上部出口排 出。滤袋外附着的粉尘，部分借重力落至灰斗内，其他在布袋上的粉尘每隔一段时间用压 缩空气喷吹一次，使粉尘落入灰斗，经排灰阀排出。炼焦生产中的粉尘大多属可燃性粉 尘，由于粉尘粒径小，表面积增大，易悬浮，易发生粉尘爆炸。

干熄焦循环气体中含有H2、CO等可燃成分，当循环气体泄漏造成某一区域H2、CO 浓度达到一定范围时，遇明火会燃烧甚至爆炸；排焦装置及运焦带式输送机通廊某一区域 焦粉浓度达到爆炸极限时，遇明火也会燃烧甚至爆炸；此外，当干熄焦焦炭处理量较大 时，若未能控制好排焦温度，有可能会排出少量未完全熄透的焦炭，这部分焦炭遇空气后 会慢慢燃烧。因此，在干熄焦排焦装置部位及运焦带式输送机通廊内应安装火灾自动监测 报警装置并将系统信息接入控制中心，一旦发生火警、火灾，可触发消防装置并及时报 警，快速启动灭火救援预案。

炼焦生产涉及的焦炉煤气、高炉煤气、焦炉烟道废气及干熄焦循环气体等都具有窒息 性，并含有毒成分，特别是高炉煤气，CO含量高达25% ~30%o当空气中含有0.2%的 CO,人吸入后就会失去知觉，当空气中的CO浓度达到0.4%时，人一旦吸入，就会立即 死亡。

焦炉地下室、交换机室等煤气区域因管道、阀门腐蚀等原因发生煤气泄漏时，未及时 采取通风措施，会发生煤气中毒事故。煤气设备、管网检修时，置换吹扫没达到安全要 求，既没有采取有效隔断措施，又没有釆取有效的防护措施，也可能会造成煤气中毒。检 修时，吹扫、置换煤气管道放散过程中，没有按规定疏散人员，放散管冒出的煤气可能会 造成人员中毒。

带煤气抢修事故时，由于空气呼吸器等防护用具使用不当或出现故障，有造成人员中 毒的可能。干熄焦排焦装置附近、运焦带式输送机通廊地下部分区域可能聚集一氧化碳和 氮气，易发生人员中毒或窒息事故。进入干熄炉、除尘器等密闭环境检修时，置换吹扫不 彻底，贸然进入作业，也会引起中毒或窒息。

炼焦生产过程主要由焦炉机械运行和人工操作配合来完成。焦炉机械车体庞大、笨 重，运行频繁，视线不开阔，机械运行和人工活动空间狭窄，露天作业，加之高温、粉 尘、烟雾等恶劣的操作环境，如果防护措施落实不到位，规章制度不健全，管理不严格， 甚至违章指挥，违章操作，就极易发生碰、撞、挤、压等机械伤害事故。

焦炉机车、单斗提升机、干熄焦提升机、炉门修理卷扬机等设备运行过程中，人员精 神不集中，站位不当，躲避不及时，会发生挤伤、撞伤甚至死亡事故。推焦车、拦焦车、 熄焦车推焦联锁失灵、解除或操作失误，会造成红焦落地事故，甚至造成车毁人亡的严重 后果。转动设备在运转过程中进行清扫、加油或检修，会造成机械伤害事故。设备检修 时，没有严格执行检修挂牌制度，或由于联系不到位误操作，导致设备突然运转，可能造 成人身伤害事故。

燃烧的煤气和火红的焦炭使整个炼焦生产始终处于高温环境之中。焦炉炉顶、机侧、 焦侧等属于高温区域，劳保用品穿戴不全，极易发生烧伤与烫伤事故。

推焦、装煤过程中上升管、装煤口等处会有火焰、火星外喷，机焦两侧炉门会冒烟冒 火，若操作人员注意力不集中，站的位置不合适，可能会发生烧伤与烫伤。

安全防护措施缺失，会造成烧伤、烫伤的后果，如上升管护板缺失或缺陷，可能烫伤 操作人员。熄焦池护栏损坏，可能造成人员掉入熄焦池，发生烫伤或溺水事故。违反操作 规程也会发生烧伤与烫伤事故，如用脚蹬盖斜了的装煤孔盖等。

干熄焦余热锅炉属于高温高压危险设备，运行操作或检修时应严格执行规程要求，防 止烫伤。锅炉排污或冲洗锅炉锅筒液位计时，要与中控室取得联系。开关阀门时要戴好手 套，身体侧向一方，防止蒸汽烫伤。

炼焦系统一般设有供配电、发电和用电设施。供配电设施包括炼焦综合电气室、干熄 焦综合电气室。发电设施有干熄焦汽轮发电站。用电设施包括焦炉四大车、交换机、余煤 提升机、除尘风机、干熄焦提升机、干熄焦循环风机、余热锅炉循环泵、熄焦泵及运焦带 式输送机等。当触电保护、漏电保护、短路保护、过载保护、电气隔离、绝缘及屏护等由 于各种原因不能正常运行时，现场环境粉尘较大或潮湿漏雨时，没有严格执行电气管理制 度和操作规程时，操作人员误操作时均会导致人员触电或引发电气系统的安全事故。

焦炉机械车辆的动力线多为裸露的钢轨滑线，沿焦炉长向分别安装在炉台下部、上 部、炉顶顶部侧面等处，而焦炉操作与检修经常使用铁制长工具或长材料，稍不小心就会 发生触电事故。

在焦炉上作业的各部位离地面均有一定的高度，达到了国家规定的高处作业的标准。 由于机焦两侧分别有推焦车和拦焦车运行，机焦侧平台一般不便设防护栏杆。平台场地狭 窄，炉顶、炉台、炉底多层交叉作业，现场烟尘浓、蒸汽大（特别是冬季），环境恶劣， 稍有不慎就会造成高处坠落事故。

由于注意力不集中、违反操作规程或安全防护设施缺陷，会造成人员高处坠落事故。 如果操作失误，加之安全防护设施不完备可能造成装煤车、拦焦车高处坠落事故。违规操 作，安全设施缺失或缺陷，会导致发生物体从高处坠落的事故。如炉门坠落、清扫孔盖或 活动盖板坠落等。

（二）炼焦安全控制措施

推焦车、拦焦车、电机车、装煤车应设走行声光警示信号，除走行外，焦炉机械的各 单元操作应实现程序控制。四大车应设工业电视用于监视前后走行，并要求电视监视与走 行自动切换。在司机视线不好的地方应安装摄像头，摄像头设在非高温的适当位置，并采 取防尘、防腐措施。

推焦车的走行装置应与炉门启闭、推焦、平煤等装置设置联锁。装煤车的走行装置应 与螺旋（圆盘）给料、炉盖启闭、导套升降、集尘干管对接阀启闭及煤塔受煤等装置设 置联锁。拦焦车的走行装置应与摘门装置及导焦装置设置联锁。捣固装煤推焦机的走行装 置应与送煤、推焦及炉门启闭等装置联锁。导烟除尘车的走行装置应与炉盖启闭、集尘干 管对接阀启闭等装置设置联锁。推焦车、装煤车和电机车应设压缩空气压力超限时空压机 自动停转的联锁。司机室内应设置风压表及压力极限声、光信号。各种可靠的联锁措施， 能有效防止误操作或违章操作造成的设备事故和人身伤害事故，因此，禁止私自解除联锁 进行操作。

推焦车、拦焦车和电机车之间应能实现通话联系和信号联系，并应设置可靠的联锁装 置，生产过程中必须严格按信号逻辑关系操作，不得擅自解除联锁，否则，极易发生红焦 落地事故，带来严重的后果。在紧急状态或联锁解除状态操作时，在醒目位置设置声光 报警。

釆用固定煤塔式捣固装煤方式时，装煤车煤槽活动壁、前挡板、锁壁的张开和关闭应 设置信号显示，煤槽活动壁和前挡板未关好时，捣固机不应进行捣固。装煤车应设置活动 接煤板升起和落下的信号显示，并应设置活动接煤板升起与装煤车走行的联锁。装煤车应 设置托煤板位置与装煤车走行的联锁。装煤车应设置托煤板前进、后退和锁壁后退限位装 置，严禁限位装置缺失或失灵的装煤车进行装煤操作。捣固机应设置捣固锤的落下和提 起、安全挡的开关显示信号。捣固机还应设置捣固锤落下与装煤车走行的联锁装置。

推焦车和拦焦车宜设置自动清扫炉门、炉框及清理炉头尾焦的设施，以减轻工人在恶 劣环境下的劳动强度，减少发生事故的可能性。为防止发生推焦杆掉入炭化室的事故，推 焦杆应设置行程极限信号、极限开关和尾端活牙或机械挡。带翘尾的推焦杆其翘尾角度应 大于90。且小于96。。推焦杆和平煤杆应设手动装置，且有手动时自动断电的联锁，以便 于事故处理和检修。拦焦车的走行轨道分别设在焦炉焦侧平台、除尘管道支架上，拦焦车 轨道两端应分别设置安全挡，其目的在于预防意外情况下，把拦焦车推歪，甚至掉下焦侧 平台。拦焦车导焦栅的锁闭应设置信号显示。电机车司机室应设置指示熄焦车车厢车门关 严的信号装置，以防车门未关严便开始接焦，使红焦落到地面。

焦炉车辆上电磁站的人行道净宽不得小于0.8 m,裸露导体布置于人行道上部，且离 地面高度小于2.2 m时，其下部应有隔板，隔板离地面应不小于1.9mo

焦炉车辆电源滑触线高度不宜小于3.5 m,低于3.5 m时，其下部应设防护网，防护 网应接地良好。推焦车、熄焦车电源滑触线在机焦侧平台下时，烟道走廊窗户应用铁丝网 防护，并应设雨搭，既防止红焦掉落到电源滑触线上，又防止发生触电事故。焦炉车辆电 源滑触线应设有明显的安全警示标志。电源滑触线的分段电源开关应设置在明显位置，便 于紧急情况下的操作。焦炉车辆轨道应重复接地，轨道接头应用跨条连接。司机室和电气 室应铺绝缘板。

焦炉车辆开车前应发出警示声响信号，走行过程中应发出声光警示信号。行车过程中 严禁上下车。推焦车、拦焦车、装煤车和熄焦车在操作中，要分别直接观察或通过显示器 观察走台、道心、车辆走行、炉号对位、推焦杆、平煤杆、取门、清门、清框、导焦栅对 位、接焦对位等情况，一旦发现异常状况，应及时采取措施。推焦过程中因故中断推焦 时，熄焦车和拦焦车司机未经推焦指挥许可，不得把车开离接焦位置。严禁在机旁操作箱 上操作推焦杆、平煤杆进入炭化室推焦、平煤。严禁从推焦车跨爬到炉顶或由炉顶跨到推 焦车。严禁从装煤车跨到上升管平台，或从非爬梯处跨到装煤车。拦焦车车身与炉柱间距 较小，在行驶过程中严禁将身体的任何部位伸到车外，以免挤伤。焦炉车辆轨道端部应设 牢固的安全挡和轮挡。车辆行驶到端部时应减速慢行，严禁撞安全挡。横铁可以旋转的炉 门上下横铁之间应设拉杆，其他结构的炉门应确保炉门横铁与炉框门钩能自动锁住。机焦 侧对炉门完毕，必须认真确认门闩到位、放平，有安全针（安全钩）的要插好（挂好）， 才能移动到下一炉操作，以杜绝炉门掉落事故。车辆用完后应停到指定位置，关闭总 电源。

余煤单斗提升机应有上升极限位置报警信号，限位开关及切断电源的超限保护装置。 地坑的门开启时，提升机应自动断电。单斗提升机停电时，单斗应能自动锁住。提升机正 面的栏杆不应低于1.8m,栅距不应大于0.2mo焦炉机侧操作台上预留的向余煤提升机 的下部煤斗放煤的下煤口，应有算缝不大于0.2 m的算子。余煤单斗提升机司机要经常检 查提升机钢丝绳是否有断股现象，极限是否灵敏可靠。在单斗升降过程中，严禁将头、手 等伸入提升机构架内，机下不能有人逗留或作业。炼焦机械运转过程中，禁止加油、清 扫、检修等作业。机械、电气进行检修时，必须挂牌确认，避免误操作，发生人身伤害 事故。

湿法熄焦应符合下列要求：粉焦沉淀池周围应设置防护栏杆，水沟应设置盖板；晾焦 台应设置水管；不应使用未达到国家相关标准的废水熄焦；粉焦抓斗司机室应设在旁侧或 采用遥控操作方式。

焦炉炉顶表面应平整，纵、横拉条不应突出炉顶面，以便于炉顶操作。焦炉上升管应 设防热挡板或采取其他隔热措施，防止烫伤。桥管、集气管和吸气管上的清扫孔盖和活动 盖板应用小链与相邻构件固定，防止掉下砸人。焦炉炉顶、上升管平台、炉端台、炉间台 部位均应设安全护栏、爬梯、挡脚板，并符合《固定式钢梯及平台安全要求XGB 4053. 1 ~ GB 4053.3）的规定。集气管的荒煤气放散管应设置自动点火装置，放散管的高度应高于 集气管走台5 in以上，如果为人工操作，其开闭应能在集气管走台上进行。焦炉机侧、焦 侧抵抗墙四角，操作平台上方Im处应设置压缩空气管接头（用于灭火、喷浆等）。炉门 修理站旋转架上部应有防止倾倒的锁紧装置或自动插销，下部应有防止自行旋转的销钉。 卷扬的升降开关应与旋转架的位置联锁，并能点动控制。旋转架的上升限位开关应准确 可靠。

在焦炉区域作业时，要注意焦炉机械车辆的来往，严禁在车辆轨道上坐、卧休息，严 禁将工具等物品放在轨道上。禁止从炉顶、炉台往地面抛扔东西，如确实需要时，应设专 人监护。禁止在打开上升管盖的炭化室5m以内清扫集气管、上升管。清扫上升管石墨 时，应将压缩空气吹入上升管内压火并站在上风侧。清除装煤孔石墨时，不得打开机焦两 侧炉门，不得关闭上升管盖，防止装煤孔冒火造成烧伤事故。打开燃烧室测温孔盖时，应 站在上风侧，并侧身、侧脸，以防正压喷火烧伤。从焦炉煤气下喷管往上观看砖煤气道 时，应佩戴防护眼镜，防止灰渣掉入眼睛。在炉顶作业时，要特别注意打开的装煤口，不 准踩踏装煤孔盖和看火孔盖。装煤过程中捅煤时，钢钎插入炉口不得超过1200 mm。测温 打看火孔盖时，禁止倒退行走。煤塔漏嘴不宜采用煤气火焰保温。若釆用煤气火焰保温， 必须采取相应的安全措施。

焦炉推焦、装煤除尘装置应符合以下规定：应设置阻断烟尘中高温明火颗粒的设施。 净化装置内部不得存在死角，收集的粉尘应及时、连续排出。应釆取防静电积聚措施，并 设置安全泄爆装置。推焦除尘应设置降低烟气温度的措施，宜釆用自然冷却方式进行冷 却。装煤除尘烟气连接管道上应设置事故断电紧急切断设施，并应釆取降低烟尘黏结性的 措施。

焦炉加热用的煤气设施主要布置在焦炉地下室，有可能泄漏有毒有害气体，因此，焦 炉地下室应设置通风换气设备，其两端应有安全出口。进入地下室时，先通风换气，以保 证操作环境空气新鲜。焦炉地下室应设置固定式一氧化碳检测及报警装置，一旦超标报 警，应立即查找泄漏点，釆取相应措施。焦炉地下室煤气管道末端应设自动放散装置，以 防止焦炉换向等原因致使瞬时管网压力过大，煤气旋塞等处发生煤气泄漏。放散管的根部 应设清扫孔，便于清扫。地下室焦炉煤气管道末端应设泄爆装置和安全网，并应引至操作 走廊之外，以防管道爆炸，造成设备严重损坏和人员伤亡。焦炉地下室煤气管道排水器应 保持完好状态，水位保持满流，冷凝液排放旋塞不应采用铜材质。

焦炉的交换传动装置应按照先关煤气，再交换空气、废气，最后开煤气的顺序动作， 交换机应设有手动装置。机焦两侧烟道走廊和地下室应设换向前3 min和换向过程中声响 报警装置，通知操作、检修人员换向时停止工作。交换开闭器调节翻板应有安全孔，以保 证蓄热室封墙和交换开闭器内任何一点的吸力均不低于5 Pa,防止形成正压，发生煤气泄 漏造成中毒事故。煤气调节蝶阀和烟道调节翻板应设有防止其完全关闭的装置，有自动充 氮保护装置的，充氮前应关闭。

加热煤气管道应设有低压报警系统，并在低压报警后采取停止加热的措施，防止事故 发生。煤气管道操作压力过高易发生泄漏，可能发生煤气中毒事故，因此，煤气加热时操 作压力应控制在规定压力以下。焦炉中控室应配备足够的便携式一氧化碳检测报警器、空 气呼吸器、急救用品和灭火器材，操作人员要熟悉其性能，并能熟练使用。

焦炉地下室、机焦侧烟道走廊、炉间台和炉端台底层等区域属于爆炸危险区域，所有 电气设备均应采用防爆型。该区域严禁堆放易燃易爆品，严禁烟火，确需动火时，必须按 相关程序办理动火工作票。非工作人员不经允许，不得进入上述区域。

焦炉生产过程中，出现下列情况之一时，应立即停止焦炉加热：主管压力低于 500 Pa,以防压力突然降低出现负压形成爆炸性混合气体而发生爆炸；烟道吸力下降，无 法保证蓄热室、交换开闭器等处吸力不小于5 Pa；换向设备发生故障或煤气管道损坏，无 法保证安全加热；煤气鼓风机停止运转时。

往焦炉内送煤气时，炉内燃烧系统应具有一定的负压，必须先给火源后送煤气，严禁 先送煤气后给火源。送煤气后不着火，或者着火后又熄灭，应关闭煤气考克，查清原因， 再按规定程序重新点火。煤气管道停煤气后重新向管道送煤气时，必须经化验或爆发试验 合格后，才可送入炉内。高炉煤气因压力低停止使用后，在重新使用前，必须把充压的焦 炉煤气放散掉。

焦炉的煤气设施停煤气检修时，必须可靠地切断煤气气源，根据不同目的采用蒸汽、 氮气等吹扫置换，直至氧含量分析或爆发试验合格。吹扫时应停止出炉操作，炉顶放散管 周围人员要疏散到安全区域。不准在烟道走廊和地下室带煤气抽堵盲板。

焦炉烘炉开工操作程序复杂，涉及人员、工种多，交叉作业，危险因素多，必须统一 协调指挥，严格执行烘炉开工方案，落实相关安全规程。

第四节焦炉煤气净化安全技术

一、工艺概述

根据鼓风机位置不同焦炉煤气净化工艺流程可分为正压工艺流程、半负压工艺流程和 全负压工艺流程。焦炉煤气净化工艺的功能在于焦炉煤气的冷却与输送，焦炉煤气中的焦 油、氨、苯、硫化氢等的脱除，并得到净焦炉煤气。焦炉煤气净化过程中回收的产品除净 煤气、焦油、粗苯(轻苯)夕卜，根据工艺不同而异。半直接法或间接法氨回收可生产硫 铉或无水氨，氨分解法可回收低热值的尾气。吸收法脱硫可回收硫黄或硫酸，氧化法脱硫 及废液处理可回收熔融硫及副盐(硫氧酸盐、硫代硫酸盐)。

(-)冷凝鼓风

冷凝鼓风工序由四部分组成。

（二） 煤气脱氨

炼焦煤在高温干偕过程中，15% -20%的氮生成氨。在煤气初冷时，一部分氨溶解于 剩余氨水中，其余的则留在焦炉煤气中，初冷后煤气含氨4~6g∕m30由于焦炉煤气的冷 凝液含有氨，环保要求不能随意排放。焦炉煤气中的氨与氤化氢、硫化氢化合，腐蚀程度 加剧。煤气中的氨在燃烧时生成氧化氮，污染环境。在粗苯回收过程中，氨使洗油和水形 成乳化物，影响油水分离。氨是制造氮肥的重要原料。因此，必须脱除煤气中的氨。我国 焦化厂回收氨的方法主要有饱和器法生产硫酸铉、用磷酸吸收氨制取无水氨的工艺以及水 洗氨-氨分解工艺。

喷淋式饱和器法生产硫铉工艺的主体设备是喷淋饱和器，采用不锈钢材质，设备使用 寿命长，集酸洗吸收、结晶、除雾等功能为一体，具有煤气系统阻力小、鼓风机能耗低、 工艺简捷、便于操作、硫酸铉结晶颗粒大、质量好等优点。其原理就是用硫酸吸收煤气中 的氨反应生成硫酸铉。喷淋式饱和器法生产硫酸铉工艺流程如图3 - 10所示。

此工艺的主要设备有：喷淋式饱和器、煤气预热器、母液循环泵、满流槽、结晶泵、 结晶槽、离心机、振动式流化床干燥器、空气热风机等。

磷酸吸氨法生产无水氨工艺，是用磷酸溶液从焦炉煤气中选择性吸收氨，吸氨的磷铉 富溶液解吸得到氨气，冷凝成氨水，精御后制得高纯度无水氨产品。其工艺流程如图3-11所示。

该工艺的主要设备有吸收塔、解吸塔、精搐塔、冷凝冷却器和蒸发器等。

3-剩余氨水蒸氨

剩余氨水主要由炼焦煤表面含水（约占入炉煤的10%）、炼焦过程中的化合水（约占 入炉煤的2%）、粗苯装置分离水、焦油装置分离水以及煤气终冷装置冷凝水等组成。剩 余氨水的成分主要与焦炉操作制度、煤气初冷形式、初冷后煤气温度以及初冷冷凝液的分 离方法等有关。将氨水蒸偕可得到含氨量为10% -12%的氨气，氨气可直接通入饱和器 生产硫酸铉。在HPF脱硫系统中，氨气冷凝成氨水进入反应槽补充脱硫液中的碱源。剩 余氨水蒸氨的主要设备有：蒸氨塔、氨分缩器、氨水储槽、蒸氨废水泵、废水换热器、碱 液槽以及碱计量泵等。

（三） 煤气脱硫脱氧

在炼焦过程中，原料煤中的硫30% -40%以气态硫化物形式进入焦炉煤气中。硫化 物按其化合状态分为两类：一类是硫的无机化合物，主要是硫化氢（AS）, 一般焦炉煤

硫酸库来98%的硫酸


10


煤气去终冷洗苯

T~~ 蒸氨装置来氨气丄


/3


蒸汽


电捕来八


煤气


煤气冷凝 液去蒸氨 煤焦油排 放槽


凝结

'1水

、4


⅛-

煤气水封槽


11


工业新水


母液放空槽


12

3∏ZΓ

酸焦油

煤焦油送配煤系统


LJ

蒸汽


22∖p"^

2蒸汽


23


I-煤气预热器；2一喷淋式饱和器；3—捕雾器；4一煤气水封槽；5—母液循环泵；6一小母液循环泵； 7—满流,槽；8—结晶泵；9—硫酸储槽；10—硫酸泵；Il-硫酸高位槽；12—母液储槽；13—渣箱； 14 一结晶槽；15—离心机；16—带式输送机；17—振动式流化床干燥器；18—尾气引风机； 19一旋风除尘器；20—硫酸铉储斗；21—称重包装机；22、23—空气热风器； 24、25—空气热风机；26—空气冷风机；27—自吸泵；28—母液放空槽 图3-10喷淋式饱和器法生产硫酸铉工艺流程

气中&S含量为4~10g∕m3;另一类是硫的有机化合物，如嚷吩（C4H4S）、二硫化碳 （CS2）、硫氧化碳（COS）等，有机硫化物含量较少，在焦炉煤气中含量为0.3g∕m3左 右。进入焦炉煤气的氮化物中，氧化氢（HCN）含量为0.5~1.5g∕m3°硫化氢燃烧产物 二氧化硫（SO2）、観化氢燃烧产物二氧化氮（NO?）均易形成酸雨，造成大气污染。含 硫化氢、氧化氢的焦炉煤气在处理和输送过程中会腐蚀设备和管道。焦炉煤气用作合成原 料气时，硫化氢会造成催化剂中毒。用于炼钢、轧钢时，会降低钢材质量。因此，必须对 焦炉煤气中的硫化氢、氧化氢予以脱除。

焦炉煤气脱硫脱観方法按脱硫剂的物理形态不同可分为干法脱硫和湿法脱硫。

干法脱硫釆用的脱硫剂有：氢氧化铁、氧化锌、活性炭等。干法脱硫工艺简单，成熟 可靠，能较完全地脱除无机硫和有机硫，还可脱除割化氢、氧化氮及煤焦油雾，净化程度 高，但存在着设备笨重、更换脱硫剂劳动强度大、废脱硫剂难以利用等缺点。此法适用于 煤气含硫量较低，要求净化程度高或煤气处理量较小的情况。

湿法脱硫工艺包括吸收和再生两部分，其吸收部分大体相同，按再生方法不同，分为 氧化法脱硫和吸收法脱硫两种工艺。氧化法脱硫工艺有TH法、FRC法、HPF法、PDS +

焦炉煤气


1—磷酸槽；2—空喷吸收塔；3—贫液冷却器；4—贫富液换热器；5—蒸发器；6—解吸塔；

7—部分冷凝器；8—精馅塔给料槽；9—精馅塔；IO-精馅塔冷凝器；U-氨气冷凝冷却器； 12—泡沬浮选除煤焦油器；13—煤焦油槽；14—溶液槽；15—活性炭吸附器 图3-11磷酸吸收法生产无水氨工艺流程


焦炉煤气


蒸汽


楮胶法、改良ADA法等。吸收法脱硫工艺有AS法、真空碳酸盐法和单乙醇胺法等。湿 法脱硫具有脱硫与再生能连续进行，处理能力大，劳动强度小，硫化氢、割化氢同时脱除 等优点，其缺点是工艺复杂，投资较大。

HPF法脱硫是利用焦炉煤气中的氨为碱源，以HPF （醍钻铁类）为复合型催化剂, 煤气中的dS等酸性组分由气相进入液相与氨反应，转化为硫氢化氨等酸性铉盐，再与 空气中的氧发生氧化反应转化为元素硫。HPF法脱硫效率可达99% ,主要设备有预冷塔、 脱硫塔、再生塔、反应槽、泡沫槽、熔硫釜等，其装置既可设在鼓风机前的负压侧，也可 设在鼓风机后的正压侧。正压HPF脱硫工艺一般流程如图3- 12所示。

焦炉煤气


1、 由蒸氨装置 输送来的氨气

焦炉煤气


1—预冷塔；2—脱硫塔；3—再生塔；4一反应槽；5—泡沫槽；6—熔硫釜;

7—预冷循环液冷却器；8—清液冷却器

图3-12正压HPF脱硫工艺一般流程


真空碳酸盐法脱硫是利用碳酸盐溶液吸收焦炉煤气中的H2S和HCN,再经解吸得到 含有H2S和HCN的酸气，送往制酸装置生产硫酸，也可送往克劳斯炉生产硫黄。主要设 备有：脱硫塔、再生塔、真空泵、富液槽、碱液槽、冷凝冷却器、加热器等。该装置一般 设置在洗苯装置之后，其工艺流程如图3 -13所示。

I-脱硫塔；2—再生塔；3—富液槽；4一碱液槽；5一冷凝冷却器；6—冷凝液槽;

7—真空泵：8—分离槽；9—收集槽；10—循环液槽；11一加热器 图3-13真空碳酸盐法脱硫工艺流程

（四）煤气脱苯

粗苯（轻苯）是具有广泛用途的基础化工产品，在焦炉煤气中含量为30~45g∕∏13, 经回收后的焦炉煤气中苯族燈降到2~4g∕m3o焦炉煤气脱苯主要经过煤气终冷、洗苯、 富油脱苯三个环节。

焦炉煤气温度在25~28 cC时最有利于粗苯吸收，为提高粗苯收率，要把焦炉煤气温 度冷却到28 CC以下，同时进一步除去煤气中的蔡等杂质。煤气终冷工艺主要有间接式终 冷和直接式终冷两种方式。间接式终冷是采用横管式间冷器对煤气进行间接冷却，若入口 煤气温度较高，可釆用由循环冷却水和低温水两段冷却的终冷器，并利用循环喷洒冷凝液 对终冷器管间进行清洗，防止堵塞。直接式终冷是采用填料式或空喷式直冷塔，密闭循环 喷洒冷却水直接冷却煤气，再用塔外冷却器从循环喷洒液中取走热量。

用焦油洗油吸收焦炉煤气中苯族炷的工艺简单、经济，被广泛釆用。终冷后的煤气进 入洗苯塔，在此用脱苯后的贫油洗涤吸收煤气中的苯，得到富油送往脱苯装置。洗苯塔主 要有填料塔、板式塔和空喷塔三种类型，使用最多的为填料塔。主要设备有：洗苯塔、贫 油泵、半富油泵、富油泵、贫油槽和新洗油槽等。其工艺流程如图3-14所示。

为把粗苯从富油中解吸出来，广泛采用管式炉煤气加热富油，利用脱苯塔脱苯的工

• 73 .

1一洗苯塔；2一新洗油槽；3—贫油槽；4—贫油泵；5—半富油泵；6—富油泵 图3-14从煤气中吸收苯族蛭的工艺流程

艺。按脱苯塔的结构和产品品种不同，一般分为单塔粗苯工艺、单塔轻苯工艺和双塔轻苯 工艺。主要设备有管式炉、脱苯塔、再生器、热贫油槽、换热器、冷凝冷却器、分离 槽等。

二、安全技术

(-)焦炉煤气净化主要危险有害因素分析

焦炉煤气净化车间承担着焦炉煤气的输送、净化和化工产品回收等任务，生产过程中 涉及大量易燃易爆、有毒物质，生产环境多处于火灾爆炸危险区域。因此必须积极釆取有 效的措施预防事故，并对各种可能发生的事故制定应急预案。

焦炉煤气净化车间涉及的危险化学品较多，详见表3-2o

表3-2煤气净化装置中涉及的危险化学品

装置名称

危险化学品名称

煤气排送

氨水、焦炉煤气、焦油

煤气脱硫

焦炉煤气、硫酸、氨气、碳酸钠、碳酸钾、脱硫液、二氧化琉、苦味酸、疏化氢、硫黄

无水氨

氢氧化钠、焦炉煤气、液体无水氨、磷酸

硫铉毗嚏

焦炉煤气、硫酸、氨气、硫酸铉母液、粗毗呢

蒸氨

氨水、浓氨水、氢氧化钠

溶剂脱酚

氨水、苯、酚、氢氧化钠

粗苯回收

________________焦炉煤气、粗苯、洗油、轻油________________

废水处理

____________________磷酸、碳酸钠____________________

焦炉煤气净化车间涉及的危险化学品主要有以下特征，详见表3-3o

表3-3煤气净化车间主要危险物质特征

名称

是否具燃爆性

自燃点/

OC

燃爆极限 (体积分数)

车间空气中最高允许 浓度/(mg ∙ m^3)

特 征

焦炉煤气

是

560

5.3% -32%

CO： 30

主要有毒成分为CO,在焦炉煤气 中含量为5% ~7%。人体吸入CO 会造成缺氧中毒

酸气

是

260

4.3% ~45%

H2S; 10

主要成分为Hg,在酸气中含量 为30% -70% , HzS对人体神经有 强烈刺激作用，并造成眼角膜、呼 吸道黏膜损害

氨气及氨气

是

630

15% ~28%

NH3: 30

主要成分为NH3,在氨气中的含 量大于99% ；在氨气中的含量在 10% -70% O NH3对人体呼吸道黏 膜有刺激作用，并会造成灼烧，吸 入浓度高时，可引起急性化学性 水肿

苯类

是

555

1.2% ~8%

(苯蒸气)

C6H6: 40

包括粗苯、轻苯，主要成分为 C6H6,在粗苯中的含量为55% ~ 80%,苯主要造成人体神经系统及 血液(造血机能)损害

硫黄

(云状粉尘)是

235

燃爆下限

2. 3 g∕m3

,—

易燃固体，云状粉尘具燃爆性

(平均粒径30 ~50 μm)

电气设备在生产运行中，由于产品质量缺陷，绝缘效果差；现场环境恶劣(如高温、 潮湿、腐蚀、振动等)，机械损伤，维修不善等导致绝缘老化或放电；设计不合理，安装 工艺不规范，安全距离不足；安全设施和安全措施不完备，没有接地或接零，违章作业， 接触带电设备，都有可能发生触电事故。

在高处作业、检修时，由于栏杆、平台、梯子腐蚀或缺陷，又未进行有效防护，可能 造成高处坠落事故。

(二)焦炉煤气净化安全控制措施

焦炉煤气净化区域大部分属于爆炸和火灾危险场所，其主要生产场所建筑物火灾危险 性分类、爆炸危险环境区域划分，见表3-40

表3-4煤气净化区域主要生产场所建筑物火灾危险性分类和爆炸危险环境区域划分表

_____装置或场所_____

火灾危险性类别

爆炸危险环境区域

备注

_______煤气鼓风机室_______

______φ______

1区

________冷凝泵房________

丙

2区

初冷及电捕

2区

室外

______预(中)冷塔、脱硫塔______

2区

室外

______氨苯洗涤塔、终冷塔______

2区

室外

________苯洗涤泵房________

____W____

2区

硫铉饱和器

2区

室外

_____脱苯塔、两苯塔、再生器_____

2区

室外

_______粗苯产品泵房_______

______甲

________1区

________粗苯储槽________

2区

室外

表3-4 （续）

_____装置或场所_____

火灾危险性类别

爆炸危险环境区域

备注

________脱酸塔、蒸氨塔_______

2区

室外

_______脱酸蒸氨泵房_______

乙

2区

硫黄冷却、结片、包装等部位及硫黄仓库

乙

21区

______溶剂脱酚的萃取塔______

2区

室外

一溶剂脱酚的溶剂泵房     「

______甲

Γκ

________精脱蔡塔

2区

室外

________干式脱硫塔

2区

室外

无水氨吸收塔

2区

室外

无水氨解吸塔、精馅塔

2区

室外

为有效消除焦炉生产过程中的激发能源对煤气净化区域的影响，煤气净化车间应布置 在焦炉的机侧或一端，其建（构）筑物最外边缘距焦炉炉体边缘不应小于40 mo当采用 捣固炼焦工艺时，煤气净化车间布置在焦侧时，其建（构）筑物最外边缘距焦炉熄焦车 外侧轨道边缘不应小于45 m （当焦侧同时布置有干熄焦装置时，该距离为距干熄炉外壁 边缘的距离）o煤气净化区内不应布置与煤气净化装置无关的设施及建筑物。

储槽、塔器及其他设备的外壳应有设备编号、名称及规格等醒目标志。阀门应有开、 关旋转方向和开、关程度的指示，旋塞应有明显的开、关方向标志。盲板和其垫圈的手柄 应有明显区别，以方便职工操作。

由于放散管放散出的有毒有害气体可能威胁职工的身体健康和人身安全，因此，建 （构）筑物内设备的放散管应引出建（构）筑物，而且应不危及人员安全；室外设备的放 散管应高出本设备2 m以上，而且应高出相邻有人操作的最高设备操作平台2 m以上。设 备经常放散的有害气体、蒸汽宜按种类分别集中，引入煤气系统或经净化处理后再放散, 以降低操作环境异味，适应环保要求。

为消除静电、雷电等激发能源，生产、储存和装卸甲类液体、可燃气体的设备和管线 应设可靠的接地装置。直径小于20 m的储槽应至少两处接地，大于20 m时应至少四处接 地。管线应至少两端接地。仅用于防静电的接地，其电阻一般不大于100 Ω,兼作防雷时 应遵守《建筑物防雷设计规范XGB 50057）的相关规定，与其他用途的接地极共用时应 取其中数值最小者。汽车罐车、铁路罐车和装卸栈台、铁路钢轨应设专用接地，进出苯类 储罐的管道法兰应作静电跨接。用泵输送苯等炷类液体应按《防止静电事故通用导则》 （GB 12158）的规定限制管道流速，当管道内明显存在水等第二物相时，其流速应限制在 lm/s以内。甲、乙类液体储槽的注入管应有消除静电的措施，储罐的进料管应从罐体的 下部接入，如果从上部接入，应延伸到距罐底20Omm处。

塔器、容器的对外连接管线应设置可靠的隔断装置，禁止用管道上的调节配件代替隔 断阀门，禁止以关阀门代替堵盲板，以免造成有毒有害或可燃介质串漏引发中毒、火灾爆 炸事故。停产不用的塔器、容器、管线等应清扫干净，并应打开放散管，隔断对外连接; 报废不用的，清扫干净后应立即拆除。

输送易凝、可燃液体的管道及阀门均应保温，不应使用明火烘烤。检修操作温度不低 于物料自燃点的密闭设备，不得在停止生产后立即打开大盖或人孔盖。用蒸汽清扫可能积 存有硫化物的塔器后，必须冷却到常温方可开启；打开塔底人孔之前，必须关闭塔顶油气 管和放散管。

禁止用轻油、洗油、苯类等易散发可燃蒸气的液体或有毒液体擦洗设备、工具、衣物 及地面。在易燃易爆场所禁止使用易产生火花的工具，作业人员禁止穿着化纤服装。严禁 在蒸汽管道或暖气管上搭烤衣物，放置易燃易爆品，以免发生火灾。

甲、乙类生产场所的设备及管线，其保温应釆用不燃或难燃保温材料，并应防止可燃 物渗入绝热层。煤气净化各种洗涤塔下应设有液位报警或自动调节，或采用液封。塔器的 窥镜、液面计，其玻璃应能耐高温，并应严密。可燃液体的储罐应设液位计和高位报警， 必要时可设自动联锁切断进液装置。酸、碱和甲、乙、丙类液体高位储槽应设满流管或液 位控制装置。

甲、乙、丙类液体及可燃气体管线不应穿越变电站、配电室、仪表室、办公室、休息 室及与该管线无关的储槽区或生产厂房，并且不宜地下敷设，如果釆用管沟敷设时，在管 沟进出装置和厂房处应采取隔断措施，管沟内不应积聚可燃气体或蒸汽，以消除介质泄漏 带来的安全隐患。

为防止酸、碱灼伤，输送酸、碱、酚和易燃液体时，应选用密封性能可靠的泵，其管 道的法兰应加保护罩，法兰位置应尽量避开经常有人操作的位置。在酸、碱泵及介质易外 泄的生产设施附近，应设置洗手盆、淋洗器、洗眼器，以备急用。

易燃易爆气体和甲、乙、丙类液体的设备、管道动火时，必须先办理动火证，动火前 应与其他设备、管道可靠隔断，清除、置换达到合格标准（体积百分浓度）：爆炸下限大 于4%的易燃易爆气体，含量小于0.5% ；爆炸下限小于或等于4%时，其含量小于 0. 2% O

在有毒物质的设备、管道或容器内检修时，应可靠地切断物料进出口，有毒物质浓度 应小于允许值，同时含氧量应在19. 5% -23% （体积百分浓度）范围内。监护人不应少 于2人，应备好防毒面具和防护用品，并且检修人员应熟悉防毒面具的性能和使用方法。 设备内照明电压应小于或等于36 V,在潮湿、狭小容器内作业应小于或等于12 Vo

对易燃易爆、易中毒物质的设备动火或进入内部作业时，安全分析取样时间不应早于 工作前30 min,工作中应每2 h重新分析一次，工作中断30 min以上也应重新分析。

.（1）冷凝鼓风工段应有两路电源和两路水源，采用两台以上蒸汽透平鼓风机时，应 釆用双母管供汽，以提高风机的动力保障能力。鼓风机仪表室应有如下参数的显示：煤气 吸力、压力，鼓风机的转速、轴向位移和轴承温度，鼓风机油箱油位和液压泵出口油压， 电机的电压、电流和轴承温度，蒸汽透平用蒸汽压力和温度，集气管压力，初冷器前后煤 气温度和煤气含氧量，还应配备测振仪和听音棒。为及时发现煤气泄漏，鼓风机室应设置 一氧化碳浓度检测报警装置。为便于紧急情况下逃生，鼓风机应有直通室外的走梯，底层 出口不应少于两个。

硫铉生产中硫酸、硫铉母液具有极强的腐蚀性，要防止其喷溅或跑、冒、滴、漏。

•虹吸管或采取其他防虹吸措施。脱硫塔和再生塔间的溶液管应设U形管，其液面高度应 大于鼓风机全压(以mmH2O计)加500 ɪnmO熔硫釜排放硫膏时，周围严禁烟火。

气供应：

管式炉点火时，应双人配合作业，先用蒸汽吹扫，然后遵循“先送富油后点火，先 点引火后送煤气”的原则。

（3） 管式炉的操作要保证工艺参数符合规程要求。若富油脱水效果不好，水分带入 管式炉迅速汽化，发生爆炸，易造成管道爆裂。若富油流量过低或富油泵故障，富油在管 式炉内停留时间过长，会使炉管结焦，甚至烧穿，发生泄漏着火事故。

（4） 管式炉加热煤气管道应设煤气低压报警快速切断装置。

第五节粗（轻）苯加氢及煤焦油加工安全技术

—、工艺概述

（一）粗（轻）苯加氢工艺概述

粗（轻）苯加氢是把粗（轻）苯中的硫化物加氢脱硫生成碳氢化合物和硫化氢，氮 化物加氢脱氮生成碳氢化合物和氨，氧化物加氢脱氧生成碳氢化合物和水，不饱和炷化合 物通过加氢或脱氢生成饱和烧，直链烷炷和环烷炷等饱和炷加氢裂解转化为低分子的饱和 炷。其主要化学反应如下：

1） 加氢脱硫

轻苯中的硫化物主要是二硫化碳、嚏吩及同系物：

CS2（二硫化碳）+4H2 一 CH4 +2H2S

C4H4S（∣g 吩）+4H2―C4H10 +H2S

2） 加氢脱氮

C5H5（毗暄）+5H2一CH3（CH2）3CH3（戊烷）+NH3

3） 加氢脱氧

C6H5OH（酚）+H2―C6H6（苯）+H2O

4） 不饱和炷加氢或脱氢

C6H5 ∙ CH≈CH2（苯乙烯）+H2 — C6H5 ∙ CH2CH3（乙基苯）

C6H8（环己二烯）一C6H6（苯）+H2

C9H8 （φ） +H2—C9Hio（⅛ 满）

5） 饱和炷的加氢裂解

轻苯中的饱和炷主要是直链烷煌和环烷炷，加氢裂解后转化为低分子的饱和炷而被 分离。

C6H12（环己烷）+3H2 — 3C2H6（乙烷）

C6H12（环己烷）+2H2 ― 2C3H8（丙烷）

C7H,6（M⅛） +2H2 一 C3H8（丙烷）+2C2H6（乙烷）

6） 环烷炷的脱氢

大约50%的环烷炷因脱氢而生成芳炷和氢气。

C6H12 （环己烷）一。6玦（苯）+3H2

C10H12 （1,2,3,4-四氢化荼）一C10H8 （^） +2H2

7） 加氢脱烷基

原料油进入主反应器后，苯的同系物将发生某些加氢脱烷基反应。

C6H5CH3C 甲苯）+H2 一 C6l‰（苯）+CHM 甲烷）

C6H4（CH3）2（Ξ1 甲苯）+H2 ― C6H5CH3（甲苯）+CH4（Φ烷）

粗苯经过蒸储得到轻苯，将轻苯通过预加氢处理和高温加氢处理而得到加氢油和加氢 反应气体。加氢油经过精制即得到纯苯产品。加氢反应气体首先要脱除硫化氢，脱除硫化 氢的反应气体大部分作为循环气体，加热后返回预加氢处理设备作为氢源和热源。另一部 分加氢气体用甲苯洗净，再经重整和转化，最后经吸附精制，用作循环气体的补充氢。

高温加氢净化工艺具有的特点：能生产出高纯度纯苯。能用反应气体制成高纯度氢 气，做到加氢用氢完全自给。催化剂能选择性地将甲苯、二甲苯脱烷基，制成单一产品即 纯苯，其收率大于100% o催化加氢完成得彻底，苯精制用一般精僭方法即可。粗苯加氢 工艺流程如图3-15所示。



5     6



12



16



分离水


_氢气

f r循环氢

去脱硫塔


1 一预蒸馆塔；2—蒸发器；3—预反应器；4一管式加热炉；5—第一反应器；6—第二反应器; 7—稳定塔；8—白土塔；9—苯塔；IO-冷凝冷却器；11 一分离器；12—冷却器；13—凝缩器；

14 一重沸器；15—预热器；16—热交换器；17—碱洗器；18—中和槽；19 一蒸汽发生器

图3-15粗苯加氢工艺流程

粗苯首先经蒸发汽化，然后进行催化加氢净化反应处理，得到加氢油和加氢反应气 体。加氢油经过萃取蒸儲制得纯苯、甲苯、二甲苯。加氢反应气体经加压并补入新鲜氢气 后循环使用。

低温加氢及萃取蒸馋技术先进、成熟、可靠，产品质量高，纯苯纯度能达到99.9% 以上。产品总收率高，纯苯、纯甲苯的收率为96. 9%以上。装置操作温度、压力低，原 料量和原料组成可在较大范围内变化，可利用余热，降低能耗。轻苯低温加氢工艺流程如 图3-16所示。

1—换热器;2—蒸发器;3—预加氢反应器;4—加热炉；5、6—主反应器;7、12—换热器;8—循环气体压缩机； 9-分离器；Io-新鲜氢气储槽；11 一新鲜氢气压缩机；13—冷却器；14—加热器

图3-16轻苯低温加氢工艺流程

（二）煤焦油加工工艺概述

煤焦油加工前的预处理主要包括均质化、脱水和脱盐等工序。煤焦油蒸偕通常由加 热、蒸发、分偕及冷凝冷却等化工单元组成。有常压蒸備、常-减压蒸偕和减压蒸儒等3 类工艺流程。蒸馅所得各组分搐分釆用物理和化学方法进一步处理，可得到各种化工产 品。煤焦油常压蒸馅工艺流程如图3-17所示。

二、安全技术

（一）主要危险有害因素分析

苯加氢和煤焦油加工生产装置处于带压（或负压）、高温下运行，所涉及的主要介质 有苯类、氢气、二硫化碳、煤气、焦油、荼、酚等易燃易爆危险化学品,'罐区（原料罐 区、成品罐区）物料的贮存量大，火灾爆炸的危险性高，可能构成重大危险源，一旦发 生事故将造成严重的后果。生产过程中涉及的介质大多为芳炷类或炷类物质，由于其电阻 率大，在物料输送过程中易产生静电危害。生产装置中大型的塔器、框架、罐区等建 （构）筑物高大突显，在雷雨天气极易产生雷电危害。危险物料在输送、过滤、换热、分

• 85・

Na2CO3



高位槽


二段蒸发器


mm


一轻冷


蒸汽



焦油



一段蒸发器及 项水焦油槽


二蔥油

冷却器



洗油 冷却器

莽油 冷却器

一蔥油 冷却器

一蔥油 回流槽

水

水


轻油 冷却器 51


轻油 冷却器


r1~Λ


,煤焦油

一段柱塞泵


J

回流泵

二蔥

一蔥

洗油

W

油接

油接

接受

接受

受槽

—1 r-

受糟

槽

槽

蔡洗油

一蔥油

二段柱塞泵        一

二蔥油泵二蔥油


酚水

酚油

轻油'

接受

接受

接受

.槽

槽

⅜ ,

■酚水

氨水


轻⅛Q⅛

可流槽轻油

回流泵

L厂^轻油

Y轻油泵

—酚油


图3-17煤焦油常压蒸徳工艺流程

离过程中，若发生泄漏会与空气形成爆炸性混合物，遇激发能源引发燃爆事故。粗苯加氢 时，因为化学反应是与氢气（爆炸极限为4% -75%）在高温、高压条件下进行（如高温 加氢工艺操作温度为600~650 cC,操作压力为5.8 ~5.9 MPa）,操作失误或因设备缺陷 有氢气泄漏，极易与空气形成爆炸性混合物，如遇激发能源即会爆炸。同时加氢反应为放 热反应，氢气在高温、高压下与钢材接触，钢材内的碳分子易与氢气发生反应，生成碳氢 化合物，使钢制设备强度降低，发生氢脆；如果反应温度失控，反应器压力随即上升，会 使催化剂床层和反应器受到损坏，严重时酿成爆炸事故。实际生产时反应压力的平稳是系 统控制的重要参数，若压力波动大，不仅加氢反应器波动大，同时也会造成稳定塔、预蒸 偕塔等波动幅度增大，难以操作，极易引发事故。加氢反应尾气中有未完全反应的氢气和 其他杂质在排放时易引发着火或爆炸。在生产过程中，由于操作不当、温度、压力控制失 常，设备、设施老化腐蚀，疲劳损伤，安全联锁装置失效等原因均会引发火灾爆炸事故, 造成严重后果。

在蒸儒或精搐过程中，若回流量调节过大或加热蒸汽量调节供应过大，均可造成液泛 即淹塔。若处理不及时，严重的雾沫夹带有可能使可燃液体带至塔顶及冷凝器，造成产品 质量（纯度）下降。而物料带出系统外将引发安全事故。萃取物中溶剂与芳炷的分离是 通过减压蒸馅来实现的，系统的密闭性十分重要，否则一旦外界空气进入设备内部将形成 爆炸性混合物，遇激发能源会发生燃爆事故。

生产作业区排出的废水若含有泄漏的苯类物质，因其微溶于水且比水密度低，漂浮于 水面遇激发能源将会燃烧，火势将随水面无限制的蔓延。生产装置运行过程中，若冷凝冷 却系统能力不足，系统中的气相物料不能冷凝造成系统压力升高易发生物料泄漏，同时也 会因压力增大造成泄漏物料瞬间气化喷出，产生静电火花引发火灾爆炸事故。

苯类对人体中枢神经和血液毒性极强，属于极度危害毒物。硫化氢是一种强烈的神经 毒物，对人体黏膜有强烈的刺激作用，高浓度时可直接抑制呼吸中枢，引起迅速窒息而死 亡。而氨对黏膜有刺激作用，高浓度可造成组织溶解性坏死，引起化学性肺炎及灼伤。恶 臭气体若不经处理直接排放，对生产区域周边大气环境造成的污染也将十分明显。苯类、 酚类、初璃分等有毒液体喷溅或跑、冒、滴、漏可能引起中毒，必须釆取有效措施。泵 房、仓库等生产场所通风不良，造成有毒物质积聚，也会引起中毒。检查、检修时，进入 密闭容器，没有进行彻底置换，未釆取有效防护措施，也可能造成中毒的后果。

烧伤与酸碱灼伤、高处坠落、机械伤害、电气伤害等危险因素与焦炉煤气净化类似， 不再赘述。

（二）安全措施

易燃易爆物质只有与空气混合成适当比例，并遇到激发能源时才发生火灾爆炸事故， 因此，防止形成这些条件，就是防火防爆应采取的措施。

1） 设法清除导致火灾爆炸的物质条件

釆取通风排气措施能有效防止爆炸性混合气体在某区域内积聚。杜绝跑、冒、滴、 漏，保持设备的严密性，是防止形成爆炸性混合物的有效措施。在停送煤气等可燃气体 时，用蒸汽或氮气置换、清扫，是防止形成爆炸性混合气体的可靠方法，因此，煤气管 道、设备等均应设吹扫或灭火用的蒸汽、氮气等置换设施，进行可燃或有毒气体浓度测 定和含氧分析，是鉴别混合气体是否达到爆炸危险程度的方法，便于根据测定结果釆 取相应安全措施。为消除易燃、有毒物质在人员集中的操作室泄漏的可能性，不应把 易燃、可燃或有毒介质的导管直接引入仪表操作室，而应通过变送器把信号引进仪表 操作室。

2） 釆取措施清除激发能源的形成条件

杜绝火源是防止火灾爆炸事故的重要措施。首先，应预防化学火源。防止硫化铁、带 油破布、棉纱自燃，并釆取隔离措施。杜绝氧化剂进入防火区域，防止强氧化剂反应着 火。其次，要预防物理火源。釆用铜、铝合金等不产生火花的工具，防止工具敲击、摩擦 起火。防止运转设备轴承，皮带摩擦起火。禁止穿带钉鞋进入禁火区。对热表面要釆取隔 热保温措施，以防压缩热源和传导热。变、配电所不应设置在甲、乙类厂房内或贴邻建 造，且不应设置在爆炸性气体、粉尘环境的危险区域内。供甲、乙类厂房专用的IokV及 以下的变、配电所，当采用无门窗洞口的防火墙隔开时，可一面贴邻建造，并应符合 《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB 50058）等规范的有关规定。爆炸和火灾危险场所 不宜采用电缆沟配线，若需设电缆沟，则应采取防止可燃气体、易燃、可燃液体或酸碱等 物质漏入电缆沟的措施，装置内的电缆沟应有防止可燃气体积聚或含有可燃液体的污水进 入沟内的措施。在爆炸和火灾危险场所设置的检修电源应为满足环境危险介质要求的防爆 电源。在爆炸危险环境1区内应釆用铜芯电缆，在2区内宜釆用铜芯电缆，当釆用铝芯电 缆时，与电气设备的连接应有可靠的铜铝过渡接头等措施。在容易积存爆燃性粉尘的环 境，非铠装电缆或阻燃电缆表面附着的可燃性导电粉尘应及时清扫。根据爆炸和火灾危险 场所的区域等级和爆炸物质的性质，对电气动力设备、仪器仪表、照明装置和电气线路分 别采取防爆、封闭隔离措施，以消除电气火源。釆取有效的防静电措施，防止静电引起火 灾爆炸事故。

3） 从生产工艺上进行安全控制

甲、乙、丙类液体的高位储槽应设满流槽或液位控制装置，用以保证不溢料。不准用 压缩空气输送、搅拌易燃液体。严格执行操作规程，控制工艺技术参数，特别要控制操作 压力、温度，杜绝超负荷生产，是防止火灾爆炸的基本保证。严格执行设备定期检修制 度，及时消除隐患，是实现安全运行，防止爆炸事故的有效措施。

4） 采取限制火灾爆炸蔓延的措施

首先，安装防爆泄爆装置，如安全阀、防爆膜、放空管等。若发生爆炸或压力骤增 时，能够通过这些装置释放能量，以减小巨大压力对系统和设备的破坏或爆炸事故的 发生。

其次，采用阻火装置，如阻火器、安全液封、防火闸门、单向阀等。其作用在于防止 外部火焰窜入有火灾爆炸危险的设备、管道、容器或阻止火焰在设备或管道间蔓延。

为达到限制火灾爆炸蔓延扩大的目的，厂址选择及厂房的布局和结构应按照相关要求 建设。如根据所在地区主导风的风向，把火源置于易燃物质可能释放点的上风向。要按规 范建设相应等级的厂房，釆用防火墙、防火门等对易燃易爆的危险场所进行防火隔离，并 确保防火间距。

煤气净化、苯加氢及煤焦油加工工艺宜布置在露天或敞开的建（构）筑物内。易燃 与可燃物质生产厂房或库房的门、窗应向外开，油库泵房靠储槽一侧不应设门窗。有爆炸 危险的甲、乙类厂房宜釆用敞开或半敞开式建筑，必须采用封闭式建筑时，应采取强制通 风换气措施。

甲、乙、丙类液体储槽之间的防火间距不应小于表3-5的规定。

表3-5甲、乙、丙类液体储槍之间的防火间距

液体类别

单槽容量/m3

储槽形式

______固定顶槽

浮顶储槽

卧式储槽

地上式

半地下式

地下式

甲、乙类

≤1000

0. 75P

0.5D

0.4D

0.4D

⅛0. 8 m

>1000

0. 6D

丙类

不限

0. 4D

不限

不限

—

Nt). 8 m

注：D为相邻较大立式储罐的直径，单位为m。

汽车槽车的装车鹤管与装车用的缓冲槽之间的防火间距不应小于5m,距装油泵房不 得小于8mo铁路油品装卸设备与建(构)筑物之间的防火间距应符合表3-6的要求。

表3-6铁路油品装卸设备与建(构)筑物之间的防火间距        m

建(构)筑物名称

耐火等级

防火间距

建(构)筑物名称

耐火等级

防火间距

油泵房

一、二级

8

变、配电室

一、二级

30

桶装库房

—、二级

15

有明火的生产建筑物

―、二、三级

30

甲、乙、丙类液体的地上、半地下储槽或储槽组应设置非燃烧材料的防火堤。闪点高 于12OtC的液体储槽，桶装乙、丙类液体的堆场，甲类液体半露天堆场，均可不设防火 堤，但应有防止液体流散的设施。储槽组内，甲类和乙、丙类液体储槽之间应设分隔堤， 高度不得小于0.5πιo

防火堤应符合下列要求：

为保证发生火灾事故后能迅速灭火，焦化厂要按有关规范设置必要的消防设施，配备 足够的消防器材。

线蒸汽源的压力不应小于0.4 MPa)其操纵阀门或接头应安装在便于操作的安全地点。

焦化厂一旦发生火灾应根据不同性质的介质使用不同的灭火器材，采取不同的扑救方 法。发生煤气着火事故，可用化学干粉、高压水等灭火、降温，应逐渐降低煤气压力，同 时通入大量蒸汽或氮气，但管道或设施内的煤气压力不得低于100 Pao严禁突然关闭煤气 阀门，防止回火爆炸。直径小于或等于IOOmm的煤气管道着火，可直接关闭阀门灭火。 煤气隔断装置、压力表和蒸汽、氮气接头应有专人监控、操作。油类(如粗苯、煤焦油等) 物质着火时,可用化学干粉、二氧化碳或泡沫灭火剂灭火。电气设备设施(如电动机、变压 器等)发生火灾,可用干粉、二氧化碳灭火器扑救。在未确认切断电源前,严禁用水灭火，以 防发生触电事故。其他可燃物(如木材、化纤等)着火,可用大量水进行灭火扑救。

工艺安全控制的主要措施包括温度及压力的报警和联锁、气油的比例控制和联锁、氢 气紧急切断、循环氢压缩机停机报警和联锁、氢气检测报警装置和加装泄爆装置等。

第四章炼铁安全技术

第一节高炉炼铁工艺概述

高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，高炉炼铁工艺是由古代竖炉炼铁工艺发展、改进而 成的，由于高炉炼铁技术具有经济指标良好、工艺简单、劳动生产率高、生产量大、能耗 低等优势，到目前为止，高炉炼铁方法生产出的铁仍占世界铁总产量的95%以上。除此 之外，高炉炼铁工序也是冶金钢铁工业生产中最主要的环节。

一、 高炉炼铁工艺流程

高炉炼铁是从铁矿石中将铁还原出来，并熔化成生铁。还原铁矿石需有还原剂，为了 使铁矿石中的脉石生成低熔点的熔融炉渣而排除，必须有足够的热量并加入熔剂（主要 是用石灰石）。在高炉冶炼中，还原剂和热量都是由燃料供给的。高炉生产时，从炉顶分 批不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（IOOO ~ 1300 tC ）,喷入 油、煤等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物，在高温条件下，焦炭和喷 吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳（还原剂）将铁矿石中的氧分离出来，得到铁，这 个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从铁口放出；铁矿石中的脉石、焦 炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，小型高炉分别从渣口和铁 口排出，大、中型高炉伴随铁水从铁口排出。煤气从炉顶导出，经除尘净化后，作为工业 用煤气。因此，高炉生产的主要产品是生铁，副产品有高炉煤气、高炉渣（水渣、干渣） 和瓦斯灰等。

高炉炼铁的生产工艺流程是比较定型的，如图4-1所示，高炉生产工艺过程由高炉 本体和供装料系统、富氧鼓（送）风系统、荒煤气系统、煤粉（燃料）喷吹系统及渣、 铁处理等辅助系统组成。

二、 高炉本体的构造与生产技术经济指标

（-）高炉本体的基本构造

高炉本体是炼铁生产工序上的核心设备，也是矿石还原成液态生铁全过程的载体。目 前，我国高炉炉体的结构形式示意图如图4-2所示。

从图4-2高炉炉体结构的4种类别中可以看到，炉体都是一个竖式的圆筒形炉窑, 是由炉基、炉壳、炉衬、冷却设备构成的容积大小不同的高炉型体。企业根据生产的不同 规模、不同强度、不同负载压力需求和投资的合理性，选择最为经济的、又能满足安全生 产要求的炉体结构。

图4-1高炉本体及辅助系统示意图

图4-2高炉炉体结构形式示意图

高炉本体结构主要由高炉内型及内衬、高炉炉体冷却设备（冷却壁、冷却板等）、炉 喉钢砖、风口、出铁口（渣口）装置、炉壳、炉体钢结构及平台、高炉基础（钢筋混凝 土基础和耐热基墩）、冷却系统、送风装置（热风围管、支管、直吹管）和自动化检测装 置组成。

（二）高炉炼铁生产的主要经济技术指标

衡量一座高炉的先进与落后，除了高炉的装备水平，还取决于生产经济技术指标：

利用系数=24h生产生铁量/高炉有效容积，该系数是高炉生产率的重要指标，越高 越好。

焦比（kg∕t） =24h消耗干焦量∕24h生产生铁量，焦比是高炉生产的重要能耗指标， 越低越好。

煤比（kg∕t）=24h煤粉消耗量∕24h生产生铁量，煤比因考虑置换比，所以应适量。

冶炼强度［t∕（m3 ∙ d）］ =24h入炉焦炭量/高炉有效容积，往往与利用系数成正比。

焦炭负荷（t/t）：每吨焦炭能冶炼多少吨矿石量（烧结矿、铁矿石、镒矿），该负荷应 适量控制。

冶炼周期：从炉料装入到降至风口所经过的时间。显示的是炉料下降的速度，冶炼周 期越短，产量越高。

休风率（% ）=休风时间/规定作业时间X 100% ,休风时间占规定作业时间的百分比， 越小越好。

生铁合格率（% ）=（生铁总量-不合格生铁量）/生铁总量X 100% ,为质量指标，越 大越好。

三、高炉炼铁辅助系统的工艺设备简介

高炉生产工艺过程中的5个辅助系统包括：供装料系统、富氧鼓风系统、荒煤气系 统、煤粉（燃料）喷吹系统及渣铁处理系统。

（-）供装料系统

供装料系统是指从原（燃）料进入炼铁到装入高炉炉喉的整套系统，包含原（燃） 料供应、上料和装料3个环节。

（1） 原燃料供应所釆取的运输方式包括火车运输、汽车运输和带式输送机运输。炼 铁工序的原（燃）料的运输工具主要是带式输送机。通过带式输送机直接将烧结工序的 烧结矿、球团矿，焦化工序的焦炭，矿石厂料场的其他原燃料输送到栈桥上的贮矿（焦） 槽。从地坑到贮矿（焦）槽，一般被称为槽上，实际上就是“供料”环节。其主要设备 是带式输送机及附属设备（如给料机、卸料小车、转运站漏斗等）、贮矿（焦）槽。供料 环节主要任务是原（燃）料运输、贮存，关键应做到不混料。

（2） 从贮矿（焦）槽下部的卸料口到高炉受料斗为上料环节。其主要任务是：根据 高炉的要求，对原（燃）料进行筛分、称量、中和，并做到及时、准确、稳定地将合格 原燃料送入高炉。工艺流程是通过微机指令或手动操作将原（燃）料经过给料机T振动 筛T带式输送机-＞称量漏斗斜桥大料车或主带式输送机，送至炉顶受料斗。该区域主要 设备除流程中的执行设备外，还有槽下电控操作室、料车上料的主卷扬机室、带式输送机 上料的输送带驱动室。

（3） 炉顶装料环节。目前，国内炉顶装料设备分钟式炉顶和无钟式炉顶两种。钟式 炉顶的装料工艺流程及设备是：受料斗~→旋转布料器布料，开小钟放散-＞开小钟放料入大 钟漏斗T关小钟-关小钟放散T开均压阀冲压（转入下一循环n次后）τ开大钟放散-＞开 大钟将原燃料放入炉喉∙→关大钟放散和小钟均压-＞关大钟进入下一循环。无钟式炉顶装料 的工艺流程及设备是：原燃料通过料车或输送带（并罐活动小车移动漏斗）进入受料斗 （上罐）下料-＞打开下料罐放散阀-打开上密封阀T装料一次-＞关闭上密封阀与放散阀-放均压煤气进料罐均压T开下密封阀通过中心喉管和旋转溜槽将料布入炉喉T开均压阀放 散-＞关下密封阀进入下一循环。炉顶装料系统设备除工艺流程所述设备外，还有一套关键 驱动设备——炉顶齿轮箱。装料制度是高炉生产重要操作制度之一，对原燃料装入炉内的 顺序、料线、批重、布料矩阵及下料闸开度的选择工作是由高炉操作岗位人员确定的。因 为只有通过对装料制度中各种因素的调整，才能控制各种炉料在炉内的分布，使煤气流分 布合理，改善煤气利用，保持料柱良好的透气性，维持合理的操作炉型，控制炉顶温度， 保护炉顶设备，促进高炉稳定顺行。

（二） 富氧鼓风系统

富氧鼓风系统的主要任务是将鼓风机送来的冷风，加入纯氧经热风炉加热后送进高炉 炉内。富氧鼓风系统的设备除鼓风机、冷风主管和富氧站（台）前的高压氧气输送管道 不在炼铁工序范围之内外，富氧站（台）及各种阀门和安全装置、冷风管道、热风炉及 其附属设备燃烧器、热风阀、冷风阀、煤气调节阀、煤气闸板、燃烧阀、烟道阀、废气 阀、混风阀、混风保护阀（亦称冷风大闸）、热风总管、热风管路（热风围管和热风支 管）以及管路上的各种阀门等，均属于炼铁富氧鼓风系统范围。送风制度是高炉下部操 作制度，富氧鼓风也是高炉下部操作的核心技术。鼓风机风量的调剂，对高炉料速的 控制、气流的稳定起着决定性作用；风温是高炉的主要热量来源之一，提高风温对增 加炉缸的热量收入、降低焦比、促进喷吹燃料的燃烧有着十分重要的作用。富氧是提 高产量的有效途径，在不增加风量的前提下，富氧率每增加1%,产量可提高3% 以上。

（三） 荒煤气系统

荒煤气系统的任务是将高炉冶炼所产生的煤气进行回收，通过重力除尘器的初始净化 生成半净化煤气，其中一小部分通过回压管送回炉顶作均压使用，其余大部分送燃气工序 进一步净化后并入净煤气管网系统。

荒煤气系统设备包括上升管、下降管、重力除尘器、煤气切断阀和水封、高压高炉的 高压阀组、回压管道及其附属均压阀等。

（四） 煤粉喷吹系统

煤粉喷吹系统的主要任务是将经过加工制成的煤粉（无烟煤、烟煤、混合煤三类煤 种）均匀、稳定地喷入炉内，代替部分昂贵的冶金焦，改善炉缸工作状态，为提高风温 和富氧鼓风创造条件，从而达到降低焦比、强化冶炼、提高产量、降低炼铁成本的目的。 工艺流程为：原煤贮运一＞干燥（含干燥气体制备）-＞煤粉制备一＞煤粉输送（含供气动力系 统）T煤粉喷吹。主要设备设施包括原煤场、桥式起重机、磨煤机（球磨机、中速磨）、 加热炉、粗粉分离器、煤粉仓、喷吹罐、给煤机、带式输送机、布袋收粉器、分配器、煤 粉输送管道、供气动力系统（空气压缩机、压缩空气罐、氮气罐及附属设施）、喷煤 枪等。

（五） 渣铁处理系统

渣铁处理系统是一个大的辅助系统，也是设备设施、作业活动、在线作业人员最多的 系统。渣铁处理系统的主要任务是及时将炉内的渣、铁排放出来，铁水通过铁罐送给转炉 炼钢，或利用铸铁机浇注成铁块。炉渣有的通过冲渣池生产水渣外销；有的形成干渣后再 加工综合利用。渣铁处理系统的主要设备设施包括炉前工作平台、出铁场、渣铁沟、开口 机、泥炮、堵渣机、铁水罐、活动摆动溜嘴、炉前吊车、挖掘机、搅拌机、渣罐、铸铁 机、炉渣处理设备(水冲渣沟、渣池、转鼓渣过滤系统、带式输送机、轮法冲渣设施)、 大修停炉放残铁设施等。

四、高炉冶炼生产的特点

第二节高炉本体系统安全技术

高炉本体是矿石还原成液态生铁熔炼全过程的载体，是炼铁生产工序中的核心装备。 本节将重点介绍高炉炉体各部位的构建及功能、高炉冶炼生产的特点、危险有害因素与控 制措施、事故预防与应急要点。

一、高炉炉体主要设备设施的构造

(-)高炉基础

高炉基础承受着整座高炉炉体、框架及依托在框架上所有设备和渣铁水、炉料的全部 载荷。炉基的作用是将所承受的重量均匀地传递给地层。通常炉基底面受力吨位值为高炉 容积值的13-18倍。炉基由基座(下部)和基墩(上部)组成。基座是钢筋混凝土结 构，基墩用耐热混凝土砌筑，基座形状多为八角形或十六角形。基座在高炉生产期间最高

. 97 .

I-钢筋混凝土； 2—耐热基墩；3—冷却壁;

4—水冷管；5—炉壳

图4-3高炉基础构建示意图


温度不得超过200 ~250 tCo炉基基础结构分两 种：基墩包围着炉底的称为封闭式炉缸，炉底 暴露在空间的称为敞开式炉缸。由于封闭式炉 缸不易探测炉底侵蚀状况，易造成基础温度过 高，当炉缸烧穿时有发生爆炸的危险。因此, 我国钢铁企业很少采用这种炉基结构。高炉基 础构建TK意图如图4-3所75。

（二）高炉炉体钢结构

钢结构是加固炉体和支撑各种附属设备的 构件，高炉钢结构主要包括支撑高炉的支柱、

炉壳等。

图4-2所显示的4种钢结构构造不是高炉炉体钢结构的全部，仅是高炉支柱和炉壳， 钢结构应包括所有附着在支柱或炉壳上的楼梯、通道、栏杆和支撑机电设备及各种管网的 平台、支柱等。

图4-2中，炉缸支柱式结构炉顶全部重量通过炉壳传递给炉缸支柱，当炉壳变形时 炉顶结构容易偏斜。炉缸支柱和炉身支柱式结构炉顶设备除装料设备和上升管外，都通过 炉顶框架传给炉身支柱，再由炉腰支圈传给炉缸支柱，减轻了炉壳承重，炉腰支圈焊在炉 壳上，更换炉壳时还需要注意保持炉身支柱的稳定，需要消耗大量的钢材，延长检修工 期，此外，因支柱多，各层工作平台面积较小。大框架式结构的炉顶各部重量通过塔形 大框架传给基础，炉身重量由炉缸支柱承担，这种结构炉顶与炉身之间完全没有力的 联系。实践证明，高炉生产时由于炉壳上涨，砖衬重量由炉壳承担，炉缸支柱失去了 作用，只在长期休风时炉缸支柱才起承重作用。目前我国新建大型高炉采用大框架式 结构，并将下部炉壳适当加厚。这种结构优点是结构稳固，在风口、渣口的布置上没 有受到炉缸支柱的限制，高炉操作、维护方便。自立式结构没有支柱和框架，炉顶和砖 衬全部重量由炉壳传递给基础，这种结构在国内不少小型高炉采用。在一代炉龄尾期，很 难保持结构的稳定，特别是炉内出现爆震时，就可能出现炉体因爆炸而坍塌的重大事 故。

炉壳各部位的厚度应考虑高炉不同的容积和冶炼过程中强度需求不同，各部位开孔的 多少与大小不等而产生应力不同，炉内附着力的不同等因素。

各部位炉壳厚度按下列经验公式计算:

S=RD                        （4-1）

式中 δ--炉壳厚度，mm;

R——系数（表4-1）； D--炉壳外径，mo

凡带有支柱或框架式钢结构的高炉，其钢结构与炉壳之间是不存在固定式（焊接、 伽接）连接关系的，它们之间的连接方式都采用了管托式滑动连接形式。这是因为高炉 生产时，炉体随温度的上升而涨炉，框架钢结构是相对稳定的，如果采用固定式连接，可 能破坏支架，拉损炉壳和附着管道。

表4-1各部位R值

部 位

R值

部 位

R值

炉喉和煤气导出口处

3.2

托圈第一段

2.2

炉缸下部及炉底

3.0

炉身其他各段

2.0

风口区、炉腹、薄壁炉腰

2.7

高炉附属钢结构构件包括楼梯、通往炉顶的各层通道（平台）、防护栏杆、支撑机电 设备及各种管网的平台、栏杆和支柱等。

钢结构的安全问题主要是机座强度不满足要求，平台、栏杆不符合规范，结构钢性老 化而疲劳，平台、走道腐蚀锈烂，检查维护、除锈刷油漆等工作不及时而造成破损、垮塌 伤害。

（三）裸炉体

裸炉体是指高炉本体脱去基础、支柱和支柱上附着设施后的高炉炉窑本体。

裸炉体的炉壁是由炉壳、冷却设备、炉衬3层相互依存的不同材质构成的圆形工作空 间的型体。人们把周边混合体称为炉壁。炉壳是炉壁的外壳，由特种钢材制作，其功能是 承受载荷，固定冷却设备，保证内衬砌体牢固，防止煤气逸出，便于特定条件下喷水冷 却。炉衬是由耐火材料砌筑而成的，是阻断炉内高温气流和渣、铁熔融液体烧毁冷却设备 和炉壳的防火、防爆墙。冷却设备是保护炉衬、炉壳完好，有效实现一代炉龄而进行水冷 保护的设施。高炉内部工作空间的形状称为炉型。它的形状和主要尺寸必须适应炉料和煤 气在炉内运动的规律。炉料在下降时受热膨胀，被部分还原。初生渣及软熔带产生，使炉 料透气性变差，故高炉上部断面较大，以保证炉料顺利下降，同时与煤气上升过程中的温 度下降、体积缩小相适应。当炉料到达下部时，由于渣、铁逐渐熔化而体积缩小，故断面 也逐渐收缩。高炉内型主要与原、燃料条件和操作制度有关，合理的内型有利于高炉操作 顺行、高产、低耗。

高炉内型从下往上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉5个部分（图4-4）,该容积 的总和为高炉的有效容积，它反映高炉的生产能力。

从图4-4可以看出，炉缸部位布置有铁口、渣口、风口，炉身上部有煤气取样装置, 炉喉布置有探尺口、红外线监测仪、温度监测器、煤气回收出口和装布料入口。铁口、渣 口分别是液态铁、渣的排出口，与渣铁处理系统相连接；风口是热风和煤粉的入炉口，它 分别与富氧鼓送风和煤粉喷吹系统相连接；煤气回收出口是高炉生产的煤气输岀口，它与 荒煤气系统相连接；装布料入口是高炉所有原料的入炉通道，它与供装料系统相连接。其 他附着在炉体上的装置都属于高炉安全生产保护和监测装置。

注：图中1 ~5所标识的是不同材质内衬的分段；6-10所标识的是炉内不同冷却强 度的装置分段。另此图在温度探测孔的相对平行的圆周上方应有4个平均分布 煤气岀口与上升管相连接未表示

图4-4高炉炉型构造图

二、高炉本体主要事故的类别及分析

(-)炉基的危险有害因素分析

(二)冶炼中液态渣铁水遇水产生的爆炸

高炉在冶炼生产中所发生的爆炸事故主要是高温铁水遇水发生的爆炸，其爆炸机理 是：水与其他高温物质接触时，发生快速传热，水被加热，暂时处于过热状态，而引起伴 随急剧汽化的蒸汽爆炸。其压力超过IOOOkPa,温度超过3000 CC ,这种爆炸的破坏力非 常大。水与高温物体接触引起的蒸汽爆炸非常有代表性，据资料统计，容易发生此类事故 的行业以钢铁业为最多，约占全部爆炸事故的60% 0 一般说来，水蒸气爆炸无须点火源 和可燃物，它的预防措施与需点火源爆炸的预防措施完全不同，平常被认为是最安全的 水，在一定条件下，变成爆炸性的水蒸气这样一种危险物质，乃是这种事故的特征。炼铁 发生蒸汽爆炸基本上是高炉生产事故的延续扩大和次生事故。

（三） 煤气中毒

煤气中毒是高炉生产的主要危险之一。高炉煤气主要成分为CO、Co2、N2、H2、 CH4等,其中C。约占25% ,H2.CH4的含量很少。按《工业企业煤气安全规程》（GB 6222） 规定，可较长时间工作环境中C。含量不应超过24 ×10^6o

由于炼铁生产工艺、设备的特性，炉体炉壳开有安装各类设备设施的大小孔6000 ~ 7000个，这些接口焊缝可能渗漏，加上出渣出铁时均能产生大量的一氧化碳，高炉风口、 渣口、铁口的泄漏，煤气取样作业时的泄漏，炉顶设备的泄漏和均压过程的排放等因素的 存在，高炉本体风口平台及以上各层平台、炉基均属于煤气区域。当设备泄漏严重、作业 场所通风不良、作业人员未佩戴防护用品或防护用品使用不当，可造成作业人员煤气中 毒。高炉煤气群体中毒多发生在高炉看水岗位和维修人员中，而多人中毒的事故往往发生 在正常休风检修和事故休风期间。

（四） 高炉本体高温物质导致的灼、烫、烧伤事故

灼、烫、烧伤是高炉冶炼生产中主要危害之一。高炉生产过程中，渣口、铁口正常排 出的液态渣、铁，炉身炉壳开裂或烧穿事故状况喷射出的火红炉料和高温气流，风口、渣 口、铁口烧穿事故喷涌出的液态和熔融状态的渣、铁，炉缸、炉底烧穿事故泄漏的铁水及 落地后产生爆炸的飞溅物，风口、渣口及冷却壁更换时拆除烧坏的高温设施，拆除管道内 残留的高温水或蒸汽等；发红的直吹管和烧坏的风口、渣口更换，煤气取样，透风口取 样，渣、铁取样，铁口框架及保护板更换，喷煤枪更换等作业，都很容易因热辐射、高温 喷溅物或明火造成相关作业人员灼、烫、烧伤事故。

（五） 高炉大、中修内型空间出现的高空坠物事故

高炉大、中修期间内型空间出现的高空坠物事故造成的后果是惨重的，因为设备安装 阶段立体交叉作业比较普遍。我国曾经出现过大钟坠入炉缸，砌筑炉衬的活动工作吊盘坠 入炉缸，挖炉缸、装枕木作业时炉顶施工工具和边角废料坠入炉缸等多种伤害事故。由于 高炉内型空间是一个有限空间，炉膛内作业活动一般都是集中人员较多的团队作业，任何 一个坠物，都可能给作业人员造成伤害。

三、高炉冶炼生产中的危险有害因素分析与对策措施

（-）炉基事故原因分析及预防、控制与应急措施

高炉基础在高炉建成后就成为隐蔽部分。高炉基础出现问题所造成的经济损失和人身 的伤害往往是惨痛的。当高炉投产后，基础自身出现不均匀沉降可能导致炉料偏行、炉况 失控的严重事件；耐热基墩膨胀顶破煤气密封板造成大范围煤气泄漏，很难找到有效的控 制补救措施。

出现炉基耐热基墩大幅上涨顶破煤气密封板导致大范围煤气中毒事故，除采取紧急休 风、停炉和撤离煤气区域人员的应急措施外，很难找到有效的防护和控制性措施来维持生 产。为避免新建高炉耐热基墩发生类似事故，只能针对事故原因提出事故预防措施，供 借鉴。

1)控制措施

2)事故预防与应急措施

任何造成人身伤害的事故都是生产过程中设备操作事故的延续和发展的结果。高炉冶 炼中液态渣铁水遇水产生的爆炸事故也不例外。其预防与应急要点如下：

除此之外，从操作上应依据高炉冶炼过程失常的表象，完善低料线、管道行程、悬 料、连续塌料、炉墙结垢、炉缸堆积、炉热、炉凉、炉缸、炉底水温差及热流强度的控制 范围及处理，软水和非软水冷却高炉炉缸，炉底烧穿的预防和处理等的操作方法，来指导 操作人员及时有效控制和扭转炉况失常。同样，应针对高炉冶炼过程中容易引起的操作设 备事故和突发事件，编制、完善炉缸冻结、炉缸烧穿、高炉大灌渣、高炉内壁结瘤、风口 及以上炉壳烧穿等事故紧急处置方案，针对不同条件的停水、停电、停气(汽)、停风等 事件编制处置方案，供岗位人员应急救援时对照执行，以减少损失和伤害。

另外，重力除尘器泄漏，煤气从下水通道窜入澡堂也会造成中毒事故。

一是作业期间派专人到炉顶守护，不让任何人进入炉顶作业，防止人为因素导致物体 坠落造成伤害；二是开、停炉期间，厂区医疗机构应派专人现场守护，以备事故应急；三 是进入炉缸内作业，必须拆除足够数量的二套，确保在发生事故时，作业人员能就近逃 生，救援人员有更多的救援通道。

高炉本体作为炼铁的核心设施和主体系统，远不止上述5种类型事故。表4-2和表 4-3分别将部分高炉本体主要设施和本体部分作业活动中的危险辨识和控制措施进行了 归纳汇总。

表4-2高炉本体设施危险辨识和控制措施表

部位

事故模式

________主要控制措施________

高炉本体

炉基区域煤气泄漏，导致进入该区域 人员煤气中毒

炉基区域作业必须两人以上，并携带便携式一氧化碳 检测报警器，配备空气呼吸器；对炉基煤气区域采取围 栏隔离、挂牌警示、防止无关人员误入的措施

风口小套、二套破损，导致高炉休风 率升高或风口烧穿事故后造成人身伤害

从操作上长期保持炉缸储铁量控制在接近安全容铁量 以内，保持炉况頫行，避免悬料导致的坐料操作；把冷 却水的压力、流量控制在规定范围内；从备品质量和煤 枪喷吹轨迹上来减轻对风口的磨损，控制或减少烧穿 事故

表4-2 （续）

部位

____事故模式

________主要控制措施________

高炉本体

炉墙耐火材料因侵蚀、浸泡而脱落， 造成炉皮发红、裂变或烧穿等事故

从操作上避免悬料、结瘤而被迫坐料和洗炉的作业； 从冷却设备的运行控制上，保证炉体冷却系统各部位水 温差、热流强度控制在允许范围，并根据风口套和冷却 壁系统的漏水征兆及时判断和处理漏点，避免冷却水大 量进入炉内

出现炉皮发红、裂纹，采用炉皮打水 等特护作业时，易发生煤气中毒、烫伤 和爆炸事故

护炉必须首先制定完整的、有针对性的护炉方案，方 案除技术措施外必须有可靠的安全措施和排水措施，还 应明确保证各项措施落实的管理制度，以避免对特护人 员的伤害和因排水不当引发设备事故

高炉突然停水、停电、停风、停气， 会造成极大的危险，必须尽力控制或减 少财产损失和人身伤害事故

停水时启动备用柴油机水泵供水。单炉停风时用拨风 装置拨风维持。停气时用氮气罐维持。停电时有两路电 源供电互为备用，但一旦出现电网跳闸而全面停电，就 必须分别按照停电、停水、停风、停气的应急方案处理， 将事故的损失和伤害程度降到最低

高炉炉壳有6000 ~ 7000个穿孔焊接点 和设备安装口，煤气泄漏使炉体的各层 平台均为煤气区域，进入炉体平台，可 能造成煤气中毒

进入煤气区域作业应遵守该区域作业的规定；利用休 风机会焊补漏点；无关人员禁止在高炉区域逗留；在通 往炉身、炉顶的各通道口（重力除尘、斜桥或主皮带通 廊、电梯入口及炉台通往炉身楼梯入口等）设立“煤气 危险区禁止单独工作”的警示标志；执行上炉身、炉顶 作业必须到中控室办理手续的规定；在炉体各层平台 （特别是风口平台和炉顶检修平台）安装一氧化碳检测 器，并集中在中控室显示

风口大套、二套间，大套与炉壳的法 兰密封损坏变形，煤气泄漏而导致人员 中毒

在新建和大、中修过程中保证安装、焊接质量，尽量 控制相应的焊缝无夹渣、气孔和裂纹，保证大套、二套 接触面不受损伤和稳固；高炉生产过程中加强点检，发 现渗漏应点明火，并利用休风机会进行处理

炉缸以下部位温度升高得不到有效控 制，可能出现炉缸烧穿，引发事故

从操作上保持炉缸储铁量控制在安全容铁母以内（炉 缸容积的60% ）；定期检查冷却系统，保证炉缸冷却器 进出水温差和热负荷保持在冷却制度范围，确保炉缸不 烧穿

表4-3高炉本体作业活动危险辨识和控制措施表

作业名称

事故模式

主要控制措施_____

备注

挖炉缸

有限空间作业，残留炉渣扬尘成分 复杂，造成人体皮肤及呼吸道疾病

人员必须做好两穿一戴，佩戴防尘口罩，配 发并涂抹护肤膏，在风口大套孔安装吹、抽两 向轴流式风机加大炉缸内空气流通，降低炉尘， 减轻对人体伤害

该作业的 具体操作程 序都应在开 炉方案中有 明确规定

带式输送机输出炉渣过程中，由于 小型带式输送机是整体活动安置的， 机械调整部分外露，人机配合不当可 能岀现机械伤害，带式输送机机架倾 倒砸伤，引入炉缸内的照明、带式输 送机电源线破损导致触电事故

炉缸内小型带式输送机传动部分应装安全罩， 挖炉缸作业期间，机械、电气、结构维修人员 应现场跟班监督维护，确保电路、带式输送机 安全运行

炉缸内空气混浊，温度偏高，噪声 较大，且作业劳动强度大等，连续作 业时间过长，可能导致急性晕厥

挖炉缸连续作业时间应根据炉缸内的环境温 度和强度，分时段确定，作业班次应有专人负 责成班更替，轮休人员应安排在空气流通、温 度适宜的环境中休息

在作业过程中，上方出入口坠物， 造成人员伤亡

按“内型空间出现高空坠物事故的控制措 施”中措施（2）执行

装枕木

在炉台吊运枕木途中，由于人多， 吊具捆绑不当、吊装指挥不当、堆放 场地复杂等可能发生砸伤、碰撞和挤 压形式的伤害

吊装枕木的捆绑作业应指定专门的起重（架 工）工负责，吊装指挥由指吊工专人指挥，堆 放场地有专人疏通

该作业的 具体操作程 序都应在开 炉方案中有 明确规定

枕木向炉内输送过程中，由于枕木 轻重不一，人们在传递时，容易引起 掉落和相互碰撞，从而造成划伤和 砸伤

建议加装枕木输送的专用滚筒架来减轻人工 传递的劳动强度和减少传递过程中的失手现象， 从而避免相互碰撞、划伤和失落引起的砸伤

炉缸内排放枕木作业活动中，由于 排放不当而出现倒垮伤人和调整枕木 时的划伤和扭伤

炉缸内排放枕木作业由炉前专业人员指挥， 按照先平面、后周边立靠的程序

枕木是易燃物料，枕木装炉和入炉 后到点火开炉期间，若火种进入，枕 木燃烧，会影响整个开炉计划

装枕木作业人员不得将火种带入现场，釆用 阻隔措施切断热风系统窜入火种的隐患，派人 现场值班守护，避免枕木提前燃烧的事故

在作业过程中，上方出入口坠物， 造成人员伤亡

按“内型空间出现高空坠物事故的控制措 施”中措施（2）执行

表4-3 （续）

作业名称

事故模式___

主要控制措施_____

备注

炉顶点火

点火前开上升管人孔、锥台人孔时， 因残留煤气突然与空气混合，发生爆 燃，作业人员站位不当可能被喷射的 火焰伤害

无论是钟式炉顶还是无钟式炉顶，开上升管 人孔、锥台人孔时，都应预留螺栓，在撤出正 面所有人员后再拆除预留螺栓，远距离将人孔 门拉开

无论是釆 用点火枪点 火还是原始 的手动点火 都应有操作 规程

料面火未点着之前，炉顶检修作业 人员进入现场，可能出现煤气中毒和 烧伤事故

料面火未点着之前，炉顶检修作业人员不得 进入炉顶区域，待料面火点燃后方可进入炉顶 作业现场

料面着火出现中途熄灭，可能导致 煤气中毒

料面煤气火点燃后，炉顶必须有专人看火， 风口必须堵严，发现料面煤气火熄灭，应撤离 炉顶作业人员、通知煤气专业人员组织重新点 燃料面煤气火后再进行作业

高炉短期休风和长期休风煤气处理 程序、方法不当造成煤气中毒、着火、 爆炸

分别严格按短期休风煤气处理程序和长期休 风煤气处理程序进行作业，避免煤气中毒、着 火、爆炸

高炉炉体区域的职业病危害因素主要是高炉煤气中的CO,其危害性、防护、控制、 预防措施在高炉事故分析和设施、作业危险辨识与控制措施表中进行了介绍。

第三节供装料系统安全技术

供装料系统是指从原（燃）料进入炼铁工序到布入高炉炉喉的整套系统，包含原燃 料供应、上料和装料三个环节。供装料系统工艺设备流程如图4-5所示。

图4-5供装料系统工艺设备流程

一、 供料设备

供料设备是指接纳原料厂、烧结厂、焦化厂等输送来的原燃料，并进行转运、分装、 贮存的装置。带式输送机是原燃料转运的主要方式，带式输送机卸料小车是原燃料分装的 主要设备，矿、焦槽是原燃料贮存的设施，带式输送机通廊和栈桥建筑物是容纳供料设备 的设施。

(-)带式输送机对人体的伤害事故分析

带式输送机常出现绞伤、挤压事故，在检修中出现头、尾轮击伤、夹击等事故，卸料 小车也常出现撞伤、挤伤和走行轮压伤事故，矿、焦槽易出现坍塌事故，更为严重的是带 式输送机通廊、栈桥屋面垮塌、栈桥吊装孔物体坠落等事故。

(二)带式输送机卸料小车对人体的伤害事故分析

二、 上料设备

上料工艺设备流程中，矿槽出口到集中称量斗或中间焦、矿称量斗区间，基本上釆用 的是振动器、振动筛筛分给料、带式输送机送料至称量斗称量，从称量斗到炉顶受料斗的 上料设备有大料车和主钢丝带式输送机两种上料方式。上料机的机械设备由铺有两股轨道 斜桥、料车卷扬机、料车三部分组成。

(-)料车上料设备对人体伤害事故的类别及原因

三、炉顶装料设备

炉顶装料设备划分为钟式和无钟式两种。而钟式炉顶装料设备又有双钟式、三钟式、 四钟式和双钟双阀式等多种形式；无钟式炉顶装料设备也有并罐式和串罐式(其中串罐 分为卢森堡型、SS型和紧凑型3种)。图4-6所示为国内典型的炉顶装料设备示意图。

双钟式  双钟双阀式

马基式   回转斗

布料器   布料器

并罐式 卢森堡型 并罐式炉顶

(假)串罐式 SS型串 罐式炉顶

(真)串罐式 卢森堡型 串罐式炉顶

常用无钟式炉顶装料设备

图4-6国内典型的炉顶装料设备示意图

上述几种结构配置在我国钟式炉顶高炉都有采用，但随着无钟式炉顶设备的引进，双 钟双阀式基本被淘汰。钟式的两种结构配置在初期都有企业采用过。通过广泛实践探索, 国内比较公认和广泛使用的是SS型串罐式炉顶装置。

(-)钟式炉顶

(二)无钟式炉顶

(1)选择串罐方式可以减少活动小车漏斗装置，避免小车漏斗堵塞和疏通作业，因 而，可以避免疏通、小车油管渗漏处理等作业活动中出现的煤气中毒、着火事故。

四、供装料系统常见事故及控制、防护措施

表4-4、表4-5以危险辨识和控制措施表的形式，综合供装料系统的工艺、设备、 环境和作业活动中的主要危险有害因素及控制措施。

表4 - 4供装料系统危险辨识和控制措施表

部位

事故模式____

主要控制措施________

供装料 系统

地面撒有球团、碎料，上下楼梯不抓扶 手、冬季冰雪打滑、矿槽周边栏杆且下料 口钢筋格栅间距过大或缺失导致人员摔落； 工程施工和生产现场物体摆放不规范等， 造成行走途中摔倒致伤

对撒料(特别是球团)及时清扫，上下楼梯要抓好 扶手，冬季应提前做好防冻防滑保护，按规范完善格 栅或采用小车活动密封胶带加盖密闭；工程施工和生 产作业现场进行定置管理，保持畅通的人行通道

转运站、栈桥、卷扬机室等的吊装孔栏 杆缺失、锈蚀，孔洞盖板不严实而造成高 空坠落；孔洞处和下方地面缺少“禁止抛 物”和“防止高空坠物”的警示标识，出 现高处抛物伤害事故

完善所有吊装孔的围栏或墙面孔栏杆，及时还原盖 严吊装孔盖板，避免栏杆缺失、锈蚀，孔洞盖板踩翻 而造成高处坠落伤亡；在孔洞处和下方地面悬挂“禁 止抛物”和“防止高空坠物”的警示标识

进入矿槽打槽瘤出现料瘤垮塌，进入漏 斗作业突然进料，焦、矿槽下料口出现堵 塞，在槽口捅料或清除物体时突然坍塌大 量焦、矿料流，都会导致作业人员被埋、 窒息事件

打槽瘤应配置软梯、照明，佩戴安全带，不得进入 槽瘤下方部位；进入漏斗作业，应联系停漏斗上下方 带式输送机，停止运料；焦、矿槽下料口清除堵塞料 块或杂物时，闸门不要开启过大，动用切割应选择安 全方位便于逃生。这类作业必须有专人监护，出现埋 人事故及时进行救援

栈桥屋面因积灰过多，屋面结构负载不 足而出现垮塌；带式输送机通廊出现火灾 或改造拆除过程中因缺少安全措施而垮塌， 造成人员伤亡事故

定期清理栈桥屋面积尘，加强对屋面结构的监测和 加固，避免垮塌事故；带式轮送机通廊应安装消防水 便于火灾扑救，发现斜面通底上接点位移或立柱倾斜， 应立即撤离通廊及可能倒塌的区域，避免通廊倒塌造 成人员伤亡事故

表4-4（续）

部位

____事故模式

______主要控 制措施______

供装料 系统

振动筛安全防护装置缺失，在运行过程 中会给点检人员造成伤害，由于振动筛检 修，前方运料输送带、筛下返矿输送带都 在正常运行，若防护措施不到位，就会给 检修人员造成伤害

振动筛的偏心轮及三角皮带转动装置应装防护罩。 更换电机等，皮带作业处应设置检修小平台，筛体上 下应设密封罩。后方应设置检修平台，控制人体接触 和部件脱落飞出造成打、摔、击伤害；在筛体前方和 筛下返矿斗内搭建临时作业脚手架，避免作业人员接 触运转的皮带而造成伤害

胶接皮带接头作业中，由于工具使用不 当、劳保用品穿戴不全、站位不当、注意 力不集中，可能造成被硫化工机具砸伤； 电动工具脱线漏电触电；汽油遇火星、火 源而导致火灾；加温胶接和拆卸硫化器作 业时的烫伤事故

使用前对工机具进行检査，保证工机具完好；电动 工具在使用时发现漏电，应请检修人员检修，检修完 毕，确认正常，方可使用，避免触电；人体与加温设 备保持合适距离，以免烫伤；清洗汽油应摆放易燃物 以外区域，并严禁火种；劳保用品穿戴齐全；打磨、 加温应选择合理站位；搬运、拆除作业要注意力集中， 避免硫化工机具砸伤等

表4-5供装料系统职业危害辨识与控制措施表

部位

____危害模式____

______主要控制措施______

供装料 系统

供装料系统全线设备运转过程中，普遍 存在扬尘情况。如除尘设备不能与生产设 备同步运行，劳保用品配备不到位，长时 间在粉尘污染岗位工作的作业人员就可能 发生职业病一肺

在全系统安装良好的负压除尘装置，对所有扬尘点 (所有带式输送机转运站、卸料小车进出口、振动筛 上下口、料坑上方、炉顶受料口等处)进行密闭收 尘，并实现除尘设备与生产设备同步运行；’为全系统 从事现场作业人员配备防尘口罩；现场悬挂职业危害 告知牌；提高系统自动化水平、减少与产尘点的直接 接触频率和时间；定期接受职业健康体检

供装料系统的带式输送机、卸料小车、 振动器(筛)、料车、卷扬机等机电设备， 各转运站、斗、槽等设备在原、燃料转运 过程中发出噪声

操作控制室安装双层门和玻璃，进行隔声；提高视 频监控范围，减少与产生噪声设备的直接接触频率和 时间；为现场作业人员配备耳塞

焦炭称量漏斗釆用的中子水分仪放射源 发射出来的射线具有一定的能量，它可以 破坏细胞组织，从而对人体造成伤害。当 人员受到大量射线照射时，可能会产生诸 如头昏乏力、食欲减退、恶心、呕吐等症 状，严重时会导致机体损伤，甚至可能导 致死亡

防止或减少放射源发出的射线对人体的伤害，主要 有以下3种防护手段：

  • (1) 距离防护。距离放射源越远，接触的射线就越 少，受到伤害也越小，因此应设置禁区。

  • (2) 屏蔽防护。选取适当的屏睥材料(如混凝土、 铁或铅等)做成屏蔽体遮挡放射源&出的射线。

  • (3) 时间防护。尽可能减少与放射源的接触时间， 给岗位人员配备计量剂，实现时间总量控制；在管理 上实行点检监控及交接班制度，严防放射源丢失而引 起社会恐慌和伤害无辜人员

第四节 富氧鼓风系统安全技术

富氧鼓风系统包括富氧站（台）及各种阀门和安全装置、冷风管道、热风炉及其附 属设备和冷热风管路上的各种阀门等。送风制度是高炉强化的主导因素，它决定炉缸煤气 的初始分布和炉缸的活跃程度，富氧鼓风是高炉下部操作的核心技术，风温是高炉的主要 热量来源之一，提高风温能增加鼓风动能，提高炉缸温度、活跃炉缸工作，促进煤气气流 初始分布合理，促进喷吹燃料燃烧，达到降低焦比的目的。富氧可提高风口前的氧势，有 利于燃料燃烧提高燃料置换比，提高理论燃烧温度和促进高炉边缘煤气流发展。

一、高炉富氧的安全技术

高炉富氧是往高炉鼓风中加入工业氧气（一般含氧量85% -99.5% ）,使鼓风中含氧量 超过大气中的含氧量,其目的是提高冶炼强度,以增加高炉产量和强化喷吹燃料在风口前燃 烧。富氧量的表示方式是富氧率，富氧量的单位为Nm3∕min,风量的单位为Nm3∕mino

富氧率=风量 g          （4-2）

从高炉安全生产的需要出发，富氧量是有限制的，目前，国内基本明确将富氧量控制 在5%以内。

（-）富氧方式和富氧工艺流程

（1） 将氧气厂送来的高压氧气经部分减压后，加入冷风管道，经热风炉预热再送进 高炉。这种富氧方式可远距离输送，氧气压力高，输送管道直径可适当缩小，在放风阀前 加入，易于联锁控制，休减风前先停氧，保证供氧安全，但热风炉系统一般存在一定的漏 风率，特别是中小高炉漏风率更高，氧气损失较多。适用于有制氧工序的大、中型钢铁 企业。

（2） 低压制氧机的氧气（或低纯度氧气）送到鼓风机吸入口混合，经风机加压后送 至高炉。这种富氧方式的动力消耗最省，它可低压输送至鼓风机吸入口，操作控制可全部 由鼓风机系统管理，但氧气漏损较多。适用于小型企业。

（3） 利用氧煤枪或氧煤燃烧器，将氧气直接加入高炉风口，旨在提高煤枪出口区域 的局部氧浓度，改善氧煤混合，提高煤粉燃烧率，扩大喷吹量；其缺点是供氧管线要引至 风口平台，安全防护控制措施较烦琐，未经热风炉预热的氧气冷却煤粉的作用大于水冷及 空气冷却效果，又存在不利于燃烧的一面。正因为这种方法安全上存在着很大风险，不少 企业试用后放弃了。

经过实践比较，第一种富氧方式比较安全适宜，如图4-7所示。

（二）高炉富氧的危险性分析与控制

氧气的主要危险性：氧化反应，纯氧中进行的氧化反应异常激烈，同时放出大量热,



截止阀2


氧气过滤器


压力调节阀


流量调节阀


快速切断阀


逆止阀


截止阀3


冷风〉--------------q热风形＞

图4-7富氧工艺流程

温度极高。各种油脂与压缩氧气接触，易自燃；氧是优良的助燃剂，与一切可燃物可发生 燃烧、爆炸(与可燃气体，如氢气、乙焕、甲烷、煤气、天然气等，按一定比例混合后 容易发生爆炸)。氧气纯度越高，压力越大，越危险。因此，我国把富氧量控制在5%以 内，并在炉况不顺和炉况恢复阶段明确不宜富氧。特别是在热风炉出现炉壳及热风系统管 道开裂，高炉炉壳发红、开裂时，必须果断、迅速地先停氧后减风，控制烧穿事故的发 生。在停风的过程中要可靠切断氧气管路，防止发生爆炸。

二、热风炉(高炉鼓风)安全技术

高炉鼓风在炼铁工序的设备除冷风主管外，其他设备都在热风炉的热风系统中。热风 炉是为高炉炼铁生产提供热风的设备，所提供的热量约占其全部热量消耗的1/4。热风炉 的构造类型根据燃烧方式不同分为三种，如图4-8所示。

图4-8热风炉外形示意图

热风炉可能发生的恶性事故有冷风管道煤气爆炸、热风炉拱顶吹塌、炉壳大面积炸飞 和煤气中毒等。

热风炉拱顶吹塌或进砖口处大面积炸飞的事故性质和原因基本一致，只是部位不同。

表4-6净煤气含尘量合格标准

炉容/m3

炉顶压力/kPa

净煤气含尘量/(mg∙m-3)

<750

⅛30

<15

750

>80-120

<10

1200

1∞ -200

Vlo

1200-2000

150 -200

<10

m200θ

200-280

Vlo

表4-7热风炉净煤气支管的煤气压力

炉容/m3

煤气压力/kPa

炉容/m3

煤气压力/kPa

V 750

m3. 34

⅛1000

N6.00

750

⅛4. 90

热风炉的操作特点是燃烧和送风交替进行，每座高炉至少有2座热风炉，大多数是3 座或4座热风炉。热风炉的操作正确与否，直接关系到人身、设备的安全和炉体寿命。因 此，热风炉的操作必须按顺序进行。

热风炉常见操作故障及处理，常见的主要设备故障及处理的处置方案，供岗位实际操 作遵照执行。

除CO已在事故分析和工艺设备操作安全要求中明确外，该系统主要的职业病危害因 素还有煤气调节阀(也称高压阀组)组、冷风管道上的放风阀和助燃风机产生的噪声 污染。

第五节荒煤气系统安全技术

荒煤气系统设备包括上升管、下降管、重力除尘器、煤气切断阀和水封、回压管道及 其附属均压阀、放散阀、高压高炉的高压阀组等，如图4-9所示。荒煤气系统常见事故 主要是煤气着火、爆炸和中毒。

I-上升管；2—下降管；3—重力除尘器；4—煤气 切断阀；5-回压管；6—一次均压阀；7—煤气 密封罩；8—小钟均压阀；9—半净化煤气出口 图4-9荒煤气系统工艺装备示意图


一、荒煤气系统常见煤气着火事故分析

(-)炉顶放散阀及管道人孔着火事故 分析

(二)重力除尘器事故分析

二、荒煤气系统主要煤气爆炸事故的案例分析

煤气与空气形成爆炸性混合物，如遇高热气流就有爆炸危险。荒煤气系统的炉顶管网 部分在正常运行时，有炉顶放散的保护，往往只会发生着火现象。荒煤气系统的煤气爆炸 事故主要发生在休风检修期间的重力除尘器。

1998年12月，某厂一座大型高炉进行定修的收尾工作——换风口时，重力除尘器与 下降管连接处的上端设施炸毁，高炉被迫停炉抢修。

(-)事故原因

(二)事故教训及控制措施

三、荒煤气系统常见煤气中毒事故安全注意事项

荒煤气系统的危险物质是高炉煤气，而煤气中的一氧化碳也是系统工艺过程中的重要 的职业病危害因素。除此之外，炉顶的煤气均压放散的噪声和停炉时排放的炉尘污染物, 不仅给厂区职工造成伤害，也给附近居民带来一定的危害。

炉顶的煤气均压放散的噪声，目前国内大型高炉基本上釆用放散管消声器。由于煤气 放散气体中含尘高、湿度大，经常会出现堵塞，所以，在设计消声器的同时，应考虑旁通 系统，在降低噪声污染源的同时，保证高炉正常生产。

停炉时排放的炉尘会给周边居民带来伤害，这就要求我们做好停炉准备，合理安排停 炉计划，并将计划报当地政府部门，尽可能降低污染对居民的直接危害。

第六节 煤粉喷吹系统安全技术

目前，国内大部分企业采用的是混合煤喷吹工艺，《高炉喷吹烟煤系统防爆安全规 程＞(GB 16543)要求：“混合煤喷吹应釆取与烟煤喷吹相同的安全措施”。

一、 煤粉喷吹生产工艺流程介绍

煤粉喷吹生产工艺流程主要包括煤的储运、干燥、制粉、喷吹4个系统。

煤的储运系统：喷吹用煤由汽车或火车运至干煤棚，并在干煤棚分品种储存，然后由 桥式抓斗起重机抓取至配煤槽进行配煤，或由带式输送机直接送配煤槽配煤，配好后再输 送至制粉站的煤仓。

干燥系统：热风炉烟气从热风炉烟气总烟道由引风机抽到干燥炉，与燃烧煤气产生的 高温烟气相混合送至磨煤机，对磨煤机产出的煤粉进行干燥。

制粉系统：煤仓内的煤通过给煤机进入磨煤机，干燥气体从磨煤机进气口进入磨煤 机，煤经磨煤机研磨后，煤粉气固两相进入布袋收粉器，收集后的煤粉经煤粉筛筛除杂物 后进入煤粉仓储备，净化后的尾气经主风机排入大气。

喷吹系统：煤粉仓下面设2台或3台带有称量装置的喷吹罐并列布置，一台喷吹罐喷 吹时，另一罐准备，通过一根喷煤总管将煤粉送至分配器，由分配器把煤粉均匀地分配到 高炉各个风口的吹管喷枪。

二、 煤粉喷吹火灾爆炸危险性分析

煤在空气中与氧发生氧化反应，能产生自燃。煤的氧化是放热反应，如果放出的热量 不能及时散发，在煤堆或煤层中就会越积越多，使煤的温度升高，当温度达到一定值时， 就会引起煤自燃。煤在堆放过程中易发生自燃，煤粉制备、输送、喷吹过程中也可能产生 煤粉尘爆炸。

(-)粉尘爆炸的必要条件

可燃粉尘在一定的条件下，就会发生粉尘爆炸。粉尘爆炸的必要条件：

煤尘，尤其是烟煤粉尘，其挥发分高。悬浮的煤粉与空气或其他氧化剂混合极易发生 爆炸，随着挥发分含量的增加，爆炸性也越大。一般认为，煤粉无灰基(可燃基)挥发 分小于10%为基本无爆炸性煤，大于10%为有爆炸性煤，大于25%为强爆炸性煤。煤粉 爆炸性也与粒度有关，煤粉越细，越易爆炸。

(二)煤粉自燃及爆炸危险性分析

三、煤粉喷吹系统工艺、设备、作业的安全要求和危险控制

(-)工艺、设备装置的安全防护要求

第七节 渣铁处理系统安全技术

渣铁处理系统是炼铁工序中一个大的辅助系统，也是设备设施、作业活动等最多的 系统。

一、渣铁处理系统工艺流程及主要设备

(―)渣铁处理系统的生产工艺流程

渣铁处理系统工艺流程实际上是由出铁(含出残铁)、放渣及渣处理、铸铁和修罐4 个相对独立而又配合紧密的生产工序组成。其系统工艺流程如图4-10所示。

出铁场渣铁口

抓斗吊上车外运

带式输送机送水渣堆场外送

图4-10渣铁处理系统工艺流程

(二)铁口结构和主要设备介绍

铁口是高炉铁水流出的孔道，由铁口框架、铁口保护板、泥套和铁口砖通道组成。

1） 开口机

开口机是高炉打开铁口的专用设备，目前国内外采用的开口机主要形式有5种：

（1） 悬挂式电动开口机。我国不少高炉（特别是中、小型高炉）在普遍使用，这种 开口机是采用电动机构送进钻孔机钻到铁口赤热层后，人工用长钢钎捅开铁口。

（2） 悬挂式全气动开口机。我国使用得不多，它以压缩空气为动力源，由钻机结构、 导向轨梁、提升机构、安全钩装置和旋转机构组成。

（3） 气、液复合传动式开口机。在我国部分大型高炉使用，它主要由钻冲机构、送 进机构、倾动机构和旋转机构组成。

（4） 全电动开口机。全电动开口机是从苏联引进的，用于3200 H?高炉，它由钻削机 构、送进机构和旋转机构组成。

（5） 全液压开口机。在大型企业的大、中型高炉均有采用，开口机由开口机设备本 体和开口机液压驱动装置两大部分构成，具有能力强、功率大、效率高的特点。

2） 泥炮

泥炮是高炉出铁后采用耐火材料将铁口迅速堵住的专用设备。它要在高炉全风压条件 下将炮泥压进铁口通道，其压力必然大于炉缸内压力。按驱动方式不同，泥炮分为气动 式、电动式和液压式3种。由于气动泥炮活塞推力小，打泥压力不稳而已被淘汰。

电动泥炮：由打泥机构、压紧机构、回转机构和锁紧机构组成。因打泥能力问题，电 动泥炮现在主要在中、小型高炉使用。

液压泥炮：目前我国大型高炉普遍釆用BG型矮式液压泥炮和SGXP-400型矮式液压 泥炮。主要特点是泥炮打泥推力大，满足炉内高压和无水炮泥的需求；结构简单且体积 小，可停放在风口平台下方，不影响风口平台的完整性；故障率低；操作简单；技术先进 并完全实现设备国产化。

3） 炉前吊车

炉前吊车是出铁场吊运材料、备件，配合设备检修、清理炉台废渣铁的吊运设备。炉 前起重设备有吨位不同的桥式起重机、桥式单轨吊和环型起重机等。

4） 渣处理系统的设备设施

渣处理系统的设备设施繁杂，如早期釆用渣罐运往干渣场倾翻干渣或运往热泼池 （热泼法）泼成水渣的方法在不少企业保留下来；目前，高炉熔渣一般在炉前冲制成水 渣，根据水渣的过滤方式不同可分为过滤池过滤（具有代表性的“OCP”法，我国大部 分高炉都釆用改型“OCP”法）；脱水槽脱水（具有代表性的“RASA”法、“永田” 法）；机械脱水（具有代表性的“螺旋”法、“INBA”法、“图拉”法）等和与其相配套 的应急处理装置——干渣池。

5） 铸铁机

铸铁机是为了将铁水铸造成铁块而设置的，把高炉出铁场出完的铁水由铁水罐车经铁 路运到专用铸铁机浇注成生铁块。铸铁机在联合企业的作业频率虽然不高，但在炼铁工序 中，它又是不可缺少的工艺，否则铸铁产品不能成型，炼钢工序一旦发生故障，需求减少 或完全不要铁水，高炉只能被迫部分或全部停产。铸铁和修罐主要任务是保证铁水罐正常 周转。

二、渣铁处理系统常见较大事故及控制措施

由于渣铁处理系统设备设施、作业活动等较多，系统常见事故也较多，这里介绍几类 较大事故及控制措施。

(-)铁口爆炸事故

一旦发现铁口有爆炸迹象，必须减风降压，马上堵铁口，检查原因进行处理；若爆炸 已经发生，按铁口爆炸处置方案处理；爆炸引起炉缸烧穿，按炉缸烧穿事故的应急预案组 织处理。

(二)渣口爆炸事故

渣口爆炸是放渣操作中的重大事故。可能造成小渣口被崩出，甚至渣口全套遭到损 坏，迫使高炉长期休风处理。渣口与铁口、风口比较，其事故频率较高，不少大中型高炉 在20世纪80年代中后期，从尝试不从渣口岀渣到改造为取消渣口。所以，现在只有小型 高炉还保留渣口和渣口放渣工艺。

渣口爆炸主要是炉缸工作状态恶化，渣口严重过铁，在小渣口被烧坏漏水又未及时发 现的情况下，继续放渣所致。

防止渣口爆炸，主要是避免小渣口严重带铁时继续放渣。措施是当发现渣口破损又带 铁，必须立即堵上渣口，待出铁完毕后更换坏渣口。对常坏渣口状况，要注意彻底清理渣 口通道内部残铁，并放些食盐或暂停从该渣口放渣，以除去凝结物，以此来控制和减少渣 口爆炸事故。

如果发生渣口爆炸，可根据情况切断冷却水；当渣套被烧坏，炉渣会大量涌出，为避 免喷焦，高炉应迅速减风降压，打开另一渣口放渣，然后组织出铁进行休风处理。

炉缸冻结和中修开炉期间地放渣，必须卸下小渣口或三套，并切实做好泥套，以免铁 水烧坏引起爆炸。

砂口爆炸将迫使提前堵铁口，当铁流大时不仅有害铁口维护，还有可能烧坏炮头或引 起风口灌渣和人身伤害事故，最坏的情况是封不住铁口，使渣铁溢出罐外，烧毁铁轨。

砂口爆炸事故一般是由于新制作的砂口，在未完全烘干的情况下交付使用，当铁水流 入潮湿砂口时发生的。

新制作的砂口必须完全烘干后才能交付使用,必要时可适当延缓出铁时间来保证砂口 干燥。

此类事故应引起只有一个出铁口的中小型高炉的重视。

在渣铁处理系统的出渣出铁,风口、渣口更换,渣口、铁口操作维护,铁口保护罩焊补与 更换,渣沟、铁沟及沙坝的烘烤,摆动溜嘴烘烤,修罐库修复罐烘烤等作业场所和作业活动 中,重力除尘器、炉基等处泄漏的煤气,均可造成渣铁处理系统作业人员煤气中毒。

发现有人煤气中毒，应迅速将其撤离煤气区域，安置在空气清新且通风的环境中进行 施救，所有作业人员撤离现场，再查找原因并进行处理。

灼烫伤是高炉冶炼生产中主要危险之一，高炉生产过程中铁渣液体的高温，电焊的电 弧、热辐射强，高温液体易喷溅，设备与环境的温度很高，极易发生高温辐射、灼烫伤和 烧伤事故。

（六）渣铁处理系统的职业病危害因素简析

渣铁处理系统设备设施、作业活动较多，环境也很复杂，相对其他系统，不仅危险因 素多，职业病危害因素也不少。例如：炉台高炉煤气、焦炉煤气中的一氧化碳，出铁的大 量有害烟尘，劣质的沟泥、浇注料中掺杂的有害物质在搅拌和烘烤过程中产生的有害气 体，液态渣铁的高温辐射，炉台噪声等有害因素严重损害了炉前职工的身心健康。

系统区域按《炼铁安全规程》（AQ 2002）要求设置固定式一氧化碳报警装置；对风 口、渣口、铁口的泄漏煤气按煤气中毒事故预防控制措施处理；将噪声污染较严重的放风 阀、助燃风机等设施安置在远离炉台处；对沟泥、浇注料等耐火材料进行送检化验、预防 劣质材料进入，特别是新材料必须进行安全性论证，防止新的职业病危害因素进入渣铁处 理系统。

高炉出铁场是渣铁处理的主要场地，出铁场配置足够的除尘设施是实现岀铁场的职业 病危害因素综合治理的必备条件。足够的负压风机和优质的除尘器，可使出铁场的烟尘大 量回收利用；出铁场的所有渣铁沟全面上罩密闭并通过负压风机抽风，出铁场的大多数烟 尘和渣铁沟中耐火材料释放出的有毒有害物质和气体就很容易被除尘器收集和处理，能有 效改善出铁场环境，降低职业危害程度，从而提高职工的身心健康。

第五章炼钢安全技术

第一节工艺、设备设施概述

钢的生产过程，概括地说，是一个高温氧化的物理化学反应过程。

目前，钢铁生产流程可分为高炉-转炉流程（所谓长流程）和电炉流程（所谓短流 程）两大类，这两种流程并存和共同发展。转炉炼钢是先加入废钢，然后兑入铁水，经 过一定时间的熔化与提温，当温度合适后，进入氧化期；电炉炼钢是加入废钢铁（也可 以兑入20% -30%的铁水），经过长时间的熔化和提温，再进入氧化期。炼钢是通过氧化 反应脱碳、升温、合金化的过程。其主要任务是脱硫、脱磷、脱碳、脱氧，去除有害气体 和非金属夹杂物，提高温度和调整成分，可简单地归纳为“四脱”“二去”“二调整”。所 釆用的主要技术手段为供氧、造渣、升温、加脱氧剂和合金化操作。

一、炼钢工艺流程

炼钢生产由原材料准备、冶炼和浇注三部分组成，其工艺流程如图5-1所示。各种 原材料经过加工、破碎、烘烤或加热以及处理后方能入炉冶炼。

烧结矿等


废钢等


—

石灰、萤石等


图5-1转炉、电炉系统炼钢工艺流程

（一）炼钢工艺及主要设备设施

转炉炼钢是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，矗铁液本身的物理 热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。

转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镣的冶炼。转炉按耐火材料分为酸性转炉和碱 性转炉，按气体吹入炉内的部位有顶吹转炉、底吹转炉和侧吹转炉，按气体种类分为空气 转炉和氧气转炉。其中，碱性氧气顶吹转炉和顶底复吹转炉的生产速度快、产量大，单炉 产量高、成本低、投资少，为目前使用最普遍的炼钢设备。顶底复吹转炉炼钢的设备由4 个系统组成。这4个系统分别是作为炼钢容器的转炉本体系统；提供炼钢所需的氧气和底 部搅拌气体的供气系统；提供炼钢所需的金属料和造渣材料的供料系统；对高温含尘烟气 进行降温除尘处理，并回收余热和煤气的烟气净化处理系统。

电炉炼钢的原料和工艺方法与转炉生产的工艺方法有所不同。电炉的炉料熔化过程在 转炉生产过程中不存在。其过程可以分为点弧、穿井、主焰化和橢末升温。电炉炼钢主要 利用电弧热，在电弧作用区，温度高达4000 P。冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还 原期，在炉内不仅能造成氧化气氛，还能造成还原气氛，因此脱磷、脱硫的效率很高。电 炉种类有电弧炉（简称EAF）、感应电炉、电渣炉、电子束炉、自耗电弧炉等。通常所说 的电炉钢是指用碱性电弧炉生产的钢。电炉钢多用来生产优质炭素结构钢、工具钢和合金 钢。这类钢质量优良、性能均匀。电炉钢用相近钢种废钢为主要原料，也可用海绵铁代替 部分废钢，通过加入铁合金来调整化学成分、合金元素含量。

电炉炼钢设备可以分为机械结构和电气设备两大部分。电炉的机械结构主要由四部分 组成：炉体装置、炉子倾动机构、电极升降机构和炉盖升降机构。电气设备包括主回路设 备和电控设备。

（二） 精炼工艺及主要设备设施

将转炉或电炉中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程，叫做二次炼 钢。炼钢过程因此分初炼和精炼两步进行。初炼：炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱 磷、脱碳和主合金化。精炼：将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行 脱气、脱氧、脱硫，去除夹杂物和进行成分微调等。为了创造最佳的冶炼反应条件，所采 用的基本手段不外乎搅拌、真空、加热、渣洗、喷吹及喂丝等几种或几种的组合。

'常见的精炼设备有吹氯设备、喂丝设备、LF炉、RH炉、VD炉、VOD炉等。

（三） 浇注工艺及主要设备设施

在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使钢水凝固成型的方法有两种：传统的模铸法和 连续铸钢法。由于连续铸钢技术具有大幅提高金属收得率和铸坯质量，节约能源等显著优 势，应用较为广泛。连续铸钢（简称连铸）是将高温钢水连续不断地浇到一个或几个用 强制水冷带有“活底”（叫做引锭头）的铜模内（叫做结晶器），钢水很快与“活底”凝 结在一起，待钢水凝固成一定厚度的坯壳后，就从铜模的下端拉出“活底”，这样已凝固 成一定厚度的铸坯就会连续地从水冷结晶器内被拉出来，在二次冷却区继续喷水冷却。带 有液芯的铸坯，一边走一边凝固，直到完全凝固。待铸坯完全凝固后，用氧气切割机或剪 切机把铸坯切成一定尺寸的钢坯。

连铸机主要设备■由钢包回转台、中间包（车）、结晶器、结晶器振动装置、二次冷却 和铸坯导向装置、拉坯矫直装置、切割装置、出坯装置等部分组成。

二、炼钢过程的危险有害因素

炼钢生产过程中高温作业线长，设备种类多，起重作业和运输作业频繁，主要危险因 素有钢水和熔渣喷溅与爆炸、氧枪回火燃烧爆炸、煤气中毒、机械伤害、起重伤害、高处 坠落等。整个生产过程，都是在高温状态下进行的，每道生产工序和环节都与高温液体金 属相关联，稍不注意就会发生事故。同时，炼钢生产还存在高温、噪声、粉尘、电离辐射 和工业毒物等有害因素。统计表明，炼钢发生生产安全事故的主要原因有：人为违章作业 和误操作，作业环境条件不良，设备缺陷，技术操作不熟悉，作业现场缺乏督促检查和指 导，安全规程不健全或执行不严格，个体防护措施和用品有缺陷等。

第二节备料安全技术

—、工艺概述

原料是炼钢的基础，原料的质量和供应条件对炼钢生产的各项技术经济指标产生重要 影响。对炼钢原料的基本要求：既要保证原料具有一定的质量和相对稳定的成分，又要因 地制宜充分利用本地区的原料资源，不宜苛求。炼钢原料分为金属料和非金属料（辅助 材料）。

（一）金属原料

铁水是氧气转炉炼钢的基本原料，一般占金属料的70% ~ 100% ；电炉只用生铁块作 配碳用。铁水成分和铁水温度是否适当和稳定，对简化和稳定转炉操作并获得良好的技术 经济指标非常重要。

1） 铁水供应

铁水供应主要有三种方式：混铁炉、混铁车（鱼雷罐车）、铁水罐直接热装。

（1） 混铁炉方式流程：高炉铁水T铁水罐车T混铁炉T铁水罐-＞转炉。混铁炉可起 到均匀铁水成分和温度的作用，并能均衡高炉和转炉之间的铁水供应。混铁炉投资大，运 行费用高，影响环境，铁水热损失大。适合于小型高炉向小型转炉提供铁水。新建的大中 型转炉车间已不再用这种铁水供应方式。

（2） 混铁车（鱼雷罐车）方式流程：高炉铁水T鱼雷罐车-＞铁水罐-＞转炉。这种供 应方式的优点是投资省、铁水温降小和有较好的生产环境。适合于大型高炉向大型转炉 （IOOt以上）供应铁水。

（3） 铁水罐直接热装即所谓的“一包到底”。“一包到底”铁水运输技术与鱼雷罐车 运输比较，具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。

2） 铁水预处理

铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前，为脱硫或脱硅、脱磷而进行的处理过程。除上 述普通铁水预处理外，还有特殊铁水预处理，如针对铁水含有特殊元素提纯精炼或资源综 合利用而进行的提飢、提锯、提鸨等预处理技术。

铁水预脱硫方法：依据采用脱硫剂的种类及其搅拌方法，目前生产中采用的炉外脱硫 方法可分为铁流搅拌法、机械搅拌法、气体搅拌法和插入法四类。用得较多的为机械搅拌 法（KR法）和气体搅拌法（顶部喷吹法）。

（1） KR法（图5-2）：用实心旋转器搅拌铁水，脱硫剂为电石粉（CaC2）和石灰粉 （CaO）加苏打灰（版2«）3）。

（2） 顶部喷吹法（图5-3）：以载气（咯）将脱硫剂经顶部喷嘴喷入鱼雷型混铁车 和铁水包的铁水中，常用的脱硫剂有苏打灰（Na2CO3）ʌ石灰粉（Ca0）、电石粉（CaC2） 和金属镁等。

1—脱硫剂；2—搅拌器；

3一除尘

图5-2 KR法示意图


1一喷枪；2—脱硫剂；3—料仓;

4一称量料仓；5—载气（呢）

图5-3顶部喷吹法示意图


废钢是电炉炼钢的基本原料，用量占钢铁料的70% ~90% o对转炉来说，既是金属 料又是冷却剂。合金钢废钢应按所含合金分组堆放。应严防混入有害杂质和危险品，并减 少带入的泥沙、耐火材料和炉渣等。对外形尺寸和单重过大的废钢，应预先进行解体和切 割；对轻薄料要打包或压块，以缩短装料时间。

向转炉供应废钢一般釆用废钢槽方式，流程：磁盘起重机装槽->桥式起重机+废钢 槽-> 转炉。

铁合金是指炼钢中广泛使用的各种脱氧和合金化元素与铁的合金。如镒铁合金、硅铁 合金、铭铁合金，复合脱氧剂（如硅镒合金、硅钙合金、硅镒铝合金），以及铝、镒、镣 等金属。铁合金应合理选用以降低成本，使用前应烘烤以减少气体带入。另外要纯净，不 得混有其他夹杂物，块度要适当。

（二）非金属料（辅助材料）

非金属料（辅助材料）包括造渣剂（石灰、萤石、轻烧白云石）、冷却剂（废钢、铁 矿石、氧化铁、烧结矿、球团矿）、氧化剂、还原剂和增碳剂。

转炉造渣剂采用以下供应方式：地下储料仓T带式输送机T高位料仓T称量漏斗T汇

1—高位料仓；2—称量料斗；3—汇总料斗； 4—下料溜槽;5—合金料仓;6一称量与汇总料斗 图5-4转炉造渣剂供应示意图


总漏斗T溜槽T转炉，如图5 - 4所示。

二、安全技术

(-)备料存在的主要危险性分析

炼钢过程中所需要的原材料、半成品、 成品都需要起重设备和机车进行运输，运输 过程中有很多危险因素，稍有不慎，就会发 生机械伤害、车辆伤害、起重伤害等。废钢 在收集过程中，常夹带或沾染一些杂质成 分，如防蚀处理所镀上的锌、铝、镣、铜等 有色金属，这些金属在电弧炉炼钢过程中会 因电弧产生的高温及吹氧助熔，导致钢液沸 腾，并造成钢液中锌、铅、镉等危害环境的 有毒元素大量挥发。若废钢中混有封闭器 皿、爆炸物、易燃易爆品及有毒物品，在炉 内会产生爆炸等事故。

(二)备料的安全控制措施

2-废料分选和存放的要求

铁合金是脱氧及合金化材料。用于钢液脱氧的铁合金叫做脱氧剂。用于调整钢液成分 的铁合金叫做合金剂。作为炼钢脱氧剂，应用最广泛的是硅镒、镒铁和硅铁。强烈的脱氧 剂为铝(铝铁)、硅钙、硅結等。用作合金添加剂的常用品种有镒铁、铭铁、硅铁、鸨 铁、钥铁、钮铁、钛铁、镣铁、⅜ (担)铁、稀土铁合金、硼铁、磷铁等。对于易潮、 易氧化及其他贵重合金材料，必须按有关规定进行特殊的保管与贮存。铁合金的入炉块度 应根据种类、熔点、烧损与加入方法、用量及炉子的容量等因素综合决定。一般均采用块 度较小的材料，以减少烧损和保证其全部熔化，使钢的成分均匀。加入钢包中的尺寸为 5 ~50 mm,加入炉中的尺寸为30^20Omm。炼钢车间不应设置铁合金破碎加工设施，根 据需要可设置合金烘烤干燥设施。铁合金存放和运输的要求：

钢水罐、铁水罐、中间罐都是用来装高温液体的容器，由于砌筑、铁水钢水冲刷、侵 蚀等原因，容易发生事故，需要严格管理。

（10） 铁水罐、钢水罐内的铁水、钢水有凝盖时，不应用其他铁水罐、钢水罐压凝 盖，也不应人工使用管状物撞击凝盖。有未凝结残留物的铁水、钢水罐，不应卧放。

（11） 吊运装有铁水、钢水、液渣的罐，应与邻近设备或建（构）筑物保持大于 1.5m的净空距离。

（D烘烤器应装备完善的介质参数检测仪表与熄火检测仪。

（2） 采用煤气燃料时，应设置煤气低压报警及与煤气低压信号联锁的快速切断阀 等防回火设施；应设置供设备维修时使用的吹扫煤气设施，煤气吹扫干净方可修理 设备。

（3） 采用氧气助燃时，氧气不应在燃烧器出口前与燃料混合，并应在操作控制上确 保先点火后供氧（空气助燃时也应先点火后供风）。

（4） 烘烤器区域应悬挂“禁止烟火”“当心煤气中毒”等警示牌。

第三节 转炉炼钢安全技术

—、工艺概述

转炉炼钢是把氧气鼓入熔融的生铁里，使硅、镒等氧化。在氧化的过程中放出大量的 热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200 tC）,可使炉内达到足够高的温度。因此，转 炉炼钢不需要另外使用燃料。转炉炼钢广泛采用氧气顶吹转炉或顶底复吹转炉，生产速度 快、品种多、质量好，可炼普通钢，也可炼合金钢。

（-）氧气转炉工艺特点

氧气顶吹转炉（图5-5a）具有操作灵活，可以控制脱碳、脱磷反应同时进行，容易 拉碳冶炼中、高碳钢，炉渣氧化性强，成渣条件好，便于吹炼前期脱磷，废钢比高等优 点。缺点是熔池搅拌差，熔池成分和温度不均匀程度大，钢液和炉渣易过氧化，易产生喷 溅和金属损失。            ；

氧气底吹转炉（图5-5b）熔池搅拌能力强，渣金反应易于接近平衡，可以避免钢液 和炉渣的过氧化，吹炼过程平稳，金属损失小，容易冶炼低碳钢。缺点是成渣速度慢，脱 磷、脱硫反应滞后，废钢比低，炉底寿命短。

氧气顶底复吹转炉（图5-5c）综合了顶吹转炉和底吹转炉的优点，同时避免了两者 的缺点。顶底复吹转炉所具有的冶金特点是炉渣氧化性比顶吹转炉明显降低。因此钢的含 氧量少，金属和合金元素收得率高，终点残镒量增加，炉衬侵蚀量下降。熔池搅拌强烈, 使得脱磷、脱硫反应更加接近平衡，渣金间的磷、硫分配比高。吹炼平稳，喷溅量少，冶 炼成本低，原材料适应性强。

氧气顶底复吹转炉炼钢操作程序和工艺流程如图5-6和图5-7所示。

(a)氧气顶吹转炉


'氧气

(b)氧气底吹转炉

(C)氧气顶底复吹转炉


图5-5氧气转炉分类示意图

图5-6氧气顶底复吹转炉炼铜操作程序


(二)转炉双联工艺特点

转炉双联法将转炉冶炼功能分为脱磷和脱碳两部分，两个转炉分别进行脱磷和脱碳操

更多免费资料老姚注安Q群：

总群819223280 建筑 1028036193 化 工747012873 其他628721411


图5-7氧气顶底复吹转炉炼钢工艺流程


163OlC 脱碳转炉


图5-8转炉双联工艺示意图

作。转炉双联工艺(图5-8)特点：

二、安全技术

(―)转炉存在的主要危险性分析

转炉生产主要事故类别包括中毒窒息、火灾、爆炸、灼烫、起重伤害、机械伤害、车 辆伤害、物体打击、高处坠落、触电和其他伤害等。

发生在留渣作业，留渣操作中，若兑入铁水，炉内条件发生根本变化，一方面铁水带 来大量碳，另一方面铁水温度较低，使炉内残留炉渣及钢水温度骤然下降，促进碳氧反应 的剧烈进行，就会发生“爆炸”性大喷。

后吹时间长或由于操作不当，炉内尚在剧烈反应，使大量钢渣外涌，形成喷溅。补炉 料黏结不牢，倾炉时突然塌落，造成钢渣猛烈外涌性喷溅。出钢或兑铁过程中炉衬大面积 塌落，也会形成大喷。

回炉就是把不合格钢水回到炉内重新冶炼。炉内回炉钢水量一般要少于总装入量的 1/2,回炉钢水因钢中氧与铁水中碳发生反应，向炉内兑铁(钢)水时又有搅拌作用，很 易造成C-O的剧烈反应，造成喷溅事故。

1） 电缆隧道着火

电缆长期浸泡在积水的电缆隧道中，外皮腐烂，绝缘层严重受潮，造成击穿短路；电 缆头制作工艺粗糙，绝缘层暴露时间太长，致使运行中着火；电缆长期过载发热，导致绝 缘层老化失效；电缆沟盖板不严，电焊火花、钢铁渣飞溅物、锅炉热灰渣等落入沟内使电 缆着火；电缆排上积煤粉，煤粉自燃也可以使电缆着火；浸油电气设备故障喷油起火，油 流入电缆隧道内引起电缆着火。

2） 液态金属遇水爆炸

炼钢过程基本为氧化过程，铁水在高温下进行脱碳、去磷、去气、去杂质。冶炼过程 放出热量，热平衡上有热量富余，从而使铁水、钢水均维持在高温状态。高温铁水、钢水 遇水、遇湿就会发生爆炸，当Ikg水完全变成蒸汽后，其体积要增大约1500倍，破坏力 极大。冶炼中发生氧枪坠落、冷却设施漏水、爆炸物或含水的炉料入炉等均会引发爆炸， 铁水、钢水、钢渣遇水及易燃易爆物质会发生火灾爆炸事故。

3） 氧气爆炸

冶炼过程不间断地喷吹具有一定压力要求（大于0. 6 MPa）的氧气。高温、高压条件 下氧气的氧化能力更强，若管线上更换的管件没有按安全要求严格脱脂，残存的脂类可燃 物可发生燃爆，造成人员伤亡。炼钢用的氧气接触油脂，与煤气、丙烷等易燃易爆气体混 合达到爆炸极限会发生火灾爆炸。违章动火作业易引发火灾事故。

炼钢高温设备、物料较多。铁水、钢水温度达IoOOCC以上，连铸钢坯料为高温，在 运输、预处理、混铁炉、吊装过程中铁水流出，冶炼过程靠近转炉观察、补炉过程靠近炉 口，在输送、吊运、浇注过程中钢水包钢水流出，人员靠近热方坯、板坯，倾倒、运输炉 渣与人体接触等均会造成灼伤、烫伤事故。

炼钢产生大量煤气，煤气设备故障、密封不良、管道阀门腐蚀、设备检修、操作失误 等情况会导致煤气外泄，进入煤气区域作业未佩戴便携式一氧化碳检测报警器或空气呼吸 器易中毒。现场存在氮气、氧气，防护不当会引起缺氧窒息。（在转炉煤气回收章节详细 叙述）

炼钢过程起重吊装作业频繁，且多为重级起重机，起吊物坠落、碰撞，铁水或钢水包 倾翻伤人事故多见。许多事故是因吊运不当或安全装置失效所致。起重机吊具、防护装 置、钢丝绳等故障，或操作、指挥不当，起重量超载，起吊物悬挂不当，钢丝绳、吊钩、 钢包耳轴断裂，制动装置失灵，限位限量及联锁装置失灵，违章指挥，违章起吊，起吊物 下方站人均可造成起重伤害。

（二）转炉冶炼的安全控制措施

（1） 转炉的公称容量为其炉役期的平均出钢量，最大出钢量为公称容量的l∙05-1.1 倍，转炉宜釆用分阶段定量法操作。

（2） 转炉的炉容比应合理。

——测温取样倒炉时，不应快速摇炉；

―顷动机械出现故障时，不应强行摇炉。

(三)转炉区域事故应急处理要求

在吹炼过程中，若操枪工发现火焰异常怀疑炉内进水，要提枪停吹，立即通知班长， 当确认炉内有积水后，严禁动炉，并切断转炉操作电源，关闭快速切断高压水阀门，操枪 工要在操作台前进行监护。班长通知点检人员确认和关闭高、中压水阀门，组织当班炉前 工将转炉周围所有人员撤离至安全位置，无关人员严禁进入转炉区域，直至恢复正常 生产。

当耳轴、炉口、进水管等漏水严重，造成炉下大面积积水时，原则上不允许生产，待 积水处理干净后方可生产。一旦漏点处理不及时就会造成炉下积水，因此在生产过程中应 做好以下几项工作：

第四节电炉炼钢安全技术

—、工艺概述

目前，世界上95%以上的电炉钢都是由电弧炉生产的，因此电炉炼钢主要指电弧炉 炼钢。电弧炉炼钢是以电能作为热源的炼钢方法，它是靠电极和炉料间放电产生的电弧, 使电能在弧光中转变为热能，并借助电弧辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属炉料和炉 渣，冶炼出各种成分合格的钢和合金的一种炼钢方法(图5-9)o冶炼过程一般分为熔化 期、氧化期和还原期,在炉内不仅能造成氧化气氛,还能造成还原气氛，因此脱磷、脱硫的效 率很高。电弧炉炼钢是用来生产特殊钢和高合金钢的主要方法(现在也用来生产普通钢)。

直接还原铁和造渣料

废钢

炉外精炼

铁合金 UUUuUU C

电弧炉

废钢预热


合成渣


钢包真空脱气 连铸


^JlL

四钢包加热精炼



炉渣处理间

图5-9电弧炉炼钢工艺流程

1.竖炉

竖炉是指炉盖上带有竖井，并利用电弧炉排出的高温废气在竖井内预热废钢的超高功 率电弧炉，如图5-10所25。

图5-10竖炉

设备特点：炉盖上带一可升降与移动的竖井，总体结构庞大，设备总重大。

冶炼工艺特点：竖井内预热废钢，冶炼同常规电炉。

后燃烧技术的应用：竖井内后燃烧。

设置电炉密闭罩的难易程度：难度大。

COnSteeI炉是指废钢通过传送带连续加入，并经自身高温废气预热废钢的超高功率电 弧炉，如图5-11所示。

设备特点：炉盖上开孔与废钢传送带相接，总体结构庞大，设备总重大。

冶炼工艺特点：传送带内预热废钢，废钢连接在熔池内熔化，电弧稳定，电流小。

后燃烧技术的应用：在废钢传送带前段后燃烧。

图 5-11 COnSteel 炉

设置电炉密闭罩的难易程度：不需密闭罩。

DanarC炉如图5 -12所示。

设备特点：高阻抗，炉底设碳氧风口，炉壁设氧燃烧嘴与氧枪。

冶炼工艺特点：大量使用燃料与氧气代替电能，操作同常规电弧炉。

后燃烧技术的应用：内部分后燃烧。

设置电炉密闭罩的难易程度：一般。

图 5-12 DanarC 炉

DanarC Plus2000炉是指设有废钢料篮旋转装置，并利用自身高温废气预热废钢的超高 功率电弧炉，如图5-13所Z5。

设备特点：在DanarC炉基础上增加回转式废钢预热装置，总体结构庞大。

冶炼工艺特点：与DanarC炉相同。

后燃烧技术的应用：在废钢预热系统内后燃烧。

设置电炉密闭罩的难易程度：难度大。

图 5-13 DanarC Plus2000 炉

KOrfarC炉是指炉壁装设多组氧枪、烧嘴和浸入式风口，利用化学能与后燃烧技术节

• 153 •

约电能的超高功率电弧炉，如图5-14所示。

设备特点：壁上带3~4个自进式氧燃烧嘴和多个吹氧风口。

冶炼工艺特点：大量用氧与燃料，操作控制复杂。

后燃烧技术的应用：炉内后燃烧。

设置电炉密闭罩的难易程度：一般。

图 5-14 KorfarC 炉

双壳电弧炉如图5-15所示。

图5-15双壳电爻炉

设备特点：两个炉壳共用一套电极机构，各自有一套炉下车辆。

冶炼工艺特点：两个炉壳轮换冶炼，消除了停电时间，操作同常规。

后燃烧技术的应用：无。

设置电炉密闭罩的难易程度：不能设置密闭罩。

二、安全技术

(-)电炉存在的主要危险性分析

电炉生产主要事故类别包括火灾、爆炸、灼烫、中毒窒息、起重伤害、机械伤害、车 辆伤害、物体打击、高处坠落、触电和其他伤害等。

电炉炼钢生产是高温多相的物理化学反应，可变因素较多，如果钢液与炉渣中含氧量 及氧化铁浓度过高，钢液中有突然增加的大面积的反应界面和低温加矿石氧化，就可能产 生钢液大喷溅甚至崩塌炉盖的事故。在生产过程中，如果电炉附属水冷构件大量漏水与高 温液态熔体接触，会造成爆炸，形成炉喷。电极烧断、违章压放电极、埋弧操作都会造成 爆燃、炉喷。当电缆自身故障或高温物体与电缆接触时，极易引起电缆着火，且电缆着火 的蔓延速度极快，易酿成火灾。电炉冶炼烟气中的一氧化碳在进入烟道系统前没有充分燃 烧，炉气净化系统有泄漏，会造成巡检人员或操作人员中毒、窒息。在停炉检修过程中， 如果进入炉气管道或炉气净化装置之前没有对炉气管道进行充分的置换，贸然进入管道， 可能造成中毒、窒息。由于电气设备漏电，电气安全防护设施失效，电气作业人员在作业 中未办理操作票，检修中未设置安全警示标志，未按电气作业操作规程操作，随意接临时 电源等情况下，人体接触带电物体可能导致触电事故发生。

(二)电炉冶炼的安全控制措施

(三)电炉恶性大沸腾事故紧急处理程序

第五节炉外精炼安全技术

—、工艺概述

炉外精炼是一种将由炼钢炉初炼的钢水倒入钢包或专用容器内进一步精炼的方法，即 将一步炼钢法变为二步炼钢法。炉外精炼过程中对钢液进行搅拌，使钢液成分和温度均匀 化，促进冶金反应，进一步提升钢种的质量。炉外精炼手段分为渣洗、真空、搅拌、喷吹 和调温。

(-)炉外精炼的种类

炉外精炼的种类：AODM氧脱碳法、CAB钢包密封吹氯搅拌法、CAS钢包密封吹氯、 调整成分精炼法、DH真空提升脱气法、RH真空循环脱气法、VOD真空吹氧脱碳法、VD 真空脱气法、LF埋弧加热吹氯法、VAD真空、搅拌、电弧加热精炼法、TN喷粉法、WF 喂丝法等。

(二)炉外精炼技术的功能

(三)主要的炉外精炼工艺

在钢水罐内底吹氯搅拌(不对应)钢水均匀成分 温度，并通过充满氧气的浸渍罩往钢水加合金调整成 分，提高合金收得率。

为了补偿精炼过程中温降的问题，增设顶吹氧枪 和加铝粒或硅铁，通过溶入钢水内的铝氧发热，实现 钢水升温，这种工艺称为CAS - OB精炼工艺。CAS -OB精炼工艺装置示意图如图5 -16所示。

在常压下对钢水罐内钢水底吹氧搅拌的同时，用 电弧加热钢水。用于均匀并调整钢水成分和温度，降 低钢水的硫、氧与夹杂含量。LF炉取代了电炉还原 期，具有加热、搅拌、脱氧、脱硫、合金化功能，投 资少、设备简单、操作灵活，是最常用的精炼工艺。这种工艺称为LF炉精炼工艺。LF炉 精炼工艺装置示意图如图5-17所示。

(a)加热        (b)脱气 (C)除渣


I-吹氯；2—取样、测量；3一电弧加热；4一加料P S 5一加热时用炉盖； 6—钢包；7—抽气管道；8—真空炉盖 图5-17 LF炉精炼工艺装置示意图

将满罐钢水置于密闭真空罐内，在真空下往钢水罐内底吹氧搅拌钢水进行真空脱气, 可降低钢内的［H］、［0］、［N］与夹杂含量，均匀钢水温度与成分，可精确微调钢水成 分，提高合金收得率。这种工艺称为VD精炼工艺。VD精炼工艺装置示意图如图5-18 所示。

VOD精炼工艺是在VD精炼工艺装置基础上增加顶吹氧枪，在真空下往钢水罐内钢水

• 159 •

吹氧，对含铭钢水进行“脱碳保铭”精炼，可生产0. 03%以下的超低碳不锈钢，不吹氧 时具有VD功能。VOD精炼工艺装置示意图如图5-19所示。

ɪ—滑板；2—抽风口； 3—防溅盖；4—摄像头;

5—真空料斗；6—测温取样枪；7—真空盖；

8—真空室；9—氫气砖

图5-18 VD精炼工艺装置示意图


I-吹氫装置；2—脱气真空室；3—铁合金 加料装置；4—吹氧装置；5—取样和 测量装置；6—保护盖；7一钢包 图5-19 VoD精炼工艺装置示意图


真空室底部两根环流管插入钢水罐的钢液内，通过上升管内充氧气产生的“气泡泵” 作用，使钢水不断从上升管流入真空室，再从下降管回入钢水罐，形成循环流动，并在真 空室内实现对钢水的真空脱气处理，称循环法钢水真空处理，其功能与VD法相同。这种 工艺称为RH精炼工艺。RH精炼工艺装置示意图如图5-20所示。

图5-20 RH精炼工艺装置示意图


RH-KTB精炼工艺是在RH精炼工艺装置上增加顶氧枪，进行真空吹氧脱碳可至 0. 03%以下，主要用来生产超低碳钢。RH -KTB精炼工艺装置示意图如图5-21所示。

二、安全技术

Ar+脱硫剂


精炼工序主要事故类别包括灼烫、中毒窒息、物体 打击、起重伤害、火灾、爆炸、高处坠落、触电等。

精炼水冷系统漏水，没有终止冶炼；精炼过程中， 钢包耳轴、渣线、包壁等处发生钢水渗漏均有可能发生 爆炸。氧气、氮气管道破裂，阀门损坏等大量惰性气体 泄漏，使操作或检修人员造成中毒窒息。

精炼系统用电设备较多、容量较大、电压较高、环 境比较恶劣(高温、潮湿、烟气、振动等)，一旦电气 设备、线路短路、过负荷、接地等可能发生电气火灾。 使用煤气、天然气的场所，若设备损坏泄漏或使用不 当，遇激发能源，都有发生火灾的危险。

图5-21 RH-KTB精炼工艺

装置示意图


(H) AOD的配气站，应加强检查，发现泄漏及时处理。人员进入配气站应预先开启 门窗与通风设施，确认安全后方可入内，维修时应始终开启门窗与通风设施。

第六节浇注安全技术

—、工艺概述

从炼钢炉或精炼炉中出来的纯净钢水，其温度合适、化学成分调整合适以后，即可出 钢。钢水经过钢水包注入钢锭模或连续铸钢机内，即得到钢锭或连铸坯。浇注分为模铸和 连铸两种方式。

(-)模铸

模铸分为上铸法和下铸法两种。上铸法是将钢水从钢水包通过铸模的上口直接注入模 内形成钢锭。下铸法是将钢水包中的钢水浇入中注管、流钢砖，钢水从钢锭模的下口进入 模内。钢水在模内凝固即得到钢锭。钢锭经过脱保温帽送入轧钢厂的均热炉内加热，然后 将钢锭模等运回炼钢厂进行整模工作。

连铸是将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入 中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之 一，它使铸件成型并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件 拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定尺寸的连铸坯，最后送往轧钢轧制。连铸主要设 备包括回转台、中间包、结晶器、拉矫机等。

D按外形分类

按外形分类，连铸机有立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、直弧形连铸机和水 平式连铸机等，如图5-22所示。

2)按铸坯断面分类

图5-22连铸机的机型简图

各种机型浇注的铸坯断面见表5-lo

表5-1各种机型浇注的铸坯断面

铸坯断面形状

最大断面

最小断面

经常浇注断面

板坯

300 mm X 2640 mm

310 mm X 2500 mm

130 mm X 250 mm

180 mm X 700 mm

300 mm X 2000 mm

方坯

大方坯

600 mm X 600 mm

200 mm × 200 mm

250 mm ×250 mm -450 mm ×450 mm

240 mm X 280 mm 〜400 mm X 560 mm

小方坯

160 mm X 600 mm

55 mm ×55 mm

90 mm X 90 mm

150 mm X 150 mm

圆坯

φ450 mm

φlOO mm

φ200 ~ 300 mm

异形坯

工字形坯 460 mm ×460 mm × 120 mm 中空坯 φ450∕6100 mm

椭圆形坯120 mm X 140 mm

连铸机的主要设备包括钢包及其回转台、中间包及中间包车、结晶器及其振动装置、 二次冷却装置(扇形段)、拉坯矫正装置、引锭装置、铸坯切割装置、铸坯输出装置(打 号或喷印装置、铸坯输送辍道)等。图5-23所示为板坯连铸机示意图。

二、安全技术

(-)浇注主要存在的危险性分析

浇注工序主要事故类别包括灼烫、中毒和窒息、火灾、爆炸、物体打击、起重伤害、 高处坠落、触电等。

• 164 •

图5-23板坯连铸机示意图

若钢包回转台发生故障、中间罐车制动器失灵，不能很好对位或在浇注过程中突然移 位，则钢水会流到外边；钢水包、中间罐衬砖太薄或掉砖、罐壁钢板烧穿会发生跑漏钢; 钢水包滑动水口、中间罐塞棒关闭失灵，会造成中间罐或结晶器溢流；浇注结束后，钢水 罐内残钢、残渣倒入渣罐时遇水；在浇注过程中遇有突发停电，事故水源未能及时供水或 水压太低，造成流量不足；结晶器烧穿而跑漏钢等，均有可能发生爆炸。

中间罐、塞棒、水口烘烤温度低，时间短，内部水分未能全部烘干；结晶器内存有水 分或结露，当注入钢水时，就会发生爆炸。引锭头、保护渣及其他所用材料潮湿，骤然接 触钢水，也有可能发生爆炸。中间罐、水口烘烤装置使用煤气（天然气），铸坯切头、切 尾和定尺切割设施使用丙烷气，如遇烧嘴熄火，未经吹扫、置换，违章重新点火或在检修 相关设备时，未切断气源并吹扫置换合格而动用明火，也会造成天然气或丙烷气爆炸事 故。钢水跑漏发生爆炸，高温液体金属四处飞溅，遇有易燃物极易引发火灾。液压站、润 滑站跑漏油，遇有明火，也可能造成火灾事故。

电气设备、配电系统未按规定装设漏电保护、过电压保护等装置，或虽有上述装置, 但已损坏失效，线路绝缘层破损、短路，以及电气线路长期过负荷、开关接触不良发热 等，均可发生电气火灾。

（二）模铸的安全控制措施

（1） 新建、改建或扩建炼钢工程，必须采用部分模铸时，应釆用小车铸系统，不应 釆用地面浇注或坑铸系统（不包括铸钢车间）O

（2） 铸锭平台的长度，除满足工艺要求外，还应留有一定的余量；其高度应低于有 帽钢锭模的帽口和无帽钢锭模的模口，宽度应不小于3 mo

,(8)高压液压泵发生故障或发生停电事故时，液压系统蓄势器应能维持拉矫机压下 箱继续夹持钢坯30~40 min,并停止浇注，以保证人身和设备安全。

（四）连铸区域事故应急要求

关闭大包滑动水口，立即转包。根据打眼方向（滑板穿），用电控箱或液压控制箱驱 动回转台旋转。转包同时，通知主电室拉闸断电。通知平台操作人员从安全方向撤离。通 知主控室停液压泵。关闭烘烤器总阀门。转包后听从调度指令是否吊走，如不吊走将滑板 打开让钢水流入事故包内；如需挂走，而液压缸无法摘下时，直接指挥起重机将钢包、液 压缸及液压管随钢包挂走。中间包关闭塞棒，必要时使用闸板。利用蓄能器压力将铸坯拉 出二冷（至少拉出结晶器）。转包后，撤离人员迅速集中，听从指挥进行救火，处理废 钢，检査设备。

浇注过程中一旦出现结晶器冷却水故障、塞棒失控或结晶器上口漏水现象，浇注工应 该立刻停止该流浇注。发生溢钢事故，浇注班长首先要检查结晶器密封圈是否漏水，如漏 水则立即停止该流浇注，不得冒险处理溢钢；如没有漏水则用割枪清理残钢，同时注意不 得切伤结晶器密封部位以防漏水爆炸。发生结晶器爆炸事故，大包浇注工立即停止浇注收 回保护套管；中包浇注工停止各流浇注，浇注班长按紧急事故行走按钮，开走中间罐车； 其他人员由连铸平台两侧走梯迅速撤离到安全地带。连铸主控室立即上报调度室，调度室 确认情况后立即启动紧急程序报告相关部门并负责现场人员疏散。

突发的重大结晶器爆炸事故，中包浇注岗位及大包浇注岗位的职工应立即自行撤离， 由连铸平台两侧走梯迅速撤离到安全地带，避免造成人员伤亡的事故发生；等待事故状态 减弱或中间罐车紧急行走至事故斗位置和该事故流铸坯在拉矫机的牵引下拉出结晶器后再 迅速返回处理事故。

第七节 转炉煤气回收安全技术

—、工艺概述

转炉在吹炼时会产生大量的高温和高浓度的一氧化碳烟气，烟气中可燃性气体成分高 达85%,可以作为工业燃料。转炉煤气回收是冶金企业实现循环经济、节能减排的有效 途径，回收利用的方法有燃烧法和未燃法。但是转炉煤气在回收过程中，由于操作技术运 用不当或存在设计缺陷会引起一系列的安全问题。因此，充分掌握转炉煤气的回收与使用 工艺过程，熟悉回收系统设备的功能，避免各类事故的发生和正确处理发生的事故，具有 十分重要的意义。

转炉煤气回收的成熟技术有OG湿法除尘回收工艺和LT干法除尘回收工艺。目前， 我国钢铁企业运行中的煤气回收系统多是在上述两种工艺原理基础上，根据自身情况改造 设计而成的，其运行效率在不断提高。

(―)OG湿法除尘回收工艺

采用OG法回收的转炉煤气热值高、回收量大、除尘效率高，其设备寿命长、安全性 好、自动化程度高。OG湿法除尘回收工艺中，转炉烟气净化系统采用湿式未燃法比肖夫 系统，其流程如下：转炉烟气借风机吸力进入汽化冷却烟道，回收部分烟气余热。从汽化 冷却烟道出来的烟气在上部进入比肖夫除尘冷却装置。比肖夫除尘冷却装置上部是一个洗 涤塔，气液同向而行，进行降温和粗除尘。然后，气体进入下部的可调文氏管进行精除 尘，经除尘后的气体由下部返入筒体进行脱水，然后从中部引出比肖夫除尘冷却装置。经 降温除尘的净煤气经风机加压后通过三通切换阀，当烟气中的CO及O2含量符合回收要 求时，再被送入干式煤气柜缓冲。从煤气柜出来的煤气经过电除尘器，使煤气的含尘量由 100 mg∕m3降至10 mg∕m3,被进一步净化的煤气经煤气加压机加压到10 kPa后送至用户使 用。在烟气不合格时，通过三通切换阀将烟气送至放散管点火放散。

OG湿法除尘回收工艺流程如图5-24所示。

图5-24 OG湿法除尘回收工艺流程

(二)LT干法除■尘回收工艺

LT法是德国鲁奇公司与蒂森公司合作开发的转炉烟气净化、回收、利用的干式工艺, 其基本原理是：当转炉吹炼时，。2和C之间发生反应产生含有高浓度C。和烟尘的转炉 煤气（烟气）。为了回收利用高热值的转炉煤气和减少污染，需对烟气进行净化，首先将 转炉烟气经过废气冷却系统，然后进入蒸发冷却器，喷水蒸发使烟气得到冷却。由于烟气 在蒸发器中得到减速，使烟气中粗颗粒的粉尘沉降下来，通过链式输送机及闸板阀将粉尘 排出。同时，烟气通过荒煤气管道导入设有4个电场的静电除尘器，在电场作用下使粉尘 和雾状颗粒物吸附在收尘极板上，使烟气得到净化。电除尘器下部的集灰用扇形刮灰器刮 到位于其下部的链式输送机中，并送入中间料仓，然后通过气力输送系统再将干灰送到压 块系统的集尘料仓中。切换站由联锁控制，当符合煤气回收条件时，回收侧钟形阀自动开 启，高温净煤气进入煤气冷却器喷淋降温至约73 =€,然后送入煤气柜。经柜后的煤气加 压机将高洁度转炉煤气（含尘10 mg∕m3以下）提供给用户使用。吹炼前期和后期不符合 回收要求的煤气，则自动开启放散侧钟形阀，通过放散塔点燃放散，以达到工业炉窑大气 污染物的排放标准。

LT干法除尘回收工艺流程如图5-25所示。

放散侧钟形阀

图5-25 LT干法除尘回收工艺流程

二、安全技术

（-）转炉煤气回收存在的主要危险性分析

转炉煤气是转炉烟气经过除尘、净化处理后得到的。由于转炉煤气的密度和空气相 似，导致泄漏后长时间和空气混合在一起，不易扩散，且其爆炸极限范围比较大 （18.2% ~83.2% ）o特别是，在转炉煤气回收过程中，存在溢渣、烟道及氧枪漏水，氧 气、空气被吸入烟道和人孔，三通阀、水封逆止阀泄漏煤气，以及操作失误、监测仪器故 障等问题，极易发生中毒、爆炸和着火事故。

1-转炉煤气中毒

煤气中的CO浓度高低，直接与其毒性大小成正比，转炉煤气中CO含量在50%以 上，最高可达80%,这比焦炉煤气（Co含量6% ~9%）、高炉煤气（Co含量20%左右） 的毒性要大得多。在储存、输送、使用过程中必须严防泄漏，特别是煤气加压风机到各用 户的管网为正压系统，都有煤气泄漏的危险，一旦泄漏可能导致中毒事故。

2∙转炉煤气爆炸

由于转炉煤气具有易爆性，当泄漏的煤气与空气混合达到煤气的爆炸极限时就可能发 生爆炸事故，所以应采取措施，避免产生爆炸性混合气体，消灭系统火种。

转炉汽化冷却用余热锅炉是冷却烟气、回收余热的重要设备。汽化冷却系统水位和压 力的波动要比锅炉大得多，一旦误操作就有可能造成超压爆炸、满水、断水和转炉烟罩烧 损等严重事故，必须严加防范。

(二)转炉煤气回收的安全控制措施

在转炉煤气回收操作中，要实行前后期提罩放空和中间降罩回收。在前后期提罩，二 文大开度吸入大量空气在炉口完全燃烧，产生的废气在清扫管道放空，这样一氧化碳和空 气交替进入净化系统就能避免产生爆炸性混合气体。预防吹氧过程中的氧枪、烟道大量漏 水，减少高温烟气中的含氢量(水煤气的爆炸上限为72%),预防氧枪冷却水及汽化冷却 系统突然泄压，一旦突然泄压应立即提枪停止吹氧；加强吹氧过程监控，防止氧枪漏氧； 消灭系统火种，保持烟气管道可靠接地；CO、O?分析值实行自动监控与人工监控，防止 高氧煤气进入气柜，当煤气中的氧含量大于2%时立即停止煤气回收，三通阀立即打到放 散位实施点火燃烧放散。

(12)转炉煤气回收净化区域应设消防通道。

前摇炉工紧密配合，了解熟悉炉前状况，确认冶炼条件是否满足回收的需要。风机房操作 工在回收过程中起承上启下作用，应密切关注风机运行情况、三通阀及水封运行状态，做 好巡检工作。煤气柜操作岗位要做好煤气进出柜的平衡，确保煤气柜的正常运行。风机 房、煤气柜出现任何一点有影响煤气回收的问题，都要把自己岗位的确认开关放到不允许 回收煤气状态，正在进行回收煤气过程中，任一岗位均可控制三通阀动作，使其由回收转 为放散，避免意外事故的发生。

（4） 转炉煤气回收运行中的巡检要保证两人同行，在冶炼间隙进行负压水封的排污 操作，并站在上风向。定时检査各处的水封状况，保证水封的水位正常。

（5） 转炉煤气含CO浓度高，煤气在回收和非回收期间的Co值均可导致人员中毒。 因此，从加压风机后到各用户的正压段要确保煤气设施、管网无泄漏，必须安排在非冶炼 时间检修。

（6） 检修前要做好各项确认工作，风机房部位检修前要把水封注满水，确认溢流管 有水溢流，保证煤气可靠地切断，吹扫管路，定时对水封进行巡检。进入除尘烟道检 修时，应保证冶炼结束后风机运转30 Inin以上，用便携式一氧化碳检测报警器检查确 认Co含量符合安全要求后，有关人员方可进入作业，检修过程中要随时用报警器 检测。

（7） 检修结束后要将关键部位清理干净，防止因风机内的金属屑高速运转产生 火花引起爆炸。煤气净化系统要确保严密，防止漏入空气后与CO混合形成爆炸性气 体。

第八节 起重（运输）安全技术

—、工艺概述

冶金专用桥式起重机在钢铁生产过程中可参与特定的工艺操作，其基本结构与普通桥 式起重机相似，但在起重小车上还装有特殊的工作机构或装置。这种起重机的工作特点是 使用频繁、条件恶劣、工作级别较高。冶金专用桥式起重机包括铸造起重机、夹钳起重 机、脱锭起重机、加料起重机、锻造起重机等，如图5 - 26所示。

在各种冶金起重机中，铸造起重机［《起重机 术语 第1部分：通用术语》（GB/T 6974.1）定义为装备钢（铁）水包升降和倾翻机构的桥架型起重机］工作级别最高，吊 运的液态金属最危险，具有工作频繁、负荷作业率高、工作条件恶劣、速度高等特点，因 此铸造起重机结构和安全保障措施相对复杂。炼钢车间内吊运铁水、钢水和液体渣罐时必 须釆用铸造起重机。

（一）铸造起重机的分类

铸造起重机按工艺流程可分为兑铁水用铸造起重机和铸锭（连铸）用铸造起重机。

1）兑铁水用铸造起重机

将铁水罐从铁水车或地坑（地面）吊起并将铁水倒入转炉（电炉）的铸造起重机称

・173・

铸造起重机  火钳起重机   脱锭起重机   加料起重机   锻造起重机

图5-26冶金专用桥式起重机

为兑铁水用铸造起重机。其特点如下：

2)铸锭(连铸)用铸造起重机

将转炉(电炉)钢水运到铸锭坑或浇入连铸机的铸造起重机称为铸锭(连铸)用铸 造起重机。其特点如下：

铸造起重机按总体构造可分为双梁双轨、四梁四轨、四梁六轨等形式。双梁双轨和四 梁四轨形式一般用于中、大吨位铸造起重机，四梁六轨双小车形式一般用于特大吨位铸造 起重机。

(二)铸造起重机的使用特性

(三)铸造起重机的结构形式

目前，铸造起重机大部分为四梁四轨双小车(主、副小车)结构。大型铸造起重机 的主小车可由1个上小车和2个下小车组成，并通过4个球饺连在一起，组成四梁六轨形 式的结构，该结构的铸造起重机起重量大，整车外形尺寸较宽，整机较重，投资较大。副 小车从主小车下面通过，具有使用方便等特点。小、中型铸造起重机目前发展有双梁双轨 单小车，即主、副起升机构布置在一个小车上的结构形式。此结构铸造起重机，整车的宽 度尺寸较小，整机质量较轻，投资较小，但主、副起升机构的间距调整不大，使用上受到 一定限制。

目前国内使用的铸造起重机，从主起升机构传动方式的不同，大致可分为三种：一是 传统用的棘爪减速器传动形式，二是行星减速器的传动形式，三是硬连接的传动形式。以 上三种传动形式均由过去的开式齿轮传动改进为闭式齿轮传动。

桥架是铸造起重机的主要承载构件，应具有足够的强度、刚度和稳定性，有相对较长 的使用寿命。主梁的结构形式是偏轨大箱型结构。梁内有足够的空间，电气设备均布置在 主梁内。端梁分为刚性端梁和钗接端梁。刚性端梁有“元宝”形梁或水平直梁。铸造起 重机特别是兑铁水用铸造起重机的防热辐射、防火焰装置要考虑周全，防触电装置和检查 平台也不可缺少。

二、安全技术

(-)起重(运输ɔ存在的主要危险性分析

炼钢过程中所需要的原材料、半成品、成品都需要起重设备和机车进行运输，运输过 程中有很多危险因素。特别是铸造起重机在高温、高粉尘的恶劣环境中工作，一旦发生设 备故障、人员操作问题，如龙门钩焊缝开裂，钢丝绳变形，卷筒与卷筒联轴器分离，电气 接触器触点粘连，限位开关失效导致发生断绳、脱钩，联轴器脱齿、剃齿等事故，甚至坠 包，造成较大财产损失和人员伤亡严重后果。

(二)起重(运输)的安全控制措施

对于铸造起重机吊运液体金属，《起重机设计规范》(GB/T 3811)、《起重机械安全规 程 第1部分：总则XGB 6067. 1)4起重机械安全规程 第5部分：桥式和门式起重机》 (GB 6067. 5) X冶金起重机技术条件 第5部分：铸造起重机｝(JB∕T 7688.5)等标准对 铸造起重机提出了特殊要求，在此不再赘述。

第六章金属压力加工安全技术

金属压力加工是利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺 寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法。金属分黑色和有色金属两大类，其生产 加工过程十分严谨，设备设施多种多样，工艺流程错综复杂。金属压力加工涉及的危险因 素多，易引发生产安全事故；其职业病危害因素多，也易引发职业病，给金属压力加工行 业带来的负面影响极大。为此，本章结合金属压力加工生产实际，重点介绍金属压力加工 主要设备和工艺流程，重点分析压力加工行业存在的危险因素和职业病危害因素，提出压 力加工行业较大危险因素和职业病危害因素的控制措施，归纳提出压力加工生产过程中危 险因素和职业病危害因素造成事故的应急处置措施和职业病的预防措施。

第一节金属压力加工概述

—、金属概念

金属分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属是工业上对铁、铭和镒的统称，也包 括这三种金属的合金。事实上纯净的铁及镒是银白色的，而铭是银灰色。由于钢铁表面通 常覆盖一层黑色的四氧化三铁，而铭及镒主要应用于冶炼黑色的合金钢，故称为黑色金 属。除此之外的其他金属称为有色金属。工业上通常应用的有色金属元素有十几种，主要 分为四类：轻有色金属、重有色金属、稀有金属、贵金属。轻有色金属密度小，化学性质 活泼，主要包括铝、镁及其合金。重有色金属一般密度在4.5g∕cm3以上，主要包括铜、 镣、锌、铅及其合金。其中以铜合金应用最为广泛。铜合金依据其不同的性能被应用于国 防、轻工、汽车、仪表、电器与电子等领域。

黑色金属和有色金属可加工成板材、带材、条材、箔材、管材、棒材、型材、线材、 自由锻件和模锻件等，在航空、航海、汽车、交通运输、桥梁、建筑、电子、电器、机械 制造、包装等各个领域都获得了广泛的应用。

二、金属压力加工工艺过程

金属压力加工一般包括轧制（轧钢）、挤压、冲压、拉拔、锻造工艺过程。

（1） 轧制（轧钢）：使金属坯料通过一对回转轧辐之间的空隙而受到压延的过程。包 括冷轧（金属坯料不加热）和热轧（金属坯料加热），用于制造板材、棒材、型材、管材等。

（2） 挤压：把放置在模具容腔内的金属坯料从模孔中挤出来成型为零件的过程。包 括冷挤压和热挤压，多用于制造壁厚较薄的零件及无缝管材等。

（3） 拉拔：将金属坯料拉过模孔以缩小其横截面的过程。可分为冷拉拔和热拉拔, 用于制造丝材、小直径薄壁管材等。

（4） 冲压：使金属板坯在冲模内受到冲击力或压力而成形的过程。可分为冷冲压与 热冲压。

（5） 锻造：主要包括自由锻造（简称自由锻）和模型锻造（简称模锻）两种基本方 式，用于制造各种零件或型材毛坯。

自由锻造是指使已加热的金属坯料在上下砧之间承受冲击力（自由锻锤）或压力 （压力机）而变形的过程，用于制造各种形状比较简单的零件毛坯。

模型锻造是指使已加热的金属坯料在已经预先制好型腔的锻模间承受冲击力（自由 锻锤）或压力（压力机）而变形，成为与型腔形状一致的零件毛坯，用于制造各种形状 比较复杂的零件。

三、 金属压力加工的特性

金属铸锭的显微组织一般都很粗大，经过压力加工后，能细化显微组织，提高材料组 织的致密性，从而提高金属的机械性能，能比铸件承受更复杂、更苛刻的工作条件，如承 受更高载荷等，因此许多重要的承力零件都釆用锻件来制造。

压力加工能直接使金属坯料成为所需形状和尺寸的零件，可以大大减少后续的加工 量，提高生产效率；同时，由于强度、塑性等机械性能的提高还可以相对减少零件的截面 尺寸和质量，从而节省了金属材料的消耗，提高了金属材料的利用率。

有些零件形状很复杂，往往难以采用一般的机械加工手段制成，但是可以通过模锻来 实现（特别是精密模锻）。

黑色金属的轧制、挤压、拉拔、冲压、锻造工艺与有色金属基本一致，统称为冶金行 业的压力加工。由于冲压工艺主要在机械加工行业中使用较多，故本书不加以论述。

四、 金属压力加工工艺与特点

轧制是将炼钢生产的钢锭与钢坯轧制成钢材的过程。它是一个物态形变与金相改变的 物理过程，是在高温与常温状态下，通过外力的作用，被轧制成金属坯料，在压延设备的 两个可回转孔隙中受压，沿宽度和长度方向产生塑性形变，使其横截面积变小，断面形状 成型，获得各种产品的加工方法。

轧制生产工艺是按照一定的生产标准，对各类化学组成的钢锭、钢坯原料，通过不同 的压延轧制设备与流程，为用户生产不同用途的型材、板材产品或深加工的过程。不同的 产品，不同的压延设备和轧制手段存在着很大的差别，其结果不仅带来了相同品种之间质 量、性能、成本的差异，同时也带来了安全生产技术的差别。

（―）金属压力加工基本工艺流程

金属压力加工基本工艺流程主要由原料准备、加热、轧制、热处理、精整5个部分组 成，如图6-1所示。

原料准备的关键过程是控制好钢锭、钢坯、连铸坯质量和尺寸。

加热的关键过程是控制好加热温度、加热速度、加热时间。

轧制的关键过程是控制好变形温度、变形程度、变形速度。

原料准备

—-

加热

―-

F制一

—►

热处理

—►

精整

图6-1金属压力加工基本工艺流程

热处理的关键过程是控制好加热和冷却温度。

精整的关键过程是矫直、定尺剪切、检验等工序。

（二） 金属压力加工特点

压力加工生产特点：被轧制原料通过轧机压延产生塑性形变，实现产品成型与力学性 能控制；通过均匀坯料温度、时效、退火、脱碳等工艺调质处理，提高钢材的塑性，改变 结晶组织，控制钢材的物理性能。

压力加工技术特点：工艺复杂，控制先进，具有“三高”，即生产速度高、控制精度 高、质量要求高。

压力加工安全特点：危险有害因素多，安全风险高，潜在的火灾、爆炸事故难以控 制，具有“三多”，即机械伤害多、起重伤害多、职业病危害因素多。

（三） 有色金属压力加工产品链

有色金属压力加工是从铝锭、铜锭或铝、铜液通过铝铜材熔炼、铸造、轧制、精整、 热处理、挤压、拉拔、锻造等工序，最终形成铝铜卷材、板材、管材、棒材、型材等铝、 铜材的加工过程。铝、铜板带压延加工坯料的来源有两种方式：一种是直接使用铸轧方式 生产成铸轧卷，提供给轧制工序进行压延；另一种是通过铸造形成长方体大扁板锭，经过 锯切、铤面、加热炉加热、热轧等工序形成热轧卷，提供给冷轧工序进行压延。熔炼铸造 的圆铸锭可直接深加工为管材、棒材、型材等工业用材。

有色金属压力加工产品链如图6-2所示。该图简单描述了有色金属压力加工的主要 生产工艺过程及有色金属产品。

（四） 黑色金属压力加工产品链

黑色金属轧制的主要工艺流程是从钢锭和钢坯起，沿棒型材和板卷材两个工艺路径延 伸。棒型材有各种牌号的工字钢、槽钢、角钢、钢轨、型钢、棒材、线材、螺纹钢、有缝 管材及无缝管材等产品。板卷材有门类齐全、用途广泛的中厚热轧板卷材，普板、锌板、 锡板、彩板等冷轧带钢，高低牌号的取向与无取向冷轧硅钢等产品。

黑色金属轧制产品链如图6-3所示。该图简单描述了黑色金属压力加工的主要生产 工艺过程及钢材产品。

（五） 金属压力加工的主要设备

有色金属压力加工的主要设备主要有熔炉（又称熔炼炉）、静置炉（又称保温炉）。 压延设备有铸轧机、热粗轧、热精轧、四辗冷轧机、六辐冷轧机、十二辐冷轧机、多辗冷 轧机等。常见的热处理设备有退火炉、淬火炉和时效炉、钟罩式炉等。精整工序有开卷机 切头剪、圆盘剪、去毛刺辐、张力垫转向辐、巻取机、包装机等主要设备。

有色金属加工工艺流程

铝锭

熔铸铸造----

扁锭 圆锭

精加工


铝板带材

管材、棒材、型材

图6 -2有色金属压力加工产品链

黑色金属压力加工的主要设备是轧机。目前，国内常用的轧机有中厚板粗轧机、万能 轧机、热联轧机、钢管轧机、棒材轧机、线材轧机、冷连轧机、森吉米尔轧机等。

轧机的基本形式一般按以下几种形式分类：按板材加工分为热轧机和冷轧机，按轧制 板材厚度分为中厚板轧机和中薄板轧机，按机架分为单机架轧机、双机架轧机和多机架轧 机，按冷轧带钢生产工艺分为连续式轧机和可逆式轧机；按历史发展分为传统热连轧机和 连铸连轧机。

五、轧制工艺及设备概述

轧制是借助旋转轧馄的摩擦力将轧件拖入轧辐间，同时依靠轧辗施加的压力，在轧辐 间发生压缩变形，使轧件的横断面减小，形状改变，厚度变薄而长度増加的一种压力加工 的方法。轧制又可分为纵轧、横轧、斜轧。

轧制时工作辗的转动方向相反，轧件的纵轴线与轧辐的轴线相互垂直（图6-4）,这

. 182 •

图6-3黑色金属压力加工产品链


种方法称为纵轧，是铝合金板、带、箔压延轧制最常用的方法。

轧制一般分为热轧和冷轧。热轧是金属在再结晶温度以上的轧制。热轧生产基本工 序：备料一上料一加热-■轧制一热处理一精整一包装。冷轧是 金属在再结晶温度以下的轧制（一般指常温下直接轧制）。冷 轧生产基本工序：备料T上料-＞酸洗-＞轧制T热处理T涂镀T 精整-＞ 包装。

轧制生产系统一般由黑色金属、有色金属的型钢生产系 统、棒材生产系统、线材生产系统、板带生产系统、钢管生产 系统组成（图6-5）O


（一）热轧

图6-5轧制生产系统


热轧是金属在再结晶温度以上的轧制。再结晶就是当退 火温度足够高，时间足够长时，在变形金属或合金的纤维组 织中产生无应变的新晶粒（再结晶核心），新晶粒不断长 大，直至原来的变形组织完全消失，金属或合金的性能也发 生显著变化，其中开始生成新晶粒的温度称为开始再结晶温 度，显微组织全部被新晶粒所占据的温度称为终了再结晶温 度。通常所说的再结晶温度是开始再结晶温度和终了再结晶 温度的算术平均值。一般再结晶温度主要受合金成分、形变 程度、原始晶粒度、退火温度等因素的影响。

热轧工艺能耗低，塑性加工良好，变形抗力低，加工硬化不明显，易进行轧制，减少 了金属变形所需的能耗。热轧通常采用大铸锭、大压下量轧制，生产节奏快，产量大，这 样为规模化大生产创造了条件。通过热轧将铸态组织转变为加工组织，通过组织的转变使 材料的塑性大幅度提高。轧制方式的特性决定了轧后板材性能存在着各向异性：一是材料 的纵向、横向和高向有着明显的性能差异；二是存在着变形结构和再结晶组织结构，在冲 制性能上存在着明显的方向性。

热轧机是生产热轧卷材的轧制设备。热轧是对加热后的板锭进 行压延轧制的工序，使用含水95%左右的乳化液进行冷却润滑轧 制。一般有“1+1”“1+3”“1+4”“1+5”“1+6”等不同的生产方 式。前面的“1”表示热粗轧，进行大板锭厚料压延轧制，为热精 轧提供坯料；"+”号后面的数字表示热精轧，通过精轧直接形成 目标厚度的热轧卷材或板材。热轧机常由立式推进式加热炉、带立 辗轧制的热粗轧机、重型剪、轻型剪、热精轧机、卷取机和运输辗 道组成。热轧机的主要形式如图6-6至图6-9所示。


图6-6单机架 可逆式热轧机



图6-8 “1+1”双机架热轧机


图6-7单机架双卷取可逆式热轧机

多机架热连轧机是由可逆式热粗轧机和多台热精轧机串联起来构成多机架连续热轧生 产线。通过四辐可逆式粗轧机往复开坯轧制到30 ~50 mm,然后再通过后续串联的多机架 四辗连轧机组轧至所需的厚度，然后卷取成带卷。这种生产方式具有生产工艺稳定、工序

图6-9多机架串联式热轧机

少、产量大、生产效率高。

“1+4”热连轧机组如图6-10所示。

图6-10 “1+4”热连轧机组

（二）冷轧

冷轧是金属在再结晶温度以下的轧制（一般指常温下直接轧制）。现代化冷轧机往大 型化、自动化、高速化方向发展，轧制速度IOoO ~3000m∕min,轧制轧件带宽度1 ~3 m。

轧机结构通常是指轧辗在工作机座中的布置形式及数量。冷轧机根据机架数分为单机 架冷轧机、双机架冷轧机或多机架冷轧机。卷材轧机根据轧辐数分为二辗冷轧机、四辗冷 轧机、六辗冷轧机及多辐冷轧机，如图6-11至图6-13所示。

图6-11二戒冷轧机、四辐冷轧机、三机架冷轧机




图6-12六戒冷轧机、十六戒冷轧机、 十二辆冷轧机

图6-13二十辐冷轧机、 八戒冷轧机


单台轧机一般由三部分组成：工作机座、轧辐的传动装置、驱动主电机。轧机的工作 机座是直接承受金属塑性变形的工作部件，它主要包括轧辗、轴承座、牌坊架、压下机构 和平衡装置。轧机的传动装置包括减速机、齿轮机座、联接轴和联轴节等，它把电动机的 运动和能量传递给轧辐完成金属的塑性变形。驱动用的主电机是轧辐的动力源，它把电能 转变成机械能使轧辐转动，根据要求不同分为直流电动机和交流电动机两种。

四辗冷轧机采用小直径工作辐和大直径支撑辐，分为工作辐传动和支撑辗传动两种形 式，如图6-14所示。四辐冷轧机轧制时，轧制压力通过工作辐的辗身传递给支撑辐，再 由支撑辐的辗颈传递给轴承，最后传递给牌坊架。支撑辗承担主要载荷，一般支撑辐直径 比工作辐大2~4倍，因此挠度大为减少。为了进一步减少轧制工作辗的挠曲变形，在四 辐冷轧机上安装了弯辐控制系统。四辐冷轧机是冷轧加工中应用最广泛的轧机，在国内外 都有大量应用。

为了在四辗冷轧机的基础上轧出更薄、精度要求更高的产品，需进一步增加轧机的刚 度，并使工作辐更细，因而人们开发了六辗冷轧机，六辐冷轧机是当今的发展趋势。为实 现高效自动化生产，提高产品成品率，釆用多机架连续生产的冷连轧生产线，双机架冷轧 机和三机架冷轧机不断应用于生产，冷连轧技术已经较为成熟。三机架冷轧机组如图6-15所示。



图6-14四辐冷轧机组


图6-15三机架冷轧机组


六辗冷轧机本体牌坊架内垂直放置6根轧辐，分别为工作辐、中间辐、支撑辐，生产

∙186∙                                  .

方向为入口到出口（从右到左）单方向。六辐冷轧机工艺流程及结构简图如图6-16 所示。

图6-16六辗冷轧机工艺流程及结构简图

冷轧生产的工序及流程：托盘运输线上料准备站->入口侧T轧机本体（轧制）τ出 口侧-> 托盘运输线下料。

（三） 现代轧制生产的基本工艺

现代轧制工艺技术釆用了先进的新工艺、新技术。在炼钢到钢坯的流程中，大都采用 了薄板坯连铸连轧生产线（COmPaCtStriPProdUCtion, CSP）和连铸热连轧薄板生产线 （Inline StriP PrOdUCtiOn, ISP） O现代轧制技术，正朝着高效节能、机组一体化的短流程方 向发展，如炼钢连铸连轧生产线，棒线材一体化连续生产线，冷轧酸轧联机生产线，带清 洗及平整功能的冷轧连续退火生产线等。

（四） 现代连续铸轧工艺

连续铸轧工艺是液体铝（炉内铝液的正常操作温度为720 ~750 tC）连续通过旋转的 结晶器（铸轧机）制成毛坯同时轧制成为板带的一种金属铸轧方法。铝带坯连续铸轧工 艺是20世纪80年代从国外引进的一种先进的生产工艺,通过供料嘴从铸轧辐的一侧源源 不断地供应液体金属铝，经过铸轧辐的连续冷却、铸造、轧制，从铸轧辗的另一侧铸轧出 铸轧板，同时进、出铸轧区的金属量始终保持平衡，使之达到连续铸轧的稳定过程，具体 内容如下：

液体金属铝通过供料嘴进入铸轧区时，立即与两个相转动的铸轧辐相遇，液体金属铝 的热量从垂直于铸轧辐辐面的方向传递到铸轧辗中,使附着在铸轧辐表面的液体金属铝的 温度急剧下降，因此，液体金属铝在铸轧辐表面冷却、结晶、凝固。随着铸轧馄的不断转 动，液体金属铝的热量继续向铸轧辐中传递，并被铸轧辐中的冷却水带走，晶体向液体中 生长，凝固层随之增厚。液体金属铝与两个铸轧霍同时接触，同时结晶，其结晶过程和条 件相同，形成凝固层的速度和厚度相同，当两侧凝固层厚度随着铸轧辐的转动逐渐增加, 并在两个铸轧辗中心线以下相遇时，即完成了铸造过程，随之受到这两个铸轧辐对其凝固 组织的轧制作用，给予一定的轧制加工率，使液体金属铝被铸造，轧制成铸轧板，这就是 连续铸轧的基本原理，其工艺流程简图如图6-17所示。

六、轧制安全生产特点

（-）轧制生产设备特点

轧制生产设备主要是由原料供应设备、轧制设备、冷却设备、加热炉设备、热处理设

• 187 •

熔炼炉静止炉流槽前箱铸嘴铸轧机 牵引机剪机矫直机卷取机

图6-17连续铸轧工艺流程简图

备、涂镀设备、精整设备、控制设备及公辅设备等构成，其危害风险与采用的设备、工艺 息息相关。轧制生产具有工艺流程长、科技含量高、危险有害因素多的特点。

（二）主要危险因素分析

轧制的工序特点决定了轧制生产具有以下主要危险因素。

1-机械伤害

轧制流程可以概括成轧制材在一系列辐组中移动的过程，操作维护人员与辐系接触的 机会甚多，伤害事故统计证明，辐系对人体挤压伤害是机械伤害的主要构成。

起重设备是轧制厂的主要设备之一，它承担着各类原料、半成品、成品的吊运，设备 检修的安装拆除，各类备件及构件的吊运任务。起重设备安全装置的缺失和维护检修不 良，司机的违章操作、指挥和站位不当，钢丝绳和吊具的缺陷等均能造成起重伤害。

轧制一般是在高速动态状态下进行的。设备传动零部件疲劳断裂的飞出，高强度、高 硬度轧辗疲劳破损碎块的飞溅，带材断带碎片的飞溅等均易造成物体打击。

轧制厂房空间高，地下液压站和钢卷小车的地坑深，轧制工序油泥多，容易造成高处 坠落。

轧制工序大量使用一些保护气体，如N2、H2、Ar以及主要加热气体焦炉煤气等，当 这些气体在人群活动空间浓度过高，作业人员进入无氧化炉（NoOxygenationFumace, NOF）内检修、进炉前氧气置换量不够、阀门关闭不严、未进行强制通风、设备泄漏时， 气体会引起人员缺氧窒息，轻者头晕、恶心、呕吐，重者神志不清、窒息昏迷，救治不及 时还会危及生命；还有部分气体（如煤气等）过度吸入体内，会发生中毒和窒息事故。

检修或操作人员因超越安全距离，靠近超过安全电压的裸露带电体时，可能会遭电击 伤害；当电路老化、电机绝缘层损坏或保护接地失效时,人体接触带电体,则可发生触电事 故;当人体直接位于变压器边，电气短路所产生的电弧可能造成电弧灼伤，甚至引发火灾。

轧制生产的火灾事故主要包括电气火灾、油脂火灾、气体火灾和明火作业引起的火灾。

使用可燃气体为燃料的加热炉、预热炉、干燥炉等，点火时，一旦吹扫不充分，可燃 气体与空气混合时，形成爆炸性混合物，遇明火、高热和摩擦，撞击的火花均能引起着火 爆炸事故。此类事故应引起企业主要领导和相关负责人的高度重视。

主要是指因轧制生产现场环境恶劣，导致的滑跌、划伤等其他伤害。

(三)轧制生产过程中涉及的职业病危害因素

L化学有害因素

轧制工序大量使用各类化学油脂、化学溶剂等，在轧制工序生产时高温引起化学油气 分子挥发，冷轧过程中乳化液冷却剂汽化，以及酸洗、清洗、镀锌、镀锡、彩色涂层过程 中大量使用强酸、强碱、铭酸酊、重铭酸钠、油漆、稀释剂、化学溶剂等，会对作业人员 产生职业病危害。

轧制生产中热轧加热炉除磷等工序的粉尘，冷轧、硅钢酸洗机组抛丸机除磷的氧化铁 皮粉尘，酸轧联机机组头部、活套及拉矫机的氧化铁皮粉尘，冷轧平整时氧化铁粉，轧制 生产的油烟粉尘及硅钢氧化镁粉尘、碎边卷取机粉尘、酸再生二氧化硅粉尘等都会对人体 造成职业病危害。

轧制各工序如轧制、剪切、高速运行辗道等均产生噪声。

在高温轧制和热处理过程中，若隔热措施防护不到位，人长期在高温条件下作业，会 感到热、头晕、心慌、烦、渴、无力、疲倦等不适感，工作效率下降，动作协调性差，易 发生误操作，也易导致中暑。

高压配电站所、大功率电机及电磁站设备设施运行时或者电气设备维修时可能产生工 频电场。设备出现异常、老化等现象，有可能会增大工频电场。

在钢板厚度检测中，用到X、丁、α射线检测仪表，作业人员受到大剂量X、2、a射 线的外照射后，可能引起外照射放射病。特别是当机器发生故障，自动控制失灵，作业人 员必须用手制动安全轮，使辐射源复位；操作室防护屏蔽厚度不够或有裂缝；射线防护装 置的铅板脱落；作业人员违反安全操作规程未有效利用防护设备，在上述情况下极易使得 作业人员患放射病。

第二节备料安全技术

一、 工艺概述

备料是轧制生产的第一道工序，该工序的作用是根据轧制生产计划将即将轧制的原料 拖运到原料库区，按规定要求存放、标识，并根据生产要求将原料送到加热炉的输入辐道 或轧机、机组的钢卷存放鞍座上。

（一） 线材、棒材、钢管钢坯的备料

线材、棒材、钢管钢坯的备料是线材厂、棒材厂、钢管厂轧制生产的第一道工序。其 作用是将热轧的方坯、棒坯、连铸坯、铸坯拖运到原料库储存、标识。然后，根据生产计 划的要求，提前将钢坯吊运到加热炉输入辗道。

（二） 热轧板坯的备料

热轧板坯的备料是热轧轧制生产的第一道工序。一般有两种方式：一是将炼钢的热连 铸坯通过保温罩的车皮直接送到热轧板坯库，直接将热板坯吊到加热炉输入辗道；二是将 炼钢的板坯拖运到热轧的原料库储存、标识、修磨等。然后，根据生产计划的要求，将钢 坯吊到加热炉输入辐道。

（三） 冷轧、硅钢钢卷的备料

冷轧、硅钢钢卷的备料是冷轧和硅钢轧制生产的第一道生产工序。其作用是将热轧和 CSP连铸连轧厂的冷轧卷和硅钢卷拖运到冷轧和硅钢的原料库储存、标识。然后，根据生 产计划的要求，提前将钢卷吊运到酸轧联机机组和酸洗机组入口的钢卷存放鞍座上。

二、 安全技术

轧制备料主要生产过程：库区准备、原料吊运、原料堆放、原料清理、原料运输等。

轧制备料过程中因危险有害因素导致的主要事故：起重伤害、车辆伤害、物体打击、 高处坠落、灼烫等。

（-）危险因素分析及控制措施

1）主要危险因素分析

（1） 桥式起重机司机吊运钢坯、钢卷在操作室和危险气体管道上方通过，易造成砸 坏操作室、设备和危险气体管道的起重伤害事故和火灾爆炸事故。

（2） 桥式起重机设备设施、吊具等点检、专检、维护、检修不到位，设备缺陷未及 时处理，易造成钢丝绳断裂致使钩头和钢卷或钢坯落地、吊车遛钩砸坏设备和操作人员、 小车卷扬极限失灵造成小钩冲顶落地砸坏设备和人员伤害的事故。

2)主要预防控制措施

1)主要危险因素分析

2)主要预防控制措施

(二)主要职业病危害因素分析及控制措施

轧制备料存在的职业病危害因素主要是高温。原料库热板坯、热方坯、热钢卷均会产 生高温。其控制措施如下：

（5） 原料工作业时必须穿隔热服、耐高温防砸鞋，戴安全帽、隔热面罩、耐高温手套等。

（6） 在高温区域设置职业危害告知牌，定期检测并公示测量结果。

第三节工业炉安全技术


一、工业炉生产工艺概述


公众号：注安老姚

注册安全工程师考试...


（一） 加热与加热炉

加热是指热源将热能传给较冷物体而使其变热的过程。加热可分为直接热源加热和间 接热源加热两类。加热是轧制生产的一个重要工序。

热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部 的金相组织结构来控制其性能的一种金属热加工工艺。

加热炉是将金属物料或工件加热到轧制或锻造温度的工业炉。按炉温分布，炉膛沿长 度方向分为预热段、加热段和均热段。进料端炉温较低为预热段，其作用在于利用炉气热 量，以提高炉子的热效率。加热段为主要供热段，炉气温度较高，以利于实现快速加热。 均热段位于出料端，炉气温度与金属料温度差别很小，以保证出炉料坯的断面温度均匀。 工业炉按燃料分为电炉、固体燃料炉、液体燃料炉、燃气炉，按炉型分有箱式炉、井式 炉、罩式炉、环形炉、常化炉、卧式连续炉、立式连续炉，按工作温度分有高温炉、中温 炉、低温炉。工业炉有的具有加热功能，有的具有热处理功能。

（二） 煤气设施

煤气设施是指所有流经煤气的设施，包括与其相连的其他介质（如蒸汽、氮气、水 等）的管路、设备到与煤气介质第一个切断装置都视为煤气设施。

工业炉的煤气设施：工业炉配气平台（快速切断阀、眼镜阀、吹扫装置）、工业炉烧 嘴、辐射管、煤气在线检测装置、防爆装置（防爆膜、防爆板）、煤气管道及辅助设施 （水封、放散管等）。

（三） 工业炉工艺

轧制工业炉分类：步进式加热炉、CSP辐底式隧道炉、连续退火炉（立式、卧式）、 全氢罩式炉、罩式炉、钟罩式炉、环形退火炉、酸洗常化炉等。

步进式加热炉主要适用于轧制生产的热轧工序。步进式加热炉工作原理示意图如图6 -18所示。步进式加热炉利用升降液压缸和平移用液压缸,通过连杆对步进梁完成载钢平移。

CSP生产线是一条能将炼钢、连铸、轧制三个工序同时完成，实现炼、轧一体化薄板 坯连铸连轧生产线。CSP辗底式隧道炉位于CSP生产线连铸设备与热连轧机之间，如图 6-19所示。CSP辗底式隧道炉主要由炉体及摆动机构、炉相传动、炉底隧道、加热系 统、排烟净化系统、进出口密封、煤气报警系统等组成。

连续退火炉的布置形式有立式、卧式两种。目前，冷轧的连退机组大部分为立式，硅

6

I-步进梁；2—固定梁；3一连杆；4一升降液压缸；5—平移液压缸；6—烧嘴

图6-18步进式加热炉工作原理示意图

连铸机夹送辐A隧道炉B隧道炉剪切机连轧机 层流冷却卷取机

图6-19 CSP辗底式隧道炉生产工艺流程

钢的连退机组大部分为卧式，其特点各有利弊。

立式连续退火炉由进口密封辐、加热室、保温室、炉底小车、控制冷却室、快速冷却 室、出口密封辐组成。其特点是占地面积小，工艺布置紧凑，工作效率高，但由于炉体为 立式布置，厂房高，给检修吊装施工带来风险。

卧式连续脱碳退火炉一般由入口密封室、预热炉、无氧化加热、辐射管加热炉、均热 炉保护、气体冷却、空气冷却、出口密封室组成。其特点是机组长，占地面积大，但炉体 不高，厂房矮，建设安全风险小，日常检修换辗方便。

全氢罩式炉由保护气体内罩的外壁与加热罩的内壁共同组成退火炉燃烧室主体,通过 加热罩上燃气接头获取的燃气与经过助燃风机提供的经热交换器预热的空气混合进行燃 烧，对内罩外壁加热，或通过加热罩内壁上排列的电阻丝或电阻带对内罩外壁加热。

全氢燃气罩式炉与一般的高、低氢罩式炉相比，具有结构先进、设计严谨、安全可靠 的特点。

罩式炉是电热式二层二垛铃形退火炉，在炉底板上放置一层钢卷及支柱，在支柱上放 置隔板，在隔板上放置二层钢卷，在此基础上扣内罩，之后再扣外罩。

罩式炉生产工艺流程：装炉（退火工具、钢卷的装入）τ扣内罩T扣加热罩T通入保 护气体（。2清扫，气体转换操作，通入混合气体——3H2+N2, H2清扫——确认％的浓 度为O）T冷态密封试验T顶部吹扫—加热T保温∙→带加热罩冷却辐射冷却T快速冷 却一＞ 吊外罩—*吊内罩一＞■钢卷出炉。

钟罩式炉是一种间歇式退火设备，它投资省、能耗低、效率高、生产比较灵活。适于 铜带卷的中间退火和成品退火。炉子最大工作温度外罩800 Y ,内罩200 ~700 cCo钟罩 式炉由冷却罩、内罩、喷水装置、料卷、气流方向、对流盘、冷却风机、循环风机、导向 柱、密封装置等组成。

钟罩式炉生产工艺流程：装料-＞扣内罩T液压锁紧-＞抽真空T达到设定真空度-＞气密 数检测T通安全气-＞ 达到规定压力T通保护气及排废气-＞ 罩上加热罩T加热开始T循环风 机启动T按照工艺进行恒流调节T达到目标温度T保温计时开始T切除部分加热功率，保 证保温功率T切断主加热电路-＞发出换冷罩指示报警-＞吊开加热罩，罩上冷却罩开始冷 却T冷却风机启动-＞ 达到循环风机停机温度T停循环风机T达到水冷温度T冷却风机停 止-＞风冷开始-＞延时120 S后电机启动T达到出炉温度i水冷停止T循环风机停止，保护 气和排废气停止T发出冷却结束指示T出炉抽真空T抽真空完毕T通安全气T达到一定压 力T保证内罩压力平衡T松开锁紧机构一＞ 吊开加热罩T手柄回到原位T卸料。

取向硅钢高温退火是将涂敷有氧化镁的钢卷置于特定的设备中按照设定工艺进行退 火，其主要目的：一是充分完成二次再结晶，取得良好的磁性；二是生成良好的硅酸镁底 层，为后序绝缘涂层创造条件；三是净化钢质，将s、N杂质净化到15 XlO-6以下。

环形退火炉是取向硅钢高温退火的关键设备。环形退火炉具备以下优点：一是自动化 程度高，实现工艺自动化控制，提高了工艺控制水平；二是整体煤气加热方式与单座电阻 带加热相比，能源利用率高，降低了能耗；三是环形退火炉燃烧产生的废气温度由1150 CC 下降到250 cC,节省了能源。

酸洗常化炉功能：去除钢带表面氧化铁皮；进行切边和月形处理，切除带钢头、尾和 边裂；对高牌号取向硅钢和高牌号无取向硅钢等特殊钢种在酸洗常化炉中进行退火处理。

酸洗常化炉由入口密封室、无氧化加热炉、均热炉、水喷淋冷却、出口密封室组成。 该炉的特点是使用煤气或天然气，不使用氢气；无预热炉；钢带的热处理速度快。

二、安全技术

工业炉尽管用途不同，但都有加热源，工业炉主要以煤气、天然气、石油气作为加热 燃料，而这些燃料的理化特性决定了加热炉的危险特性。

工业炉生产过程中的关键过程:点火作业、通氢通氮、煤气操作、炉子运行、停炉作业等O 工业炉生产过程中主要安全事故：中毒和窒息、容器爆炸、火灾、灼烫等。

(-)危险因素分析及控制措施

1)设备设施缺陷

2)炉子点火

——确认气体配管的渗漏试验、气密性试验已完成；

——确认炉内已用氮气吹扫干净，炉内氧含量≤ι.o% ；

——确认所有保护气体管道及增湿器已用氮气清洗，且氧含量≤ι.o% ；

--确认无氧化炉已点火；

——确认各炉温度在760 Y以上；

——确认辉光灯已通电，红色指示灯已亮；

——确认入口炉门、出口密封辐的开度合适；

——确认炉内压力为正压，炉子头、尾部压力正常；

——确认非常用氮电磁阀正常，前后手动阀已按设定打开(入口手动阀全开，出口 手动阀半开)，计算机及计器等仪表装置运行正常。

工业炉使用的煤气中含有CO、Co2、So2、no,等物质,会对作业人员产生职业病危害。

工业炉生产过程中会出现氧化铁皮的金属粉尘。另外，工业炉将产生大量的烟尘；清 扫炉体时，会产生较大的扬尘。

工业炉气体燃烧、炉辐传动均会产生噪声。

热板坯、热方坯、热钢卷及工业炉炉体均会产生高温。

设置自然通风、机械通风，降低工业炉工作区域温度，其余的高温控制措施见本章第 二节的相关内容。

第四节热轧安全技术

一、热轧工艺概述

热轧的产品主要是板材与型材，它既为市场提供成品材，又为冷轧、硅钢提供原料。 随着计算机技术不断发展、检测手段日益丰富、工艺水平逐步提高，重环保、降成本、多 工序、短流程工艺备受青睐，CSP与ISP薄板坯连铸连轧技术，以“Coliplant”工艺为代 表的炉板卷轧机技术，棒线连轧机组，多机架热连轧薄板机组，代表了热轧的发展趋势。

^ （-）棒材轧制工艺

棒材生产线主要产品：建筑用螺纹钢筋、圆钢、优特钢圆钢棒材及工业纯铁和抗震钢 筋等髙附加值棒材产品。

棒材生产线的主要设备:上料台架、步进式加热炉、高压水除鳞、粗轧机组、1号中轧机 组、2号中轧机组、切头剪、精轧机组、水冷系统、夹送辐、倍尺飞剪、冷床、定尺剪等。

棒材生产工艺流程：铸坯一＞加热炉加热T高压水除鳞-开坯轧机T热剪T粗轧机组T 1号飞剪切头、切尾、碎断-4号中轧机组一＞2号飞剪切头、切尾、碎断—精轧机组-÷控 制冷却_＞3号、4号飞剪-＞ 冷床冷却T定尺剪-＞ 短尺剔除T计数、分离T收集-＞ 打捆T吊 运T入库。

（二） 线材轧制工艺

高速线材生产线主要由加热炉、粗轧机、中轧机、预精轧机、精轧机、斯太尔摩线、 集卷、PF线、打捆机、卸卷站等设备组成。该生产线自动化程度高，设备精良。

高速线材工艺流程：原料准备T称重-＞装炉T加热T六机架粗轧T剪头T十机架中 轧-＞ 剪头T四机架预精轧-＞ 剪头T十机架精轧T水冷T吐丝-空冷T集卷T检验TPF 线T打捆机T卸卷T包装-＞ 入库。

（三） 重轨型材轧制工艺

连铸钢坯进入步进梁式加热炉加热后，重轨坯料经高压水除鳞进入开坯机、连轧机、 精轧机轧制后进入重轨后续处理工序，经冷床冷却、余热淬火、锯切矫直等工序，生产出 含重轨在内的各类纵轨和型材产品。

重轨生产工艺流程：上料-＞加热-＞除磷-＞开坯轧制T万能轧机轧制T钢轨打印T切 头、切尾-＞钢轨余热淬火T冷床冷却-＞复合矫直-＞无损探伤T平直检验-＞压力补矫T锯钻 加工T轨端淬火T检査收集-＞ 入库T装车。

型钢生产工艺流程：上料T加热-＞除磷T开坯轧制T万能轧机轧制T切头、切尾T水 平辐式矫直-＞冷锯切定尺T检查堆垛-＞打捆、称重T收集入库-＞装车发货。

（四） 炉卷轧制工艺

炉卷工艺最早由美国TiPPinS公司提出，并最先应用于美国TUSCaIOOSa钢厂的2845 mm 的炉卷轧机上。这种工艺的轧机具有三种轧制方式：传统的单板轧制；轧制前后采取保温 卷取轧制，卷取过后采取倍尺飞剪、喷水冷却、热矫送冷床后再经横剪裁为定尺，或钢板 喷水冷却后送地下卷取机卷取成钢卷；轧制后直接卷取成卷。

（五） 中厚板轧制工艺

中厚板是指钢板不固定边部变形的热轧扁平材，包括直接轧制的单轧制板和由中宽带 剪切成的连轧带钢。中厚板材生产方式有中厚板单机架、双机架可逆式（往复）轧机轧 制，连续式、半连续式轧机轧制，单炉、双炉卷轧机轧制。一般小于4 mm （或6 mm）的 板材由连续式、半连续式轧机轧制或单炉、双炉卷轧机轧制。

中厚板轧制工艺流程：原料验收T表面清理-加热T除鳞->轧制T矫直一>冷却T定尺 剪切T钢板热处理T性能检验-> 入库。

（六）薄板带轧制工艺

随着CSP薄板坯连铸连轧工艺的问世，热轧薄板带已突破了 2 mm以下的极薄规格, 达到0. 8 mmo国内热轧薄板带工艺流程如图6 -20所示。

图6-20国内热轧薄板带工艺流程

（七）管材轧制工艺

管材轧制的生产方法有热轧法、热挤压法、冷加工法、焊管生产法。

管材轧制工艺流程：上料T剪断-> 加热-> 热定心T穿孔-> 轧管-> 均整->定径T冷却T 矫直一切管一>■检验一入库O

二、安全技术

热轧主要设备包括：各种轧机、原料清理设备、加热炉、除鳞机、层流冷却、卷取设 备、矫直设备、剪切设备、热锯、吊具、特种设备、辅助设备、电气设施、辐类设备、辅 助站所、钢卷运输设备等。热轧设备机械自动化程度高，产品精度高，结构复杂，危险有 害因素较多。

热轧生产过程中可能产生的主要安全事故：机械伤害、起重伤害、高处坠落、物体打

∙202∙

击、车辆伤害、灼烫、火灾、淹溺等。

(一)危险因素分析及控制措施

I-机械伤害

2.起重伤害

D主要危险因素分析

D主要危险因素分析

热轧地下卷取机小车地坑较深，地面较滑，未设置安全防护装置。       '

2)主要预防控制措施

1)主要危险因素分析

2)主要预防控制措施

(二)主要职业病危害因素分析及控制措施

工业炉使用的煤气中含有CO、CO2、SO2、NOJt等物质。

在高温、油雾润滑轧制时，作业人员可能受到油和油中所含添加剂的危害。

精轧机和粗轧机在轧制时，其钢坯上的氧化铁皮被轧辐碾碎，并随着高速旋转的轧辐 抛出，将产生粉尘。

各种设备(风机、精轧机、粗轧机、剪切机、卷取机及辗道等)在运转过程中会产 生较大的噪声。

加热炉及炽热钢坯等生产性热源均会产生高温。

生产过程中使用X射线测厚仪进行测厚，工作人员可能受到电离辐射。

D化学有害因素控制措施

见本章第二节的相关内容。

第五节冷轧安全技术

一、工艺概述

(-)冷轧生产的特点

冷轧是在常温状态下，通过轧机设备对轧制钢材进行冷态压延、拉拔、挤压等形成最 终产品，获得合适硬度、强度、塑性的机械性能，改善产品平直度、光洁度等使用性能。 冷轧是轧制企业中危害因素较多的轧制工序。

(二)冷轧工艺及生产机组

冷轧酸轧联合机组工艺流程如图6-21所示。

5 丄 6 7 8 9 10 IIo-O

I-开卷机；2—矫直机；3、12—⅛压剪；4—激光焊机；5—拉矫机；6—酸洗槽；7—漂洗槽；8—烘干机；

9—月牙剪；IO-圆盘剪；11—检查室；13—连轧机组；14—飞剪;15—卡罗赛尔卷取机

图6-21冷轧駿轧联合机组工艺流程

普通酸洗机组装备有双开卷机、双刃剪、激光焊机、双活套、拉伸矫直机、酸洗漂洗 烘干系统、双卷取机等设备；釆用浅槽紊流酸洗槽技术，酸液浓度、温度在线测量、自动 控制技术，循环泵、循环罐系交流变频技术，还配备有酸再生机组。

普通酸洗机组工艺流程：开卷T矫直-＞剪切∙→焊接T入口活套-＞拉矫一＞酸洗漂洗T干 燥-＞ 出口活套一＞ 月牙剪一》圆盘剪∙→涂油机一＞ 出口剪一＞•卷取机。

森吉米尔轧机主要用于轧制硅钢，其辗型布置为二十辗放射性排列。该轧机具有如下 特点：整体铸钢机架，刚度大，轧制压力大；先进的板型自动检测系统；一中间轴向自动 调整机构；弯辐凸度调整机构；先进的AGC电液伺服液压压下系统；轧制精度高。

森吉米尔轧机机组工艺流程：上料T开卷τ矫直T可逆轧制-＞测厚-卷取卸卷。

连续退火机组具有生产周期短、产品质量好、成材率高、占地面积小、劳动定员少等 优点，是集传统工艺中减张清洗、退火、平整、精整等工序为一体的轧后短流程处理机 组，它与传统分散机组工艺相比，除生产一般用途钢板卷外，还可生产包括高成型性软 钢、高强钢在内的高新品种，尤其适合薄规格优质带钢、汽车面板生产。

热镀锌机组和电镀锌机组都是将冷轧后的硬态带钢脱脂去污、再结晶退火、热镀锌或 电镀锌、光整、拉伸矫直、表面化学处理、精整等工序联合在一起的连续化宽带钢生产 线。热镀锌与连续退火线的前工艺段有相同的开卷、清洗、退火工艺。

电镀锡机组工艺流程：开卷T剪切T焊接-＞圆盘剪剪切i入口活套T电解碱洗T热风 干燥T拉矫T电解酸洗T电镀T带出镀液回收T热风干燥—差厚镀层打印一＞测厚仪T软熔 淬火T钝化处理T热风干燥-静电涂油一＞出口活套-质检〜针孔探测仪T边部针孔探测 仪T分卷剪切T卷取。

彩涂板是当今世界钢铁企业板材深加工的终极产品，具有轻质、美观等特点，防腐蚀 性能良好，广泛应用于建筑、轻工、家电等行业。彩涂板产品主要有聚酯、硅改性聚酯、 环氧树脂、氟碳、丙烯酸树脂、塑料熔胶和家电聚酯及表面贴膜、压花等产品。

彩色涂层机组工艺流程：开卷机-＞缝合机-＞压辗∙→张力辐T开卷活套T碱洗脱脂T清 洗T烘干一＞ 钝化一＞ 烘干T初涂T初涂烘干-面漆精涂T面漆烘干T风冷降温T收卷活套T 收卷机卸卷。

彩涂机组工艺流程如图6-22所示。

缝合      预处理 初涂       冷却

活套

精涂     压花贴膜        检査


图6-22彩涂机组工艺流程


二、安全技术

冷轧主要生产机组包括：酸洗机组、酸连轧机组、酸再生机组、森吉米尔轧机、六辐 轧机、HC轧机、偏八辐轧机、焊接机组、碱洗机组、连续退火机组、平整机组、热平整 拉伸机组、罩式炉、全氢炉、镀锌机组、镀锡机组、彩涂机组等。

导致冷轧生产过程中主要危险因素的设备有：具有煤气、天然气、氢气、氨气、氮气 或其混合气体的连续退火炉、辅助站所(液氨站、氢气站、煤气发生站、氮气站)、酸洗 及再生设备、开卷设备、卷取设备、矫直设备、剪切设备、辗类设备、活套设备、吊具夹 钳、特种设备(桥式起重机、锅炉、压力容器、叉车)、电气设施、铁路道口设施等。

(一)危险因素分析及控制措施

冷轧生产过程中可能产生的主要事故：机械伤害、起重伤害、高处坠落、物体打击、 中毒和窒息、灼烫、触电、其他伤害。

1-机械伤害

2.起重伤害

冷轧生产过程涉及的化学有害因素主要有煤气中的CO、CO2、So2、NOXʌ NH3,以 及铭酸酊，高铭酸钾，HCl, H2SO4, NaOH等物质。

加热炉、罩式炉和环形炉等生产性热源均产生高温。

生产过程使用X、Y射线测厚仪进行测厚，工作人员可能受到电离辐射。

见本章第四节的相关内容。

见本章第二节的相关内容。

5）电离辐射控制措施

见本章第四节的相关内容。

第六节精整安全技术

一、工艺概述

选用热轧或者铸轧工艺生产的坯料卷材经过冷轧后，由于工艺参数、装机水平、辐 形、辐缝的形状、金属对辍的反作用力使轧辐弯曲，金属的变形热使轧辗膨胀，尽管轧辐 已经按照工艺要求磨削成一定的凸度，但是由于某些轧制因素的波动，也会引起辐形的较 大变化，使带材在宽度方向上的纵向延伸不均匀，出现了内应力的结果，导致带材产生波 浪、裂边等。一般工艺上经常出现的有双边波浪、单边波浪、中间波浪、两肋波浪等，甚 至还有头尾翘曲、侧弯及瓢曲、潜在不良板型、裂边、油斑、太宽等缺陷。这些缺陷如果 不消除，就会影响带材的深加工。为消除带材在冷轧过程中产生的表面及板型不良的各种 缺陷，就必须对冷轧后的带材进行清洗、拉伸弯曲矫直、切边、分卷，这些精加工工序统 称为精整工序。

精整工序的主要设备有拉伸弯曲矫直机、纵剪、横剪、高速切边机、纯拉伸、厚板 剪、清洗线等。

（—）拉伸弯曲矫直机

拉伸弯曲矫直机（图6-23）综合了连续张力矫直机与辐式矫直机的特点，在张力辗 的拉伸和弯曲辐连续交替反复弯曲的联合作用下使带材产生塑性延伸而获得矫直的工艺过 程。矫直过程是使处于张力作用下的带材，经过弯曲辗剧烈弯曲时，带材由于弯曲应力和 拉伸应力的联合作用产生弹塑性延伸变形，从而使三元形状缺陷得以消除，随后再经矫直 辗将残余曲率矫平。弯曲辗的作用使得带钢单面受到塑性延伸变形，并且造成整个横截面 上的应力不均，根据这种变形原理，带张力的带钢至少要通过两个弯曲辐，进行整个板面 均匀的延伸，再经过一个矫直辐，对残余应力进行重新分布均衡。

1         2   3   4          6

1、6—张力辗组；2—进料辐；3—弯曲辗组；4、5一矫直辗组 图6-23拉伸弯曲矫直机示意图

此外，带材在冷轧制过程中，因轧辗与铝板表面摩擦和碾压，其表面会产生细微的氧 化铝粉脱落和吸附，轧制油及其附带悬浮成分会残留在铝板表面，对铝板带复合、涂装等 成品加工造成不利影响。而拉弯矫直时由于带材在辐上产生剧烈弯曲变形，对带材施加的 张力一部分转化为带材对张力辐的压力，并最终形成摩擦力，带动辐组。因此，如果带材 表面未经清洗，变形时氧化铝粉脱落，随着油污一起附在张力辐的辐面，使辐面产生磨 损，并造成板面刮伤，故必须通过专门的清洗装置进行清洗。清洗就是利用压力泵对清洗 介质加压，对带材表面进行非接触式喷洗或接触式刷洗，使材料表面的铝粉油污溶解脱落 到清洗介质中，再经挤干辗挤干和高压空气吹扫，甚至高温空气烘干，以获得洁净干燥的 带材。同时，通过不断补充清洗介质与在线循环过滤系统同时使用，使清洗介质保持足量 和清洁，节约热能和清洗介质。

（二） 纵向切边机（圆盘剪切机）

按照被剪切金属的温度，剪切分为热剪和冷剪。根据被剪切金属的切断方向，剪切分 为横剪和纵剪。横剪是为了切去金属板带材的头尾和把金属板带材切成客户要求长度的板 ,材。纵剪用于金属板带材生产时切去带材的不规则侧边，或将宽带卷（或宽板）切成若 干个窄带卷（或窄板）。

通常按剪切机的剪刃形状、剪刃彼此位置、剪切机的用途和轧件（带材）相对剪切 机的运动状态剪切机可分为平刃剪切机、斜刃剪切机、圆盘剪切机和飞剪机。

圆盘剪切机是由两片剪刃在直线运动、曲线运动或圆周运动中将金属板带材切断。剪 切过程可分为两步，即刀片压入金属（包括弹性压入和塑性压入）和金属滑移直至断裂。 刀片釆用炭素工具钢、合金工具钢或热模具钢制成。

圆盘剪切机除用电动机传动外，也有采用液压传动的。剪切

机的布置由各类剪切机的用途和生产需要决定。            n

圆盘剪切机工作原理（图6-24）：剪切时，利用设备的圆盘   rɪ^

刀同步于板带的运动速度做圆周运动，形成一对无端点的剪刃，J—

进行连续剪切。板带的剪切过程是上下刀的刃口距离随着刀盘不    Nr

断转动逐渐减小，上下刀刃之间的板带被圆盘刀不断地切入，使

板带材料发生变形，经由弹性变形、塑性变形和断裂分离三个阶 图6-24圆盘剪切机 段最终被完全切断的过程。                      工作原理示意图

（三） 横剪机组

横剪机组其主要设备部件包括：上卷机构、开卷机构、剪切机构、矫直机构、真空传 送堆垛机构、废边卷取等。卷材经过行车吊运后存放于悬挂式的准备站内，该设备配备有 前后两个悬臂式的准备站。准备站上的卷材通过轨道小车运送到开卷机，开卷机为双锥膨 胀式料台，开卷机上有一压靠辗协助穿带，带材经入口夹送辐驱动牵引后，依次经切边、 矫直、长度定尺剪切、传送、堆垛，切边产生的废边导入地下室的废边卷取机内，废边经 过废边卷取机将废边卷紧、卷实退出后，经过地下室窗口吊出。

（四） 纯拉伸机组

纯拉伸机组与拉伸弯曲矫直机有着异曲同工之效，其最终目的都是：通过对不良板型 的带材施加合理的材料屈服极限应力，将不良板型带材的同一宽度上纵向长短纤维同时产 生一定的塑性变形，在去除应力后，带材的同一宽度上的纵向纤维长度和内应力变得更加 均匀，且应力方向一致，从而达到改善带材的板型。但由于普通的拉伸弯曲矫直机组中矫 直单元制约，生产高精PS板容易产生烙伤和坑点等严重的质量问题。而纯拉伸机组的纯 拉伸结构正好可以消除这种弊端。纯拉伸机组如图6-25所示。

卷取机      纯拉伸段圆盘剪切机清洗段  带材黏结站开卷机

图6-25纯拉伸机组简图

二、安全技术

（-）主要辅助材料危险有害因素分析

碱液主要适用于纯拉伸机组的清洗工段，其主要成分为氢氧化钠溶液，可用作卷材加 工的碱性清洗剂。碱液有强烈刺激和腐蚀性，烟雾会刺激眼和呼吸道，腐蚀鼻中隔，皮肤 和眼与NaOH直接接触会引起灼伤，误服可造成消化道灼伤，黏膜糜烂、出血和休克。

清洗剂（溶剂油）主要适用于拉伸弯曲矫直机的矫直机工段，其蒸气（溶剂油闪点 46~48tt）与空气可形成爆炸性混合物，遇激发能源引起燃烧爆炸。与氧化剂能发生强 烈反应。其蒸气密度比空气大，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。

在拉伸弯曲矫直机中的矫直机工段，为防止清洗剂（溶剂油）起火产生的危险，同 时考虑到降低对设备及卷材本身的伤害，行业内均采用CO?对清洗剂（溶剂油）产生的 火灾进行扑救。

矫直机清洗剂（溶剂油）起火时，需要立即启动CO?自动灭火系统对火情进行紧急 扑灭，需要释放的气体一般为15Okg左右，大量气体释放后，周边地面会被CO?气体覆 盖，作业区域人员未及时撤出会导致CO?气体窒息事故。意外情况下误启动CO?自动灭 火系统，也会导致窒息事故。

卷材清洗段需要使用热水，即需要对使用水进行加热升温，目前广泛采用的是天然气 燃烧媒介锅炉。天然气主要成分为甲烷，在空气中含量达到一定程度后会使人窒息，遇激 发能源会发生爆炸。

（二）主要危险有害因素分析及控制措施

精整工序设备所涉及的危险有害因素类型相近，因此这里选用涵盖因素较多的拉伸弯 曲矫直机作为剖析对象进行说明。

行业内拉伸弯曲矫直机具有卷材拉伸、矫直、清洗、切边中的一种或多种功能，而矫 直机段往往添加清洗液，可能导致矫直机起火。纵剪生产线设置Iom左右深度的活套坑， 存在高处坠落风险。各精整设备均配置废边卷取机，存在防护不当废边割伤的风险。

精整加工生产过程中使用切边机、矫直机等各种机械设备，如导向辐、张力根、S 辐、矫直根等，旋转方向入口存在旋转部件夹入风险，若机械防护装置不齐全，个体防护 不当，生产操作人员误操作等均可能造成机械伤害。

主要危险因素：

(U)切头飞剪取样或处理卡钢时未停机，且将剪切模式设置在自动位置，导致手指 被剪断。

拉伸弯曲矫直过程中，使用大量用于润滑的清洗剂(溶剂油)，且清洗剂(溶剂油) 闪点较低，因矫直机长期工作导致轴承润滑失效，或机械变形导致摩擦发热，最终会导致 清洗剂(溶剂油)起火，发生火灾事故。免费资料老姚注安Q群：819223280

天然气在使用过程中，输送天然气的管道及阀门等存在泄漏风险，如果管道泄漏部位 在相对密闭的空间，可能发生火灾、爆炸事故。

拉伸弯曲矫直过程在扑灭清洗剂(溶剂油)火灾过程中采用Co2自动灭火系统进行 保护，CO?灭火系统启用时会产生大量的CO?气体，可能造成窒息。

矫直过程中清洗剂(溶剂油)产生的挥发性气体，若浓度过高或长时间吸入，会对 人体造成中毒、窒息危险。

精整工序中，高速切边机、纯拉伸碱液清洗段因其两层的设备工艺设计，人员在二层 维护、操作、走动过程中可能涉及高处坠落的风险。

带有活套坑的纵剪设备，人员在圆盘剪旁维护或进行废边相关操作时，也涉及高处坠 落的风险。

在机组进行上料、下料、换辗等吊运过程中配合不当、站位不当、违章操作、起重机 故障等均可能导致起重伤害的发生。

重点强调的是，在纯拉伸机组、高速切边机组的二层平台上作业、维护时，与起重机 械作业的交叉过程中存在较大风险。

精整设备生产时，卷材因拉力可能产生断带，导致卷材板面甩出，存在物体打击风 险。精整车间起重作业频繁，容易发生高处落物造成物体打击事故。

厂内机动车、过跨车等车辆运行过程，因超速、违章驾驶、空间狭小、视线不良，可 能导致被车辆撞击、挤压等不同类型的车辆伤害事故。

另外，精整区域的成品库通常设置有厂内自管铁路，经常有运输成品的火车往返，作 业人员容易被火车伤害。

精整区域电气设备较多，主电室管理不到位，现场配电箱、电源箱接地、接零不规 范，固定电气线路、临时电气线路老化、乱拉乱接、设备绝缘层破损，可能导致触电 事故。

纯拉伸机组所使用的碱液主要成分为氢氧化钠，意外接触可能导致作业人员灼烫。

(三)主要职业病危害因素分析及控制措施

剪切机、切边机等设备在运行过程中将产生噪声。

剪切机组和热平整拉伸机组头部设置除尘器，并确保其完好有效。

见本章第四节的相关内容。

第七节 有色金属压力加工安全技术

有色金属铝带压力加工是从铝锭和铝废料通过铝材熔炼、铸轧/铸造、热轧、冷轧、 切边、精整、退火等主要工序，最终形成铝卷材或铝板材的加工过程。铝板带加工初始坯 料的提供有两种方式：一种是直接使用铸轧方式把铸轧卷提供给冷轧工序进行压延；另一 种是通过铸造形成长方体板锭，经过锯切、说面、加热炉加热、热轧等工序形成热轧卷， 提供给冷轧工序进行压延O

铸轧机是熔炼铝水通过轧制熔体过滤后，在铸轧机轧辗内通水的同时，在压延和冷却 的通过作用下实现对铝液成型的连铸连轧。铸造机是对熔炼铝水通过轧制熔体过滤后，利 用铸造机的结晶器周边的强制冷却水进行强制冷却成型的方式。铸轧与铸造均通过铝液熔 炼炉、保温炉进行铝液熔化精炼，铝液温度一般在700 V左右，为高温金属液体，存在铝 液泄漏和遇水爆炸的危险。

有色金属热轧的危险因素及控制措施和职业病危害因素及控制措施见本章第四节的相 关内容。

有色金属冷轧的危险因素及控制措施和职业病危害因素及控制措施见本章第五节的相 关内容。

有色金属精整的危险因素及控制措施和职业病危害因素及控制措施见本章第六节的相 关内容。

退火炉是将铝卷材的中间产品或成品进行均匀化退火、中间退火、稳定化退火，从而 满足产品继续进行冷轧，达到产品需要的机械性能的工序。退火炉一般使用电加热或天然 气加热，也有使用窒息性气体氮气进行保护性退火。故存在天然气、氮气使用安全 问题。

铝板带压力加工过程还有锯切机、铤面机、切边机、轧辐磨床、锅炉、行车、叉车等 配套辅助设备，设备检修维护也存在各类风险。压力加工过程中产生的安全风险均可能对 生产过程产生影响，需要采取相应的安全控制措施予以防范控制。

一、熔炼及铸造安全技术

(―)工艺概述

1.熔炼

熔炼是铝合金加工过程中的首要工序。铝合金熔炼是采用加热的方式改变金属物态, 使基体金属和合金化组分按要求的配比熔制成成分均匀的熔体，并使其满足内部纯洁度、 铸造温度和其他特定条件的一种工艺过程。铝及铝合金熔炼工艺流程见表6-l0

表6-1铝及铝合金熔炼工艺流程

序号

工序

_________________简   介_________________

1

配料

根据合金成分，计算各种原料需要的数量，新铝、废料、中间合金及纯金属等

2

装炉

将准备好的原材料装入熔化炉内，根据炉子大小，可一次性或分批加入

3

熔化

冷料装炉完成后升温熔化，若熔化炉配置磁力搅拌，可开启搅拌加快冷料熔化

4

扒渣

冷料全部熔化后，通过机械扒渣装置或人工扒净熔体表面的浮渣_______

5

取样分析

对熔体进行取样分析，如果全部采用新铝(铝锭、电解铝液)可以不分析

6

调整成分

根据取样分析结果及合金成分控制要求，对成分进行调整__________

表6-1 （续）

序号

工序

简   介

7

取样分析

对熔体进行取样分析，确认成分在控制范围内，如果超标，进行补料或冲淡

8

炉内精炼

成分合格且温度达到精炼温度时，进行炉内精炼，一般采用喷粉精炼

9

扒渣

精炼完成后，扒净熔体表面浮渣

10

转炉

成分和温度均符合工艺要求后，将熔体转入保温炉（保持炉、静置炉）

11

炉内精炼

温度达到精炼温度时，进行炉内精炼，一般采用喷粉精炼

12

扒渣

精炼完成后，扒净熔体表面浮渣

13

炉内除气

若配置炉底除气系统，则进行炉内除气

14

熔体静置

便于熔体内部夹杂的充分上浮或沉淀，同时调整熔体温度在铸造要求的范围内

15

扒渣

将熔体表面的浮渣扒干净，避免卷入熔体

铝合金的熔炼设备有熔化炉、保温炉，按照热能源不同又可分为燃料加热式和电加热 式两种。燃料包括天然气、液化石油气、柴油、重油、焦炭等。在铝合金的熔炼过程中伴 有高温、有毒、易燃易爆物料产生。因此，如果管理不善或操作不当，容易引起铝熔体爆 炸、气体爆炸、中毒等事故。

通用熔炼铸造过程简述：装有固体料的加料车将固体料运至熔炼炉前，炉门打开 （圆形炉属于顶加料方式，通过揭盖机打开炉盖），固体料加入熔炼炉内，加满料后炉门 关闭。然后，熔炼炉燃烧系统启动，在炉内铝液达到熔池的1/3左右时，使用炉底电磁搅 拌装置进行搅拌使铝液温度和成分均匀，待铝液满足要求后通过传输流槽转入保温炉 中进行静置、保温，然后铝液通过保温炉倾斜，在重力作用下进入传输流槽内，经过 在线除气装置除气，再进入过滤装置过滤，最后通过铸造机上的分配流槽流入结晶器 内进行铸造。

2.铸造

铝合金铸造是一种使液态金属冷却成形为给定形状零件毛坯的方法。它是将符合铸造 要求的液态金属通过一系列转注工具浇入具有一定形状的铸模（结晶器）中，使液态金 属在重力场和外力场（如电磁、离心力、振动惯性力、压力等）的作用下充满铸模型腔， 冷却并凝固成具有铸模型腔形状铸件的工艺过程。

铸造机的用途是把化学成分、温度合格的铝液铸造成规定截面形状、内部组织均匀、 致密、具有规定晶粒组织结构、无缺陷的铸锭。目前，应用最多的铸造机是直接水冷立式 半连续铸造机，它可以生产各种铸锭。立式半连续铸造机按照铸锭从结晶器中拉出的牵引 动力可分为液压缸式、钢丝绳式和丝杠式。直接水冷式铸造中，当铝液通过分配流槽进入 结晶器，与铝液接触的结晶器壁带走铝液表面少量热量并形成凝壳，结晶器底部喷射到铝 液凝壳上的冷却水继续带走铝液结晶器凝固产生的热量。随着铝液逐步凝固的同时，引锭 平台在牵引力作用下下降，铸锭被缓缓拉出结晶器，随引锭平台进入铸造井，直至铸锭长 度达到要求后铸造结束。铝及铝合金铸造工艺流程见表6-2o

表6-2铝及铝合金铸造工艺流程

序号

工序

_________________简   介_________________

1

在线晶粒细花一

晶体自炉子流岀后，在流槽内加入晶粒细化剂，如铝養硼、铝钛碳等   一

2

在线除气  .

熔体通过在线除气装置的过程中，通E该装置将熔体中的氢和部分夹杂窿去 —

3

在线过滤

熔体通过在线过滤装置的过程中，通过该装置将熔体中的夹杂除去______

4

铸造

通过立式或水平铸造机将熔体铸造成合金锭，如扁锭、圆锭等________

5

取样 一

在铸造过程中，从浇注流槽内取化学嵐分试样           ——

6

检查

铸造完成后检査铸锭外观和中心裂纹等缺陷，缺陷铸锭直接回炉_______

在线除气过滤装置如图6-26所示。同水平铸锭生产示意图如图6-27所示。铸造示 意图如图6-28所TKC)

升降电机


图6-26在线除气过滤装置



1—流盘;2—流槽；3一分流槽；4一分流盘；5—结晶器

图6-27同水平铸锭生产示意图

（二） 主要辅助材料危险有害因素分析

铝加工熔炼工艺中使用的设备是熔炼炉，主要有燃气熔炼炉、电阻式熔炼炉、油炉， 用于燃气加热炉的气体燃料主要有天然气和发生炉煤气等，用于油炉的燃料主要是工业 燃油。

天然气中的主要成分是甲烷（CHQ ,其余有少量的乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、 丁烷（C4H2）、二氧化碳（Co2）、氮气（E）和微量氧气（。2）。天然气的爆炸极限为 4% -15% ,火焰最高温度为1950 aC ,其燃烧热值约为37800 kJ∕Nm3,是空气密度的 50% ~70% o发生天然气着火、爆炸的原因：

（1） 在天然气浓度较高的地方动火作业或从事产生激发能源的作业。

（2） 设备系统存在天然气泄漏，遇明火发生火灾爆炸。

（3） 切断天然气不彻底，没有完全切断燃气来源。如不堵盲板，而单靠阀门切断燃 气来源。

油炉一般使用工业燃油作燃料，工业燃油的密度在0.79 × 103 - 0. 92 X IO3 kg∕m3之 间，与空气混合的蒸气爆炸极限下限为1.4%,上限为6%。

燃料重油为黑褐色稠状可燃性液体，具有燃烧性能好、发热量大、含水低、灰分少等 特点，闪点大于130¾o对油炉使用不当或管理不善，就容易发生火灾或爆炸事故。燃料 重油蒸气闪点：10号油，65 cC ； 20号油，80V； 40号油，IOOcC; 80号油，110龙。

发生工业燃油着火、爆炸的原因：

（1） 点炉时，如果炉内油气浓度过高，会发生燃油爆炸事故。

（2） 油罐及输油管路如发生燃油泄漏，遇激发能源会发生火灾事故。

3-氯气

氯气属于剧毒品，为了提高产品质量，一些产品在精炼时需要使用氯气，在氯气精炼 过程中，如果发生气体泄漏，会造成氯气中毒事故。

（三） 主要危险因素分析及控制措施

1）火灾、爆炸

（1） 油气着火、爆炸：在装入熔炼炉的铝料里若含有大量的油污，包括不易燃烧的 润滑油等重油类时，在高温炉膛环境下所产生的油蒸气与空气混合，可形成爆炸性混合气 体，发生火灾爆炸事故。

（2） 铝液爆炸：熔炼时，熔炉内的液体温度大多处于750 OC以上的高温，炉膛温度 能达到900 ~ 1000 CC O在加料过程中，若带入的水、冰雪或潮气与熔融铝相遇时，过热到 沸点以上后立即变成蒸气，体积扩大为原始状态的1603倍，极易发生爆炸，爆炸的同时, 还伴随大量铝液爆喷和溢流的连锁反应，易造成严重烫伤和火灾事故。铝熔体在铸模 （结晶器）中铸造或浇铸，若使用的工具不合要求或操作不当时，容易跑流，铝熔体遇潮 湿或有水时，容易发生爆炸。

（3） 火灾：转炉、精炼、铸造过程中，铝熔体一旦泄漏遇到可燃物质易造成火灾。

金属液包及金属液包吊具的生产、使用、维修、检验、报废等不符合国家法律法规、 规范、标准的要求。起重机进行铸锭、铸造设备吊运操作，起重机械故障、人员操作不规 范均可能发生起重伤害事故。

在氯气精炼过程中，如果发生氯气泄漏，可能造成氯气中毒事故。

⑪液体燃料在管道中流动可能会产生火花导致油蒸气和空气混合气体燃烧和爆炸。 为消除静电，排油管道和构架必须接地。

⑫重油炉的车间内要配备泡沫灭火器和消防沙池。

⑬油炉必须配置有抽风罩的风机，提高职业卫生防护功能。

(四)职业病危害因素分析及控制措施

D化学有害因素

铝熔炼的加料、搅拌、扒渣过程中，产生的烟尘中含有Al2O3, So2、NOjt等物质。

熔炼炉为生产性热源，会产生高温。

熔炼炉、保温炉净化精炼使用低温高压液氮、液氫。液氮和液氯使用过程中汽化需要 吸热，汽化器结冰，可能造成低温危害。

见本章第二节的相关内容。

二、挤压与拉拔安全技术

(―)工艺概.述

有色金属压力加工中，绝大多数铝及铝合金管材、棒材、型材、线材(90%以上) 都是用挤压法、轧制法、拉拔法、旋压法生产出来的。就生产过程而言，管材、棒材、型 材主要采用挤压法生产，线材主要采用拉拔法生产。

挤压成型是对盛在容器(挤压筒)内的金属锭坯施加外力，使之从特定的模孔中流 出，从而获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法。按照结构形式分为立式挤压机和 卧式挤压机，按挤压方法分为正向挤压机和反向挤压机，按传动方式分为油压传动、水压 传动、机械传动。

拉拔生产主要是指铝及铝合金管材、棒材、型材、线材的拉伸及矫直。拉伸生产主要 有链式拉伸机、液压拉伸机及用于线材生产的圆盘拉伸机。这里的“拔”主要是指利用 张力矫直机的拉伸和扭转变形来消除制品的弯曲和扭转缺陷。张力矫直机多为床身式结 构，由动夹头、静夹头、床身、液压传动装置、上下料装置控制系统等组成。

联合拉拔机的布置如图6-29所示。

1—吸入辗和立矫直辍；2—水平预矫直；3—拉模座和清洗润滑装置；4—连续拉拔机；

5—■主传动减速箱：6—水平精矫直；7―立精矫直；8—打印导向辑,；9一夹头和飞锯；

10—信号发生器；11—送料裳

图6-29联合拉拔机冇置示意图

铝及铝合金管材、棒材、型材、线材在生产中，挤压机的动力传动方式由水泵蓄势器 传动逐步发展成自给液压泵直接驱动操作方式，同时也由手动操作、半自动操作发展到全 自动操作。

在挤压生产工艺中，常采用液压油或高压水作为挤压动力传递的介质。液压油或高压 水在泵的作用下，工作压力在20 MPa以上，常见的在20 ~ 32 MPa之间，如果压力管道出 现泄漏或其他故障,液压油或高压水在20 MPa以上的压力下突然释放,会对周围的人员、设 备造成物体打击事故。如果液压油喷射到高温物料或高温挤压筒等物件上后,会发生火灾。

在拉拔生产中，多采用链式传动方式，钢丝绳式和液压式拉拔在我国较少用于铝管棒 的拉制。液压式拉拔工艺中高压油系统出现故障、高压油泄漏，会对周围的人员、设备造 成物体打击事故。

挤压生产过程是在铸锭加热到一定温度后进行的作业，物料及挤压头、挤压筒的温度 都很高，容易发生灼烫事故。

铝材挤压及拉拔设备均有电气驱动及控制系统，铝锭加热往往釆用电加热炉进行加 热，如果电气系统发生故障或员工误操作，易发生触电事故。

挤压生产时，往挤压机内上铸锭、挤压过程、挤压模具更换以及加压成品吊运过程中 均会产生噪声。

挤压工艺一般都要采用加热炉对材料进行加热，炉子散发热量，尤其是在打开炉门 时，厂房内环境温度更高。

见本章第四节的相关内容。

见本章第二节的相关内容。

三、热处理和表面处理安全技术

热处理是通过加热、保温和冷却三个阶段，使铝及铝合金零件获得优良的机械、工 艺、物理和化学性能，满足加工和使用要求的一种工艺方法。热处理可分为普通热处理、 表面热处理和形变热处理三种基本类型。

(-)盐浴炉热处理主要危险因素分析及控制措施

盐浴热处理是将硝盐加热到500 CC左右，对铝材进行淬火或高温回火，操作人员接触 到高温盐液或热处理后的铝材时，极易发生灼烫事故。

盐浴炉利用电对硝盐进行加热，易发生触电事故。

员工接触热处理高温物料时易发生灼烫事故。

高温电炉周围存放易燃可燃物质，可能引发火灾。

热处理物料摆放不好，容易发生倒塌，造成物体打击事故。

36 V)要用软电缆连接，绝不容许使用普通电线。

从生产安全和职业卫生角度，进行感应加热处理时，各种频率的强电流和电磁辐射对 人体会造成一定伤害。若对电气设施管理不善，也容易发生触电事故。

D化学有害因素

主要是热处理及表面作业工艺过程中产生的烟尘。

机械零件的正火、退火、渗碳、淬火等处理工序都是在高温下进行的，车间内各种加 热炉、盐浴槽和被加热工件都是热源，这些热源均可能造成高温与强热辐射的工作环境。

利用高频电电炉进行热处理时，可产生高频电磁场职业危害。

见本章第四节的相关内容。

见本章第二节的相关内容。

四、锯切、铢面安全技术

(―)工艺概述

锯切工艺是釆用机床加工的方式，将经熔铸生产的铝铸锭头尾使用自动高速锯切片切 除的工艺。铤面工艺是采用机床加工的方式，将熔铸生产的铝铸锭两端除头尾之外的4个 面的表面使用说刀说削的工艺。板锭6个面经过锯切铤面后提供给立式推进式加热炉加热 后进入热轧工序。

(二)锯切、锐面的主要危险因素分析及控制措施

锯切、铳面存在的主要危险因素：火灾、机械伤害、起重伤害、车辆伤害、触电、高 处坠落、物体打击。

锯切、铳面工序使用机械液压、电气设备进行机械加工，存在火灾风险。

锯切机、说面机设备外围未设置带有电气联锁门的全封闭式防护网和“非岗位人员 严禁入内”警示牌，人员未经允许违章进入危险区域，可能造成机械伤害。

使用行车进行板锭上下料吊运操作，行车故障、人员操作不规范均可能导致起重伤害 的发生。板锭一般长度达到6 m左右，宽度1 ~2.5m,质量一般在15 ~30t之间，板锭覆 盖面积大，起重吊运过程中转动困难，人员在下方操作存在起重伤害危险。

铸轧厂房内叉车、厂内机动车、过跨车等车辆运行过程，因超速、空间狭小、人员视 线不良、违章驾驶等，可能发生车辆伤害事故。

5） 触电

电气设备如果发生绝缘失效、设备未进行可靠接地漏电，未使用手持安全电压工具， 可能发生触电事故。

6） 高处坠落

锯切、说面装置设备高处，加工废屑收集装置上部，厂房内超过2m的平台、楼梯， 均存在高处坠落危险。

7） 物体打击

物体未紧固或被冲击，可能导致物件飞出。

8） 铝粉尘起火、爆炸

铤面机铤屑通过通风除尘管道进行收集，末端一般设置铤屑破碎机、旋风除尘和湿法 除尘。铝粉尘收集过程可能产生静电，细的铝粉尘可能会散落在管道、屋架、地面，可能 存在铝粉尘起火，甚至爆炸的危险。

1） 防止火灾的控制措施

对液压设备和电气设备进行检查、维护保养，确保设备可靠。

2） 防止机械伤害的控制措施

锯切机、铢面机生产时，严禁在入口、出口方向位置站立，防止意外飞出物体打击。 设备应进行全封闭护网维护，设置安全门限位，防止人员进入设备加工核心区域。

3） 防止起重伤害的控制措施

使用行车进行板锭上下料吊运操作，行车故障、人员操作不规范均可能导致起重伤害 的发生。铸锭吊运使用长工具辅助推动转动和控制方向。

4） 防止车辆伤害的控制措施

厂房内叉车、厂内机动车、过跨车等车辆运行过程，因超速、空间狭小、人员视线不 良，可能导致发生车辆伤害事故。

5） 防止触电的控制措施

现场电气设备必须绝缘良好，进行可靠接地，使用手持电动工具，严格执行电工安全 操作规程。

6） 防止高处坠落的控制措施

锯切、饨面装置设备，加工废屑收集装置等高处作业面安全防护装置必须完好，高处 作业时必须佩戴安全带。

7） 防止铝粉尘起火、爆炸的控制措施

锯切机、铳面机铤屑通风除尘设备应可靠接地，电气设施符合防爆要求，设置防雷防 静电装置，管道、屋架、地面上堆积的铝粉尘应定期清理。

（三）职业病危害因素分析及控制措施

D粉尘

锯切、铳面工艺过程中会产生铝粉尘，铝粉尘可能会散落在管道、屋架、地面上，对 作业人员造成职业危害。

2)噪声

锯切、铤面工艺设备运行中会产生机械性噪声。

见本章第四节的相关内容。

五、锻压安全技术

(-)工艺概述

锻压是对塑性材料施加冲击力或静压力，使其在固态范围内分子发生流动，从而获得 具有一定形状、尺寸、内部组织和良好机械性能制件的压力加工方法。锻压可分自由锻 压、胎模锻压和模型锻压三种。锻压方法机械化和自动化程度不高，手工操作比较多，劳 动强度比较大，目前，普遍运用在我国的铝加工生产中。

铝合金毛坯件在锻压前都要进行加热，为了保证在规定的锻造温度范围内变形，改善 变形的均匀性，增加金属的流动性，以利于充满型腔，锻造铝合金用的模具也要进行预 热，预热温度为300 ~420 cCo

自由锻压一般是在没有模腔的两个平模或型模之间进行，它使用的工具形状简单、灵 活性大、制造周期短、成本低，但是劳动强度大、操作困难、生产率低，锻件的质量不 高、加工余量大，仅适用于对制件性能没有特殊要求且件数不多的情况。自由锻压往往需 要锻造车夹持锻件配合生产。

模型锻压有两种情况：一种情况是用其他设备预先制造出异形坯料，然后将坯料放在 模具上模锻；另一种情况是将切割好的毛坯直接放在锻模上模锻。铝合金在锻压机上模 锻，一般釆用预锻和终锻两个步骤。

模锻铝合金时，型槽必须润滑。常用的润滑剂有人造蜡、动物脂、含石墨的油等。目 前使用最为广泛的是石墨与机油混合的润滑油。与其他粉尘相比，石墨对人的危害微乎其 微，但不注意佩戴防尘口罩，长期接触石墨会造成尘肺病。

1)物体打击

锻造过程中，大型锻件需要有锻造车配合，用于锻件坯料的夹持、翻转等工作，与现 场工作人员进行交叉、配合作业，可能发生车辆伤害事故。

桥式起重机进行模具、锻件等吊运操作，起重机械故障、人员操作不规范等可能导致 起重伤害的发生。

锻压生产过程中，锻件、模具的温度很高，遇可燃物可发生火灾事故。

高压水泵站是为水压机提供动力的场所，水压往往在30 MPa以上，如果安全阀、压 力表、水位控制装置等失灵或水压机、压力罐、压力管道等出现故障，就会发生压力容器 爆炸事故。

锻造或矫直时，调整工件未使用专用工具处理。

D防止物体打击的控制措施

2)防止灼烫的控制措施

(D定期由技术监督管理部门对起重机械进行检测检验。

(四)职业病危害因素分析及控制措施

1.职业病危害因素分析

1)化学有害因素

更多免费资料老姚注安Q群：   -

总群819223280 建筑 1028036193 化工747012873 其他628721411

锻压工艺中用到的润滑剂有石墨与锭子油、气缸有混合的润滑油。

锻压生产时，往锻压机内上锻件、锻压过程及锻压成品吊运摆放过程中均会产生 噪声。

锻压生产中使用高温炉对锻压用材料进行加热，会产生高温。

2.控制措施

见本章第四节的相关内容。

见本章第二节的相关内容。

第七章煤气安全技术

第一节煤气基础知识

煤气作为气体燃料，具有输送方便，操作简单，燃烧均匀，温度、用量易于调节等优 点，是工业生产的主要能源之一。在冶金企业里煤气是高炉炼铁、焦炉炼焦、转炉炼钢的 副产品，又是冶金炉窑加热的主体燃料。此外，还可用煤气化的发生炉煤气和从油气田输 入的天然气，补充或调节煤气量的不足。

—、煤气的组成

煤气为可燃性混合气体，是由可燃气体（如一氧化碳、氢气、甲烷）和不可燃气体 （如氮气、二氧化碳）等组成。煤气和空气在一定比例下混合达到爆炸极限，遇激发能源 （如机械能、热能、光能、电能等）即产生爆炸；煤气中含有大量一氧化碳，散发在作业 场所时，容易使人中毒；天然气含有甲烷，散发在作业点或厂房内，易爆炸或使人窒息。 防止煤气中毒、着火和爆炸，是做好煤气安全工作的重要组成部分。

由于制气原料和煤气的生产、回收方法不同，所以各种煤气的组成部分及所占的百分 比也不同，冶金企业常见的有高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、发生炉煤气等。根据冶金 炉窑对热值的不同需要，高炉煤气与焦炉煤气混合，或者高炉煤气与天然气按一定比例混 合叫做混合煤气。

煤气的组成及性能见表7-l0            •

表7-1煤气的组成及性能

名称

单位

高炉煤气

转炉煤气

发生炉煤气

焦炉煤气

天然气

CH4

（体积）％

0.2 ~0.5

L 8左右

23 -28

95以上

（体积）％

0.3 ~ 1.3

QA

（体积）％

~ 1

0. 1 ~2

2-4

CO

（体积）％

23 ~30

60-70

23 -27

5 ~8

玮

（体积）％

2-4

<1.5

10-18

55-60

（体积）％

<0.8

<2

0.15 -0.5

0.4-1

CO2

（体积）％

16-18

15 -20

5 ~8

1.5-3

N?

（体积）％

51 ~56

10-20

48 -60

3 ~5

热值

kj∕m3

3349 -4187

6800-10000

3768 -6280

16800 -18900

35700-37800

表7-1 （续）

名称

单位

高炉煤气

转炉煤气

发生炉煤气

焦炉煤气

天然气

密度

kg∕m3

1.295

1.368

1. 125

0. 45-0. 55

0.7 ~0. 8

相对密度

0. 99

1.05

0. 8 -0.9

0. 34-0.42

0. 53 -0.61

着火温度

OC

730

530

650 ~700

550 ~650

550

理论燃烧温度

OC

1500左右

1300

2150

2300

二、煤气事故及事故机理

煤气事故主要是中毒、着火、爆炸，事故一旦发生，影响较大，易造成重、特大伤亡 事故，因此防止煤气事故应从了解事故机理着手，这样才能做到有效预防。

（―）煤气中毒机理

所谓煤气中毒是指一氧化碳中毒。CO具有多种引起缺氧的作用，是一种较强的窒息 性毒物。正常时人体中HbO2 （氧合血红蛋白）与其他正铁血红素分解产生的CO反应生 成HbCo （碳氧血红蛋白），其浓度为0.5%。只要HbCO不严重地干扰血液中。2的运输， 即HbCO的浓度低于20% ,是相对无害的。

C。与Hb （血红蛋白）结合成HbCO, Co与Hb之间的亲和力要比。2与Hb之间的 亲和力大200-300倍。CO与Hb结合的速度比。2与Hb结合的速度快，所需时间仅为后 者的l∕10o当吸入CO后，血浆中CO便迅速把HbO2中的。2排挤出来，形成HbCOO CO 亦和肌红蛋白（Mb）结合，其化学亲和力为。2的30 -50倍，一旦结合后形成HbCO和 MbCO, CO的解离是较缓慢的，排出方式主要是通过肺。在常压下，HbCO脱离速度仅为 HbO2的1/3600,空气中CO由血液释放的半量排除期平均为320 min,如吸入一个大气压 的纯氧可缩短排除期至80. 3 min,吸入三个大气压的纯氧可缩短到23. 3 minO这是高压氧 舱治疗CO中毒的理论基础。

急性中毒发病较急，症状严重，通常分轻度中毒、中度中毒、重度中毒三级。

轻度中毒：血液碳氧血红蛋白浓度小于30% O中毒者出现头痛、头昏、头沉重、恶 心、呕吐、全身疲乏等症状；有的出现轻度至中度意识障碍，但不会昏迷。中毒者离开中 毒场所，经过治疗或不经过任何治疗，数小时后或次日即可好转。

中度中毒：血液碳氧血红蛋白浓度为30% ~50% o中毒者除上述症状加重外，面部 呈樱桃红色，呼吸困难，心跳加快，意识障碍表现为浅至中度昏迷，经抢救可恢复。

重度中毒：血液碳氧血红蛋白浓度高于50%。患者深度昏迷或有意识障碍，且具有 下列症状之一：脑水肿，休克或严重的心肌损害，肺水肿，呼吸衰竭，上消化道出血，脑 局灶损害。重度中毒死亡率高，存活者也常有后遗症。

（二）煤气爆炸机理

爆炸是系统的一种非常迅速的物理的或化学的能量释放过程，在这个过程中，系统内 物质所含的能量迅速转变为机械能以及热和光的辐射。爆炸具有三大特征，即放热性、瞬 时性和放出大量气体。

煤气爆炸必须具备三个条件：一是煤气和空气（或氧气）在煤气管道、设备或炉窑 里混合，二是煤气浓度达到爆炸极限，三是要有激发能源。三个条件同时存在才能发生爆 炸。防止煤气爆炸事故可从三个方面釆取措施，但重点是控制煤气和空气的混合，使其达 不到爆炸极限。表7-2所列为各种煤气的爆炸极限。

表7-2煤气爆炸极限

煤气种类

______ 爆炸极限（体积）∕%

_______下限_______

_______上限________

______高炉煤气______

30.8

89.5

______焦炉煤气

4.5

35.8

______转炉煤气______

18.2

83.2

______发生炉煤气

21.5

67.5

爆炸极限在安全工作中得到广泛应用，可燃气体在空气中的浓度低于某一极限时，氧 化反应产生的热量不足以弥补散失的热量，则燃烧不能进行；浓度超过某一极限时，由于 缺氧也无法燃烧。爆炸极限可用于评定可燃气体的火灾危险性大小；作为确定可燃气体火 灾危险性类别的标准，确定建筑物的耐火等级，评定气体生产、贮存的火灾危险性类别及 设计厂房通风系统、防爆电器的选型等，可作为制定安全生产操作规程的依据。

（三）煤气燃烧机理

燃烧是可燃物质与氧或氧化剂剧烈化合而放出光和热的物理化学反应。在燃烧过程 中，物质会改变原有性质而变成新的物质。

燃烧应具备的条件：可燃物质，助燃物质，激发能源。三个条件在燃烧过程中缺一不 可，统称燃烧三要素。但即使具备了燃烧三要素，也不一定发生燃烧。因此，燃烧三要素 只是发生燃烧的三个必要条件，三者共同作用才能发生燃烧。

第二节煤气安全要求

—、平面布置

炼铁、焦化、炼钢企业以及煤气发生站都应视为污染企业或车间。为防止交叉污染， 企业与企业之间，煤气生产车间与其他车间之间，煤气设施之间，煤气设备与建筑物之 间，以及煤气设施与生活间、办公室之间应有安全距离，对风向的要求应符合有关规定。

散发烟气、粉尘等污染物较大的生产区应布置在散发烟气、粉尘等污染物相对较小的 生产区全年最小频率风向上风侧，将厂前区、居住区布置在全年最小频率风向下风侧。

平面布置时宜将可能产生严重职业性有害因素的设施远离产生一般职业性有害因素的 其他设施，应将车间按有无危害、危害的类型及其危害浓度（强度）分开；在产生职业 性有害因素的车间与其他车间及生活区之间宜设一定的卫生防护绿化带。

高温车间的纵轴宜与当地夏季主导风向相垂直。当受条件限制时，其夹角不应v45。。 高温热源应尽可能地布置在车间外当地夏季主导风向的下风侧；不能布置在车间外的高温 热源,应布置在天窗下方或靠近车间下风侧的外墙侧窗附近。

煤气站区的厂房布置，其防火间距应符合《建筑设计防火规范》（GB 50016）的有关 规定。煤气站主厂房的正面，宜垂直于夏季最大频率风向；室外煤气净化设备，宜布置在 煤气站主厂房夏季最大频率风向的下风侧。循环水系统、焦油系统和煤场等建（构）筑 物，宜布置在煤气站主厂房等的夏季最大频率风向的下风侧，并应防止冷却塔散发的水雾 对周围环境的影响。

焦化企业煤气净化车间应布置在焦炉的机侧或一端，其建（构）筑物最外边线距焦 炉炉体边线不应小于40 mo当采用捣固炼焦工艺，煤气净化车间布置在焦侧时，其建 （构）筑物最外边缘距焦炉熄焦车外侧轨道边缘不应小于45 m （当焦侧同时布置有干熄焦 装置时，该距离为距干熄炉外壁边缘的距离）。煤气冷却、净化系统的各种塔器与厂区专 用铁路中心线的距离应不小于20 m,与厂区主要道路的最近边缘的距离应不小于10 mo

转炉煤气回收净化系统的设备、机房、煤气柜以及有可能泄漏煤气的其他构件，应布 置在主厂房全年最小频率风向的上风侧o各单体设备之间以及它们与墙壁之间的净距应不 小于1 mo

高炉厂区办公室、生活室应设置在离高炉IOom以外的地方。为便于人员操作，各单 独设备（洗涤塔、除尘器等）间的净距不少于2m,设备与建筑物间的净距不少于3mo

有煤气设施的区域属危险区域，不应设置与本工序无关的设施及建（构）筑物。避 免将生产必需的仪表室和值班室,设在经常可能泄漏煤气的设备附近。

煤气危险区域，包括高炉风口及以上平台、转炉炉口及以上平台、煤气柜活塞上部、 烧结点火器及热风炉、加热炉、管式炉、燃气锅炉等燃烧器旁等易产生煤气泄漏的区域和 焦炉地下室、加压站房、风机房等封闭或半封闭空间等，应设置一氧化碳监测报警装置。 高炉、转炉、钢水连铸、加热炉和煤气柜等煤气区域的有人值守的主控室、操作室和人员 休息室等人员较集中的地方以及在可能发生煤气泄漏、聚积的场所，均应设置固定式一氧 化碳监测报警装置。报警信号应发送至现场报警器和有人值守的控制室或现场操作室的指 示报警设备，并且进行声光报警。

对于工业噪声的控制：首先，应控制声源，选用低噪声的工艺与设备；其次，应采取 消声或隔声措施，振动筛、放散阀、煤气鼓风机、除尘风机、工业泵等噪声大的设备均应 釆取隔声措施或配置消声器，设置隔声间，办公室、值班室、控制室、工人休息室应釆取 隔声措施；最后，噪声大的岗位应加强个体防护，佩戴耳塞等防护用品。

炉顶、炉前等高温作业场所的休息室应釆取空调等降温措施，加强作业现场的通风， 设置供应含清凉饮料的专用房间和设施。

凡产生粉尘的地方尽可能密闭，结合局部抽风除尘，使密闭系统内保持一定负压，防 止粉尘外逸。所采取的密闭系统，应便于观察、操作和检查，必须设置操作口应尽可能 小，通风吸尘口应接近粉尘发生部位，排尘方向应与粉尘运动方向一致。

可能存在或产生有毒物质的工作场所应根据有毒物质的理化特性和危害特点配备现场 急救用品，设置冲洗喷淋设备、应急撤离通道、必要的泄险区及风向标。

二、 煤气平衡

煤气发生设备在正常生产时，煤气发生量一般是较稳定的，但在发生事故或有计划停 产检修时，煤气产量变化较大，相应出现煤气压力波动。此外，煤气用户的使用量也是波 动的。因此，煤气生产和使用中的调节平衡，是保证安全生产的重要措施。

煤气调节平衡可利用煤气柜稳压，利用缓冲用户稳压，利用剩余煤气放散装置稳压。 剩余煤气放散装置不仅在生产中用以放散过剩煤气，在发生事故时还可作为应急措施。

三、 煤气混合站和加压站

冶金企业各生产系统，由于产品的品种不同，生产工艺不同，炉窑加热制度不同，所需 要的煤气流量、压力、发热量也不同，因此需要设置混合站、加压站调节煤气配比及压力。

煤气混合站和加压站的建筑物属防火、防爆区域，根据其配置方式和设施，按煤气爆 炸下限可分为：焦炉煤气及其他爆炸下限小于10%的煤气或混合煤气的加压站厂房，属 具甲类火灾危险性、有爆炸危险的厂房；爆炸下限大于或等于ιo%的转炉煤气、发生炉 煤气和混合煤气加压站的厂房，属具乙类火灾危险性、有爆炸危险的厂房。

煤气混合站和加压站的火灾危险性分类及耐火等级见表7 - 3。

表7-3煤气混合站和加压站的火灾危险，性分类及耐火等级

______________名   称______________

火灾危险性类别

耐火等级

__________焦炉煤气加压站主厂房__________

______Φ______

二级

_________转炉煤气抽气机室及加压机室_________

乙

二级

__________发生炉煤气加压站主厂房__________

乙

二级

混合煤气加压站主厂房（当混合煤气发热值大于12552 kj∕m3, 爆炸下限小于10%时，煤气混合站按甲类生产厂房设计）

乙

二级

___________煤气混合站管理室___________

—

二级

____________煤气加压站管理室___________

—

二级

依据上述煤气混合站和加压站的火灾危险性分类及耐火等级（表7-3）,可以确定其 防火间距，如焦炉煤气加压站主厂房为甲类生产厂房。甲类生产厂房与其他厂房、仓库 （耐火等级为一、二级）的距离应大于12m,与民用建筑（裙房，单、多层）的距离应大 于25 m,与高层民用建筑的距离应大于25 m,与重要公共建筑的距离应大于50 m,与架 空电力线的最近水平距离应大于电杆（塔）高度的1.5倍，与厂内铁路中心线的距离应 大于20 m,与厂内主要道路路边的距离应大于IOm,与厂外道路路边的距离应大于15 m 等。另外，对煤气加压站的厂房及设施还有下列要求：

（1） 单独设置有爆炸危险的甲、乙类生产厂房，建议采用敞开式或半敞开式。其承 重结构釆用钢筋混凝土或钢框架、排架结构。

（2） 有爆炸危险的甲、乙类生产厂房应设置泄压设施，其泄压面积应按照《建筑设 计防火规范XGB 50016)中厂房(仓库)的泄压面积计算公式进行计算确定。

四、煤气管道

为便于维护检修，冶金企业的煤气管道应架空敷设，这样泄漏煤气时不仅可以及时发 现处理，而且还可避免地面杂散电流腐蚀管道。若架空敷设有困难，也可埋地敷设。但 是，发生炉煤气、高炉煤气、转炉煤气等管道，因其CO含量比较高，严禁埋地敷设。

（6）架空煤气管道与建筑物、铁路、道路和其他管线的最小水平净距，应符合表7-4的规定。

表7-4架空煤气管道的最小水平净距            m

序号

建筑物或构筑物名称

最小水平净距

一般情况

特殊情况_____

1

房屋建筑________

5

3

2

铁路（距最近边轨外侧）_____

3

2

3

道路（距路 _______

1.5

0.5

4

架空电力 线路外侧 边缘

电压1 kv以下

1.5

电压1 ~20 kV

3

电压35-IlOkV

4

5

______绝缘电缆（无套管）

1.2

6

____电缆套管、桥架或电缆沟

1

7

其他地下平行敷设的管道

1.5

8

熔化金属、熔渣出口及其他火源

10

可适当缩短，但应采取隔热保护措施

_____融化金属铁路运输线

9

煤气管道

0.6

0.3

10

_______皮带通廊边缘

3.0

注：1.架空电力线路与煤气管道的水平距离，应考虑导线的最大风偏情况。

（7）煤气管道与铁路、公路及其他线路交叉时的最小垂直净距，按表7-5的规定选取。

表7-5架空煤气管道的最小垂直净距             m

序号

建筑物和管线名称

最小垂直净距

管道下

____管道上    .

1

______厂区铁路轨顶面______

6.0

2

_______厂区道路路面_______

5.0

3

_______人行道路面_______

2.5

4

架空电力 线路

电压1 kV以下

1.5

3.0

电压1 ~30 kV

3.0

3.5

电压 35-HOkV

不允许架设

4.0

5

架空索道（至小车底最低部分）

3.0

6

______电车道的架空线

1.5

7

其他管道

管径V 300 mm

同管道直径，但不小于0.1

同管道直径，但不小于0.1

管径N300 mm

0.3

0.3

注：1.表中序号1不包括行驶电气机车的铁路。

2.架空电力线路与煤气管道的交叉垂直净距，应考虑导线的最大垂度。

新建、改建的高炉脏煤气、半净煤气、净煤气总管一般架设高度：管底至地面净距不 低于8m (如该管道的隔断装置操作时不外泄煤气，可低至6m),小型高炉脏煤气、半净 煤气、净煤气总管可低至6 m；新建焦炉冷却及净化区室外煤气管道的管底至地面净距不 小于4.5m,与净化设备连接的局部管段可低于4.5mo

五、煤气设备与管道的附属装置

煤气设备与管道的附属装置包括安全装置、隔断装置、放散管、排水器、补偿器、泄 爆装置、流量孔板、平台、梯子及警告牌等。

(-)隔断装置

煤气隔断装置是重要的生产装置，也是重要的安全装置。煤气隔断装置的基本要求： 安全可靠，操作灵活，便于控制，经久耐用，维修方便，避免干扰。冶金企业常用的煤气 隔断装置主要有以下几种。

焦炉煤气、发生炉煤气管道的隔断装置不能使用铜质部件，因此类煤气中的H2S、 NH3等对铜质部件有腐蚀作用，尤其Nil’能与铜离子生成络合物，络离子易溶于水，如 釆用铜质的，部件易发生变形，以致造成强度不够，气密性不好。寒冷地区的隔断装置要 釆取防冻措施。凡是经常检修的部位应设可靠的隔断装置。

(二)补偿器

管道因输送煤气高于常温以及季节等因素，本身发生热胀冷缩，其长度发生变化，当 温度变化较大或管道较长时，由管道变形产生的应力有可能超过管道本身极限应力而使管 道破裂，或使与管道连接的设备、支架遭到破坏，因此需安装补偿器或借助于管道弯曲部 分的变化进行补偿。

补偿器有填料型、鼓形、方形、波纹等形式。目前，广泛应用的是波纹补偿器。

（三） 排水器

排水器在煤气管网中的作用是排出冷凝水、其他积水和污物，以保证管道内不积水。

排水器按密封煤气的方式分为干式、水封式排水器。水封式排水器可分为立式、卧式 水封式排水器。立式水封式排水器根据本体水封级数不同分为单级、多级水封式排水器。

排水器的安全要求主要有两个：一是水封的高度，水封式排水器水封的有效高度应取 煤气计算压力加500 mmH2O与煤气计算压力1. 2倍的较大值，并不得小于3 m,高压高炉 从剩余煤气放散管或减压阀组算起300 m以内的厂区净煤气总管排水器水封的有效高度， 应不小于40 kPa；二是给水与排水都要与供水管道和排水沟可靠隔断，主要是防止停水时 煤气窜入水管，而排水口与下排水管断开是防止排水器冒煤气时煤气进入地沟。

排水器不能设在生活间窗外或附近地区，可设在露天，但寒冷地区应釆取防冻措施； 设于室内的排水器，应有良好的通风条件；排水器应设有清扫孔和放水的闸阀或旋塞；每 只排水器均应设检查管头；排水器的满流管口应设漏斗；排水器装有给水管的，应通过漏 斗给水；排水管应设闸阀或旋塞，加上、下两道阀门。

排水器冒煤气的主要原因：由于误操作，风机升压过高造成排水器跑冒煤气；低压煤 气管网窜入了大量的高压煤气，会在排水器跑冒煤气；排水器水封、桶体、隔板等处腐蚀 穿孔使排水器水封有效高度不够，导致跑冒煤气；自动排水器失灵、设备冻坏，排水器保 温气量过大而又无法充水，也会有煤气从排水器冒岀。

处理排水器冒煤气事故，应先将排水器下水管阀门关上，查找故障原因。做好防护准 备工作，作业区域严禁火源，禁止行人通过以免煤气泄漏对人造成伤害。作业人员应戴好 防护用具，作业时要两人以上，设专人监护。如排水器本身跑冒煤气，只需予以更换；如 非排水器本身缺陷，可重新装水运行（高压排水器装水时应将高压放气头打开，自动排 水器则须用撬棍撬开装水）。

（四） 放散管

煤气设备和管道上的放散管，可分为吹刷煤气放散管、剩余煤气放散管和事故放散管 三种。

（1） 吹刷煤气放散管。在下列位置应安设放散管：

——煤气设备和管道的最高处；

——煤气管道以及卧式设备的末端；

—煤气设备和管道隔断装置前;

——管道网隔断装置前后，支管闸阀、蝶阀等在煤气总管旁0.5 m内，可不设放散 管，但超过0.5 m时，应设放气头。

放散管口应高出煤气管道、设备和走台4m,离地面不小于Iom。厂房内或距厂房20m以 内的煤气管道和设备上的放散管，管口应高出房顶4 m。厂房很高，放散管不经常使用时，其 管口高度可适当减低，但应高出煤气管道、设备和走台4mo不应在厂房内或向厂房内放散煤 气。放散管口应采取防雨、防堵塞措施。放散管根部应焊加强筋，上部用挣绳固定。放散管的 阀门前应装有取样管。煤气设施的放散管不应共用，放散气集中处理的除外。

（2） 剩余煤气放散管。应安装在净煤气管道上并控制放散，其管口高度应高出周围 建筑物，一般距离地面不小于30 m,山区可适当加高，所放散的煤气应点燃，并有灭火 设施。经常排放水煤气（包括半水煤气）的剩余煤气放散管，应设有消声装置。

六、煤气设备的计算压力

在煤气设备的设计中，计算压力是个重要参数，也是计算水封有效高度，进行气密性 试验的主要依据。计算压力小于IO5 Pa,可只进行气密性试验。煤气管道的计算压力，见 表 7-6。

表7-6煤气管道的计算压力

____煤气管道类别____

_________计算压力_________

常压高炉至半净煤气总管的管道

高炉炉顶最大工作压力_______________________

高炉净煤气总管及以后的管道

剩余煤气自动放散装置最大设定压力（净高炉煤气管道系统设有自动煤 气放散装置时，计算压力等于高炉炉顶的正常压力）

高压高炉至减压阀组前的管道

高炉炉顶的最大工作压力______________________

减压阀组后的煤气管道

煤气自动放散装置的最大设定压力__________________

焦炉煤气吸气管_____

抽气机所产生的最大负压力的绝对值_________________

焦炉净煤气管道

煤气自动放散装置的最大设定压力（净煤气管道系统没有自动放散装置 时，计算压力等于抽气机最大工作压力）

热煤气发生炉煤气管道

发生炉出口自动放散装置的设定压力__________________

加压机（抽气机）入口前管道

剩余煤气自动放散装置的最大设定压力________________

加压机（抽气机）出口后管道

加压机（抽气机）入口前的管道计算压力+加压机（抽气机）最大升压

_____混合煤气管道_____

按混合前较高的一种管道压力计算__________________

转炉煤气抽气机前煤气管道

抽气机产生的最大负压力的绝对值__________________

______天然气管道______

最大工作压力

七、煤气管道的试验

进行煤气管道的试验时，应注意：检査管道各处连接部位和焊缝合格后，才能进行试 验，试验前不应涂漆和保温；试验前应将不能参与试验的系统、设备、仪表及管道附件等 加以隔断；必须拆卸泄爆装置，设置盲板部位应有明显标记和记录；管道系统试验前，应 用盲板与运行中的管道隔断；管道以闸阀隔断的各个部位，应分别进行单独试验，不应同 时试验相邻的两段；在正常情况下，不应在闸阀上堵盲板，管道以插板阀或水封隔断的各 个部位，可整体进行试验；用多次全开、全关的方法检查闸阀、插板阀、蝶阀等隔断装置 是否灵活可靠；检查水封、排水器的各种阀门是否可靠，测量水封、排水器水位高度；排 水器凡有上下水和防寒设施的，应进行通水、通蒸汽试验；清除管道中的一切脏物、杂 物，放掉水封里的水，关闭水封上的所有阀门，检查完毕并确认管道内无人，封闭人孔 后，才能开始试验；试验过程中如遇泄漏或其他故障，不能带压修理，测试数据全部作 废，待正常后重新试验。

（一） 煤气管道的强度试验

强度试验是作为检查煤气管道明显缺陷的预试压，因为煤气正常运行的压力远小于管 道和焊缝的实际机械强度值。

强度试验的试验压力：架空管道应为计算压力的1.15倍，埋地管道应为计算压力的 1. 5 倍。

强度试验压力应逐级缓升，首先升至试验压力的50% ,检查有无泄漏和异常现象, 然后将试验压力以10%为间隔逐级升压，每级稳压5 min,直至达到所要求的试验压力为 止。强度试验时，稳压时间应不少于Ih,以无泄漏，目测无变形为合格。

（二） 煤气管道的气密性试验

新建或大修后的煤气设备必须进行气密性试验，这是检查施工质量的重要环节，也是 保证煤气安全运行的重要手段。

经检查合格后的低压煤气管道（压力＜0. 098 MPa）以及经强度试验合格后的中压管 道（压力⅛0. 098 MPa）,可进行气密性试验。

试验压力应符合表7-7的规定。

试验的允许泄漏率标准应符合表7 -8的规定。

表7-7气密性试验压力               Pa

_______管道部位

试验压力

加压机前

_________室外管道_________

计算压力+5000 （但不小于20000）

_________室内管道_________

计算压力+15000 （但不小于30000）

加压机、

抽气机后

_________室外管道_________

加压机、抽气机最大升压+20000

___室内管道.

加压机、抽气机最大升压+30000

常压高炉（炉顶压力小于30 kPa）的煤气管道 （包括净化区域内的管道）

50000

高压高炉

______减压阀组前煤气管道

______炉顶工作压力的LO倍______

减压阀组后净煤气管道

50∞0

________常压发生炉污煤气、半净煤气管道

炉底最大送风压力（但不应低于3000）

_____转炉煤气抽气机前煤气冷却、净化设备及管道

计算压力+5000

表7-8允许泄漏率标准

管道计算压力/Pa

___管道环境___

试验时间/h

每小时平均泄漏率/%

<105

室内外、地沟及无围护结构的车间

2

1

⅛105

室内及地沟

24

0. 25

室外及无围护结构的车间

24

0.5

注：管道计算压力大于或等于10’Pa的允许泄漏率标准，仅适用公称直径为0.3m的管道，其余直径的管道的压力降

标准，尚应乘以按下式求出的校正系数C： r 0.3

F

式中Dl——试验管道的公称直径，mo

架空煤气管道气密性试验泄漏率的计算式为

0=+(1-紗)X1OO%                 (7-1)

式中    A——每小时平均泄漏率,％ ;

Pi、P2--试验开始、结束时管道内气体的绝对压力，Pa;

、T2——试验开始、结束时管道内气体的绝对温度，K；

t--试验时间，ho

(三)地下煤气管道的气密性试验

在进行气密性试验前应检查地下管道的坐标、标高、坡度、管基和垫层等是否符合设 计要求，试验的临时加固措施是否安全可靠；对于仅需做气密性试验的地下煤气管道，在 试验开始之前，应釆用压力与气密性试验压力相等的气体进行反复试验，消除泄漏点，然 后进行正式试验。此外，也应遵守对架空管道试验前的要求。

地下煤气管道应将土回填至管顶50 Crn以上，为使管道中的气体温度和周围土壤温度 一致，需停留一段时间后才能开始气密性试验，不同的管径其规定的停留时间不同，不同 的试验压力釆用不同的试压时间。

八、煤气柜

煤气柜分湿式和干式两种。按照《危险化学品重大危险源辨识XGB 18218),煤气属 于该标准表1范围内的危险化学品，当煤气柜中煤气量超过20 t即构成重大危险源。重大 危险源辨识、分级过程举例如下。

假设某钢铁厂设有一座转炉煤气柜(V = 50000 m3),气柜最大工作压力p = 3. 08 kPa (表压)，最高温度为60 Y ,当地大气压= 101. 325 kPao依据《危险化学品重大危险源 辨识》(GB 18218)和《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》,对该气柜是否构成危险化 学品重大危险源和属于哪一级别重大危险源进行判定。已知转炉煤气密度p = 1. 35 kg∕m3, 温度为OtC,压力为101. 325 kPa,转炉煤气临界量Q =20 t。

q =噜 P                   (7-2)

POl

将已知数据代入，则g = 50000 XE +瞟)滾3 X 1.35 =57. 02⑴。

R = ÷>⅛+^⅜ + "• +8制=2∙。X2∙ 0 X (萼)=11.4

50 >RN10,由此确定该气柜重大危险源的级别为三级。

因此，该转炉煤气柜构成三级危险化学品重大危险源。

干式煤气柜在运行中煤气压力稳定，较适合钢铁企业煤气管网稳压的要求，干式煤气 柜按其结构形式可分为阿曼型、克隆型和威金斯型。

煤气柜不能建在居民稠密区和大型建筑、仓库、通信和交通枢纽等重要设施附近，并 应布置在通风良好的地方。湿式螺旋式煤气柜不能承受强烈的风压，故不宜建在强台风侵 袭的地区。

煤气柜周围应设有围墙、安全警示牌、消防车道和消防设施,柜顶应设防雷装置。当煤 气柜容积小于或等于200000 m3时,柜体外壁与围墙的间距不宜小于15. 0 m；当煤气柜容积 大于200000 m3时，柜体外壁与围墙的间距不宜小于18. 0 mo

湿式煤气柜的防火要求以及与建筑物、储罐、堆场的防火间距应符合表7-9的规定。 干式煤气柜的防火间距：当所储煤气密度比空气大时，应按表7-9的规定增加25% ；当 所储煤气密度比空气小时，可按表7-9确定。

表7-9湿式煤气柜的防火要求以及与建筑物、储罐、堆场的防火间距    m

防火间距

名 称

VWloot) m3

IoOO m3 < V ≤10000 m3

IoO(X) m3 <7 ≤50000 m3

50000 m3<V ≤100000 m3

IOOOOO m3 < V ≤3000∞ m3

甲类物品仓库

明火或散发火花的地点

甲、乙、丙类液体储罐 可燃材料堆场

______室外变、配电站______

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

高层民用建筑

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

裙房，单、多层民用建筑

18.0

20.0

25.0

30.0

35.0

其他建筑

耐火等级为一、二级

12.0

15.0

20.0

25.0

30.0

耐火等级为三级

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

耐火等级为四级

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

注：V为湿式煤气柜的总容积。

《建筑设计防火规范》（GB 50016）规定到50000 m3≤V≤ IooOOO m3湿式煤气柜的防火间 距，要求数个固定容积储罐的总容积大于200000 m3时，分组布置。《钢铁冶金企业设计防 火标准》（GB 50414）对IOoOOO m3 V V≤300000 m3湿式煤气柜作出了规定，见表7-90

湿式煤气柜之间、干式煤气柜之间、湿式煤气柜与干式煤气柜之间的防火间距，不小 于相邻较大罐直径的1/2 o .

煤气柜与铁路、道路的防火间距应符合表7-10的规定。

表7-10煤气柜与铁路、道路的防火间距            m

名称

厂外铁路线中心线

厂内铁路线中心线

厂外道路路边

厂内道路路边

主要

次要

Ig 气 ⅞~

25.0

20.0

15.0

10.0

5.0

煤气柜在设备结构上要采取以下措施：

湿式煤气柜每级塔间水封的有效高度，应不小于最大工作压力的L5倍；煤气柜出入 口管道一般分开设置，管道上应设隔断装置，并在最低处设排水器；在设计时考虑煤气柜 地基下沉可能引起的管道变形，管道连接处应留有伸缩的裕度；煤气柜上应有容积指示装 置，柜位达到上限时关闭煤气入口阀，并应有放散设施及煤气柜位降到下限时，自动停止 向外输出煤气或自动充压的装置；寒冷地带，湿式煤气柜的水封应采取相应的防冻措施； 煤气柜柜顶和柜壁外的爆炸性气体环境危险区域应按《爆炸危险环境电力装置设计规范》 (GB 50058)要求划分。

干式煤气柜的外部电梯和内部吊笼必须釆用防爆型。

干式煤气柜应设现场控制室，干式煤气柜的控制、监视和报警等信号应送至24 h有 人值守处。

干式煤气柜运行与维护岗位应按储存气体性质配置便携式一氧化碳检测报警器，并配 备防爆型无线对讲机和防爆手电筒等设施。

干式煤气柜活塞上部应设置固定式一氧化碳检测器，其监测信号应送到干式煤气柜的 控制室并设置声光报警的显示和记录，还应符合下列规定：对储存无毒燃气的干式煤气 柜，在达到爆炸下限的20%时应有报警信号；对储存有毒燃气的干式煤气柜，在有毒燃 气泄漏到活塞上方达到国家现行有关工作场所有害因素职业接触限制所规定的浓度限值 时，应有报警信号。

干式煤气柜区内严禁烟火。干式煤气柜柜体侧板外侧6m范围内不应有障碍物、腐蚀 性物质和易燃物。

运行中的干式煤气柜柜体侧板外侧40 m范围内的动火作业应执行动火审批制度。

下列干式煤气柜作业应制定安全技术措施和应急预案：柜体基础模板施工，稀油密封 型干式煤气柜浮升法安装、柜顶固定和活塞落底，膜密封型干式煤气柜柜顶整体吊装，柜 体涂装，调试，柜体检修。

活塞下部严禁出现负压。

干式煤气柜防爆分区应按《爆炸危险环境电力装置设计规范＞(GB 50058)的要求划 分，其中：干式煤气柜活塞与柜顶间的空间和煤气进出口管地下室应为防爆1区，干式煤 气柜外部电梯机房和井道内的电气装置应按防爆2区配置。

在制造和施工过程中，湿式煤气柜的检验对保证煤气设施的质量和安全十分重要，施 工结束后应检查柜体内外涂刷的防腐油漆和水槽底板上浇的沥青层，并应进行升降试验， 以检查各塔节升降是否灵活可靠。有条件的企业可进行快速升降试验，升降速度为LO~ 1. 5 m∕min0没有条件的只做快速下降试验。升降试验应反复进行，不少于2次。

湿式煤气柜安装完毕后应进行气密性试验。气密性试验的方法分为涂肥皂水的直接试 验法和测定泄漏量的间接试验法两种。

直接试验法是在各塔节及钟罩顶的安装焊缝全长上涂肥皂水，然后在反面用真空泵吸 气，以无气泡出现为合格。

间接试验法是往气柜内充空气，充气量约为全部贮气容积的90% o以静置1天后的 柜内空气标准容积为起始点容积，以再静置7天后的柜内空气标准容积为结束点容积，起 始点容积与结束点容积比较，泄漏率不超过2%为合格。测定的柜内空气容积可用下式换 算成标准容积：

V - y 273(g+∕>-ω)                    (7-3)

N - * 101325(273 +t)                          〈 丿

式中VN——标准状态下的气体容积，m3;

K——测定的(平均温度为Z及大气压力为B)柜内空气容积，m3；

B——在湿式煤气柜的1/2高度处测定的大气压，Pa;

P——湿式煤气柜工作压力，Pa;

ω--湿式柜内饱和水蒸气分压，Pa;

t——充入湿式煤气柜内空气各点的平均温度,龙。

气柜在静置7天的试验期内，每天都必须测定一次，并选择日出前、微风时、大气温 度变化不大的情况下进行测定，如遇暴风雨等温度波动较大的天气，测定工作应顺延。

干式煤气柜气密性试验与湿式煤气柜相同。采用油封结构的干式煤气柜，还要检查柜 侧壁是否有油渗漏。

稀油密封型干式煤气柜油封供油泵的油箱应设蒸汽加热管，密封油在冬季要釆取防冻 措施；底部油沟应设油水位观察装置。干式煤气柜除设内外部电梯外，还应设救护提升装 置，在活塞上部工作时必须备有一氧化碳检测报警装置及空气呼吸器。

第三节煤气设施

燃烧加热用或其他目的使用煤气的炉、窑、机组都要设有煤气低压报警和联锁自动切 断装置、炉上支管系统煤气置换装置、各类煤气和热工的仪控装置及冷凝水排除装置，并 保证这些装置灵活可靠。

一、煤气设施使用

二、煤气设施的维护与检修

硫化物自燃，长期检修的设备，检修前应对设备采取降温、保湿的措施后，再打开上下人 孔和放散管等，保持设施内部的自然通风；备用的煤气设施应间歇性地通入惰性气体，防 止自燃。             ,

作业区域或煤气设施内的一氧化碳含量超过200 mg∕m3 ( 160 PPm),以及开展煤气作 业应急处置与救援时，必须在落实个人安全防护措施后方可实施。

煤气设备或管道动火时，动火部位要可靠接地，装压力表须与附近仪表室联系，以测 量设备或管道内的煤气压力；煤气区作业只准用电焊，严禁用气焊。

在备用的煤气设备或管道内动火时，首先要可靠地切断煤气来源，并用蒸汽吹扫。动 火前要将动火处l∙5~2m以内的焦油、沉积物铲干净或通上蒸汽。经一氧化碳含量分析 后，还应进行含氧量分析，且测爆合格后，方可动火。

三、煤气管道不停输带压开孔、封堵技术

煤气管道不停输带压开孔、封堵技术主要应用在不降低煤气管网压力，保证管线正常 运行的情况下，对管线进行维修、加接旁路、更换管段和管线局部改道等的施工作业以及 处理管线内部故障等。煤气管道不停输带压开孔、封堵，避免了煤气管网停止运行对煤气 用户正常生产、生活带来的影响，具有良好的经济效益和社会效益。

从事煤气管道不停输带压开孔、封堵作业的单位应获得特种设备安全监督管理部门颁 发的作业许可证，参与开孔、封堵设备操作的人员应经过专业培训，并持证上岗。封堵作 业应参照执行《钢质管道带压封堵技术规范》(GB/T 28055)。

煤气管道不停输带压开孔、封堵一般按照如下工艺流程进行。

(-)开孔、封堵作业准备

封堵作业坑    动火作业坑    封堵作业坑

~7^∖         隔墙      隔墙

/W 〃4 z½<S Z>X×       ∕⅞<'

图7-1封堵作业坑示意图

开孔前应用氮气或蒸汽将焊接到管道上的管件和组装到管道上的板阀、开孔机等部件 中的空气进行置换。同时对部件进行密封性检验及整体试压，试验压力宜等于管道运输压 力，不应超过运输压力的1.1倍。密封性试验或试压不合格的应检修更换。

管道改造时按焊接工艺规程进行焊接，焊缝应进行无损检测。

(十)拆除旁通管路

1 一封堵器；2—封堵结合器；3一封堵夹板阀；4-封堵三通；5-压力平衡短节;

6一隔离囊(墙)；7—维修改造管段；8—封堵头；9一旁通三通；

IO-旁通夹板阀；11—旁通管路

图7-2管道不停输机械封堵工艺示意图

(十一)下塞堵

四、抽堵盲板作业

带煤气抽堵盲板作业是一项很危险的作业，为确保安全，作业前应向煤气防护站或安 全部门提出申请，经批准后方可进行。

(-)盲板的厚度和直径

盲板厚度应按下式计算：

h=KD /ɪ- +C                    (7 -4)

y [σ]

式中 h--盲板厚度，mm;

D--管道计算直径，mm；

K—系数，取0.5 (常压堵板或盖板取0.45)；

P——计算压力，MPa;

[σ]——许用应力，MPa;

C——安全裕度，取1.5 ~2 mm。

盲板直径D计算式为

Z)=O. 318S+2H-10                     (7-5)

式中D——盲板直径，mm；

S——法兰附近管道外圆周长，mm;

H—法兰螺栓孔至管道外壁的距离，mmo

盲板用钢材制作，要无砂眼，两面光滑；边缘无毛刺，至少有I个手柄，直径较大的 盲板应该有2-3个手柄。尽量避免拼接，如果拼接则要求打剖口，双面焊且必须经过探 伤检测。

垫圈厚度及大小:垫圈直径小于IOOO mm时,垫圈厚度为3 mm,垫圈直径大于1000 mm 时，垫圈厚度为4~5mm;垫圈直径与盲板直径相同；垫圈宽度通常为25~30mm,要留 1~2个手柄，并用高压石棉绳沿垫圈两侧顺铺，铺满铺平并用麻绳缠紧，轻轻打平。此 外，应在使用盲板垫圈时备有高压石棉绳。

(O抽堵盲板前应釆取措施尽可能降低带煤气作业段的煤气压力。

第四节检 测

一、煤气安全检测方法

（一） 化学分析法

化学分析法利用煤气中的各种成分与相应的化学物质反应来分析煤气各成分的百分含 量。奥氏法是最早使用的化学分析法，做法是量取一定体积的气样，使之依次通过几种专 用的吸收溶液，根据气体体积的减少，可得出CO2、CmHn,。2、CO等成分的百分含量, 然后加氧燃烧，即可根据燃烧后气体减少的体积和生成CO2的体积，得出H2和CH4的百 分含量。化学分析法特点是劳动强度大，污染环境，分析结果不精确，重现性差，且分析 组分不全。所用仪器有奥氏分析仪、韩氏分析仪、苏氏分析仪等，统称奥氏类气体分 析仪。

（二） 电化学传感器检测法

当气体通过半透膜进入传感器时，在电介质的作用下发生化学反应，并在电化学传感 器的收集极收集电子，形成微弱电流，通过放大线路，再经过A/D转换，即可从液晶显 示屏上直接读出所测的Co气体浓度。电化学传感器反应灵敏、准确度高，已被广泛 应用。

（三） 光谱吸收法

光谱吸收法的原理是当波长连续的光源照射气体分子时，与气体分子振动、转动或电 子运动频率相同的特定波长的光将被气体吸收，光强发生衰减，通过检测衰减的程度可分 析气体的浓度。目前，应用较为广泛的有红外气体分析仪、紫外气体分析仪及激光气体分 析仪。

（四） 氧化結法

稳定的氧化错的结晶在高温下（600龙以上），四价的错被二价的钙或三价的钮所置 换，形成氧离子空穴，变成良好的氧离子导体，在氧化错管内外两侧涂制舶电极，根据管 两侧气体中氧的浓度比，可测定氧的浓度。

（五） 顺磁法

利用氧的顺磁性，带动悬挂在非线性磁场中的哑铃使之偏转，经光电装置来测定氧气 的浓度。

（六） 热催化法

根据气体在检测元件上的催化燃烧引起的温度上升和电阻率变化测定可燃气体浓度。

（七） 气相色谱分析法

气相色谱分析法是利用被分析物质在色谱柱中的气相和固定相间分配系数的微小差别 来测定气体组分的。当两相作相对流动时，被分析物质在两相间作反复多次分配，使原来 微小差别变大，从而使气体内各组分得以分离。

气体混合物（气样）由载气携带作为流动相通过固定相，分离后的单一气体组分从 固定相中依次流出，经色谱检定器转换成电信号输岀，并由记录仪记录，再通过微机算出

. 269 .

气样各组分的百分含量。色谱检定器有热导池检定器和离子化检定器两种。

二、检测仪器、设备

为确保工业煤气使用过程中的人身和设备安全，国内外普遍在生产的关键部位设置固 定式检测报警装置，作业人员在煤气危险区域配备便携式报警装置。

便携式检测报警器分为不带记忆型和带记忆型两种：不带记忆型检测报警器可在现场 直接给出气体浓度，但不能贮存数据；带记忆型检测报警器既可在现场直接给出所测气体 浓度，又可以把所测数据贮存起来供以后査看。便携式检测报警器还有组合型的，有 “二合一”“三合一”“四合一”等组合形式，一个仪表可以同时监测几种气体。

固定式检测仪器有在线测试型和扩散型两种：前者用于监测生产线中的气体，后者用 于监测气体的泄漏情况。固定式检测仪器的检测头有多种形式，标定方法也各不相同，有 的要求在清洁的环境中标定，有的在现场就可标定。固定式报警器以前多采用并联式连接 方法，现在可采用串联式连接方法。

煤气加压站房、风机房、煤气柜等封闭或半封闭空间等，应设置一氧化碳检测器。检 测报警点的设置应满足《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》（GB/T 50493）、 《工作场所有毒气体检测报警装置设置规范》（GBZ/T 223 ）的规定。

（1） 在生产或使用可燃气体及有毒气体的工艺装置和储运设施的区域内，对可能发 生可燃气体和有毒气体的泄漏进行检测时，应按下列规定设置可燃气体检（探）测器和 有毒气体检（探）测器：

（2） 下列可能泄漏可燃气体、有毒气体的主要释放源应布置检（探）测点：

（3） 释放源处于露天或敞开式厂房布置的设备区域内，检（探）测点与释放源的距 离宜符合下列规定：

①当检（探）测点位于释放源的全年最小频率风向的上风侧时，可燃气体检（探） 测点与释放源的距离不宜大于15 m,有毒气体检（探）测点与释放源的距离不宜大于 2 mo

②当检（探）测点位于释放源的全年最小频率风向的下风侧时，可燃气体检（探） 测点与释放源的距离不宜大于5m,有毒气体检（探）测点与释放源的距离不宜大于1 m。

（4） 可燃气体释放源处于封闭或局部通风不良的半敞开厂房内，每隔15 m可设一台 检（探）测器，且检（探）测器距其所覆盖范围内的任一释放源不宜大于7.5mo有毒气 体检（探）测器距释放源不宜大于lm。

（5） 比空气轻的可燃气体或有毒气体释放源处于封闭或局部通风不良的半敞开厂房 内，除应在释放源上方设置检（探）测器外，还应在厂房内最高点气体易于积聚处设置 可燃气体或有毒气体检（探）测器。

第五节煤气事故的预防与抢救

预防煤气事故应从分析煤气中毒、着火、爆炸的发生机理入手，从以下几个方面考 虑：防止煤气从设施中泄漏如防止车间和作业场所空气中一氧化碳含量超过国家标准，以 避免煤气中毒事故的发生等；防止煤气和空气混合形成爆炸性气体，如控制设施中氧含 量、通入惰性气体等；控制激发能源等。同时，应制定发生煤气中毒或着火、爆炸事故时 的抢救措施，准备抢险设备。

每个生产、供应和使用煤气的企业，应设煤气防护站或煤气防护组，并配备必要的人 员，建立紧急救护体系。防护站应经常组织检査煤气设备及其使用情况，对煤气危险区域 定期作检测分析，发现隐患，及时向有关单位提出改进措施，并督促按时解决。审查各单 位提出的带煤气作业（包括煤气设备的检修，运行时动火焊接等）的工作计划，并在实 施过程中严格监护检查，及时提出安全措施及参与安排抽堵盲板、开孔等特殊煤气作业。

一、煤气事故的预防

（-）煤气中毒事故的预防

（1） 加强煤气安全管理。对于煤气作业人员，应进行生产操作及安全技术培训考核， 合格后方准上岗工作。制定严格的岗位责任制，并确保实施。

（2） 从生产设施的密闭式入手，提高系统的自动化程度，防止和减少一氧化碳在生 产环境中形成危及人的健康与安全的浓度；加强对生产环境的一氧化碳浓度监测和警报。

（3） 采取措施，降低作业过程中的中毒危险，如设备或管道检修时，首先要把设备 或管道内煤气吹扫干净（煤气设施内部气体置换是否达到预定要求，应按预定目的，根 据含氧量和一氧化碳分析或爆发试验确定）;新建或大修的煤气设备及管道要进行强度或 气密性试验；在煤气区域工作，须两人以上，并要携带便携式一氧化碳检测报警器。一旦 发生煤气泄漏，则要站在上风侧监视，严禁任何无关人员进入危险区域，同时立即通知有 关单位处理。

（4） 采取有效的个体防护，建立煤气中毒事故的抢救和急救体制，配备必要的防护 器具和急救器材，如一氧化碳检测报警器、空气呼吸器等，平时要经常检查，确保器具有 效。佩戴时，也须认真检查，尤其注意不应在煤气危险区域摘掉口罩、鼻卡或面具。进入 高浓度一氧化碳环境中工作时，一定要戴好防护面具，控制时间，并有足够的监护和抢救 措施。

煤气发生爆炸除煤气与空气混合必须达到一定浓度外，还必须有激发能源。因此，杜 绝这两个条件同时出现，即可防止爆炸事故发生。

二、防护及急救设备

煤气事故的防护及急救设施主要包括呼吸器、通风式防毒面具、充填装置、万能检查 器、苏生器、隔离式自救器、担架、各种有毒气体分析仪、防爆测定仪及供危险作业和抢 救用的其他设施(如对讲电话)，并应配备救护车和作业用车等。

根据《呼吸防护用品的选择、使用与维护｝(GB∕T 18664)中呼吸防护用品分类方法, 呼吸器分为过滤式和隔绝式两种(表7-11)O

表7-11呼吸防护用品分类

过滤式

隔绝式

自吸过滤式

送风过滤式

供气式

携气式

半面罩

全面罩

正压式

负压式

正压式

负压式

过滤式呼吸器借助过滤材料，将空气中的有害物质去除后供呼吸使用。

隔绝式呼吸器是将使用者呼吸器官与有害空气环境隔绝，从本身携带的气源或导气管 引入作业环境以外的洁净空气呼吸器。

在冶金企业中，背负式压缩空气呼吸器、氧气呼吸器、长管式呼吸器、逃生呼吸器等 呼吸器的使用较为广泛。

背负式压缩空气呼吸器由背板、压缩空气瓶、面罩和呼吸量需求阀组成，将清洁的空 气压缩在钢瓶中供使用。空气呼吸器是煤气救护和防护重要的及常用的设备之一，根据现 场情况和呼吸时间要求，可配置大小不同的气瓶，一次充气后可供一个中等强度工作量的 人员连续使用60~80min,且具有低压报警功能，当气瓶中气压低于5 MPa时即鸣叫报 警。使用空气呼吸器前要进行功能检査：打开气瓶，观察压力表的压力是否充足；展开腰 带、肩带、背板，检査是否完好；打开气瓶，戴好面罩，吸气，吸气阀被激活。憋住呼 吸，装置应平衡听不到泄漏声；继续呼吸，呼出的空气应容易从呼吸阀流出；按吸气阀的 橡胶盖中央，检査补充供气；关闭气瓶阀，正常呼吸，使系统排气，压力表指示为零时, 憋住呼吸，面罩粘住面部，表明密封良好；压力降到5 MPa时，应有哨声报警。

氧气呼吸器根据使用时间长短不同分为2 h氧气呼吸器、3 h氧气呼吸器、4 h氧气呼 吸器三种。工作人员从肺部呼出的二氧化碳大部分被吸收剂吸收，少量未被吸收的二氧化 碳与氧气瓶中的氧混合成含氧的气体供工作人员呼吸。氧气瓶是一种小型高压容器，稍有 不慎就可能造成着火爆炸事故。因此，该呼吸器已逐渐被淘汰。

长管式呼吸器可以长时间向使用者供气，而且免去了背负钢瓶的负担，更有利于操 作。供气方式有钢瓶供气和现场压缩空气系统供气，也可由带 滤毒装置的气泵直接供气，可供2人或3人以上同时作业。

逃生呼吸器适用于现场紧急情况下使用，使用者把呼吸面 罩套在头上，其附带的小气瓶将自动连续提供1O~15 min的新 鲜空气，可有效地在5 ~ 10 min内使现场人员得到保护，以便逃 离有毒气体的现场。逃生式呼吸器的供气方式有过滤式和压缩 空气式两种。


自动苏生器（图7-3）是自动进行正负压人工呼吸的急救 设备，它能把含有氧气的新鲜空气自动输入伤员肺内，然后又 自动将伤员肺内的气体抽除并连续工作。

自动苏生器的工作原理如下：高压氧气由氧气瓶经减压器

进入配气阀，在配气阀上有三个接头，带喷嘴的接头1与唾液 图7-3自动 瓶相连接；并用细的吸引胶管经遇险人员的鼻孔插入口腔内，    苏生器示意

利用喷嘴喷射造成的负压吸取堵塞于呼吸道内的黏液或污物。

这一工作要在人工呼吸前进行。接头2与自动肺相连接，以便对遇险人员进行人工呼吸。 接头3与带调节气囊的面罩相连接，用于对已恢复呼吸能力的遇险人员补给氧气。在抢救 中毒人员时应注意：将中毒者头偏向一侧，解开衣扣腰带；扩口，检查喉腔；插入吸引管 抽黏液；清理口腔，压舌器放在舌根上；戴好面罩,调整自动肺；自动肺动作紊乱时，调 慢自动肺频率，改为自主呼吸。

高压氧舱是指医疗上给病人进行氧气治疗用的高压密封舱。将病人放入富氧空气的舱 内，逐渐增加舱内气压到2~3个绝对大气压，然后让病人吸入并渗入氧气。在高压下给 氧，可以迅速提高血液氧含量、血氧张力和氧弥散率，从而改善全身细胞和组织的氧合情 况。对中毒人员进行高压氧治疗，特别是对煤气中毒人员的抢救，治愈率高达97. 6% O

常见的高压氧舱有单人舱和多人舱两种，前者只能容纳1个煤气中毒者，特点是造价 较低，可随汽车移动，但需医务人员随车护理。后者分为3个舱室：进行外科手术的手术 舱，容纳一批中毒者同时进行高压氧治疗的舱，医务人员进出的过渡舱。

高压氧舱禁忌证包括：

上述第(1)条为绝对禁忌证，第(2)~(6)条为相对禁忌证。

三、煤气事故的抢救

(-)煤气中毒事故的抢救

煤气中毒事故的现场与一般事故发生后的现场不同，爆炸、坍塌、机械事故等发生后 现场不保持原有的危险状态，而中毒事故发生后现场一般保持原有的危险状态。所以，进 行中毒事故现场抢救时，救护人员首先应做好个人自身的防护。

(二)煤气爆炸事故的抢救

煤气设备一旦发生爆炸，不仅损坏设备本身，还有可能伤人，而且可能发生煤气中 毒、着火事故，或者产生第二次爆炸。抢救爆炸事故应首先救人，救护人员进入有残余煤 气区域时应戴防护面具，抢救组织者应釆取有效措施防止事故扩大。

(三)煤气着火事故的抢救

煤气设施着火时，处理正确，能迅速灭火；若处理错误，则可能造成爆炸事故。灭火 时，应设法降低煤气压力或局部停止使用煤气；往着火的设施内通入大量的蒸汽或惰性气 体；保护周围设施不被烧红或烧坏。

应该注意的是，如果扑灭了火焰，煤气不经过燃烧直接外泄，则危险区域的作业人员 可能会发生中毒事故，处理不当还可能发生爆炸事故。所以处理煤气燃烧事故，应由事故 单位、消防队和煤气防护站共同组成临时指挥机构，以便统一指挥；应设立警戒范围，灭 火人员要做好自我防护准备；对已被烧伤的病人，不可盲目处理创面，应由医务人员处 理，并及时送医院诊治。

第八章冶金企业常用气体生产与 使用安全技术

世界上有几十万种无机物，上千万种有机物，它们在不同状态条件下，均以固态、液 态、气态三种相态形式存在。每种物质随着环境条件的变化，其相态相互转换。因此，物 质的相态是相对的，是有一定条件的。只有环境条件确定后，再讨论气体、液体、固体才 有意义。各国的实际状况不同，界定的标准存在差异，难以统一。ISO/FDIS 11622： 2005 中对气体界定为，压力为L 013x105 Pa,温度为20龙时完全是气态，或在50 CC时蒸汽压 超过3 X IO5 Pa的任何物质。

冶金企业涉及的气体众多，其中最常见的气体主要包括：氧气、氮气、煤气、氢气、 氧气等。在本书第七章已对煤气安全技术进行了系统分析，本章重点对氧气、氮气、氢 气、氧气等气体及气瓶充装安全技术作简要介绍。

第一节空气的组成和空气分离的基本方法

一、空气的组成

通常状况下，空气的主要成分是氮气、氧气，此外，还有氧气、気气、氨气、氯气、 显气等稀有气体（表8-l）0这些稀有气体被广泛应用在国防、科研及工业上。

表8-1空气的主要成分

空气的主要成分

组分含量/%

______液化温度/Y_______

78. 12

-195. 8

__

20. 93

-183.0

__

____m___

0.934

-185.9

気气

1.821 XlO-3

-246. I

5. 24×10^4

-268.9

__

1. 14x10-4

-153.3

__

鼐气

8.7 ×10^6

-108. 1

氢气

5 XlO"5

-252.8

空气中除上述气体和灰尘外，还包括水分、二氧化碳及碳氢化合物（表8-2）o在常

压下，当温度低于OtC时，水分将凝结成固体状态（冰），当温度低于零下78. 6龙时, 氧化碳将凝结成固体状态（干冰）。

表8-2空气的其他成分

_____空气的其他成分

组分含量/%

______液化温度/Y_______

H2O

0. 1 -2.8

0

CO2

3.5 XlO"2

-78.6

CH4

1 xlθ^4 ~3×10"4

-161.5

NO

5 ×10^5

CO

6 X 10^6 -1 XlO"4

________________ɑɜ________________

1 XlO-6 -1 xl0-5

_______CA_______

1 XlO-6 -1 xl0-5

_______CΛ_______

0~2x10-4

C2H2

0~l X10-4

C3H8

O-IXIO-5

_______________C4∏10_______________

0-2×10~5

C5H12

0 ~8 ×10^7

二、空气分离的含义和基本方法

（一） 空气分离的含义

空气分离就是利用物理或者化学方法将空气混合物各组分分开，获得高纯氧气、氮气 及一些稀有气体的过程。

（二） 空气分离的基本方法

空气的主要成分是氮气和氧气，它们分别以分子状态存在，均匀地混合在一起，通常 要将它们分离出来比较困难，目前工业上主要有三种实现空气分离的方法。

（1） 深度冷冻法（又称低温法）：先将空气通过压缩、膨胀进行降温，直至空气液 化,然后利用氮气、氧气汽化温度（沸点）的不同（在标准大气压下,氧气的沸点为-183Y, 氮气的沸点为-195. 8 Y ）,沸点低的氮气相对于氧气要容易汽化的特性，在精儲塔内让 温度较高的蒸气与温度较低的液体不断相互接触，低沸点组分氮较多地蒸发，高沸点组分 氧较多地冷凝，使上升蒸气中的氮含量不断提高，下流液体中的氧含量不断增大，从而实 现氧氮分离。

要将空气液化，需将空气冷却到-173 CC以下的温度，这种制冷叫深度冷冻（深冷）； 而利用沸点差将液态空气分离的过程称之为精馅过程。深度冷冻法实现空气分离是深冷与 精馋的组合，是目前应用最为广泛的空气分离方法。

（2） 吸附法：利用多孔性物质分子筛对不同的气体分子具有选择性吸附的特点，对 气体分子不同组分有选择性地进行吸附，得到较高纯度的产品。吸附法分离空气流程简

单，操作方便，运行成本较低，但不能获得高纯度的产品。               .

第二节氧气、氮气和氧气的生产安全技术

一、氧气、氮气和氯气制取工艺流程概述

空分装置是集精储塔、换热器、吸附器、循环液体泵等设备于一冷箱中，包括各类阀 门、仪表等的总称。内压缩空分装置制取工业氧气、氮气和氯气的工艺流程如图8-1 所示。

图8-1内压缩空分装置制取工业氧气、氮气和氢气的工艺注程

具体过程如下：从大气吸入的原料空气经过空气过滤器滤去灰尘杂质后，进入空气压 缩机，加压后进入空气冷却塔降温洗涤，随后进入分子筛纯化器清除空气中的水分、二氧 化碳和部分碳氢化合物。

净化后的空气分为两股：一股进入冷箱主换热器与返流的污氮气和产品气换热后进入 下塔进行精偕。另一股经空气增压机进一步压缩后再分为两股：一股相当于膨胀量的空气 从增压机一段抽出经膨胀机的增压端增压后经气体冷却器冷却，进入冷箱主换热器并从中 部抽出后进入膨胀机进行膨胀，膨胀后的空气与出主换热器的低压空气汇合后，进入下塔 进行精偕；另一股气体经增压机继续增压，进入主换热器换热冷却，节流后进入下塔。

空气进入下塔经初步精搐后，在下塔底部获得液化空气(简称液空)，在下塔顶部获 得纯氮。从下塔底部抽取的液空送入上塔相应部位作为上塔回流液。从下塔顶部抽取的纯 液氮一部分作为下塔回流液，另一部分送入上塔相应部位作为上塔回流液，同时抽取一部 分液氮直接进入液氮贮罐。液氮贮罐内的液氮可经过液氮泵给液氮槽车加液，也可经过低 温液体泵加压经高压汽化器汽化后经管路送到气瓶充装岗位进行氮气瓶充装。

经上塔进一步精僭后，在上塔底部获得纯液氧，经液氧泵加压至所需压力后进入主换 热器复热出冷箱得到氧气产品，进入氧气减压阀组，分配到管道客户。液氧产品从主冷凝 蒸发器底部抽出送入进液氧贮罐。贮罐中的液氧可通过液氧泵进行液氧罐车加注，也可经 过液氧泵加压经高压汽化器汽化后送到氧气充装间进行氧气瓶充装。从上塔顶部得到纯氮 气，经主换热器复热后出冷箱经氮气压缩机加压后送入减压阀组减压后作为产品输送至使 用客户。

从上塔中部抽取一定量的気馆分进入粗氯塔进行精馆，除去気馅分中的氧。经粗氯塔 精偕得到粗氧气，送入精氯塔的中上部，并在精氯塔中进行氧氮分离，最后在精気塔底部 得到高纯度的产品液氯送入贮罐。液氯贮罐中的液気可经过液体泵给罐车加注，也可经过 低温液体泵加压经高压汽化器汽化后经管路送到气瓶充装岗位进行氧气瓶充装。

二、氧气、氮气和氯气安全生产的基本要求

(-)选址及其他要求

1-检漏、裸冷

空分设备基本具备开工条件后，常温下对各部设备本体和接口，管路焊口，法兰盘和 仪器仪表接口全面进行检查，避免发生施工安装过程中因遗漏或施工质量等原因造成的 跑、冒、滴、漏隐患。

常温检查完成后，冷箱内装填绝热材料之前，要用空气介质对整套系统进行降温，在 低温下进行检漏。

在空气压缩机启动前，要将空气过滤室内的过滤网全部更新或吹扫干净，检查压缩机 的油、水、电、气均处于正常状态，报警系统灵敏可靠。保证各部位的阀门动作正常，仪 表校验零点正常。空气压缩机运转正常后，逐步增加加工空气量，查看过滤室阻力是否正 常。投入预冷系统和分子筛。观察分子筛净化器的压力和温度变化，确保水分和二氧化碳 的清除质量。送入精儲塔的下塔底部，确保精懼塔的工作压力稳定。

主塔是空分能否正常运行的关键，是保证氧气、氮气和氧气的纯度和产量的主要设 备。先将空气通过压缩、膨胀降温，直至空气液化，再利用氧、氮的汽化温度(沸点) 不同，沸点低的氮相对于氧要容易汽化这个特性，在精僭塔内让温度较高的蒸气与温度较 低的液体不断相互接触，液体中的氮较多地蒸发，气体中的氧较多地冷凝。使上升蒸气中 的含氮量不断提高，下流液体中的含氧量不断增大，以此实现将氧氮分离。

在主塔工作正常情况下，经过压缩、净化并冷却后的空气进入下塔底部自下而上地穿 过每块塔板，至下塔顶部便得到一定纯度的气氮。下塔塔板数越多，气氮纯度越高。氮进 入冷凝蒸发器的冷凝侧时，由于它的温度比蒸发侧液氧温度高，被液氧冷却变成液氮。一 部分作为下塔回流液沿塔板流下，至下塔塔釜便得到含氧36% -40%的富氧液空；另一 部分聚积在液氮槽中经液氮节流阀后，送入上塔顶部作为上塔的回流液。

下塔塔釜中的液空经节流阀后送入上塔中部，沿塔板逐块流下，参加精偕过程。只要 有足够多的塔板，在上塔的最下一块塔板上就可以得到纯度很高的液氧。液氧进入冷凝蒸 发器的蒸发侧，被下塔的气氮加热蒸发。蒸发出来的气氧作为上升蒸气自下而上穿过每块 塔板进行精搐，气体越往上升，其中氮浓度越高。

双级精储塔可在上塔顶部和底部同时获得纯氮和纯氧，上塔顶部的纯氮气可以作为产 品直接取出。也可以在冷凝蒸发器的蒸发侧和冷凝侧分别取出液氧和液氮。内压缩流程取 部分液氧通过液氧泵加压后通过主换热器汽化后作为气体产品送出。

从精偕塔上塔的适当部位抽取气相氯懼分，进入粗氯塔进行精储。在粗氧塔顶部是粗 氯冷凝器，冷源是来自液空过冷器后的液空。从粗氯塔上升的粗氧气大部分被粗氧冷凝器 冷凝下来作为回流液，在粗氧塔n （图8-1）底部的液体通过循环液氯泵增压后送入粗 氯塔I （图8-1）塔顶作为粗氧塔的回流液。在粗氧冷凝器中部分粗液氧被送入精氯塔 的中上部，并在精氯塔中进行氯氮分离。在精赢塔底部是精氯蒸发器，热源是来自下塔顶 部的压力氮，在精気塔顶部是精氯冷凝器。冷源为节流后的液氮。粗液気在精範塔内精 偕，除去氯中的氮，最后在塔釜中得到高纯度的产品液氧。

为长期贮存液体，必须釆用有效的绝热措施。通常是双层结构，内容器（亦称内胆） 内贮存液体，内容器与外容器（外壳）之间形成绝热夹层，以减少由传导、对流或辐射 而导入内容器的热量。

低温液体容器的工作压力，需按使用要求确定。固定式低温液体容器主要用于低温液 体的贮存，它安装在低温液体的生产地、使用点或供液站。运输式低温液体容器将低温液 体从生产地或供液站运往使用地点。低温液体容器是贮存和运输液化气体的设备的总称， 也是杜瓦容器、贮液器和储槽的统称。图8-2和图8-3所示为5 m3低温储罐与常压珠 光砂堆积液体储罐的结构示意图。

接槽车



⅛IU

真空泵

增压器

—1⅞ - T 一 t⅞-







F残液放空

图8-2 5 π?低温储罐结构示意图



图8-3常压珠光砂堆积液体储罐结构示意图


气体输送的方式主要有压缩机和液体泵两种形式。压缩机输送是将气体增压后出口达 到使用压力，通过管路送入使用单元。液体泵是用来输送低温液体（如液氧、液氮、液 M）的特殊泵，它的用途是将低温液体从压力低的场所输送到压力高的场所。包括储罐 内的液体由低温液体泵增压送入管道和高压汽化器。其在空分装置中的主要作用或是用于 液体循环；或是从储槽抽取液体压入汽化器，汽化后送给用户。

（三）氧气、氮气和氯气生产的主要设备

空气中含有大量尘埃，空气压缩机在长时间高速运行中，存在的粉尘会造成机器内部 的叶轮、叶片等部件的磨损、腐蚀和结垢，缩短机器使用寿命，因此须设置原料空气除尘 过滤器。

过滤过程：在压缩机吸气负压作用下，吸入周围的环境空气。当空气穿过高效过滤筒 时，粉尘由于重力、静电、接触被阻留在滤筒外表面，净化空气进入净气室后由出风管 送出。

自洁过程：当计算机发出指令，电磁阀启动并驱动隔膜阀，瞬间释放一股压力为 0.4~0. 6 MPa的脉冲气流，经专用喷头整流喷岀，文氏管卷吸、密封、膨胀从滤筒内部 均匀地向外冲击，将积聚在滤筒外表面的粉尘吹落，自洁过程完成。

清灰控制有三种方式：

（1） 定时定位，可任意设定间隔时间和自洁时间。

（2） 差压自洁，当压差超指标时，进入自动连续自洁。

（3） 手动自洁，当电控箱不工作或粉尘较多时，可采用手动自洁。

压缩机是一种用于压缩气体以提高气体压力的运动机械。压缩机按工作原理可分为容 积式和速度式两种。

空气冷却塔（简称空冷塔）釆用的方式有填料塔、筛板塔和空心喷淋塔。空气冷却 塔用于空气的冷却和洗涤，是一种混合式换热器。即空气与喷淋的冷却水直接接触进行换 热，换热的同时还伴随着传质的过程。空气和水直接接触，既换热又受到了洗涤，还能够 清除空气中的灰尘和溶解一些有腐蚀性的杂质气体，如H2S, SO2、SO3等。同时由于空 气冷却塔的容积较大，对加工空气还可以起到缓冲作用，空气压缩机在切换时不易超压。

水冷却塔（简称水冷塔）的作用是将冷却空气后温度升高的冷却水在冷却塔中使水 温降下来，以便供空气冷却塔循环使用。从空气冷却塔来的温度较高的冷却水从顶部喷淋 向下流动，从主换热器来的温度较低的氮气自下而上流动，二者直接接触，既传热又传 质。,在水冷却塔中，利用氮气冷却水的同时，还有部分水因蒸发到氮气中而吸收热量，使 水的温度进一步降低。水冷却塔按结构形式划分，主要包括填料塔、旋流板和筛板塔。

空气是多组分的混合气体，除氧气、氮气及稀有气体外，还含有水蒸气、二氧化碳及

碳氢化合物等。这些杂质如随空气进入空气压缩机，继而进入空分设备将是非常有害的。 水分和二氧化碳会随着空气温度的下降，从空气中析出，冻结和堵塞气体通道。乙块和其 他碳氢化合物在空分设备内积聚，在一定条件下还会引起爆炸。

为了使空分设备长期安全可靠运转，必须设置专门的净化设备。分子筛吸附器就是关 键基础设备，它的作用就是吸附、清除原料空气中的水分、乙決、二氧化碳及一些能吸附 的碳氢化合物，保证空分设备的正常运行。

氧氮分离是通过精储来实现的。精偕过程必须有上升蒸气和下流液体。为了得到氧、 氮产品，精儒过程是在上塔和下塔内实现双级精偕的过程。冷凝蒸发器是联系上塔和下塔 的纽带。它用于上塔底部回流的液氧和下塔顶部上升的气氮之间的热交换。

双级精馆塔可在上塔顶部和底部同时获得纯氮和纯氧，也可以在冷凝蒸发器的蒸发侧 和冷凝侧分别取出液氧和液氮。

膨胀机是利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功使气体温度降低的原理以获得能量 的机械。在空分装置中，膨胀机是十分关键的机组。启动空分装置时，需要膨胀机提供大 量的冷量使空气液化，正常运行时，要依靠膨胀机制冷以补偿冷损失。制冷有两种方法， 即等温节流循环制冷和膨胀机制冷。

使热量由热流体传给冷流体的设备称为换热设备，或称为换热器。空分设备中设置了 许多换热器，主要有氮水预冷器、切换式换热器（或蓄冷器）、主热交换器、冷凝蒸发 器、过冷器、液化器、汽化器、加热器及空气压缩机的冷却器等。这些换热设备是实现空 气液化、分离及维持装置正常运转所必不可少的重要设备。空分设备中的换热器可分为三 种类型：间壁式、蓄热式和混合式。

低温液体泵是用来输送低温液体（如液氧、液氮和液赢）的特殊泵，它的用途是将 低温液体从压力低的场所输送到压力高的场所。其在空分装置中的主要作用或是用于液体 循环，或是从储槽抽取液体压入汽化器，汽化后送给用户。

低温液体泵在抽送介质过程中须保持低温，如果一旦从泵体周围吸收了较多热量，则 泵内液化了的气体又会重新汽化，产生气体，影响泵的工作，所以低温液体泵在结构、材 料、安装和运行等方面都有特殊要求，以达到低温液体输送目的。低温液体泵可分为往复 式和离心式两种。

三、生产中常见故障分析及预防措施

（一）氮水预冷系,统故障分析及预防措施

氮水预冷系统常见的故障有填料环破碎与结块、喷头堵塞、空冷塔出口带水、水冷塔 顶部喷水等。开车时很容易发生此类事故。在开车时空冷塔出口向水冷塔导气过快，冷态 开车时向冷箱导气过快，塔内低温液体蒸发过快使上塔压力上升过快，都会使塔内填料环 受气流冲击影响而破碎或发生水冷塔顶部喷水事故。填料环破碎将会使塔内阻力升高。

•283 •

预防措施：在操作时导气速度缓慢进行，可以预防喷水及填料环破碎现象。要提高水 质，减少水中污垢。

空冷塔出口大量带水，将会使分子筛吸附器吸附负荷变大或分子筛失效等，分子筛出 口将有大量水分、二氧化碳及碳氢化合物等未被吸附就带入冷箱内，在换热器热端冷凝成 冰堵塞换热器通道，甚至将换热器冻裂等；碳氢化合物进入塔内影响空分设备安全运行; 干冰粒进入主冷后相互摩擦产生静电荷，可能导致主冷发生爆炸事故。

预防措施：保证压缩机密封气压力及流量，防止由于压力、流量低而使润滑油进入 气缸。

预防措施：在分子筛进行切换使用时，阀门不能开关过快；系统导气时，不可造成系 统压力降低波动过大，引起气流速度过大冲击分子筛，使分子筛粉化。分子筛在正常生产 中应保证加热、冷吹的时间，保证气量的稳定，避免泄漏。

预防措施：引起阻力增加的原因是空气净化不干净，里面含水或二氧化碳超标，再就 是空气中带有分子筛粉末。应对分子筛系统的运行状况进行监测，确保加热时间和温度。

主冷严重泄漏时，压力较高的氮气大量漏入低压氧侧，使压力和产品纯度发生变化， 直至无法正常生产而停车。

预防措施：正常操作时，应避免进行大幅度的调整引起气流冲击；在系统加温解冻时 要加温彻底；注意分子筛纯化器的工作状况，保持主冷工况正常，经常排放液氧，避免主 冷内碳氢化合物积聚而引发爆炸。

喘振是透平式压缩机在流量减少到一定程度时所发生的一种非正常工况下的振动。喘 振对于离心式压缩机有着很严重的危害。离心式压缩机发生喘振时，典型现象包括：出口 压力急剧先升后降，呈周期性大幅波动；流量急剧下降，甚至出现空气倒灌至吸气管道； 机器产生强烈的振动，同时发出异常的气流噪声。

预防措施：为了防止喘振发生，离心式压缩机都设有防喘振的自动放散阀，一旦出口 压力过高，压缩机接近喘振区或发生喘振时，该阀应自动打开。如未自动打开，应及时手 动打开。要经常检查和保养自动放散阀，使之灵活有效。

I-常见故障

2.预防措施

（2）液氧泵、液氮泵最常见的故障是密封处泄漏。对于机械密封的结构，提高密封 面的研磨质量、泵轴及波纹管的装配质量是关键。减少泄漏点，做好裸露部分的保温 工作。

四、危险有害因素分析

（—）机械伤害

机械伤害事故是机械设备运转时造成人员伤害的主要事故类型。空分装置设备（空 气压缩机、空气增压机、氧气压缩机、氮气压缩机、膨胀机、水泵、低温液体泵等）如 果机械转动部件外露，防护措施和必要的安全防护装置不完善，可能使操作人员的头发、 服饰等缠绕其上而造成人身伤害。

（二） 爆炸和火灾

空分装置发生的容器爆炸主要有空分塔冷凝蒸发器爆炸、氧气压缩机爆炸、罐体或管 道爆炸等，其中以空分塔冷凝蒸发器爆炸所造成的损失最为严重。

在低温下储存的液氧、液氮、液氧遇热发生汽化膨胀，由于压力急剧上升，可引起设 备、管道因超压而产生物理爆炸。液氧常温下会急剧蒸发，体积可扩大800倍。在空分装 置运行过程中，当发生设备机械故障或误操作时会造成设备超压而发生爆炸事故。装置中 碳氢化合物积聚，带油、断水温度升高也会引起爆炸。

（三） 高处坠落

空分装置冷箱很高，一般都高达40~50mo空分装置许多设备如空气冷却塔、水冷 却塔、透平膨胀机组、氧气压缩机组等，其巡检处均高于2 m （含2m）以上，工人作业 或巡检需要沿着不同的运转层，经过不同高度的平台和钢梯，存在着高处坠落危险。

（四） 中毒和窒息

氧中毒：尽管适当吸氧能提高人体细胞新陈代谢能力、增强人体免疫力，但长期吸入 高浓度氧气会发生肺泡表面活性物质减少，引发肺泡内渗液，出现肺水肿，出现头昏、面 色苍白、心跳加快等诸多问题。更为严重的是，氧中毒不容易被觉察，往往在2 ~3天后 才会发生临床症状，此时再进行抢救往往容易贻误时机。

窒息：氮气、氧气是无色、无味、无毒的不可燃气体。空气中氮、氧含量增高时，就 减少了其中的氧含量，使人呼吸困难。若吸入纯氮气或纯氧气时，将造成严重缺氧而窒息 甚至死亡。值得重视的是，氧气的密度（1.784 kg∕m3）大于空气的密度（1.29kg∕m3）, 因此氧气容易积聚在不通风房间的下方，比氮气更容易导致人员窒息。

因珠光砂而导致的事故较多。珠光砂是密度很小的颗粒，易飞扬，侵入人体五官会刺 激喉头和眼睛，甚至经呼吸道吸入肺部，引起咳嗽。由于珠光砂的流动性很好，人落入珠 光砂层内会被淹没窒息。在空分冷箱检修排泄珠光砂时易发生喷砂事故，造成人员伤亡、 设备损坏，其主要原因是空分塔内管道、容器泄漏，特别是低温液体的泄漏，使珠光砂中 贮存了液体，严重时造成冷箱爆炸。扒砂未经彻底加温、汽化就进行，卸砂时温度升高， 流动速度很快，产生摩擦静电，导致液体急剧膨胀，气压升高，使得珠光砂大量喷出。

厂区内的电气设备、电缆及配电装置随处可见，可能由于电气设施、电气设备因防火 防爆、防水防潮、安全保护设施不完善，电缆敷设不合理等而造成人体触电事故。另外， 防雷接地措施不完善也会发生雷击伤害事故。

大型转动设备长期运转会形成设备内部及表面的高温，人体接触后会造成烫伤。

低温环境会导致体温降低而引起冻伤，严重时甚至导致死亡。低温作业人员受低温环 境影响，操作功能随温度的下降而明显下降。人体裸露表面承受780 kJ∕(m2 ∙ h)的冷 量，在IOoS内就会岀现表面组织冻结。低温冻伤轻则皮肤形成水泡、红肿且疼痛，重则 将冻坏内部组织和骨关节。空分装置生产的液氧等产品为低温液体，如果输送这些产品的 管道、液体泵、阀门及贮罐等设备密封不严，设备发生裂纹或破碎将发生泄漏，一旦喷洒 到操作人员的身体上，由于它们的沸点非常低，加之汽化时要吸收大量的热量，会造成人 体冷冻伤害。如果落入眼内，将造成眼损伤。

空分装置的噪声主要来自高速运转的压缩机和气体排放口。噪声的频谱特性与压缩机 的种类和转速、管道的布置、阀门的结构形式和开启度、气体排放的压力及流速等因素有 关。放空管应按规定设置。

五、重点区域、重点环节安全控制措施

(-)氮气、氧气区域安全控制措施

(二)低温容器、低温液体安全控制措施

氮水预冷系统的检修，最需注意的是防止氮气窒息事故发生。检修时，往往同时对装 置用氮气进行加温，而加温的氮气常会通过污氮三通阀窜入冷却塔内，造成塔内氮浓度过 高。因此，在对装置进行加温前，要把空冷塔、水冷塔用盲板与装置隔离开；要分析、检 测空冷塔、水冷塔内的氧含量。当氧含量在合格区间时才允许检修人员进入；若在氧含量 低于19.5%的区域内工作，则必须戴好正压式空气呼吸器或软管面具等隔离式呼吸保护 器具，并有专人监护。

(1)作业人员应经过专业培训，熟练掌握并严格执行操作规程和发生事故时的应急 处置、安全撤离措施。

第三节氢气生产安全技术

一、氢气制取工艺流程

图8-4所示为电解法制取氢气工艺流程：将交流电源通过可控硅原件转化为直流电， 提供可靠的电源保证。电解槽内18%的氢氧化钾(又称碱液)和82%的水混合介质通过 正、负电极的作用，在正极产生氧气，负极产生氢气。电解室共有54个，产生的气体进 入收集室回收。气体经过和水进行交换后把碱液洗涤掉，在分离室内完成氢气和水分离, 获得氢气和氧气。气体再分别进入均压洗涤容器内积攒到一定量且分析氢气纯度符合要求 收入氢气储罐中储存。当氢气储罐达到0. 2 MPa以上就可启动氢气压缩机(水环式氢气压 缩机)送至用户使用。收集的氧气达到一定的量时就可送往用户使用。

放空

氢气罐


高位水箱


用户


蒸汽--


∖    f~∖~ ʌ         氢压机

)--- 均压洗涤

J 匚一 ■

冷却器(≡)   C≡3 冷却器

:A :         :「:

气体分离气体分离

气体洗涤「hi    II气体洗涤

气体收集室∩∏    ∩∏气体收集室

LL ʃ

+电解糟

可控硅电源

图8-4电解法制取氢气工艺流程

图8-5所示为天然气裂解法制取氢气工艺流程：原料天然气经过压缩机加压配入 3% ~5%的氢气进入转化炉，预加热到40OtC)在炉子内进行加氢反应把有机硫转化为硫 化氢。进入氧化锌触媒炉内脱除硫化氢。然后混入中压的蒸汽使水与碳的比值为1 ：3.5, 经过两次加热使最终温度达到800 cC,甲烷含量为5%左右，进入蒸汽蒸发器。最后气体 进入一氧化碳中变器，经过冷却降温，完成气和水的分离。气体进入变压吸附系统获得纯 氢气，经过减压后送入管道至用户，也可经过减压后送入储罐进行储存待用。

二、氢气站选址及其他要求

氢气站选址除应遵循通用要求外，还要注意下述几个方面。

图8-5天然气裂解法制取氢气工艺流程

（8）氢气站应按外销氢气量选择氢气灌装方式。氢气灌装系统的设置应符合下列 规定：

三、制氢装置的主要设备

（-）制氢转化炉

制氢转化炉是制氢装置的核心设备，设有数根转化管，原料混合气在装有催化剂的转 化管内进行蒸汽转化反应，得到H2、CO、Co2、未反应的CH’和水为主要组分的转化气。 它在高温、高压、临氢状态（临氢条件是指介质含有氢气的一种状态，温度＞250 cC,氢 分压a 1.4 MPa）下操作，对炉管材质及结构有严格要求。有三种炉型：一是侧烧炉，二 是顶烧炉，三是阶梯式转化炉。

（二） PSA吸附塔

PSA吸附塔是对气体混合物进行提纯的工艺装置。该工艺是以多孔性固体物质（吸 附剂）内部表面对气体分子的物理吸附为基础，在两种压力状态之间工作的可逆的物理 吸附过程。它是根据混合气体中杂质组分在高压下具有较大的吸附能力的原理，在高压下 增加杂质分压以便将其尽量多地吸附于吸附剂上，从而得到高纯度的产品，简称PSA。

（三） 废热锅炉

废热锅炉即利用废热来产生蒸汽的设备。制氢装置中的废热锅炉系统通常指产生工艺 蒸汽的诸多设备，主要由转化气废热锅炉、设在转化炉对流段的烟气废热锅炉和中变气废 热锅炉，还有它们共用的上汽包和蒸汽过热器等组成。

（四） 电解槽

电解槽是通过电解水产生氧气和氢气的设备，有碱液参与电解过程加强电解速度。

（五） 氢气收集室、气体分离室

氢气收集室、气体分离室是为获取较高质量和相对数量的氢气而设置的过程控制单元。

（六） 氢气储罐

氢气储罐是储存纯度合格的氢气，为使用提供稳定气源的压力容器。按照《危险化 学品重大危险源辨识XGB 18218）的有关规定，氢气数量等于或超过5 t就构成重大危险 源，相关单位要依据有关规定强化辨识、评估、登记建档、备案等日常安全管理工作。

（七） 活塞式天然气压缩机

当活塞式天然气压缩机的曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，由气缸 内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。活塞式天然气压缩机的

•293 •

活塞从气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管，推 开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞式天然气压缩机 的活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排 气压力时，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。当 活塞式压缩机的活塞再次反向运动时，上述过程重复出现，从而实现天然气压力的升高。

加氢脱硫反应器是通过化学反应将原料中含硫化合物进行氢解,转化成相应的炷和硫 化氢，进而将硫原子脱除。

氢气压缩机是用来提高氢气压力和输送氢气的设备。

四、 氢气生产常见故障分析与预防措施

五、 重点危险有害因素分析及安全控制措施

(―)氢气

氢气的爆炸极限是4.1% -74. 2% (体积浓度)，极易发生爆炸事故。氢气的点火能 极低，发生泄漏后最明显的特征就是着火。针对上述情况，必须采取下列安全控制 措施：

锅炉爆炸时破坏性极大，后果严重。爆炸时，高压力的蒸汽、水在很短时间内突降至 大气压力，体积膨胀70~100倍，释放出巨大能量，形成的冲击波直接伤人毁物；同时高 温水、蒸汽扩散会发生烫伤或窒息，而停产停电也会造成其他间接损失。针对上述情况， 必须采取下列安全控制措施：

天然气是一种易燃易爆气体，比空气轻，如发生泄漏能迅速扩散，并可能引起燃烧和 爆炸。针对上述情况，必须采取下列安全控制措施：

硫化氢气体化学性质不稳定，在空气中容易爆炸，爆炸极限为4.3% ~45.5% O同 时，硫化氢是一种神经毒剂，亦为窒息性和刺激性气体，其毒作用的主要靶器是中枢神经 系统和呼吸系统，亦可伴有心脏等多器官损害，对毒作用最敏感的组织是脑和黏膜接触部 位，长期摄入易引起慢性中毒，对脑部损害最大。针对上述情况，必须釆取下列安全控制 措施：

第四节气瓶充装安全技术

一、瓶装气体分类

气瓶充装就是将不同气体或气、液混合状态的介质通过设备加压充入包装物(气瓶) 的全过程。瓶装气体就是以压缩、液化、低温液化(深冷型)、溶解、吸附等方式装瓶储 运的气体。

《瓶装气体分类》(GB/T 16163)明确了瓶装气体的分类原则：临界温度低于或等于 -50 CC的气体为压缩气体。临界温度高于-50 Y的气体为液化气体，也是高压液化气体 和低压液化气体的统称。临界温度高于-50 T且低于或等于65 OC的气体为高压液化气 体。临界温度高于65 Y的气体为低压液化气体。

根据压缩气体的临界温度和在气瓶内的物理状态进行分类；按其化学性能、燃烧性、 毒性、腐蚀性进行分组；按FTSC编码标示每种气体的基本特性，以此作为分类依据，构 成系统的综合分类。

a组不燃无毒气体和不燃有毒气体

b组可燃无毒气体和可燃有毒气体

C组低温液化气体(深冷型)

a组和b组气体在正常环境温度(-40~60cC,下同)下充装、贮运和使用过程中 均为气态。

C组气体在充装时及在绝热焊接气瓶中运输为深冷液体形式，在使用过程中是以液态 或液体汽化及常温气态使用。

高压液化气体

a组不燃无毒气体和不燃有毒气体

b组可燃无毒气体和可燃有毒气体

C组易分解或聚合的可燃气体

高压液化气体在正常环境温度下充装、贮运和使用过程中随着气体温度、压力的变 化，其状态也在气、液两态间变化，当此类气体在温度超过气体的临界温度时为气态。

低压液化气体

a组不燃无毒气体和不燃有毒气体

b组可燃无毒气体和可燃有毒气体

C组易分解或聚合的可燃气体

在充装、贮运和使用的过程中，正常环境温度均低于低压液化气体的临界温度。

a组易分解或聚合的可燃气体

编码的依据是下面4个基本特性：

编码的含义见表8-3o

表8-3 FTSC编码含义

F燃烧性（第一位数）

0

1

2

3

4

5

不燃（惰性）气体

助燃（氧化性）气体

可燃气体：

（1） 可燃气体甲类一在空气中爆炸下限小于10%的可燃气体

（2） 可燃气体乙类——在空气中爆炸下限大于或等于10%的可燃气体 自燃气体：在空气中自燃温度小于IoOY的可燃气体

强氧化性气体

_____易分解或聚合的可燃气体__

T毒性

（第二位数）

吸入半数致死量浓度LC5Q∕∖ h

1

无毒 LCSO>5000 X10

2

毒 200 X 10 -6< LC50 ≤5000 X 10 '6

3

剧毒 IC5o≤200×10-6

S状态（第三位数）标识气瓶内气体的状态

1

低压液化气体

2

高压液化气体

3

溶解气体

4

压缩气体（1）

5

压缩气体（2）,适用于氟、二氟化氧

6

低温液化气体（深冷型）

C腐蚀性（第四位数）

0

无腐蚀性

1

酸性腐蚀，不形成氢卤酸的气体

2

碱性腐蚀

3

酸性腐蚀，形成氢卤酸的气体

二、充装站对气瓶的日常管理

充装站日常对气瓶实施管理的主要环节包括：气瓶的装卸运输、贮存保管和发送等。

(-)气瓶的装卸运输

装卸运输气瓶的单位必须严格遵守国家危险品运输相关规定及要求，建立完善相应安 全管理制度、应急预案，对气瓶的装卸人员、押运员和车辆驾驶人员都应进行相关的气体 知识培训教育，并应会使用消防器材、防毒面具等。

吊运气瓶应做到：

瓶装气体品种多，性质复杂，具有可燃性、腐蚀性、毒性、窒息性、氧化性等特点。 有的气瓶内压力高达30 MPa以上。气瓶在贮存过程中，经常发生事故，因此气瓶的贮存 场所应符合相关规范，管理人员应具备相关知识和技术业务素质，还应建立健全贮存气瓶 的各项规章制度和应急预案。

为防止气瓶混放，避免气瓶混淆，气瓶充装单位应设置待检气瓶区、待充气瓶区、实 瓶存放区、不合格气瓶存放区等，并应按气体性质分类存放。保证足够的防火安全距离。

充装单位气瓶的出库、发送应有专人负责，建立气瓶出库安全管理制度。瓶库的账目 应准确，做到账物相符。

气瓶发送前应检查：安全附件是否齐全，不全的应补齐；气瓶警示标签是否齐全；气 瓶发送应随带气体质量证明或气体检验合格证。

气瓶发送前，充装单位应向使用单位或购买气瓶人员宣传相关的气体知识及气瓶常 识；应向相关人员讲解气瓶内气体的性质、安全防护知识及应急处理方法等。气瓶发送人 员应每天检査库存数量。发送气瓶要填写气瓶发放记录表，内容至少应包括：气体名称、 气瓶编号、入库日期、出库日期、领用单位、领用人签字、发送人员签字、备注等。

三、气瓶充装管理

气瓶充装管理应符合《气瓶安全技术规程》(TSG 23)和《压缩气体气瓶充装规定》 (GB/T 14194)的有关规定，并必须经过由特种设备安全监察机构批准，办理注册登记的 单位方准进行气瓶的充装工作。气瓶充装单位应有保证充装安全的管理体系、各项管理制 度，有熟悉气瓶充装安全技术的管理人员和经过专业培训的操作人员，有与所充装气体相 适应的场地、设施、装备和检测手段。

气体充装前必须对气瓶逐只进行检查，防止所有不符合要求和规定的气瓶混入。要坚 决避免气瓶在充装、运输、贮存和使用过程中，由于混装、错装、改装，误用报废气瓶或 气瓶超期服役等原因而发生各种事故或者出现质量问题，保证气瓶在充装和使用过程中的 安全。《气瓶安全技术规程》(TSG 23)规定的检查内容如下。

⑪氧气瓶或强氧化性气体气瓶瓶体或瓶阀沾有油脂的。

⑫氢气等可燃气体气瓶首次充装，事先未经氮气置换和抽真空的。

⑬气瓶生产国的政府已宣布报废的。

⑭经过改装的。

充装站应当有判别瓶内气体性质的仪器装置，有处理易燃、有毒介质残液、残气的设 施，并应做好记录。残液应进行酸碱中和处理后有效回收。残气的排放应在进行置换后 进行。

气瓶内易燃易爆气体严禁随时随地放散，充装站应设置专人、专用场地进行处理。

气瓶充装站应对气瓶的完好率负责。对气瓶进行逐只检查，发现不符合规范要求的气 瓶严禁充装并做好记录，送检验单位检验。发现外表面有明显缺陷的气瓶，如气瓶瓶体颜 色、色环、字色模糊或脱落应及时进行刷漆补色工作，充装站应设有专门场地进行相关 作业。

充装站在充装前、充装中和充装后都要强化对气瓶的逐只检查，发现气瓶无论是外表 面、安全附件和气瓶内的剩余气体不符合规定时，都应对气瓶做好标记，统一管理。充装 站对气瓶应分库管理，包括空瓶区、实瓶区、待检区、不合格区(待处理)、充装作业区 等；不合格气瓶应设专人管理气瓶的入库和提用，并建立入库记录和台账，应标注不合格 气瓶的瓶号、介质、容积及不合格的项目、日期等内容，并应有入库和出库的确认签字。

经检査不符合气体充装要求的气瓶，应按照以下原则进行处理：

气瓶充装设备主要包括：

tχι——►放空

低体


IVΔ<XUE

-XM&CZ1

量器

测仪



焊接绝

热气瓶


力 压

空

放

表

力-

压


图8-6气瓶充装流程

《气瓶安全技术规程》(TSG 23)规定气体的充装基准温度为20Y。在国内使用的气 瓶，温度范围为-40~60 tC,可以看出最高使用温度为60龙，在此是指气瓶充装结束时 气瓶内气体的实际温度，它是与气体的充装压力相互对应的。《压缩气体气瓶充装规定》 (GB/T 14194)中确定充装温度的方式为：取充气车间的环境室温加上充气温差(指在 测温试验时实际测定得出的气体充装温度与室温之差)作为气瓶的充装温度。包括有 两种以上的压缩气体组成的混合气体气瓶的充装压力不得超过由式(8-1)计算的压 力值。

式中 P气瓶的最高充装压力(绝对压力)，MPa;

T一气瓶的充装温度，K；

Z——在压力为P、温度为7时气体的压缩系数；

PO——气瓶的许用压力(绝对压力)，MPa；

TO——气瓶的最高使用温度，K；

ZO——在压力为P。、温度为％时气体的压缩系数。

液化气体只以计重方式充装。充装量由气瓶的容积、所充装介质的充装系数确定。 《液化气体气瓶充装规定》(GB 14193)中明确了不同介质的液化气体有不同的充装系数。 充装系数用F表示，是指每升气瓶容积充装液化气体的质量(单位为kg)。

(三)气瓶充装后的检查

充装后的气瓶，应有专人负责逐只进行检查。不符合要求时，应进行妥善处理，检查 内容包括：

四、气瓶充裝危险有害因素分析

在气瓶充装过程中发生燃烧和其他爆炸事故的主要原因是由于充装前检查不严格，造 成气体介质混装，在加压过程中形成化学爆炸。

气瓶实瓶在瓶库贮存时发生燃烧和其他爆炸的主要原因是充装后检査不细致导致泄 漏，造成易燃易爆气体的聚积。

五、气瓶充装过程的安全控制措施

第九章 铝冶炼安全技术

第一节铝冶炼概述

一、 铝工业发展概况

铝（Al）在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，属于含量最丰富的金属元素， 其蕴藏量在金属中居第二位。在金属品种中，仅次于钢铁，为第二大类金属。由于金属铝 具有较强延展性、强度大、导电性好、质量轻和耐腐蚀等优良特性，使得其用途广泛，尤 其在航空、建筑、汽车三大重要工业领域。

铝主要以铝硅酸盐矿存在,100多年前,人们最先使用金属钠（Na）来制取铝,铝的价值 比较昂贵。直到19世纪末,法国的HerOUIt和美国的C. M. HalI于1886年分别发明了将氧 化铝溶解在冰晶石（Na3AlF6）中电解的方法。这项创举使铝得以大规模生产，奠定了当今 世界电解铝的工业方法。铝才开始走向大工业化生产，走向生活的每一个角落。

二、 铝冶炼生产工艺概述

氧化铝生产和铝的电解是铝生产的两个重要生产环节。氧化铝生产过程就是从铝矿石 中提取氧化铝使之与杂质分离的过程o铝电解生产过程就是将氧化铝通过电解成原铝。

氧化铝生产方法大致可分为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法、热法。但目前普遍用 于工业生产氧化铝的大都属于碱法。铝电解就是采用冰晶石一氧化铝融盐电解法。

三、 主要设备设施

氧化铝生产主要大型设备设施有破碎机、磨机、溶出器、沉降槽、过滤机、分解槽、 蒸发器、熟料窑、焙烧炉、泵、特种设备（起重机械、压力容器、压力管道）等。

铝电解主要设备设施有整流器、电解槽、烟气净化器、铸造炉、多功能天车等。

阳极制造主要设备颇有瞬炉、混捏锅、成型机、臓炉、热媒油融、沥青腳等。

第二节氧化铝生产安全技术

氧化铝具有广泛的工业用途，90%以上用于生产金属铝，还可作为净水剂、人造石、 干燥剂、吸附剂、陶瓷、研磨材料的原料等。在冶金、化工、医药、陶瓷、玻璃、耐磨材 料、电力、国防、航空、建材等工业领域被广泛应用。用于电解冶炼金属铝的氧化铝称为 冶金用氧化铝，除此以外使用的氧化铝称为非冶金用氧化铝或多品种氧化铝（又称特扁

∙307∙

氧化铝或化学品氧化铝），目前非冶金用氧化铝达300多个品种。

一、氧化铝生产工艺概述

工业氧化铝生产工艺主要采用碱法，碱法生产氧化铝按照生产过程的特点，又分为拜 耳法、烧结法、拜耳-烧结联合法（包括并联、串联、混联）。

（-）氧化铝拜耳法生产原理和基本工艺流程

拜耳法生产氧化铝的原理：用苛性碱溶液在一定温度、一定压力条件下溶出铝土矿, 氧化铝被溶出制得铝酸钠溶液，铝酸钠溶液净化后经过降温、添加晶种、搅拌分解析出的 氢氧化铝，经分离、洗涤、焙烧后得到氧化铝。反应方程式如下：

溶屮

Al2O3 • （1 或 3）玦。+2NaOH + aq、毎 ' 2NaAl（ OH）’ + aq

刀廿日日种分腓

拜耳法生产氧化铝的基本流程主要由原矿浆制备、溶出、溶岀矿浆稀释及赤泥分离和 洗涤、晶种分解、氢氧化铝分级和洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发及苏打碱苛化等工序组 成。氧化铝拜耳法生产工艺流程如图9-1所示。

铝土矿 苛性钠

石灰

破碎


湿磨


原矿浆


加压溶出


蒸发母液


冷凝水

赤泥


石灰石渣


铝酸钠溶液，離


__ 苛化溶液 苛化'

~~广’碳酸钠结晶

蒸发

冷凝水

热母液

母液」

氧化铝

图9-1氧化钥拜耳法生产工艺流程


（二） 氧化铝烧结法生产原理和基本工艺流程

烧结法生产氧化铝的原理：将铝土矿与一定量的纯碱、石灰、无烟煤等配成炉料在高 温下烧结成熟料，熟料和调整液在湿磨中粉碎溶出，溶出液经赤泥分离得到粗液，粗液经 脱硅、叶滤后得铝酸钠精液送入碳酸化分解，析出氢氧化铝经焙烧得到产品氧化铝。赤泥 经6~8次反向洗涤送赤泥堆场，赤泥洗液配调整液。碳分母液经蒸发返回配料。

烧结法生产氧化铝主要工序：生料浆制备、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离及洗涤、 粗液脱硅、硅渣分离、精液碳酸化分解和晶种分解、氢氧化铝分离及洗涤、母液蒸发、氢 氧化铝焙烧等。氧化铝烧结法生产工艺流程如图9-2所示。

（三） 氧化铝联合法生产原理和基本工艺流程

联合法是由拜耳法与烧结法组成并联、串联和混联三种流程，拜耳-烧结混联法以串 联法为主，兼有在烧结法系统中添加部分高硅铝矿石来稳定烧结法的工艺技术条件，并充


石灰石锻烧


哪磐无臀

精液种分精液碳分

晶种

碳分母液


种分母液蒸发


碳分母液蒸发


种分母液

氢氧化铝分离

氧化铝


图9-2氧化铝烧结法生产工艺流程

分发挥拜耳法与烧结法两部分的生产能力。

二、氧化铝生产主要工序及设备

氧化铝生产基本可以分为原料制备、熟料烧结、溶出、沉降、分解、母液蒸发、氢氧 化铝焙烧几个生产工序。

氧化铝生产设备设施主要有固体输送设备、流体输送设备、磨矿及分级设备、爐烧设 备、液固分离设备、压力容器、起重设备、除尘设备、其他相关设施等。

固体输送设备主要用于输送颗粒状或粉状物料。目前用于氧化铝生产的主要固体输送 设备有带式输送机、板式输送机、链式输送机、螺旋输送机、斗式提升机等，在氧化铝生 产中还涉及一些与固体物料运送的有关设备，如翻车机、堆料机、取料机等。

流体输送设备主要包括输送液体和气体的设备。输送液体的机械设备主要是泵,包括 离心泵、往复泵、旋转泵等;气体输送设备包括通风机、鼓风机、空气压缩机、真空泵等。

破、磨矿设备主要是破碎机、球磨机，分级设备主要有螺旋分级机和水力旋流器。

爛烧设备主要有石灰竖炉、熟料回转窑、焙烧炉、熔盐炉等。

液固分离设备主要有沉降槽、过滤机（立盘真空过滤机、折带式过滤机、平盘过滤

∙309∙

机）、加压过滤机等。

氧化铝生产中的压力容器较多，主要有蒸汽缓冲器、压煮器、蒸发器、空压机、压缩 空气储罐等，还有大量的压力管道。

起重设备主要有桥式起重机、门式起重机等。

氧化铝生产中常用除尘设备有旋风除尘器、静电除尘器、布袋除尘器等。

氧化铝生产中其他相关设备设施主要有各类储仓、储槽、换热设施（冷却塔、板式 热交换器）、主要阀体、变（配）电设施、电机、放射性同位素监控仪表（料位计、液位 计、核子秤等）、自控系统、各类仪器及仪表等。

三、 主要原料、燃料、辅助材料

氧化铝生产使用原料有铝土矿、石灰石、碱等，燃料有天然气、煤气、重油、煤等， 辅助材料有絮凝剂、熔盐、酸、蒸汽等。氧化铝生产系统的中间体有石灰、石灰乳、含碱 液体、氢氧化铝，排放废渣为赤泥及附液。

矿石在破碎、输送过程中产生粉尘。天然气、煤气、重油、柴油等燃料具有易燃的性 质，天然气、煤气易使人中毒窒息；石灰、碱具有较强的腐蚀性，易发生化学灼伤；熔盐 属氧化剂，有毒、致癌、有腐蚀作用。

四、 生产过程中的主要危险有害因素分析

氧化铝生产过程的特点是工艺复杂、设备多、流程长，生产场所存在着大量的高温、 高压、强碱性物质，危险有害因素分布较广。生产运行与检修中使用的设备设施涉及压力 容器、压力管道、起重机械、厂内机动车辆等特种设备。系统的管理、运行、检修又涉及 电工作业、焊接与热切割作业、煤气作业、高处作业等特种作业，另外还有特种设备的操 作如起重机械作业、厂内机动车辆驾驶、压力容器操作、放射性同位素作业等。可能存在 的主要危险因素有火灾、爆炸、灼烫、机械伤害、电气伤害、高处坠落、起重伤害、坍 塌、淹溺、车辆伤害、中毒窒息等；存在的主要有害因素有粉尘、噪声、高温、辐射等。 氧化铝生产系统各工序主要危险有害因素一览表见表9-l0

表9-1氧化铝生产系统各工序主要危险有害因素一览表

序号

工序

岗位名称

主要设备设施

危险有害因素

1

原料制备

原料储运及破碎

堆料机、取料机、带式输送 机、破碎机、抓斗桥式起重机、 装载机、翻车机

粉尘、机栈伤害、起重伤害、 车辆伤害、坍塌

2

原料磨制

棒磨机、球磨机、碱液槽、板 式输送机、桥式起重机

机枝伤害、⅛⅛电、碱灼伤、物 体打击、起重伤害、粉尘、噪声

3

石灰烧制

石灰窑或竖式石灰炉、罗茨鼓 风机、电收尘、带式输送机、链 斗输送机

中毒窒息、高处坠落、机械伤 害、噪声、粉尘、高温辐射

4

石灰乳制备

化灰机、石灰乳槽、热水槽

碱灼伤、机械伤害

表9-1 （续）

序号

工序

岗位名称

主要设备设施

危险有害因素___

5

熟料

煤粉制备

磨煤机、煤粉仓、粗细粉分离 器、排粉机、带式输送机

火灾、爆炸、中毒窒息、粉尘、 机械伤害、高温

6

熟料烧制

熟料窑、冷却机、收尘器、螺 旋输送机

机械伤害、高温、粉尘、噪声

7

溶出

熟料溶出

溶出湿磨、分级机、分离槽

碱灼伤、机械伤害、粉尘、 噪声

8

预脱硅及高压 泵房

预脱硅槽、碱液槽隔膜泵、矿 浆泵、碱液泵、桥式起重机

高处坠落、碱灼伤、烫伤、机 械伤害、起重伤害、坍塌、噪声

9

管道化溶出

熔盐炉、套管预热器、溶出 器、自蒸发器、冷凝水罐、稀释 槽、脉冲缓冲器、桥式起重机

爆炸、碱灼伤、酸灼伤、物体 打击、烫伤、起重伤害、电离 辐射

10

高压溶出

高压喂料泵、预热器、反应溶 出器、自蒸发器、稀释槽

爆炸、碱灼伤、酸灼伤、物体 打击、烫伤、起重伤害、电离 辐射

II

沉降

赤泥沉降分离洗 涤（含絮凝剂制备）

分离沉降槽、洗涤沉降槽、溶 液泵、稀释后槽、热水槽、絮凝 剂制备槽

碱灼伤、电离辐射、高处坠落、 物体打击、坍塌、机械伤害、 粉尘

12

赤泥外排泵房

隔膜泵、过滤器

爆炸、碱灼伤、机械伤害、 噪声

13

分解

铝酸钠溶液精滤

粗液槽、立式叶滤机、精液 槽、滤饼槽、石灰乳槽、输送泵

碱灼伤、高处坠落、爆炸、 高温

14

精液降温

板式换热器、碱液槽、碱液 泵、酸洗槽

碱灼伤、高处坠落、机械伤害、 高温

15

种子分解

分解槽、输送泵、宽流道板式 换热器、水旋器

碱灼伤、高处坠落、物体打击、 坍塌

16

种子过滤

立盘过滤机、真空泵、精种 槽、溢流槽、母液槽、输送泵

机械伤害、碱灼伤、高处坠落

17

蒸发

液碱卸车及储运

液碱储槽、液碱泵

碱灼伤、高处坠落、坍塌

IS

母液蒸发（含蒸 发排盐）

原液槽、管式降膜蒸发器、自 蒸发器、冷凝水罐、输送泵、沉 降槽、转鼓过滤机、过滤机滤 饼槽

碱灼伤、高处坠落、爆炸、物 体打击、机械伤害、起重伤害

19

碱液调配

碱液槽、蒸发母液槽、液碱 槽、输送泵

碱灼伤、高处坠落、机械伤害

20

过滤

氢氧化铝过滤

氢氧化铝料浆贮槽、水平盘式 过滤机、真空受液槽、母液槽、 滤液槽、输送泵、带式输送机、 真空泵

碱灼伤、机械伤害、起重伤害、 噪声

表9-1 （续）

序号

工序

岗位名称

主要设备设施

___危险有害因素___

21

焙烧

氢氧化铝焙烧

焙烧炉、燃烧器、流态化冷却 器、电收尘、排风机

火灾、爆炸、高温、高处坠落、 中毒窒息、机械伤害、粉尘、 噪声

22

氧化铝输送及包 装、堆放

带式输送机、鼓风机、大型储 仓、叉车、包装机

机械伤害、粉尘、高处坠落、 坍塌

五、原料制备安全技术

(-)工艺及设备概述

原料制备是氧化铝生产中的第一道工序，它包括铝土矿的破碎、配矿、磨矿、料浆的 制备和石灰爛烧及石灰乳制备等。

配矿：进厂后的铝土矿送原矿槽贮存，需要经中碎和细碎后按不同品位分开堆放，碎 铝土矿再进行一次调配合格后才能送去配料。配矿主要设备有破碎机、带式输送机、抓斗 桥式起重机、堆取料机等。

磨矿：将碎铝土矿按配比要求配入石灰和循环母液经磨机磨制成合格的原矿浆的过 程。磨矿主要设备有格子型球磨机、管磨机、分级设备等。

料浆制备：磨制出的生料浆送料浆槽经三次调配合格后即得合格生料浆，这一过程主 要调配生料浆的碱比和钙比。主要设施为配料槽、混合槽。原矿浆磨制流程如图9-3 所示。

石灰    碎铝土矿 循环母液—补充新苛性碱

合格原矿浆

图9-3原矿浆磨制流程

石灰爛烧：以碳酸钙为主要成分的石灰岩原料在 900 ~1300 CC下爛烧后得到石灰，在煨烧过程中碳酸钙 原料分解为氧化钙和二氧化碳气体。主要设备是立式 石灰炉或卧式回转窑。立式石灰炉示意图如图9 -4 所示。

（二）原料制备主要危险有害因素分析

原料制备生产过程中使用的主要原料为铝土矿、 石灰石，辅助原料有碱等，它们含有二氧化硅、氧化 钙和氢氧化钠等有害成分。燃料主要有用于石灰烧制 的焦炭或者煤。石灰爛烧过程中产生一氧化碳；二氧 化碳等有毒气体。

1） 二氧化硅

预热区

，艘烧区

＞冷却区

气体温度

100〜120*C


500 XJ 700 Γ 800 υ

90Or 120Or IIOOIC

900IC 700 r 500*C


7∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕7∕//


图9-4立式石灰炉示意图


铝土矿、石灰石在破碎、转运和磨制生产过程中 产生的游离二氧化硅粉尘含量较高。二氧化硅是一种 无毒、无味的非金属材料。二氧化硅的粉尘极细，比表面积达到100 m2∕g以上，可以悬 浮在空气中。人长期接触游离二氧化硅粉尘易发生矽肺病。矽肺病的治疗较困难，目前尚 无能使矽肺病变完全逆转的药物。

2） 氧化钙

氧化钙属碱性氧化物，与人体中的水反应，生成强碱氢氧化钙并放出大量热，有刺激 和腐蚀作用。对呼吸道有强烈刺激性，吸入氧化钙粉尘可致化学性肺炎。对眼和皮肤有强 烈刺激性，可致灼伤。长期接触本品可致手掌皮肤角化、皺裂、指变形（匙甲）。

3） 一氧化碳、二氧化碳

一氧化碳是一种无机化合物、有毒气体。在水中的溶解度甚低，但易溶于氨水。在空 气中混合爆炸极限为12.5% ~74%o 一氧化碳是含碳物质不完全燃烧的产物，也可以作 为燃料使用。急性一氧化碳中毒是吸入高浓度一氧化碳后引起以中枢神经系统损害为主的 全身性疾病，中毒起病急、潜伏期短。轻、中度中毒主要表现为头痛、头昏、心悸、恶 心、呕吐、四肢乏力、意识模糊，甚至昏迷，但昏迷持续时间短，经脱离现场进行抢救， 可较快苏醒、一般无明显并发症。重度中毒者意识障碍程度达深昏迷状态，往往出现牙关 紧闭、强直性全身痉挛、大小便失禁。部分患者可并发脑水肿、肺水肿、严重的心肌损 害、休克、呼吸衰竭、上消化道出血、皮肤水泡或成片的皮肤红肿、肌肉肿胀坏死、肝和 肾损害等。

二氧化碳常温下是一种无色无味、不助燃、不可燃的气体，密度比空气大，略溶于 水。二氧化碳密度较空气大，当吸入二氧化碳少时对人体无危害，但其超过一定量时会影 响人的呼吸，原因是血液中的碳酸浓度增大，酸性增强，并产生酸中毒，严重时使人神志 不清、呼吸逐渐停止以致死亡。

配矿系统使用的带式输送机、斗式提升机、螺旋输送机、卷扬机、堆取料机等固体输

送设备较多，在这些设施运转过程中，经常会出现输送带打滑、跑偏、漏料、出现杂物等 故障。当操作人员在不停机情况下处理输送带打滑、跑偏、清理杂物、设备擦拭、加油， 或者在进行设备检修，设备突然启动，或者从输送带上跨越等，使用的工具或者衣物、头 发、身体某部位直接触碰到输送带、托辐等转动部位，易发生机械伤害事故。

磨机运转时，作业人员进行巡检、维护、润滑等作业，身体部位或者衣物碰到旋转的 轴承、磨机、电机对轮等部位，也会造成机械伤害。在对磨机检修时，或者进入磨机内安 装、拆除衬板时，磨机被违规启动，或者磨机出现偏重引起自转，可能造成伤害。

在料浆磨制过程中添加含氢氧化钠的循环母液和苛性碱，烧制后的石灰经化灰机制成 石灰乳并加入磨机，氢氧化钠和石灰乳都属于强碱性物质，人体一旦接触，就会造成化学 灼烫伤害。由于氢氧化钠和石灰乳的使用量大，处于溶液状态，加压转移环节多（经泵、 管道、槽进行连续输送或者存储），易出现泄漏、喷溅、溢流。

石灰烧制过程中同时产生一氧化碳和二氧化碳，进入一氧化碳和二氧化碳积聚区域, 未采取有效的防护措施，易发生中毒窒息事故。

配矿中将矿石加入受料斗内，一般采用大吨位抓斗桥式起重机，同时，还用于清理矿 石储槽货位。抓斗桥式起重机数量多，作业频繁。原料制备在生产、检修、维护、清理过 程中也常使用起重设备辅助作业，如电动葫芦、单梁起重机、桥式起重机等，存在起重伤 害的危险性。

设备运行和现场照明都是靠电力，变配电室、输电线路和电气设备较多，电力输送、 使用和检修过程中可能发生电气短路、漏电，易引起火灾、触电等事故。原料储存和输送 大多是露天作业，各种电气设施因日晒雨淋，易造成绝缘损坏漏电及短路放炮。另外，矿 石在加工过程中会产生大量的粉尘，粉尘大量积聚，会造成电气设备的接触不良、短路和 散热不良，可能发生火灾和触电事故。

石灰炉、配料槽、矿石料仓都比较高，现场地坑比较深，楼梯、平台和栏杆等大多处 于露天、潮湿和碱性的环境，锈蚀较快，易造成高处坠落事故。

原矿储仓和矿石预均化堆场都堆存有大量矿石，矿石堆放较高、边坡较陡（多数是 自然安息角），现场运输车辆、装载机、推土机、堆取料机等作业频繁，一旦发生堆场坍 塌，易造成人员伤亡。

当矿石较湿、黏度大时，会在下料口、受料口堵塞，形成“篷仓”，若作业人员处理 不当，堵塞矿石会瞬间下泄坍塌，作业人员可能会被下落矿石掩埋，或者被带入破碎机、 输送带上，造成人员伤亡。

9-车辆伤害

矿石的运输、转移离不开火车、汽车、装载机等，厂内道路不够宽敞、弯道和交叉 多，并且缺乏红绿灯、限速、限高等必要的安全设施和警示标志，同时，缺少有效交通指 挥和严格管理，外来车辆司机不熟悉现场情况，易造成车辆伤害。

铝土矿、石灰石等主要原料都处于干燥的粉末状态，在运输、装卸、破碎，筛分、输 送过程中会产生大量粉尘，烧制成的石灰及石灰粉在输送过程中同样产生粉尘，粉尘中含 有游离态二氧化硅，人长期接触可能造成职业病。

破碎机、磨机、风机、带式输送机、振动筛、泵、电机等设备在运行时产生的振动、 噪声，可对人产生危害，长时间会造成职业性噪声聋。

(三)原料制备主要安全防范措施

带式输送机安全防范措施详见本书第二章有关内容。

六、熟料烧结安全技术

(―)工艺及设备概述

熟料烧结是烧结法生产氧化铝的关键工序。熟料烧结的主要任务是将来自原料制备合 格后的生料浆在回转窑中(生产中称熟料窑)高温烧结，烧结过程中使生料各成分互相 反应，使氧化铝和氧化铁转变成易溶于水或稀碱溶液的化合物铝酸钠和铁酸钠，而二氧化 硅转变成基本不溶于水或稀碱溶液的硅酸钙，并使粉状物料黏结成具有一定密度和孔隙率 的粒状物料——熟料。其主要包括煤粉制备和熟料烧成两大工序。

煤粉制备就是通过磨煤系统将原煤烘干、研磨成粉，为熟料窑提供合格燃料的过程。 主要设备有磨煤机、煤粉仓、粗细粉分离器、输送设备等。工艺过程为原煤经原煤仓进入 磨煤机，由排粉机从窑头抽出热风进入磨煤机，经磨制后的煤粉从磨煤机出口出来后进入 粗粉分离器进行分离，不合格的煤粉返回磨煤机，合格的煤粉进入煤粉仓，再经给煤机送 入熟料烧成窑。分离煤粉后的气体进入排粉机，一部分经风门进入窑头鼓风机，一部分作 为循环风再入磨煤机。

煤粉由窑头经鼓风机喷入燃烧室燃烧，生料从熟料窑的冷端(窑尾)喷入，物料在 窑内随着窑的转动向热端(窑头)移动，并在高温的作用下，经过一系列物理化学变化， 最终生成熟料，由窑头进入冷却机冷却回收。燃烧的烟气以及部分带走的生料，由窑尾收 尘排烟装置处理，窑灰返回窑内处理。主要设备有熟料窑、冷却机等。熟料烧成工艺流程 如图9-5所示。

根据物料在熟料窑中的反应阶段，熟料窑从窑尾至窑头大致划分为烘干带、预热带、 分解带、烧成带和冷却带。

图9-5熟料烧成工艺流程

（二） 主要危险有害因素分析

熟料烧结工序的主要危险有害因素有火灾、爆炸、灼烫、机械伤害、高处坠落、粉 尘、噪声、高温辐射等。

煤粉的爆炸极限较宽，原煤在磨制、储存、输送过程中若操作不当，浓度易达到爆炸 浓度范围。积粉清理不及时，易氧化或自燃，甚至造成爆炸。当煤粉在空气中达到一定的 浓度，在激发能源的作用下会产生爆炸。煤粉爆炸的气浪扬起沉积的煤尘易造成二次爆 炸。煤粉爆炸不仅产生冲击波伤人和破坏设备设施，同时，可能产生大量一氧化碳使人中 毒死亡。制粉系统爆炸点，主要在长期积煤或积粉的位置，制粉系统处于封闭状态，引爆 的激发能源主要是磨煤机及其出入口积煤、细粉分离器水平段入口管积粉及粗粉分离器积 粉自燃。

熟料窑最高温度达1200-1350 °C,即使经冷却后的熟料温度也会大于80 °C,易造成 烫伤。

煤粉制备的带式输送机、磨煤机、熟料窑托轮、饲料泵、收尘螺旋输送机等旋转和运 转部位，缺乏有效的防护，或者操作不当时，极易造成机械伤害。

原煤经过带式输送机输送到原煤仓，再输送到磨煤机，磨制后产生的煤粉经过粗细分 离，细煤粉进入煤粉仓，然后再送入熟料窑燃烧。在输送和磨制过程中易产生煤粉尘，若 未采取抑尘措施，作业人员长期吸入煤尘，会造成尘肺病。

（三） 安全防范措施

（1） 煤粉的制备、输送、储存系统在设计和制造上应避免流入管道、容器的死角存 在，减少制粉系统及设备内部可能积煤的部位。

（2） 磨煤机磨头、煤粉仓、粗粉分离器、细粉分离器、煤粉经过的管道、磨煤机袋 式收尘器各气室等部位必须安装防爆装置。

（3） 煤粉仓、收尘灰斗设置一氧化碳检测器及温度检测点进行实时监控，设置二氧 化碳灭火系统及消防水、干粉灭火器。

七、溶出安全技术

(―)工艺及设备概述

溶出是指铝土矿中的氧化铝(AI2O3)转入铝酸钠溶液的过程。根据生产工艺不同， 分为烧结法熟料溶出和拜耳法溶出。烧结法熟料溶出是铝土矿与碱经过高温烧结成为熟料 以后，再用水或稀碱溶液溶解制取铝酸钠溶液的过程。拜耳法溶出是在一定温度、压力的 条件下用苛性碱溶液将铝土矿中的氧化铝溶出成为铝酸钠溶液的过程。

熟料溶出工业上一般采用两种方法进行：一种是颗粒溶出，又称对流溶出；另一种是 湿磨粉碎溶出，它是将熟料与调整液一道加入球磨机内进行粉碎细磨，溶出氧化铝 (Al2O3)和氧化钠(Na?。)。国内一般釆取后一种方法进行熟料溶出。

熟料的湿磨溶出又分为一段磨料和二段磨料溶出工艺。一段磨料溶出工艺就是熟料的 磨细溶出作业在一个球磨机内完成，由分级机分离出的粗颗粒(称返砂)返回球磨机内 再磨，即一段闭路磨料。二段磨料溶出由两个球磨机完成第一段分级机分离出的粗颗粒 (返砂)进入第二段球磨机内再磨。目前，国内烧结法氧化铝厂都采用二段磨料溶出工 艺。二段磨料溶出工艺流程如图9-6所示。

铝土矿的溶出是拜耳法生产氧化铝的主要核心工序之一。溶出就是将铝土矿中固态不 溶解的氧化铝在一定的温度和压力条件下，通过与碱反应变成溶解的铝酸钠溶液。不同的 矿石其溶出条件不同，三水铝石型铝土矿的溶出温度一般为140 ~ 145 Y ,用苛性碱 (Na2Oκ)浓度为120~140g∕L的母液溶出。一水铝石型铝土矿通常是在温度为240 ~ 250 cC,用苛性碱(Na2Oκ)浓度为140~220g∕L的母液溶出。我国铝土矿多数为一水铝

熟料 调整液         白泥洗液

图9-6二段磨料溶出工艺流程

石型。

目前，我国氧化铝拜耳法溶出典型工艺有直接加热高压溶出、单管预热一压煮溶出、 双流法溶出、管道一停留罐溶出等。溶出设备主要有压煮器和管道化两种类型。

(二)主要危险有害因素分析

氧化铝溶出主要靠碱性溶液进行反应溶解氧化铝，溶出工序都存在碱性溶液，温度基 本在IOO ~280 cC之间。通过管道、泵、溜槽、地沟等进行转移，在储槽、地坑、容器内 反应、沉淀和储存，存在化学灼烫的岗位比较多。发生碱灼伤的主要原因有：

另外，管道化溶出生产工艺需要使用高温熔盐作为热载体，将矿浆加热到280 CC左 右。高温熔盐流动性强，保温性能强。外漏高温熔盐表层固结后，内部温度很难降下来,

• 321 •

作业人员一旦踩踏容易发生烫伤。

氧化铝生产系统中使用的压力容器较多，主要分布于氧化铝工艺、动力系统和暖通系 统。管道化溶出系统中的高压隔膜泵、停留溶出罐、旋流处理槽、各级自蒸发器、各级汽 液分离器、各级冷凝水罐等为中、高压容器(设备)。压力管道主要有压缩空气管、蒸汽 管、天然气管道、煤气管道等。

氧化铝生产过程中压力容器及管道发生事故主要是物理爆炸。物理爆炸现象是容器内 高压气体迅速膨胀并以高速释放内在能量。其爆炸后产生的危害主要表现为：一是冲击波 超压会造成人员伤亡和建筑物的破坏；二是爆破碎片在飞出过程中具有较大的动能，也可 以造成较大的危害，还可能损坏附近的设备和管道，引起连续爆炸或火灾；三是容器及管 道内介质外泄的伤害，释放的高温蒸汽会造成人员烫伤，释放的天然气、煤气会造成人员 中毒窒息；四是二次爆炸及燃烧危害。

为更好地进行流程控制，需要对氧化铝生产的管道、储槽内的料浆密度、液位等进行 检测，这些物料含碱量高、腐蚀性强且具高温、易结疤的特性。一般选用同位素密度计测 量矿浆密度和液位。常用的放射源为Csl37,主要在溶出和蒸发工序设置放射源。

放射源发射出来的射线具有一定的能量，它可以破坏细胞组织，从而对人体造成伤 害。当人受到大量射线照射时，可能会产生诸如头晕乏力、食欲减退、恶心、呕吐等症 状，严重时会导致机体损伤，甚至可能导致死亡。

(三)安全防范措施

1.化学灼烫安全防范措施   免费资料 老姚注安Q群:819223280

氧化铝生产过程中最易发生的伤害是碱灼伤事故，关于化学灼烫安全防范措施在本节 集中表述。其主要防范措施如下：

2.熔盐炉安全防范措施

熔盐又称为导热盐，主要由硝酸钾(KNo3)、亚硝酸钠(NaNo2)、硝酸钠(NaNo,) 三种成分构成，具有腐蚀性、刺激性、助燃性、氧化性。遇可燃物着火时，能助长火势。 与有机物、还原剂、易燃物如硫、磷等接触或混合时有引起燃烧爆炸的危险。燃烧分解 时，放出有毒的氮氧化物气体。受热分解，放出氧气。

吸入本品粉尘对呼吸道有刺激性，高浓度吸入可引起肺水肿。大量接触可引起高铁血 红蛋白血症，影响血液携氧能力，出现头痛、头晕、紫约、恶心、呕吐。重者引起呼吸紊 乱、虚脱，甚至死亡。口服引起剧烈腹痛、呕吐、血便、休克、全身抽搐、昏迷，甚至死 亡。对皮肤和眼睛有强烈刺激性，甚至造成灼伤。皮肤反复接触引起皮肤干燥、皺裂和皮 疹。主要防范措施如下：

八、沉降、分解安全技术

(―)工艺及设备概述

沉降是将矿浆中溶解的铝酸钠溶液与其他不溶解的有害杂质，经过重力沉降进行分 离，得到的溶液就是粗制的铝酸钠溶液(习惯称为“粗液”)，剩下的固体残渣就是赤泥。 分离后的赤泥要尽可能地用热水洗涤干净，以减少碱和氧化铝的机械损失(赤泥附液损 失)。目前，氧化铝生产中赤泥分离与洗涤大多釆用重力沉降或重力沉降与过滤联合的方 法来实现。

该工序主要设施有沉降槽及搅拌设备、过滤机、赤泥外排泵等，为更好地实现沉降分 离效果，在沉降槽中添加絮凝剂(阴离子型聚丙烯酸钠)。沉降槽属于较大型设施，外形 尺寸直径一般在6~40m之间，高度一般在15 m以上。目前常用的沉降槽有三种：锥底 型沉降槽(图9-7)、平底型沉降槽(图9-8)、深锥型沉降槽(图9-9)O

图9-7锥底型沉降槽结构示意图

驱动系统

集液箱

图9-8平底型沉降槽结构示意图

分解是将精液中已过饱和状态存在的NaAl(OH)4结晶析出Al(OH)3的生产过程。通 常采用的方法有两种：一种是晶种分解，拜耳法工艺常釆用晶种分解的方法制得氢氧化 铝，同时亦获得苛性比值较高的种分母液，作为溶出铝土矿的循环碱液。另一种是碳酸化 分解，烧结法工艺大部分采用碳酸化分解方法制得氢氧化铝，同时获得碳分母液，碳分母 液一部分送熟料溶出工序作调整液,另一部分经蒸发后返回原料工序配料。

晶种分解就是向过饱和的铝酸钠溶液中添加晶种、降低温度，在不断搅拌的情况下, 使之分解、结晶析出Al(OH)3o其反应式如下：

NaAl(0H)4 +aq 晶种'搅拌 Al( OH)3 + NaOH + aq

晶种分解流程，目前工业上一般釆用一段法和两段法两种。

一段法工艺流程：拜耳法铝酸钠溶液分解在机械搅拌种分槽中连续进行，种分槽数一 般由分解的时间及总体液量而定。

桥架

S9-9深锥型沉降槽结构示意图

拜耳法精液首先经过板式换热器与母液（或水）换热降温后与晶种混合，用种子泵 送入种分槽首槽，在高压风的作用下通过提料管及溜槽依次流入下一级种分槽，中间经过 板式换热器逐级降温，在机械搅拌作用下不断分解，至末槽达到一定的分解率。种分出料 通过出料槽自压送入立盘过滤机进行种子过滤，分离的氢氧化铝与精液混合返回首槽作种 子，产出的母液送蒸发。成品出料由出料槽液下泵送入成品旋流器，经过旋流分级后，颗 粒较粗的底流送到平盘过滤机，溢流返回到出料槽，如图9-10所示。

拜耳法精液

图9-10 一段晶种分解工艺流程

两段法工艺流程：拜耳法精液首先经过板式换热器降温后与细种子混合，用细种子泵 送入一段种分槽首槽，在高压风的作用下通过提料管及溜槽依次流入下一级种分槽。一段 分解结束后由一段末槽出料至真空降温经降温后，与粗种子混合送入二段种分槽首槽，经 过中间降温，在机械搅拌作用下不断分解，至末槽达到一定的分解率。种分出料由末槽出 料泵送至种子旋流器经旋流分级后，溢流送入细种子过滤机进行过滤，产出细种子返入一 段种分槽首槽，底流送入粗种子过滤机进行过滤，产出粗种子返入二段种分槽首槽，成品 出料由出料液下泵送入成品旋流器,底流送平盘过滤机,溢流进入末槽,如图9 - 11所示。

拜耳法精液

S9-11两段晶和分解工艺流程

另一种是碳酸化分解，即给过饱和的铝酸钠溶液中不断通入二氧化碳气体，使其分 解、析出氢氧化铝，分离氢氧化铝后的母液称为碳分母液。在碳酸化分解过程中一般认 为，通入溶液中的二氧化碳使部分游离苛性碱被中和，使溶液中苛性碱（OH-）的活度 大大降低，溶液中M （铝酸钠溶液中所含苛性碱与氧化铝的摩尔比叫做铝酸钠溶液的苛 性比值）降低，使铝酸钠溶液稳定性下降，从而引起铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝，反 应如下：

2Na0H + CO2 — Na2CO3 +H2O

2NaA102 +4H2O==2A1（OH）3 ； +2NaOH

碳酸化分解工艺流程：碳分精液首先进入碳分闪蒸器降温后送至高位缓冲槽，通过自

• 329 •

压进入连续碳分首槽，由连通管在高压风作用下提至下一个槽，直至末槽，在分解槽中不 断通入二氧化碳(CO2)气体，进行碳酸化分解。根据各槽碳分分解梯度的不同要求,调 整各槽通气量,使碳分分解达到工艺要求的分解率。碳分出料由出料泵给入旋流器分级,旋 流器底流进入底流混合槽送成品过滤机,溢流进入沉降槽,沉降槽的溢流与底流过滤机的母 液一起送蒸发,沉降槽的底流除大部分作自身种子外,其余部分送底流混合槽。分解主要设 备设施有分解槽、叶滤机、板式换热器、输送泵等。碳分连续分解工艺流程如图9 -12所示。

图9-12碳分连续分解工艺流程

(二)主要危险有害因素分析

沉降槽、分解槽发生坍塌有两种情况，一是槽体结构破坏性坍塌，二是槽体内部结疤 或赤泥大量脱落和滑塌。

氧化铝生产中使用的矿浆槽、沉降槽、洗涤槽、液碱槽，这些储槽的结构尺寸大，直 径一般都是IOm以上，最大直径达40 m,高度超过20 m,储存物料容量大，并且都是温 度高、强碱性物料。一旦出现槽体坍塌，大量物料外泄，会造成人员、设备掩埋，极易发 生群体性伤害事故和环境污染事故。引起这些储槽坍塌的主要原因：一是基础处理不到位 承载力不够，或者基础长期受到碱性溶液浸泡、流水冲刷等破坏。二是荷载增加，如槽体 加高、槽内运行液位抬高、槽内物料变化等。三是槽体受到损坏。许多钢制槽体在高温碱 液的浸泡下，腐蚀较快，使槽体变薄、渗漏，引起坍塌。

氧化铝生产流程中主要物料存在大量的钙、镁、硅等物质，极易形成结疤附着在容 器、储槽内壁上，当结疤达到一定的厚度时需要及时清理。结疤厚度有时超过2 m。当储 槽中矿浆等物料退出运行状态时，槽壁结疤可能因为受潮、风化等影响，大面积脱落、坍 塌。在人工清理结疤过程中，如果未釆取防护措施，清理先后顺序不当，先清理底部，上 部结疤可能会坍塌。

该工序沉降槽内全部是高温强碱矿浆，钢制槽体一旦腐蚀严重，作业人员经常上槽顶 巡査，易坠落槽内造成碱灼伤；槽体腐蚀泄漏，输送矿浆的管道、泵体产生泄漏，槽内液 位过高造成冒槽泄漏等，易造成碱灼伤；进行检修、清理作业时，未实施有效的放空、切 断、隔离等措施，或者管道、容器及泵体前的过滤筛箱被拆卸开后，由于内存余料或者突 然来料，灼伤作业人员。

碳酸化分解使用石灰炉烧制石灰过程中产生的二氧化碳，通过管道输送到分解槽内， 二氧化碳泄漏造成局部聚积，易发生中毒窒息。在对分解槽清理检修作业过程中，如果二 氧化碳没有切断，或者槽内二氧化碳浓度较高，作业人员易发生中毒窒息事故。

(三)安全防范措施

九、母液蒸发安全技术

(―)工艺及设备概述

蒸发的目的就是排除流程中多余的水分，保持氧化铝生产系统的液量平衡。其原理是 利用加热的方法，在沸腾状态下使溶液的水分汽化排除，从而使溶液被浓缩，达到排水提 高母液浓度的目的。

蒸发工艺：按内部的压力可分为加压、常压和减压三种方式。在减压(真空)状态 下进行的蒸发，叫做真空蒸发。因为真空条件下溶液的沸点低，所以大多数的蒸发是在真 空条件下进行的。根据蒸发器中蒸汽和物料的流向不同可分为顺流、逆流、错流三种不同 的工艺流程，如图9-13至图9-15所示。

图9-14逆流工艺流程

蒸发工序主要设备设施有蒸发器、储槽等。

（二） 主要危险有害因素分析

L灼烫

蒸发工序化学灼烫主要有物料中的强碱灼烫和蒸发器清洗使用盐酸可能造成的灼烫。 蒸发器一般都是负压运行，但加热蒸汽都是正压运行，蒸发器运行时超压、焊缝出现裂 缝、输送物料管道法兰垫片破损等引起的泄漏，易造成作业人员灼伤。

在蒸发生产中结疤是个很大的问题，尤其是混联法生产氧化铝的蒸发器。结疤的主要 构成：碳酸钠、硫酸钠和钠硅渣等。在蒸发过程中，尤其是浓度高的出料较容易产生碳酸 钠和硫酸钠的结疤,高温低浓度的最容易产生钠硅渣结疤。结疤是热的不良导体,会降低传 热系数;结疤导致加热管直径变小,甚至堵塞加热管（死眼），减少加热面积,降低蒸发效率。

蒸发器运行一定周期后就应清理结疤。清理结疤的方法：一是倒流程法。倒流程使得 出料效改成进料效，出料效的结疤被溶解起到除结疤的作用。二是水煮法。蒸发器运行一 段时间要用水彻底煮洗。三是酸洗法。硅酸钠结疤不溶于水，能溶于酸。用盐酸进行浸 泡、冲洗。在酸洗过程中，铁质容器和铁锈也与盐酸反应，产生氢气。反应式如下：

Fe +2HCl    FeCl2 + H2 |

酸洗过程中生成的可燃气体，易积聚在蒸发器内，如果不进行置换或通风，在进行动 火作业时就可能发生火灾、爆炸事故，造成作业人员的伤亡。

蒸发器及蒸汽缓冲器、蒸汽管道等承压设备，如果操作不当，或者设施存在缺陷，造 成超压而引起容器爆炸事故。.

蒸发主要使用低压蒸汽对含铝酸钠溶液进行加热，使溶液中水分变成蒸汽，再经冷却 后变成冷凝水。加热温度超过IOOcC,若未釆取有效隔热措施，可使作业工人感到热、头 晕、心慌、烦、渴、无力、疲倦等，可出现一系列生理功能的改变。

（三） 蒸发器安全防范措施

（1） 蒸发器各罐体及管道应按照特种设备进行设计、安装、使用，并按照要求定期 进行检测检验。

（2） 蒸汽缓冲器、蒸发器等压力容器应符合《固定式压力容器安全技术监察规程》 （TSG 21）的要求，各种安全附件（安全阀、防爆膜、紧急切断阀、减压阀、压力表、温 度表、报警器等)应齐全，安全阀应定期进行手动试验；并根据《固定式压力容器安全 技术监察规程XTSG 21)的要求定期校验，且在校验有效期内。

(H)蒸发器运转中,严禁用水冲洗液位计表面和用冷水冲洗目镜,严禁带压紧固目镜 螺栓,紧固目镜螺栓时操作人员的眼睛不应正对目镜。更换目镜时应首先消除容器内的压 力;卸目镜时,人不能面对目镜;打碎的目镜应立即清除;更换高处的目镜时,应釆取安全措施。

十、氢氧化铝焙烧安全技术

(―)工艺及设备概述

氢氧化铝焙烧是氧化铝生产工艺过程中最后一道工序，焙烧的目的就是把氢氧化铝中 的附着水、结晶水脱除，并完成部分γ-Al2O3向α-Al2O3转变，生成物理和化学性质符 合电解要求的氧化铝。一般来说，氢氧化铝在焙烧过程中要经过烘干、脱水、晶型转变3 个过程。其主要反应式如下：

J⅛J⅛

2A1(OH)3 =^≡A12O3 +3H2O ↑

氢氧化铝焙烧可分为回转窑燉烧和流态化焙烧2种工艺技术。回转窑燉烧从窑尾起划 分为烘干带、脱水带、预热带、爐烧带及冷却带5个带。流态化焙烧一般可分为4个阶 段：干燥、预热和预焙烧、焙烧、冷却。目前，国内氧化铝企业多采用流态化焙烧工艺。 国内使用的氢氧化铝流态化焙烧炉主要有3种：美国铝业公司开发的流态化闪速焙烧炉 (FFC))德国鲁奇-联合铝业公司开发的循环流态化焙烧炉(CFBC),丹麦史密斯公司开 发的气态悬浮焙烧炉(GSC)。

焙烧炉主要使用液体或气体燃料。液体燃料包括汽油、柴油、煤油、重油等。气体燃 料有天然气、煤气。目前，国内焙烧炉用煤气作为燃料比较多，极少数使用重油、天然气 作为燃料。

焙烧工序主要设备设施有带式输送机、平盘过滤机、焙烧炉、燃烧器、油站、电除尘 器、排风机等。

(二)主要风险分析

由于氧化铝焙烧的天然气、煤气都属于易燃气体。在系统氧含量超标或天然气发生泄 漏等意外情况下，有火灾爆炸危险。重油是闪点大于120龙的可燃液体，常温下呈现固态 或稠黏状胶质液体，在使用时采用蒸汽进行加热变成易流动的液体。重油输送管道地沟如 果出现泄漏，在蒸汽管道加热作业下极易发生火灾、爆炸。油罐设施遭雷击会引起油品起 火和爆炸。

焙烧炉生产中发生燃爆危险的原因：

氢氧化铝进入焙烧炉一般釆用带式输送机，焙烧成品氧化铝进入氧化铝储仓采用带式 输送机或者釆用风动溜槽输送。焙烧炉风机、氧化铝包装机等，机械设备的转动、传动部 位在运转过程中，由于操作不当或者在进行检修、维护保养中未采取有效安全措施，人体 不慎接触到运动转动设备的危险部位，可能造成机械伤害。

焙烧炉采取竖向布置高度达30 m左右，氧化铝储仓一般高度也在30 m以上，在这些 高空岗位作业，如果安全防护设施不全，或者人员作业失误，极易造成高处坠落事故。

焙烧炉釆用燃气(煤气、天然气)或者油品(柴油、重油)燃烧，高温段温度高达 IOOO ~ 1200 OC ,热辐射强度较大。

燃烧使用的煤气或者天然气在管道连接处或者破损部位泄漏，可能造成人员中毒窒 息。燃料在焙烧炉内燃烧过程中，由于燃烧不充分，产生的废气中含有一氧化碳气体，如 果未釆取通风措施，易造成作业人员中毒窒息。

罗茨风机的电机功率较大，运行时会产生较大噪声，如果基础振动，会增加噪声强 度。长期接触工业噪声可引发人员职业病。

(三)焙烧安全防范措施

第三节铝电解生产安全技术

一、铝电解生产工艺概述

现代铝工业釆用大型预焙阳极电解槽生产。电解阴、阳极采用炭阳极和炭阴极，直流 电由阳极导入，经过电解质与铝液层从阴极导出，在两极间发生电化学反应。阴极上铝离 子析出得到铝液，阳极上释放二氧化碳和一氧化碳等混合气体。铝液用真空抬包抽出，经 过净化和澄清之后，熔铸成商品铝锭或变形铝合金锭。阳极气体中含有70% ~80%二氧 化碳和20% ~ 30% 一氧化碳,还含有少量的氟化物和二氧化硫等气体,经过净化之后,废气 排放入大气,收回的氟化物返回电解槽。铝电解生产主要有原料贮运、变供电、电解车间、烟 气净化、浇注和残极处理等工序组成。铝电解生产流程如图9-16所示。

氧化铝    氟化盐 冰晶石    炭阳极

新阳极组

送电解

图9-16铝电解生产流程

二、贮运及净化安全技术

（-）工艺简介及主要设备

原料贮运：生产所需的氧化铝在卸料站，袋装料在氧化铝仓库内拆袋，经带式输送 机、管道或浓相输送管线等送至双层贮槽中的新鲜氧化铝贮仓内。新鲜氧化铝进入电解烟 气净化系统吸附烟气中氟化物后成为载氟氧化铝，由气力提升机送入双层贮槽中的载氟氧 化铝贮仓中，载氟氧化铝由超浓相输送系统送至每台电解槽的料箱中。

烟气净化系统：电解槽阳极气体及粉尘，经密闭罩集气后釆用氧化铝吸附干法净化回 收技术治理，其原理是利用氧化铝对氟化氢的吸附性，使烟气中的氟化氢由气相进入固 相，再通过布袋除尘器实现气固分离，达到烟气净化，同时去除氟化物和粉尘的作用。预 焙电解槽干法净化设备工艺流程如图9-17所示。

4           7

I-电解槽；2—集气罩；3一吸附反应器；4一旋风分离器；5一料仓；6—加料管；

7—布袋除尘器；8—料阀；9—烟气管道；10一排风机；Il-回料管 图9-17预焙电解槽干法净化设备工艺流程

原料贮运设备主要有浓相输送管线或带式输送机、氧化铝料仓槽、装卸起重机械等。

净化设备主要有布袋除尘器、风机、输送管线、烟道等组成。

（二）主要危险有害因素分析

人员进入有限空间（含氧量低于19.5%）时，易造成生理缺氧窒息事故。原料仓、 净化除尘设备、烟气管道等检修或更换布袋等作业时，因违章作业，安全防护不当，人员 不慎坠入料仓内和抢救措施错误等会造成窒息事故。

原料储罐高8 ~15m,净化布袋除尘器高15 m以上，烟气管道、原料输送管道高架铺 设，作业人员在从事检修、巡视检查或操作时，因安全防护设施缺失、失效，人员防护措 施不得当、违章作业和恶劣环境影响，造成高处坠落事故。

物料储运、输送过程中产生的粉尘主要是氧化铝尘及其他尘。生产性粉(烟)尘主 要是氧化铝、碳粉和氟化盐等细微颗粒。人体长期过量吸入生产性粉(烟)尘并在肺内 潴留，会引起以肺组织弥漫性纤维化为主的尘肺、矽肺等职业病。

化学有害因素主要包括氟化氢、氟化物、一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、二氧化 碳、臭氧、六氟化硫等。

电解槽阳极的废气含有气态氟化氢、二氧化硫、一氧化碳等有毒物质，人体吸入过量 的氟，常常会引起骨硬化、骨质增生、斑状齿等氟骨病，严重者使人丧失劳动能力。氟化 物还对呼吸道黏膜及皮肤有强烈的刺激和腐蚀作用。

生产过程中因建(构)筑物、通风设施、防毒防尘设备的配置和选型不符合规范， 防尘毒设备缺失或故障停运，生产、设备非正常状态的物料遗撒；员工操作行为不规范， 造成物料飞扬、遗撒和烟气的无组织排放等，易产生尘毒物排放。

电动设备如风机、带式输送机、空压机设备运行会产生噪声和振动。

高温烟气、铝溶液、加热的熔炼炉等产生的高温热辐射。

(三)安全防范措施

三、供电系统安全技术

(-)工艺简介和主要设备

现代铝厂一般有2~4个以上的电解槽系列，每个系列各由多台电解槽串联组成。交 流电由外线送入电解厂的变电站，降压后送至整流器前的变压器，经整流器整流后，输出 直流电，供给电解槽。系列中各电解槽串联，直流电从整流器的正极经铝母线送到电解槽 的阳极，流经熔融电解液层和铝液层导至阴极，再串联到下一台电解槽的阳极，依次类 推，从最后一台电解槽阴极出来的电流，返回整流器的负极，形成一个系列回路，预焙阳 极铝电解槽供电系统如图9-18所示。

供电系统的主要设备有变压器、整流柜、铝母线等。

1

2

3

4


直流电源

300 kA, 1200 V

120 中 -

-     中 121 240∣

119⅛

ι=bl22 239∣

118 宀   一

______E⅛123 2381

Al2O3下料


阳极母线

电解质 艾体金属戶

/ V

槽电压gS


阴极母线


图9-18预焙阳极铝电解槽供电系统

(二)主要危险有害因素分析

经过人体的电流强度超过IOomA时，机体组织产生针刺感、痛感、痉挛、血压异常、 昏迷、心律不齐、心室颤动；严重时会破坏人的心脏、肺部和神经系统的正常工作，形成 危及生命的伤害。电伤是电流的热效应、化学效应、机械效应等对人体所造成的伤害。造 成电伤的电流通常比较大。电伤包括电烧伤、电烙印、皮肤金属化、机械损伤、电光性眼 炎等。

铝电解槽供电系统采取高压工频交流电经整流后以低电压、高电流串联供电，正常生 产时系列电压达数百伏至上千伏，系列电流160 ~ 600 kA,单槽电压4~4.5 V,系列两端 对地电压仍高达700 ~1500 V,在电力车间高压电源与电解车间联网路的连接点可能发生 严重的电伤害：

(三)安全防范措施

出端应设置防护栏，设置非专业人员严禁入内、高压危险等警示标识。

四、电解铝安全技术

电解槽上部氧化铝料箱，在计算机控制下通过点式下料器，经打壳下料口加到电解质 中。通过预焙阳极导入强大的直流电，电解槽中氧化铝、冰晶石、氟化铝在950 ~970 cC 温度下，变为熔融状态的电解质并发生电化学反应，氧化铝被分解，在阴极(电解槽底 部)析出液态金属铝，阳极释放反应废气。铝液定期用真空抬包抽出，运至熔铸车间。 电解主要作业活动包括出铝作业、抬母线作业、阳极更换作业、加工加料作业等。

L灼烫

铝电解槽生产时，电解温度950 ~ 970 Y、槽内铝液温度920 OC左右、烟气温度近 900 cC,电解槽内保温料(氧化铝、氟化盐骨料)温度近600 tC O电解槽本体结构表面温 度60 CC以上。人体接触60龙以上高温时易发生灼、烫伤，造成皮肤、器官机理坏死。

2.熔融物质遇水发生爆炸

熔融铝液、电解质接触水、湿冷物料和氧化铁时易引发蒸汽爆炸。

生产过程中，高温物料和熔融物质因电解槽漏炉；吊运、运输时容器失稳，出铝包、

更多.免费资料老姚注安Q群，一

总群819223280 建筑 1028036193 化工747012873 其他628721411

14


15

16

1



1—混凝土支柱；2—绝缘块；3、4—工字钢；5—槽壳；6—阴极窗口； 7—阳极炭块组；

8—承重支架或门；9一承重桁架；10一排烟管；11—阳极大母线；12—阳极提升机构； 13—打壳、下料装置；14—出铝打壳装置；15—阴极炭块组；16—阴极内衬 图9-19 200kA预焙阳极铝电解槽结构图

电解质箱等物料过多外溢，造成高温物质遗撒；湿冷物品或潮湿物料、工器具等未进行先 期预热；工作区域潮湿、熔融物质工作场所地面积水，生产设备事故或故障状态下的应急 措施不当。例如：电解槽滚铝、漏炉、处理炭素阳极脱落、短路口打火爆炸等，易造成湿 冷物质遇高温熔融物质产生爆炸。

铝电解槽系列电流160 ~ 600 kA,单槽电压4~4.5 V,在生产作业活动中因隔离措施 缺失、安全保护措施失效或缺失，身体直接接触强电流带电体；电解槽零点漂移等异常情 况，造成原本不带电体转变成带电体，人员接触后造成触电。电解生产采用直流串联供电 模式，槽上电气设备用交流电，若直流窜入交流系统，会引起设备事故。当电解槽出现阳 极效应时，短时最高至50~100 V；槽出现短路、断路故障时，电压会快速升高，人员若 在此时从事槽上作业，会造成事故。

起重伤害是指在进行起重作业过程中发生的重物(包括吊具、吊物或吊臂)坠落、 夹挤、物体打击事故，可造成重大的人员伤亡或财产损失。造成伤害的主要原因：

5-高处坠落

电解作业过程中抬母线作业、槽上部检修维护设备、检修烟道以及处理起重机轨道、 滑线故障等作业时，距离基准面高度在2 m以上，如果防护措施有缺陷，存在坠落的 危险。

电解铝生产粉(烟)尘是散发的颗粒物，主要含有氧化铝、碳粉和氟化盐等。

电离反应散发的阳极烟气中含有氟化氢、二氧化硫、一氧化碳等有毒物质，以及二氧 化碳、六氟乙烷和四氯化碳等温室气体。人体吸入过量的氟，常常会引起骨硬化、骨质增 生、斑状齿等氟骨病，严重者使人丧失劳动能力。氟化物还对呼吸道黏膜有强烈的刺激和 腐蚀作用。电解槽启动、更换阳极、长阳极效应等作业时，槽内电解质的挥发、氟化铝的 升华以及含氟粉尘产生量较大，风量不进行调整、集气罩打开过多以及员工操作行为不规 范、安全防护用品佩戴不规范等均易造成废气排放。

强磁场主要来源于电解系列供电系统，铝电解生产采用直流供电，母线周围会产生电 磁场，引发人体神经衰弱综合征与植物神经功能紊乱，表现为精神不振、昏昏欲睡、食欲 差等。磁场使现场铁质工具及设备产生磁性，作业时需克服磁场力作用，疏忽、用力过猛 易引发肌肉扭伤、拉伤等伤害。磁场对现场焊接质量、电子设备产生磁化造成影像变形 现象。

电解槽下料系统气动噪声、空压机运行均会产生噪声。噪声能引起人听觉功能敏感度 下降甚至造成耳聋，或引起神经衰弱、心血管疾病及消化系统等疾病，噪声影响信息交 流，促使误操作发生率上升。

铝电解生产中电解温度为950 ~970cC°电解车间电解槽周边作业环境温度较高。高 温作业时人体热负荷增加，心血管系统的紧张度增高，影响人体的体温调节和水盐代谢及 循环系统等。高温还可以抑制中枢神经系统，使工人在操作过程中注意力分散，肌肉工作 能力降低，从而导致伤害事故。

绝缘值不小于0. 5 M∩o

(H)厂房内使用的风管、烟道管、操控箱接线管等良导体材料，应在操作面2m以上 设置绝缘间隔。

五、熔铸安全技术

(-)工艺简介及主要设备

熔铸主要有配料、精炼、晶粒细化和铸造4个工序。铝液从真空抬包中直接注入混合 炉，经配料、精炼、搅拌后扒去铝液表面浮渣，按产品牌号及品种的要求，进行合理调 配。普通铝锭采用连续铸锭法，板、棒锭采用半连续或水平铸造法，线、板坯采用连铸连 轧法。铸成品经质量检验、打捆、称重后送入成品堆场。

(二)主要危险有害因素分析

熔融高温铝液遇水、潮湿物料产生大量蒸汽，出现“铝包水”时，蒸汽体积瞬间扩 大，压力增高，当蒸汽聚积到一定压力时，引发蒸汽爆炸。产生的冲击波引发设备设施损 坏，人员被冲击波冲出，高温铝液烫伤人员。产生爆炸的主要原因：

铝的凝固温度为650 tC,熔铸工艺温度要求在680 ~720 cC5作业人员与高温铝液直 接接触，工作现场温度较高，操作时因高温物料或熔融物质的意外释放，失误、隔离措施 缺失，安全距离不够，设备故障等造成人员接触高温物体，造成灼烫伤害。

起重机作业过程中造成的伤害事故主要原因有机械故障、操作失误、安全装置失效、 起吊参数选择不当、防护设施不完整、设计缺陷、指挥失误等，重物坠落原因有物件捆扎 不牢、吊具损坏、挂钩不当、起升机构的零部件故障等。挤压事故经常发生在运行起重机 或回转起重机与周围固定物之间。运行机构的操作失误、指挥联系失误存在人员从高处坠 落、挤压等危险。

易燃气体、可燃固体遇激发能源在空气中易发生火灾事故，造成人员伤亡和财产损 失。熔铸车间混合炉保温、抬包预热采用天然气或煤气，因燃气管道破损、点火装置失 效、燃气管道安全措施失效造成燃气泄漏；厂房内存放可燃物，间距不足或安全措施不 当；排烟管道因燃烧不充分，长时间未清理，形成积碳现象；遇飞溅铝液等引发火灾。炉 内加热时先通气后点火，或点火装置失效造成炉内燃气聚积，达到爆炸极限时，会引发 燃爆。

铝的凝固温度为650 Y ,熔铸工艺温度要求在680 ~720 cC;作业人员与高温铝液直 接接触，作业环境温度较高。高温作业时人体热负荷增加，心血管系统的紧张度增高，影 响人体的体温调节和水盐代谢及循环系统等。高温还可以抑制中枢神经系统。

混合保温炉内搅拌、扒渣、净化过程中产生粉尘飞扬，对人体也会造成伤害。

(三)安全防范措施

六、残极处理及阳极组装安全技术

(-)工艺简介及主要设备

从电解槽换下的残极，待冷却以后装到悬挂式输送机上，清理掉残极表面的电解质。 残阳极经自动压脱机将导杆和残阳极分离，导杆经铁环压脱机、导杆校直机、导杆清刷、 蘸石墨等工序，进入阳极组装台与焙烧后的阳极炭块，经过浇注以后组成新预焙阳极，供 电解槽使用。清理下来的电解质经过破碎后，进入电解质仓，供电解使用。残阳极经破碎 后返回炭素阳极生产流程使用。

(二)主要危险有害因素分析

高温铁水及熔渣等熔融物，与水、潮湿物料接触产生大量蒸汽，蒸汽体积瞬间扩大， 压力增高，引发蒸汽爆炸。炭素阳极组装熔化铸铁普遍采用电炉(无芯工频、中频感应 电炉)，中频炉漏炉、倾翻时高温熔融铁水泄漏爆炸；往潮湿的容器内盛装铁水时引起 爆炸，向炉内添加潮湿物料或使用潮湿工具进行操作时引起爆炸；工作面潮湿、积水 时与泄漏铁水接触发生爆炸；中频炉冷却水系统故障泄漏，流入工作面遇熔融铁水。 中频炉子内漏釆取紧急处置时接触潮湿地面引发爆炸；向炭碗内注入铁水时设备故障、 操作失误等，铁水外溢发生爆炸；铁水抬包耳轴和机构缺陷，造成铁水包坠落和脱落 以及倾翻。

机械伤害有以下几种：①挤压；②碰撞和撞击；③接触，包括夹断、剪切、割伤和擦 伤、卡住或缠住等。操作人员易于接近的各种可动零、部件都是机械的危险部位，机械加 工设备的加工区也是危险部位。悬链运行、炭块输送机等转动部件外露或防护措施和必要 的安全装置不完善，很容易造成人身伤害事故。设备检修、故障处理时人员误操作或安全 措施不到位易造成伤害事故。

物体打击是指失控的物体在惯性力或重力等其他外力的作用下产生运动，打击人体而 造成伤亡事故。残极处理时挂悬链、残极压脱、残极炭块破碎、铁环压脱、导杆清刷过程 中因压力作用残极块、铁链头、铁环飞边等物体造成崩裂飞出，如设备设施防护装置缺 陷、间距不足、站位行走错误，劳动防护缺失可能发生事故；残阳极放置不平稳或导杆与 残阳极脱离引发倾倒伤人；人员误入残极悬链作业通道、残极脱钩等情况引发撞击和 砸伤。

残极处理和阳极组装工艺产生粉尘、烟气主要有电解质清理、炭块处理时产生的电解 质颗粒物，铝导杆清刷时的铝粉以及磷铁熔化炉、浇注过程中产生的烟气。

在抬包清理间，抬包清理机、砌砖机、磨砖机设备运行时有粉尘产生；从电解槽换下 的残极温度较高，氟尘和粉尘随热空气对流散发到环境中；在残极堆放区，运入的残极釆 用叉车搬运会有少量粉尘散发；磷铁熔化炉、磷铁浇注过程中产生烟气、粉尘。残极块在 进入阳极组装车间前需要进行人工清理，多釆用手提风镐，产生粉尘量较大。在装卸站残 极上链处，对托盘内余留电解质和阳极残渣粉料采取托盘倾翻倾倒，会有粉尘产生。残极 在进入电解质清理机、抛丸机、磷铁环压脱机和清理机作业时会产生电解质和碳粉颗粒粉 尘；铝导杆清刷产生少量铝粉废料。大块电解质进行破碎及筛分处理，數式破碎机、锤式 破碎机、斗式提升机、带式输送机设备运行时粉尘产生量大。

人体长期过量吸入生产性粉(烟)尘并在肺内潴留，会引起以肺组织弥漫性纤维化 为主的全身性疾病。易发尘肺等职业病。

(三)安全防范措施

的发生。

第四节预焙阳极生产安全技术

一、预焙阳极生产工艺概述

铝电解用预焙阳极生产釆用骨料(石油焦、沥青焦)经过爛烧炉125OtIC高温爛烧， 除去挥发分等杂质；爛后焦、沥青和返回料(电解铝厂返回的电解残极、焙烧碎料、生 碎料)为原料，经破碎机破碎、筛分成为各种粒度料，分别进入指定的料仓，再根据配 方从各料仓提取不同粒级原料进入混捏锅，注入一定量的黏结剂沥青搅拌混合，达到要求 后用成型机或电极挤压机挤压成型出生坯阳极，再将成型后的电极坯在隔绝空气的条件下

• 359 •

按一定的升温曲线加热，在1300 Y的温度下，使黏结剂完全焦化得到预焙阳极产品。阳 极炭块生产工艺流程如图9-20所示。

残极      石油焦沥青焦 沥青

图9-20阳极炭块生产工艺流程

二、嫩烧安全技术

(―)蝦烧工艺概述

燉烧就是炭素材料在基本隔绝空气条件下的高温热处理过程。通过爛烧使炭素原料获 得良好的综合性能，燧烧目的：①排出原料中的水分；②排除原料中的挥发物；③使原料 得到充分收缩，提高原料的真密度和机械强度；④提高原料的导电性能；⑤提高原料的抗 氧化性能。

炭质原料石油焦经电磁振动给料器、带式输送机等设备喂入破碎机进行破碎，粗碎后 的料由带式输送机送到蝦前仓贮存，储料仓中的物料经圆盘或振动给料机加入燈烧炉中， 经过1250 ~ 1300 CC的高温进行艘烧，进入冷却机冷却。冷却后的合格爐后焦经带式输送 机和电子皮带秤计量后，由斗式提升机、带式输送机等设备送入爐后贮仓。而不合格的爐 后焦则通过换向挡板送入废料斗内，送回爛前带式输送机，再次入窑標烧。

（二）蝦烧主要设备

原料带式输送机、额式破碎机；燈烧石油焦的设备主要有三种：回转窑、罐式爛烧炉 和回转床式娘烧炉。

煨烧回转窑分为两部分：一是大窑（爛烧窑），二是小窑（冷却窑）。而大窑包括窑 头、筒体和窑尾三部分（图9-2Γ）o

10 2 1 4     12      5                         7

V∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕7∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕7∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕∕λ

1—简体；2—炉衬；3—托辗l; 4一轮缘；5一大齿轮；6—传动齿轮；7—窑头；8—排料口； 9—冷却机；10—沉灰室（燃烧室）；11 一燃烧喷嘴；12—三次风管；13—二次风管

图9-21回转窑结构示意图

罐内爛烧物料流向与火道内热气流运动方向相反的罐式煨烧炉叫逆流式罐式爛烧炉

（图9-22）o逆流式罐式爛烧炉主要由以下几个部分组成：

（1） 炉体——罐式燧烧炉罐体，加热火道和空气预热道。

（2） 加排料和冷却装置。

（3） 煤气管道、挥发分道和控制阀门。

（4） 余热锅炉、烟道、排烟机和烟囱。

1 一加料贮斗；2-螺旋给料机；3-爐烧罐；4一加热火道；5—烟道；6-挥发分道;

7—燃气管道；8一冷却水套；9—排料机；10一振动输送机

图9-22逆流式罐式锻烧炉

（三）燧烧主要危险有害因素分析

人体接触高温物体时，皮肤出现发红或灼痛感，严重的出现水泡、皮下组织坏死等烫 伤事故。眼睛长时间观察燃烧强光引发视力损伤。

煨烧炉工艺要求爛烧温度1250 CC以上，爛烧后物料经冷却经过破碎筛分后储存到料 仓。炭素生产燧烧工艺要求，蝦烧炉周边温度40 V左右，作业现场环境温度较高，生产 作业中的异常情况如“放炮”“棚料”时，因物料撒落，防护保温设施缺失或失效造成烫 伤。在沥青融化、爛烧工序、高温烟气余热利用岗位易造成高温伤害。

炭素生产原料石油焦、煤沥青、煤等均属于含碳可燃物，挥发分较高，易发生自燃现 象。原料粉尘接触明火、高温等激发能源时易造成火灾事故；当粉尘浓度到达爆炸极限 时，可引发粉尘爆炸事故。煨烧炉温度1250 Y以上，高温物料泄漏接触易燃可燃物；破 碎、筛分、提升机、带式输送机输送场所，产生细微的粉尘，达到爆炸极限范围，遇激发 能源，易发粉尘爆炸事故。

爛烧炉烟气余热锅炉发电时，锅炉因超压运行、满水、缺水事故引发锅炉爆炸。

燧烧导热油系统、原料储存站；热媒油站、物料破碎、筛分输送厂房、廊道等易发火 灾事故。

原料制备过程中使用的带式输送机、斗式提升机、螺旋输送机、破碎机、泵及其他机 械转动部位，缺少安全装置；机械传动带、接近地面的联轴节、飞轮等易伤害人体部位未 设置完好的防护装置，有可能发生机械伤害。

炭阳极生产所使用的原料、辅料以碳元素居多，生产和使用过程中产生的粉粒含有二 氧化硅的量不同，含量在5%以下的粉尘所引起的尘肺称为石墨肺，如果在粉尘作业环境 中长时间吸入高浓度的含碳、石墨粉尘会引起肺部组织纤维化、硬化，丧失呼吸功能，引 发炭黑尘肺、活性炭尘肺等炭素尘肺；粉尘还会引起刺激性疾病、急性中毒或癌症。

沥青是一种棕黑色有机胶凝状物质，包括天然沥青、石油沥青、页岩沥青和煤焦油沥 青等4种。主要成分是沥青质和树脂，其次有高沸点矿物油和少量的氧、硫和氯的化合 物。有光泽，呈液体、半固体或固体状态，低温时质脆，黏结性和防腐性能良好。4种沥 青中以煤焦油沥青危害最大，在沥青融化和输送中要排出大量的沥青烟。由于沥青中含有 荧光物质，其中含致癌物质苯并琵高达2.5% -3.5% ,高温处理时随烟气一起挥发出来。 沥青烟气是黄色的气体,其中大部分是0. 1 ~1 μm的焦油细雾粒。沥青烟和粉尘可经呼吸 道和污染皮肤而引起中毒,发生皮炎、视力模糊、眼结膜炎、胸闷、腹部疾病、心悸、头痛等症 状。沥青和沥青烟中所含的苯并花是引起皮肤癌、肺癌、胃癌和食道癌的主要原因之一。

原料石油焦的含碳颗粒度、沥青的毒性；在物料破碎、筛分、输送过程中，因建 （构）筑通风、设备设施的配置和选型不符合相关标准规范，工艺落后；防尘毒设备缺失 或故障停运引起的粉尘、废气的无组织排放；生产、设备非正常状态的物料遗撒；防护用 品佩戴不规范吸入尘毒物质，除尘、净化系统停电等情况均易引发事故。

1)罐式蝦烧炉安全防范措施

少空气进入量；时间较长时，采用人工加料以保证炉温不低于900 CCo  .

2)回转窑安全防范措施

回转窑调温作业易发生烧伤、烫伤、机械、电气伤害、高处坠落等事故，应釆取以下 安全防范措施：

脱硫作业易发生碱液烧伤、高处坠落、烟气烫伤、机械伤人等事故，应釆取以下安全 防范措施：

导热油作业易发生高处坠落、导热油泄漏烫伤、着火、爆炸等事故，应采取以下安全 防范措施：

三、混捏、成型安全技术

(-)工艺简介及主要设备

爛后焦以及其他骨料经过破碎，研磨将部分爛后焦磨成细粉，将不同粒级的焦粒 (包括粉料)按一定的比例配合混合均匀并加热；各种粒级的骨料与黏结剂在一定温度下 搅拌、混合，使各种原料均匀混合，不同颗粒堆积合理、形成密实程度较高的糊料。将混 捏好的炭素糊料用加压设备压制成具有一定形状和具有较高密度的半成品(生块)。

双轴搅拌混捏锅混好的糊料有两种卸料方式：一种是用传动机构使混捏锅向一侧倾翻 一定角度同时打开锅盖，将糊料倒出来；另一种是混捏锅位置固定不动，在锅的底部留有 长方形的卸料口，混捏时用盖板盖上，卸料时用电动机及传动机构打开盖板使糊料卸出。

(二)主要危险有害因素分析

配料、混捏、成型工序釆用多层建筑，物料、混捏、成型自上而下布置，烟后焦、煤 沥青、导热油、液压油等物料属于易燃物质。

沥青：预热螺旋机和混捏机所用的原料之一是煤沥青。煤沥青的软化点为IOO ~ 115 cC,闪点大于200 tC,沥青属于高分子有机物的混合物，在一定的条件下，能够发生 猛烈的燃烧，具有火灾危险性。

电气电缆着火：碳粒、沥青烟量大、面广、颗粒细，附着力强，导电能力好，易燃； 生产中碳粉随风、空气对流，大量积聚在机械及电气设备上，运行时发生短路、放电引起 火灾。电缆设计、施工未采取防火措施或阻燃盖板、阻燃底板、防火隔板等阻燃措施不完 善，外界火灾或运行中电缆终端盒及电缆中间接头因潮湿、积污短路或电缆头爆炸，或雷 击以及电气设备短路等均可引起电缆火灾事故，电缆着火后蔓延速度极快，因而会使与之 相连的电气仪表、设备烧毁，酿成火灾事故。配料、混捏、成型厂房多采用多层布置，输 送过程中遗撒，筛分、细碎过程中产生粉尘。输送沥青采用热媒油保温输送，管道出现故 障阀门、管路破损泄漏等遇高温点火源易发生火灾，当粉尘达到一定浓度时，可引发粉尘 爆炸。现场使用明火；灯具、电气不符合防火防爆要求，检修动火作业未审批；电缆破 损、老化接地短路；过载或接头接触不良发热；人员带火种进入现场等可能引发事故。

间断混捏锅出料温度120 ~ 150 tC ,连续混捏出料温度170 CC以上，物料在高温下发 生物理化学变化。生产设备设施、操作岗位周边温度40 CC以上，作业中因限制措施失效， 引发高温物料异常释放，可能造成烫伤事故。人员在操作过程中违章作业，防护用品缺 失，安全意识、技能不足，接触高温物料和设施可能导致烫伤事故。

噪声能引起职业性噪声聋、耳外伤等，造成神经紧张、失眠、心血管疾病及消化不良 等；噪声干扰睡眠和正常交谈，降低工作效率，使人烦躁、易怒，会使操作人员的失误率 上升，严重的会导致事故的发生。

振动是指振幅超过了正常值而能引起固体结构发生疲劳破坏的情况。有振动发生时， 不但噪声水平会大大提高，而且设备因振动也会使寿命降低，在振动严重的情况下甚至会 造成设备损坏危及生产和人员的安全。振动有全身振动和局部振动，可导致中枢神经、植 物神经功能紊乱、血压升高，也可导致设备、部件的损坏。

成型机、振动筛和磨机等设备运行时因减振、降噪措施缺失或缺陷；人员防护用品缺 失等可造成伤害。

高温作业时，人体内热负荷增加，心血管系统的紧张度增加，长期在高温环境中工 作，人员判断力下降，易出现失误。高温、高湿环境还可能影响劳动者的体温调节，水盐 代谢及循环系统、消化系统、泌尿系统等，严重时引起循环衰竭和热痉挛，易发高温中 暑。间断混捏锅出料、连续混捏出料等操作岗位区域的环境温度达40龙以上，作业人员 容易受到高温危害。

磨料生产中使用的球磨机，混捏设备的传动部位，炭块成型过程中的成型机，生坯的 辍道输送机、链板输送机、悬挂式链式输送机等，因人员在操作过程中违章作业可能造成 机械伤害事故。.

(三)安全防范措施

1)间断式配料混捏作业安全防范措施

2)连续式配料混捏作业安全防范措施

四、焙烧安全技术

(-)工艺简介及主要设备

生阳极经链式输送机、升降机、辐式输送机送到焙烧炉炉面，用多功能桥式起重机把 生阳极装入炉内。将填充料倒入填充焦坑内，按要求补充装炉所需的填充料。生阳极和填 充焦由多功能桥式起重机按要求装炉完毕后，进行升温焙烧。焙烧后的炭块经风机强制冷 却后，由多功能桥式起重机从炉内取出，经运输、升降设备送至炭块库清理。合格炭块送 至炭块库堆垛贮存。焙烧炉排出的烟气，首先经重力沉降室分离出粗粒粉尘，然后进入洗 涤塔，从喷淋塔顶喷淋下来烧碱溶液与烟气充分接触，洗涤烟气中的硫、氟、部分粉尘和 焦油，从洗涤塔出来的烟气经过电捕焦油器进一步净化，然后通过烟囱排入大气。洗涤塔 排出的污水送污水处理站处理。

（1） 焙烧炉。铝用炭素阳极的焙烧设施有隧道窑、导焰窑和多室环式焙烧炉（也称 为轮窑）等，国内外应用最多的是环式焙烧炉，这类焙烧炉一般可分为两类：敞开式和 带盖式。炭素厂多用敞开式炉生产铝电解用预焙阳极，多用带盖式炉生产石墨电极。

敞开环式焙烧炉结构：①混凝土炉壳；②炉底和侧墙；③火道墙和横墙；④连通烟 道；⑤环行烟道。

（2） 焙烧多功能桥式起重机、炭块编组及清理机组。

（二）焙烧危害因素分析

焙烧工艺要求温度：低温段30OtC左右、高温段IIoOtC左右，炭块出炉温度200 CC 以上，烟气温度约800 tC,生产过程采用燃气加热，炉内填充料温度200无以上。易发灼 烫环节：炭块出炉作业，焙烧炉作业巡视，炭块冷却区；氧气管道和净化设备。人员操作 时，可能因麻痹大意，防护用品穿戴不符合要求，物料突然遗撒、飞溅，违章进入危险场 所等原因造成高温灼烫伤害。

焙烧使用的燃料有天然气、煤气，因操作违章，管道、阀门及计量器连接处发生泄 漏，遇激发能源引发火灾，当泄漏浓度达到爆炸极限时造成燃爆。

焙烧过程中，由于沥青加热所排放的挥发分不同，随着时间增加，烟道的底部、收尘 器等会沉积部分焦油，在一定条件下会引发火灾，达到爆炸极限浓度，造成爆燃事故。

生产场所坠落基准面超过2m以上的作业场所较多，如果无防护设施或防护措施不完 善，作业人员进行设备检修过程中易发生高处坠落事故。

焙烧炉釆用地下式或半地下式，炉底距作业面高度根据容量不同，深度3~7m,人 员在进行装出炉作业、维修炉体、清理炉底等作业时，因疏忽或防护不当造成坠入炉内情 况，造成伤害。

起重伤害是指在进行起重作业过程中发生的重物（包括吊具、吊重或吊臂）坠落、 夹挤、物体打击等事故。起重伤害主要表现在以下方面：起重设备缺陷和故障、超载，起 重物品捆扎不牢，操作、指挥失误，作业环境不良等。

焙烧工序起重作业较多，操作过程中因起重机维护保养不够，造成设备缺陷和故障， 安全保护、联锁装置失效，捆扎不牢、超载和吊索断裂等物的不安全状态；作业人员无证 上岗、违章作业、违章指挥，进入危险区域等人的不安全行为；作业现场环境釆光不够, 视线不清，高温尘毒危害等环境因素，易发生事故。

焙烧工序起重伤害易发环节：炭块的转运，装、出炉作业，填充料的出、装作业，炉 子检修、修补施工物资的吊运，以及设备的检修维护作业。

炭阳极、半成品、废品堆放超高，因防护缺失，堆放不稳或外力撞击，引发炭块滑 落、坠落，造成坍塌事故。

焙烧工艺现场作业热源较多，作业环境温度高，存在高温作业危害。

(三)焙烧风险安全防范措施

第十章重金属冶炼安全技术

第一节重金属冶炼概述

有色金属主要分为轻金属、重金属、贵金属、稀有金属。重金属主要有铜、铅、锌、 镣、钻、铸、铉、镉、汞、锡等十余种。重金属冶炼方法工艺繁杂，主要有火法、湿法、 电冶金等，目前以火法为主，湿法为辅。冶炼方法大致可分为三类：造铳熔炼（以铳为中 间产物的冶炼方法），还原熔炼（MS -MO-M）,湿法冶金（MS/M0 -金属盐水溶液-M） O 本节主要选取有代表性的铜、铅、锌三种金属主要的冶炼工艺和相关设备设施、主要危险 有害因素及控制措施作简要介绍。

一、铜冶炼主要工艺和设备设施

现代铜冶炼主要是火法冶金。铜精矿经配料、干燥后，经加料系统喷入熔炼炉内，在 燃料（天然气、油料）和氧气形成的高温氧化氛围内生产铜铳；铜铳进入吹炼炉得到含 铜大于95%的粗铜；粗铜进入阳极精炼炉经氧化、还原过程得到含铜大于98%的阳极铜； 阳极铜浇铸成阳极板，采用湿法电解工艺得到99. 99%的阴极铜。熔炼和吹炼过程产生的 含高浓度SO?烟气经余热锅炉回收余热和收尘后，采用两转两吸工艺生产硫酸；熔炼渣经 缓冷后送渣场堆存或采用磨浮工艺回收铜精矿；电解过程产生的阳极泥经火法熔炼加湿法 电解工艺回收金、银、硒等有价金属，余热锅炉富余蒸汽可用于发电，废水经处理回用或 达标外排。铜冶炼主体工序有熔炼、精炼、电解、收尘、制酸、贵金属回收、渣选矿、余 热发电、废水回收处理，辅助工程有天然气站（煤气发生炉）、制氧站、总降变压站等。 火法炼铜工艺流程如图Io-I所示。

（―）铜铳熔炼主要工艺和设备设施

铜铳熔炼是在高温和氧化气氛条件下将硫化铜精矿熔化生成MeS共融体的方法，又 称造铳熔炼。铜铳熔炼将精矿中的铜富集于铜铳中，而大部分铁的氧化物与加入的熔剂造 渣，属于氧化熔炼，以闪速熔炼和熔池熔炼为代表的强化冶炼先进技术，逐渐取代了传统 的鼓风炉、电炉炼铜，其中最重要的突破是氧气或富氧的广泛应用。熔池熔炼主要反应发 生在熔池内，反应体系连续相是液相（铳、金属或炉渣）。熔池熔炼是在细小的硫化精矿 加入熔体的同时，向熔体鼓入富氧空气或工业氧气。熔池熔炼特点：具有很大的搅拌能， 熔体与炉料的传热、传质速率很大，可使精矿迅速熔入熔体；硫化物氧化、造渣反应放出 的热来源于熔体，传热在强烈搅拌的熔体内进行，传热效果优于闪速熔炼；由于分散性的 氧化性气泡和熔体间的接触面很大，传质系数和氧化反应速度也很大，氧的利用系数高。 根据供风和加料方式的不同，熔池熔炼可分为侧吹、顶吹和底吹三种类型。熔池熔炼法主

硫化铜矿（含CU为0. 5%~ 2%） I浮:选I

铜精矿（含CU为18%〜30%）

铜統（30%〜65%）

I吹!炉I（PS转炉等）

粗铜（含CU为95%）

电铜（含CU为99.99%）

图10-1火法炼铜工艺流程

要包括三菱法、奥斯麦特法、艾萨熔炼法、诺兰达法、白银炼铜法、水口山炼铜法、东营 底吹富氧熔炼法等。

铜铳熔炼主要设备设施：精矿仓、抓斗吊、带式输送机、煤粉站、熔炼炉、电炉、铜 铳包、渣包、余热锅炉等，配套有收尘系统、硫酸系统、渣处理系统、余热发电系统等。

（二）铜铳吹炼主要工艺和设备设施

铜硫吹炼是把熔炼产出的铜铳，在高温和氧化气氛下吹炼，使铜铳中的FeS氧化变成 FeO与加入的石英熔剂造渣，而Cl⅛S则经过氧化与Cu2S相互反应变成粗铜。成熟的吹炼 技术包括PS转炉吹炼、固定式反射炉侧吹连续吹炼等。PS转炉吹炼是一个周期性的作 业，可分为两个阶段：第一阶段为造渣期，主要进行FeS的氧化和造渣反应；第二阶段为 造铜期，主要进行Cu2S氧化及Cu2S和Cu2O相互反应变成粗铜。造渣期间断排放炉渣， 造铜期无须加溶剂，不产出炉渣。PS转炉吹炼技术成熟可靠，但存在间断操作、烟气量 波动大等缺点，为此国内外都在研究开发连续吹炼新工艺取代PS转炉，如闪速吹炼、 AUSmelt顶吹浸没吹炼。

铜铳吹炼主要设备设施：吹炼炉（PS转炉等）、冶金用桥式起重机、制氧或供风设

.379.

备、余热锅炉、铜水包等。

（三） 粗铜火法精炼主要工艺和设备设施

粗铜火法精炼是使其中的杂质氧化成氧化物，并利用氧化物不溶于或极少溶于铜，形 成炉渣浮在表面而被除去；或者借助某些杂质在精炼作业温度下，呈气态挥发除去。每一 精炼周期包括装料、熔化、氧化、还原和浇铸5个阶段。常用的炉型有反射炉、回转式精 炼炉、倾动式精炼炉3种。

粗铜火法精炼主要设备设施：回转式阳极炉、固定式反射炉、浇铸圆盘机组、桥式起 重机、轨道运输机车等。

（四） 铜电解精炼主要工艺和设备设施

铜电解精炼是将阳极铜板作为阳极，用纯铜薄片（始极片）或不锈钢板作为阴极, 阴、阳极相间地装入电解槽中，用硫酸铜和硫酸的混合溶液作电解液，在直流电的作用 下，阳极上的铜和电位较负的贱金属溶解进入溶液，而贵金属等不溶解，成为阳极泥沉于 电解液中，待电解液定期净化除去。阴极上析出的为高纯度电解铜。在电解液中逐渐积累 的贱金属杂质，当其达到一定的浓度，就会影响电解过程的正常进行，因此必须定期定量 地抽出部分电解液进行净化。将铜、镣等有价元素以硫酸盐的形态析出，硫酸则返回电解 系统重复使用。

铜电解精炼主要设备设施：电解槽、硅整流电气系统、电解液循环系统、桥式起重 机、轨道运输机车等。

二、铅冶炼主要工艺和设备设施

目前，铅的生产方法主要是火法，湿法炼铅尚未实现工业化。火法炼铅主要有传统炼 铅法和直接炼铅法。传统炼铅法包括烧结-鼓风炉熔炼法、密闭鼓风炉熔炼法（ISP法）、 电炉熔炼法等。

烧结-鼓风炉熔炼法由于工艺简单，生产稳定，回收率高等优点，多年来被广泛采 用，所生产的粗铅占世界铅产量的80%以上。传统的鼓风炉炼铅流程存在返料循环量大、 能耗高、烧结机烟气含SO?浓度偏低、劳动条件差、环境污染严重等缺点。直接炼铅法由 于省去了烧结工序，流程短，能耗低，占地面积少，自热熔炼降低能耗，铅、锌、硫回收 率高，烟气SO?浓度高，可制酸或制取液体SO?,较好地解决了环保问题。

硫化铅精矿直接熔炼采用富氧强化氧化熔炼、液态高铅渣直接还原炼铅工艺获得粗 铅，后釆用粗铅火法精炼-电解精炼的联合工艺流程，粗铅由火法初步精炼、铅阳极板浇 铸、阴极制造、电解精炼、电解液净化、阴极洗涤及抽棒、残极洗刷、阳极泥洗涤和压 滤、阴极铅精炼及铸锭等工序得到电铅。硫化铅精矿直接熔炼工艺流程如图10-2所示。

硫化铅精矿直接熔炼主要设备设施：熔炼炉、还原炉、烟化炉、铅电解槽等。

（-）粗铅熔炼主要工艺和设备设施

球粒料仓中的粒料经仓下的两条电子皮带秤计量后，通过两台移动式皮带加料机连续 均衡地加入氧气底吹熔炼炉。通过设在氧气底吹熔炼炉炉底的氧枪向底吹炉喷入氧气，熔 炼产出粗铅、液态渣和含尘烟气。液态高铅渣直接进入还原炉，含尘烟气经水冷罩后进入

排空

图10-2硫化铅精矿直接熔炼工艺流程

余热锅炉系统，粗铅铸成铅锭后送电解。

还原炉仓内的焦炭、锯末等辅料通过仓下的点振给料机定量喂入电动加料小车，经电 子轨道衡称量后，从还原炉两侧加入炉内。由富氧底吹熔炼炉熔炼后的液态高铅渣经溜槽 输送至还原炉内，底部喷枪送入天然气和氧气。天然气和煤粒部分氧化燃烧放热，维持还 原反应所需温度，气体搅拌传质下，实现高铅渣的还原。还原炉炉体侧面出铅，铸成铅 锭，端头流出的渣进入电热前床沉淀铅并保温，待烟化提锌使用。

氧气底吹熔炼炉产生的SO?烟气，经冷却降温后进入电收尘净化，后经硫酸系统转化 生成工业硫酸。

粗铅熔炼主要设备设施：精矿仓、抓斗吊、带式输送机、熔炼炉、还原炉、熔铅锅、 阳极板铸造机组、余热锅炉等，配套有收尘系统、硫酸系统等。

（二）粗铅电解精炼主要工艺和设备设施

初步火法精炼产出的阳极粗铅一般含铅98% -98.5% ,杂质1.5% ~2.0%。阴极板 是利用析出铅（纯铅）熔化制作的始极片（阴极），按一定的间距装入盛有电解液的电解 槽中，电解液由硅氟酸铅和硅氟酸的水溶液组成。将电解槽通直流电，铅自阳极溶解进入 电解液，并在阴极放电析出。电解精炼是利用阳极中不同元素的阳极溶解或在阴极析出难 易程度的差异来提纯金属。粗铅电解精炼工艺流程如图10-3所示。

图10-3粗铅电解精炼工艺流程

粗铅电解精炼主要设备设施：电解槽、硅整流电气系统、电解液循环系统、阳极铸型 机组、始极片机组、电铅铸型机组、桥式起重机、电铅锅等。

三、锌冶炼主要工艺和设备设施

锌冶炼方法可分为火法冶炼和湿法冶炼两类，火法冶炼因其能耗高，锌回收率低等问 题，已逐渐淘汰。目前湿法炼锌的锌产量占世界锌总产量的80%以上，湿法炼锌根据不 同的原料，分别釆用如下冶炼工艺：

（1） 硫化锌精矿一焙烧一浸出一电积工艺。

（2） 硫化锌精矿一直接加压酸浸一电积工艺，亦称全湿法工艺。

（3） 氧化锌矿和氧化锌烟尘一直接酸浸一电积工艺。

本节选取沸腾焙烧一＞ 两段浸出T三段净液一＞ 锌电积-＞ 熔铸以及渣处理系统的湿法工艺 进行说明。湿法炼锌工艺流程如图10 -4所示。

（一）硫化锌精矿焙烧主要工艺和设备设施

硫化锌精矿焙烧的主要目的是让其中的硫化锌在高温下氧化，生成氧化锌和少量硫酸 锌，并使碑、锐等氧化成挥发性的氧化物除去，硫则以二氧化硫进入烟气。精矿经给料 机、分配圆盘、抛料机定量加入沸腾焙烧炉内，在有氧条件下高温焙烧，精矿中的ZnS氧 化生成Zn。和SO?,同时使精矿中的铅、镉、碑等杂质氧化为易挥发化合物，焙烧烟气中 尘、SO2经余热锅炉回收余热、二级旋风收尘器和电除尘器除尘后送制酸车间制酸。沸腾 炉产出的热ZnO焙砂与余热锅炉收下的烟尘一同进入高效冷却圆筒冷却到100 OC以下， 经球磨机磨细后送往浸出车间。旋风收尘器和电除尘器收下的烟尘直接送浸出车间。沸腾

烟气至制酸系统

铅渣

图10-4湿法炼锌工艺流程

炉焙烧对炉料成分稳定性和物理规格要求较严格，烟尘率高，收尘设备庞大。

硫化锌精矿焙烧主要设备设施：精矿仓、给料机、分配圆盘、抛料机、沸腾炉、收尘 器、余热锅炉等。

（二） 锌焙烧矿浸出主要工艺和设备设施

锌焙烧矿浸出是用稀硫酸（电解废液）作溶剂，将锌的化合物从焙烧矿中溶解出来， 达到与不溶解的固体残渣分离的目的。常采用两段浸出（中性浸岀、酸性浸出）工艺。

焙砂和焙烧收尘灰经电子皮带秤计量后加入中性浸出槽内进行浸出。控制浸出过程终 点溶液的PH值（5.2~5.4）,焙砂中Zno溶解浸出，其他杂质（Fe、As、Cu、Cd等） 水解沉淀，矿浆经中性浓密机浓密后底流用泵送酸性浸出槽，上清液送净液工序处理。

中浸浓密底流在酸性浸出槽内进行连续酸性浸出，控制浸出过程终点溶液的PH值， 使矿浆中ZnO溶解浸出，浸出矿浆送酸浸浓密机浓密。浓密底流经加水洗涤后压滤送入 渣处理工序的挥发窑中进行处理，酸浸上清液再返回中性浸出工序进一步除杂后送净液工 序处理。

锌焙烧矿浸出主要设备设施：氧化槽、浸出槽、浓密机、压滤机、凝聚剂溶解槽、矿 浆搅拌槽等。

（三） 硫酸锌溶液净化主要工艺和设备设施

中浸上清液釆用三段净液处理工艺：

第一段为低温加锌粉除铜镉。在净液槽内加锌粉连续作业，控制温度，净化后溶液自 流到中间贮槽。再用泵打入板框压滤机进行压滤，滤液经螺旋板式换热器加热后送第二段

净液。滤渣即铜镉渣，浆化后送镉回收系统。

第二段为高温加锌粉、锐盐深度净化除钻、镣。在净液槽内加锌粉连续作业，控制温 度，净化后溶液泵至板框压滤机进行压滤，滤液经鼓风式冷却塔，冷却后送第三段液化。

第三段为低温加锌粉净化除铜镉。冷却后的二次净化液，自流入净液槽，在净液槽内 加锌粉连续作业；净化后溶液泵至板框压滤机进行压滤，滤液经新液泵送锌电积工序。滤 渣为含锌的铜渣，返回第一段净液处理。

净化的主要设备设施：净化槽、压滤机、置换槽、沉钻槽、液位槽、搅拌槽等。

（四） 硫酸锌溶液电解沉积主要工艺和设备设施

以净化的硫酸锌溶液为电解液，以铅银合金板或铅银钙飆合金板作阳极，压延铝板作 阴极进行电解。阴极上析出金属锌，在阳极上放出氧气。定期取出阴极，将析出锌剥下送 熔化铸锭，成为锌产品。

电解沉积主要设备设施：电解槽、循环槽、冷却塔、真空受液槽、阴极洗槽、供电设 备、剥锌机、熔铸感应电炉、浮渣分离机等。

（五） 浸出渣处理主要工艺和设备设施

浸出工序产生的浸出渣压滤后，入挥发窑前先经转筒干燥窑干燥，干燥窑采用逆流干 燥。干燥后的浸出渣送至挥发窑储矿仓，挥发窑采用焦粉作燃料和还原剂，浸出渣和焦粉 按比例进行配料、混合，加入挥发窑内进行挥发处理，在高温时渣中有价金属锌、铅、镉 等的氧化物被还原、挥发进入气相，在气相中重新氧化成氧化物，收集于余热锅炉、旋风 及电除尘装置内，用埋刮板输送机送往多膛炉焙烧处理。

（六） 氧化锌脱氟氯及浸出主要工艺和设备设施

氧化锌脱氟氯采用多膛炉焙烧和浸出工艺。

铅冶炼系统、挥发窑产生氧化锌及熔铸车间产生的氧化锌浮渣含有氟离子和氯离子, 浸岀时大部分氟、氯离子进入溶液中，使电解液中氟、氯离子升高将造成阴极和阳极的腐 蚀，降低锌析出率。目前主要釆用多膛炉焙烧除氟、氯工序。

经多膛炉焙烧后的氧化锌在浸出槽内进行间断的中性浸出，浸出矿浆送至压滤机过 滤。滤液送焙烧矿中性浸出工序处理，滤渣浆化后送氧化锌酸浸槽间断酸浸。浸出矿浆压 滤，浸出液送净化工序处理。

第二节铜冶炼安全技术

一、铜冶炼主要危险有害因素辨识与分析

（-）铜冶炼主要危险有害因素辨识

铜冶炼生产过程中存在的危险有害因素：火灾、爆炸、机械伤害、起重伤害、高处坠 落、灼烫、触电、中毒等。涉及的危险化学品：硫酸、二氧化硫、氧（压缩的）、氮（压 缩的）、氯气、天然气（或煤气）、盐酸、氢氧化钠、硝酸、碑化氢、硫化氢、五氧化二

• 384 •

钮、液氨(氨水)、柴油等。

生产过程中主要危险有害因素见表IO-IO

表10-1生产过程中主要危险有害因素

生产场所

主要设施____

主要危险有害因素

备料系统

行车、带式输送机

起重伤害、机械伤害_________

熔炼、吹炼、精炼系统

~~熔炼炉、电炉、吹炼炉、精炼炉、氧 气管道、天然气管道(煤气管道)、烟 气管道_______________

灼烫、火灾、爆炸、高处坠落、机械伤 害、中毒、喷料

余热锅炉系统

烟道、水冷壁、汽包、蒸汽管道

爆炸、灼烫、高处坠落________

____电解系统____

阳极剥片机、行车、电解槽、电机车

机械伤害、灼烫、中毒、触电、车辆伤害

收尘系统____

电除尘器、烟道管__________

触电、中毒、灼烫

制酸系统

转化塔、废酸处理站

灼烫、中毒

____制氧系统

制氧机、氧气储罐

机械伤害、爆炸____________

天然气系统(煤气发生炉)

天然气管道(煤气管道)

火灾、爆炸______________

煤粉制备系统

磨煤机、煤粉储罐

火灾、爆炸

余热发电系统

蒸汽管道、蒸汽发电机组

灼烫、触电_______________

1-火灾、爆炸

铜冶炼全流程使用的机械设备数量多、种类多。机械设备的快速转动部件、快速移动 部件、摆动部件、啮合部件等若缺乏良好的防护设施，有可能伤及操作人员的手、脚、头 及身体部位。

铜冶炼全流程使用大量的起重机械，如吊运铜铳的冶金用起重机等。若起吊物件质量 超过最大起吊质量、抓斗或吊钩吊索由于长期受力，内部组织被破坏、电动机开关等电气 设备发生故障或破损，人员与吊件或起重机可移动部位接触，违章起吊作业，都有可能发 生起重伤害，严重时会有人员伤亡。电解槽面作业人员多，桥式起重机吊运电解铜出入槽 作业频繁，人工配合桥式起重机作业环节多，起吊物与人员交叉情况多，极易发生起重伤 害事故。

电气设备漏电、室内线路安全距离不够、绝缘损坏老化、保护接地接零失效、手持电 动工具类别选择不当、未做到电气“五防一通”、作业人员的不安全用电行为，均可能导 致触电事故的发生。

熔炼、吹炼、精炼工序涉及大量操作平台，如梯子无防滑措施或强度不够、人字梯无 拉绳、护栏等锈蚀严重或强度不够、未穿防滑鞋或防护用品穿戴不当，可能会发生高处坠 落，导致人员伤亡。

7-中毒

1） 烟气中毒

在熔炼、精炼、吹炼等系统，产生大量的烟气，经集烟收尘系统后制酸，尾气经烟囱 达标排空。烟气中含有二氧化硫，属于有毒气体，对眼及呼吸道有强烈的刺激作用，大量 吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而窒息。若二氧化硫风机出现故障、跳闸等意外, 容易导致熔炼装置出现正压，造成大量含二氧化硫烟气外泄，导致环境污染和人员中毒 事故。

在出铜、出渣过程中，操作人员与烟气长期低密度接触，可能有头痛、头昏、乏力等 症状以及慢性鼻炎、咽喉炎、支气管炎、嗅觉及味觉减退、牙齿酸蚀症等。

2） 神及其化合物中毒

铜矿中含神、铅、镣等杂质，在冶炼过程中，由于高温环境可从炉体、溜槽等部分以 气态形式散发出来，在大气环境中遇冷又变为固体粉尘，由于密度大而沉降下来，烟气和 粉尘会对现场的工作人员造成不同程度毒害。

3） 煤气中毒

煤气中的一氧化碳在血中与血红蛋白结合而造成组织缺氧。轻度中毒者出现头痛、头 晕、耳鸣、心悸、恶心、呕吐、无力，血液碳氧血红蛋白浓度可高于10% ；中度中毒者 除上述症状外，还有皮肤黏膜呈樱红色、脉快、烦躁、步态不稳、意识模糊、昏迷，血液 碳氧血红蛋白浓度可高于30%；重度患者深度昏迷、瞳孔缩小、肌张力增强、频繁抽搐、 大小便失禁、休克、肺水肿、严重心肌损害等，血液碳氧血红蛋白可高于50%。部分患 者昏迷苏醒后，经2~60天的症状缓解期后，可能出现迟发性脑病。

8.高温

铜冶炼存在较多的高温作业，如出铜、出渣等。电解槽面夏季温度较高，酸雾重，劳 动强度大，人员易发生高温中暑。

铜冶炼全流程物料转运频繁，使用轨道运输车、叉车、厂内机动车等，易发生车辆伤 害事故。

铜冶炼涉及大量操作平台，若梯台边缘未设计防护挡板或挡板设计、架设不合格，高 处梯台或设备设施上放置的工具、物体由于自然或人为因素下落；高处维修作业时工具、 物体未固定下落，或上、下层同时进行高处作业，人员未佩戴安全帽等劳动防护用品，或 高处作业时违章抛掷工具或物体等，都容易引发物体打击危害。

二、铜毓熔炼安全技术

(-)防止水冷件漏水进入炉体，高温熔体遇水爆炸安全技术

(二)防止高温壕体泄漏安全技术

三、铜毓吹炼安全技术

(―)防止转炉喷炉安全技术

转炉易发生喷炉事故，即炉内所产生的二氧化硫气体因体积急剧增大，夹带冰铜自炉 口喷出，造成设备损毁，人员伤亡。喷炉的原因：

防止转炉喷炉的办法是按规程操作。尤其当粗铜发生过吹，需用冰铜进行还原时，冰 铜的倾入，必须由熟练的吊车司机，在炉长的指挥下，十分谨慎缓慢地进行。发现炉内沸 腾剧烈立即中止，等待沸腾减弱时再缓慢倾入。

(二)吊运高温铜水包安全技术

四、粗铜火法精炼安全技术

(-)煤粉系统安全技术

主要防范高温熔体遇水爆炸事故，防范措施：

大面积停电时，各冶炼炉、设备设施突然停止运行，可能引发火灾、灼烫、中毒和窒 息事故。

主要防范措施：

五、铜电解精炼安全技术

(-)电解液净化安全技术

(二)电解槽安全技术措施

第三节铅冶炼安全技术

一、铅冶炼主要危险有害因素辨识与分析

直接炼铅系统存在的主要危险有害因素：火灾爆炸(含冶金炉爆炸)、中毒窒息、灼 烫(高温烫伤、化学灼伤)、锅炉爆炸、压力容器(管道)爆炸、机械伤害、起重伤害、 车辆伤害、触电、高处坠落、物体打击、坍塌、淹溺、粉尘、噪声、振动、非电离辐射、 电离辐射等危险有害因素。化学有害因素：二氧化硫、氨、氮氧化物、碑及其化合物、碑 化氢、氟化物、氟化氢、铜及其化合物、铅及其化合物、镉及其化合物、氧化锌、二氧化 锡等。

直接炼铅系统使用了较多的易燃易爆物质，如冶金炉热源(含点火烘炉)采用的天 然气、柴油、煤及煤粉、焦粉等，大部分冶金炉采用喷吹富氧空气进行熔炼，并配套建设 有制氧站，设置有液氧储罐，此外，大量设备使用润滑油、液压油，变压器使用变压器 油，汽轮机使用汽轮机油，这些可燃、易燃易爆物品遇到激发能源有可能发生火灾、爆炸 事故。

各生产车间中电气设备运行时，电气设备老化、过负荷运行、短路等，可能导致电气 火灾事故。

氧化炉、还原炉、烟化炉在冶炼过程中，均产生大量的烟气，烟气中含有一氧化碳、 二氧化硫、三氧化硫以及少量氮氧化合物等有毒有害气体，当烟气管道发生破损或冶金炉 意外正压时，可能导致冶金炉烟气大量泄漏，现场作业人员接触烟气，造成人员中毒窒息 事故。

生产系统使用氮气、氯气等惰性气体，并根据需要配备有储罐，制氧厂还设置有液 氮、液氯储槽，当储槽、管道发生大量泄漏时，有可能发生窒息事故。

动力厂水处理工序使用氨水，易于挥发产生氨气，若未合理进行通风，人员吸入过 量，也会造成人员中毒。生产过程中存在大量的铅粉尘、含铅溶液、含铅烟尘等，这些物 质中含有铅及其化合物，也具有一定的毒性，如果个体防护不当，长期接触会造成人员中 毒。在熔炼过程中，三氧化二神挥发出来并在制酸前骤冷器中冷却沉降，人员意外接触,

• 393 •

可能造成碑中毒。

制酸转化器中使用含有五氧化二钮的触媒，当更换触媒或运输时，人员意外接触，可 能造成中毒。

直接炼铅生产系统中，有大量高温设备，氧化炉、还原炉、烟化炉及各类浇铸机存在 大量的熔融金属，锅炉及蒸汽管道、烟气管道存在大量的高温烟气及蒸汽，如果发生喷炉 事故、熔融金属泄漏事故、烟气泄漏、蒸汽泄漏或人员误触高温设备，都会造成灼烫 （高温烫伤）事故。

生产过程中使用大量的酸（硫酸、盐酸、氟硅酸、硝酸等）、碱（氢氧化钠、石灰、 氨水等）等腐蚀品，烟气制酸系统还会生产出大量的浓硫酸，酸碱等腐蚀品在生产、使 用、装卸等过程中由于人员操作失误或设备损坏等原因造成泄漏，可能导致灼烫（化学 灼伤）事故。

余热锅炉超压使用、超温运行、缺水、长时间缺水后突然进水、安全附件失效等原 因，可能引起锅炉爆炸事故。

直接炼铅系统使用压力容器及压力管道，如液氧储槽、液氯储槽、液氮储槽、氮气储 罐、压缩空气储罐、天然气储罐及其管道等。设备检修时，还使用氧气瓶、乙焕瓶，由于 使用不当、安全附件损坏等原因，可能造成压力容器、压力管道爆炸。

生产过程中使用的机械设备种类较多，如带式输送机、电机、泵、轧机、风机等机械 设备，在运行过程中可能直接与人体接触造成夹击、打击、卷入、碰撞等伤害，设备检修 检查时，设备转动外露部分缺少安全装置，也容易发生机械伤害事故。

生产及检修过程中使用大量的起重设备，尤其是熔融金属吊运过程使用的冶金铸造起 重机，其作业过程具有较大的危险性。当违章操作、违章指挥、设备（吊钩、钢丝绳等 吊具）失效、缺少防护装置和设备、工具不全、吊物捆绑不当、作业场所狭窄杂乱以及 组织管理混乱等时，都有可能造成起重伤害。

原、辅材料及产品运输的汽车、火车、叉车、装载机，由于管理、技术、环境的缺 陷，可能造成车辆伤害。

各电气装置、电力线缆等由于设计、安装存在缺陷、漏电保护装置失灵、裸露带电体 无防护措施、潮湿环境下电气设备选型不合理、接地不良、误操作、检修维护不及时、缺 乏用电常识、违章作业、安全生产管理制度不完善等原因，可能发生触电伤害。

由于主要生产车间釆用多层布置，生产区内设置有高大设备及地坑，较多生产场所或 操作平台与地面之间存在较大高差，当工作人员进行高处生产操作、设备检修等活动时， 由于设备作业平台不满足要求、爬梯设置不合理、作业平台临空处无防护设施、防护设施 不完备或损坏、高处作业时作业人员安全带等劳保用品使用不当、安全警示标志不符合要 求、照度不足等原因或积灰、积水等原因，可能发生高处坠落事故。

立体交叉作业多，工具摆放不合理、护栏下方未设置挡板、人员随意乱扔物品、未设 置警示标志等，可能造成物体打击伤害。

建(构)筑物由于基础质量差、强度低、过负荷、地震、强风、暴雪等因素可能导 致建(构)筑物、操作平台、管道等坍塌。高温作业区熔融金属、熔渣等产生的热辐射 对建(构)筑物的材料寿命产生较大的影响，如果选材不当且未进行防护，长期热辐射 可能降低其强度，进而造成建(构)筑物坍塌。各冶金炉炉内部耐火砖在拆除或重新砌 筑、浇注时，砌筑不当，可能导致炉体内衬耐火砖坍塌。原料储仓、精矿仓、耐火材料库 耐火砖等原、辅材料以及成品库等产品如果堆积高度过高，也有可能造成坍塌。

循环水池、液体储槽、浓缩池、反应容器等，如未采取必要的防护措施，可能造成 淹溺。

原料工序生产过程中的放射源，存在电离辐射。达到一定累积剂量，可能造成人身 伤害。

二、粗铅熔炼安全技术

铅冶金炉窑使用柴油、天然气等进行烘炉时，若违章点火，先通油(气)，后点火; 或点火不成功时，再次点火前未进行彻底吹扫；油(气)管道阀门内漏，未及时发现， 且点火前未对炉膛进行充分吹扫，在炉膛内形成爆炸混合气体，就会发生爆炸事故。

防范炉窑点火爆炸事故的主要措施：

粗铅熔炼系统(氧化炉、还原炉、烟化炉)和精炼工序电解车间熔铸系统(熔铅锅、 始极锅、电铅锅、铸锭机、阳极板浇铸机)都存在熔融铅液及熔渣，温度较高，部分高 达400 ~500 tC,甚至1250 CC ,可能引发火灾、爆炸及灼烫事故。

三、 粗铅电解安全技术

(―)熔铅安全技术

熔铅锅安全防护措施缺失或失效，会引发火灾、灼烫事故。主要防范措施：

(二)铸阳极板安全技术

铸阳极板前吊泵时离锅太近，向阳极模上浇水，可能引发火灾、灼烫事故。处理机械 故障，能源未隔离(断电)，会引发机械伤害、物体打击事故。主要防范措施：

四、 铅冶炼职业危害防护措施

(―)鼓风炉熔炼防护措施

第四节锌冶炼安全技术

一、锌冶炼主要危险有害因素辨识与分析

湿法炼锌系统存在的主要危险有害因素：火灾爆炸(含冶金炉爆炸)、中毒窒息、灼 烫(高温烫伤、化学灼伤)、锅炉爆炸、压力容器(管道)爆炸、机械伤害、起重伤害、 车辆伤害、触电、高处坠落、物体打击、坍塌、淹溺等。

湿法炼锌系统使用了较多的易燃易爆物质，如冶金炉热源(含点火烘炉)釆用天然 气、柴油等，除此之外，设备使用大量润滑油、液压油、汽轮机油，变压器使用变压器 油，这些可燃、易燃易爆物品遇到激发能源可能发生火灾、爆炸事故。

电气设备运行时，当遇到电气设备老化、过负荷运行、短路等情况时，可能导致电气

∙ 399 ∙

火灾。

湿法炼锌系统所用原料大部分釆用硫化矿，在冶炼过程中产生含硫烟气，含硫烟气一 旦泄漏，可能造成现场作业人员中毒窒息，此外，部分烟气中还含有少量一氧化碳成分, 也可能造成人员中毒。净液车间、精锢工序的生产过程中产生少量的碑化氢气体，如果通 风排风不合理，人吸入会造成中毒事故。发烟硫酸储存、装卸过程中，逸散出来的三氧化 硫烟气也有可能使人员中毒。氧气泄漏，人员吸入高浓度的氧会造成氧中毒。

湿法炼锌生产系统中存在大量高温设备，如沸腾炉、电炉、回转式挥发窑等冶金炉以 及锅炉、蒸汽管道和各类热交换设备，高温会造成人体散热困难，热量积蓄在人体内造成 中暑，损害身体健康，引起心肌损伤，肾脏功能下降和呼吸道疾病，高温环境下工作容易 使人疲惫、烦躁、降低人体反应能力。

炼锌生产系统中存在大量高温设备设施、高温物料、工件等，如果人体接触，可能造 成高温烫伤。锅炉管道、压力容器爆破引起的高温、高压蒸汽泄漏；操作不规范导致高 温、高压蒸汽泄漏等，可能会造成灼烫。作业过程中人体接触强酸、碱，可能导致灼烫。

湿法炼锌系统电厂的锅炉工段，熔炼炉配套建设的余热锅炉存在发生锅炉事故的潜在 风险，锅炉超压使用、超温运行、安全附件失效等，可能引起锅炉爆炸。余热锅炉腐蚀严 重，可能引起爆炸事故。

湿法炼锌系统的空压机和压缩空气储罐，液氧储槽，各个工序维修时使用的氧气瓶、 乙焕瓶，受腐蚀、光照、撞击、操作不当、管理不善、存储不当等影响，会发生压力容器 爆炸事故，一旦发生爆炸事故将造成财产损失，甚至是人员伤亡。崩裂形成的物质碎片高 速飞出，也会造成人身伤亡和财产损失。

湿法炼锌系统生产过程中使用的机械设备种类较多，如带式输送机、泵、压模机、车 床、轧机、风机等机械设备，在运行过程中可能直接与人体接触从而造成夹击、打击、卷 入、碰撞等伤害，另外，设备在检修时忽视安全措施或者设备转动外露部分缺少安全装 置，也容易造成人员伤亡，发生机械伤害。

湿法炼锌系统生产及检修过程中使用大量的起重设备，尤其是熔融金属吊运过程使用 的冶金铸造起重机，其作业过程具有较大的危险性。当违章操作、违章指挥、设备（吊 钩、钢丝绳等吊具）失效、缺少防护装置和设备、工具不全、吊物捆绑不当、作业场所 狭窄杂乱以及组织管理混乱时，有可能造成起重伤害。

湿法炼锌系统的原、辅材料及产品运输使用机动车辆、叉车、装载机等厂内机动车 辆。由于厂内道路、车辆的装卸和驾驶、车辆及驾驶员的技术管理等方面存在缺陷可能引 发车辆伤人事故。常见的车辆伤害事故：车辆行驶中引起的挤压、撞车或倾覆等造成的人 身伤害，车辆运行中碰撞建（构）筑物、堆积物引起坍塌和伤人事故。

各电气装置、电力线缆等由于漏电保护装置失灵、裸露带电体无防护措施违章作业、 安全生产管理制度不完善等原因，有可能造成触电伤害。

湿法炼锌系统的主要生产车间均釆用多层布置，大多生产场所或操作平台与地面之间 存在较大高差，由于设备作业平台不满足要求、爬梯设置不合理、作业平台临空处无防护 设施、防护设施不完备或损坏、高处作业时作业人员安全带等使用不当、安全警示标志不 符合要求、照度不足等原因或积灰、积水等因素，可能发生高处坠落。

当高处作业场所物体存放不当，或在日常操作安装检修过程中由于人的失误，高处物 体发生坠落时，其下方区域的工作人员有遭受物体打击的危险。

由于建（构）筑物基础质量差、强度低，过负荷、地震、强风等因素导致建（构） 筑物、操作平台、管道等坍塌，造成人身伤亡事故。

湿法炼锌系统内存在循环水池、各类液体储槽、浓缩池、各类反应容器等，当未采取 必要的防护措施或采取的防护措施不到位时，如缺少警示标志、未设置安全盖板或周边未 设置防护栏杆、人员没釆取防护措施、夜晚照明亮度不够等，人员上水池操作和检修时， 可能发生淹溺事故。

湿法炼锌系统生产过程中存在放射源，若放射源未设置警示标志、放射源屏蔽失效， 人体受到一定剂量的放射线辐射，可引起放射病。达到一定累积剂量当量后可能引起以造 血系统损伤为主并伴有其他系统改变的全身性疾病，使人体遭受暂时的或永久的损害，严 重的甚至有可能造成死亡。

二、硫化锌精矿焙烧安全技术

（-）干燥窑安全技术

锌精矿备料工序的干燥窑在煤气（天然气）突然熄火或点不着火时，因操作不当、 误点火，可能引发爆炸、中毒和窒息。主要安全技术措施：

（1） 使用煤气（天然气）过程中，突然熄火或点不着火时，应马上关闭燃气阀门， 放散燃烧室余气，待试点火正常后，才能再次点火。

（2） 严禁熄火后立即点火，煤气（天然气）管道堵塞时，排污阀应慢慢打开。煤气 （天然气）正常后，应及时关好排污阀和放散阀。

（3） 使用燃气时打开燃烧室两个以上的煤气嘴，并调整燃气开关大小来调整燃烧室 温度。停用燃气时关闭燃气阀，并从燃烧室操作孔确认燃烧已终止。

（4） 干燥窑点火作业，应先开窑尾风机，煤气（天然气）点燃后，再开窑头风机。

（二）沸腾炉安全技术

沸腾炉因开炉或烘炉燃烧介质使用防护不当，引发火灾、爆炸、中毒和窒息。主要安

全技术措施：

(三)电除尘安全技术

电除尘设施未可靠接地，引发触电。主要安全技术措施：

三、 锌焙烧矿浸出安全技术

(-)浸出反应槽罐安全技术

浸出反应槽罐酸碱度控制不当，入罐前未断电、未良好通风，造成灼烫、触电、中毒 和窒息。主要安全技术措施：

为浸出系统酸损失补酸时，在操作浓硫酸时，酸泄漏造成灼烫、爆炸。主要安全技术 措施：加酸作业现场严格管理水和浓硫酸，防止两类物质接触。同时应准备碱、石灰等应 急物资，配备清水喷淋装置等应急设施。

球磨机运行中，易造成操作、检修人员机械伤害。主要安全技术措施：

四、 硫酸锌溶液净化安全技术

(-)净化作业安全技术

净化罐未密封加盖，现场未配备碑化氢气体检测、报警装置，现场存在烟火，引发灼 烫、火灾、爆炸和碑化氢中毒。主要安全技术措施：

(二)锌粉安全技术

生产净化过程、镉回收过程使用锌粉置换铜、镉、钻。锌粉遇湿易燃，有刺激性，具 有强还原性。与水、酸类或碱金属氢氧化物接触能放岀易燃的氢气。与氧化剂、硫黄反应 会引起燃烧或爆炸。粉末与空气能形成爆炸性混合物，易被明火点燃引起爆炸，潮湿粉尘 在空气中易自行发热燃烧。主要安全技术措施：

五、硫酸锌溶液电解沉积安全技术

槽体断路、短路，工作区域有明火，可能引发火灾、灼烫、其他爆炸。主要安全技术 措施:

电解车间起重机械作业频繁，极易发生起重伤害。主要安全技术措施：

(三)熔铸安全技术

熔铸炉入炉物料潮湿，作业工具潮湿或有缺陷，易引发灼烫事故。主要安全技术 措施:

六、职业病危害防治技术

七、其他危险有害因素安全技术

锌冶炼过程中其他危险有害因素，如压力容器(管道)爆炸、机械伤害、车辆伤害、 触电、高处坠落、物体打击、坍塌、淹溺、电离辐射等危险有害因素的安全技术参考有关 章节通用内容。

第十一章金属冶炼安全类案例

案例1 某焦化厂苯蒸气爆炸事故分析

A焦化厂为民营企业，从业人员IOOO人，2010年发生安全事故2起、造成2人轻伤。 该厂因精苯工业废水兑水稀释后外排，被环保部门责令整改，该厂采取的整改措施是将废 水向煤场内煤堆喷洒，这样既抑制了扬尘，又避免了废水外排。为防止相关事故发生，该 厂制定实施了《A焦化厂精苯污水喷洒防尘管理办法》。

2011年5月11日15时20分许，A焦化厂备煤工甲、乙在进行带式输送机巡检作业 时闻到强烈异味，随后两人分别前往不同部位查找原因。15时38分，乙听到从甲的方向 传来一声闷响，气浪迎面扑来，发现通廊部分坍塌。乙立即呼救。厂领导接到报告后，迅 速组织对带式输送机通廊坍塌现场进行搜救，在带式输送机通廊北端发现甲倒在废墟中。 甲头部有明显外伤，身上大面积烧伤，经医务人员确认已死亡。

事故调查确认，此次事故为1号煤仓内苯蒸气爆炸事故。在含苯废水向煤场内煤堆喷 洒1年后，废水管道断裂，废水从管道断裂处流入煤堆底部，经带式输送机运输，大量含 苯煤粉进入1号煤仓，从含苯煤粉中挥发出的低浓度苯蒸气聚积达到爆炸极限，遇到火源 后引起爆炸。

根据以上场景，回答下列问题（1~3题为单选题，4-7题为多选题）：

得少于（   ）学时。

E. 72

E. 5

4-根据《中华人民共和国安全生产法》规定，A焦化厂安全生产管理机构 中（    ）。

求，危险化学品生产企业（  ）应通过有关主管部门对其安全生产知识和管理能力

考核。

C∙特种作业人员              D.安全管理人员

E.设备管理人员

03•参考答案：

案例2 某铜业公司余热锅妒蒸泻樊伤玫死擊故分析

A铜业公司主要工艺设备有艾萨熔炼炉、电炉、余热锅炉等，艾萨熔炼炉产生的高温 烟气进入余热锅炉，经热交换后产生蒸汽，热交换后的烟气经除尘净化系统处理后排放。 余热锅炉设计额定蒸汽压力2. 5 MPa、额定蒸发量35t/h、额定蒸汽温度350 Ceo

2009年11月24 0 20时，当班调度甲听到一声巨响，随即在监控系统屏幕上看到余 热锅炉房有大量蒸汽喷出。甲按照应急救援预案要求立即拉响警报，通知紧急停炉和现场 人员撤离，报告公司总经理乙。乙接报后，立即向上级有关部门报告，同时赶往现场指挥 救援。21时，经人员清点，仍有5名职工下落不明，乙派2名工人进入现场查看情况, 因现场蒸汽太大，2名工人被烫伤。于是紧急外调防护服，救援人员穿上防护服进入余热 锅炉房，发现有4名职工死亡、1人重伤。

事后查明，事故发生时余热锅炉的运行压力2. 3 MPa、蒸汽温度310 tC,从熔炼炉到 余热锅炉的冷却屏波纹金属软管爆裂，大量高温饱和蒸汽喷出，导致现场人员伤亡。此次 事故的直接经济损失为420万元。

根据以上场景，回答下列问题（1-3题为单选题，4~6题为多选题）：

E.特别重大事故

E.火灾

括（    ）。

C-应急装备配备要求''         D,应急处置程序

E.人员清点程序

EF参考答案：

案例3 某焦化厂施工过程中嵩处竖怂事故分析

C焦化厂为民营企业，独立法人单位。其主要设备主要包括复热式捣固型机焦炉1 座、脱硫塔2座及相应配套设施，设计焦炭年生产能力40 X IO4 t0 C焦化厂的脱硫系统经 多年运行，塔体和槽体出现多处漏点，管道腐蚀严重，不能保证正常运行，硫化氢含量超 标，影响到焦炉气柜的正常运行。

经研究并报请相关配套钢铁企业批准，C焦化厂组织对脱硫系统停产检修项目进行招 投标。D设计公司、E建筑安装工程公司中标，F监理公司负责施工监理。2013年3月12 日，脱硫系统试运行。

2013年3月20日16时10分，C焦化厂脱硫工段甲安排C焦化厂雇佣劳务人员3人 及E建筑安装工程公司的雇佣人员2人到脱硫液循环槽（圆柱体，直径7m,高7m,简 称循环槽）顶部添水、加脱硫催化剂（脱硫液以氨和脱硫催化剂的水溶液为主，脱硫催 化剂是一种易溶于水而不易燃易爆、不易挥发的固体粉末），并焊接加料斗（直径0.4 m, 高约1.1 m）o由于加料斗较重，需增派人手将其由循环槽外直梯抬升至槽顶，甲便又叫 来附近的C焦化厂厂容绿化岗位劳务人员1人参加作业。

16时55分左右，当进行循环槽顶部焊接作业时，循环槽开始晃动并发出异响，随即 发生爆炸。爆炸将脱硫液循环槽顶盖掀起，跌落在距脱硫液循环槽约20 m远的地上，除 在地面配合的甲，以及C焦化厂雇佣劳务人员1人外，在循环槽顶部的5人被抛出，造成 C焦化厂雇佣劳务人员2人和E建筑安装公司雇佣人员1人当场死亡，C焦化厂和E建筑 安装公司雇佣人员各1人受重伤。立即拨打110、119及120,随即2名伤员被送往医院抢

救，其中，E建筑安装工程公司雇佣人员1人经抢救无效死亡，C焦化厂雇佣劳务人员1 人脱离生命危险。

事故调查组认为造成事故的原因：作为脱硫碱源的氨主要来自焦炉剩余氨水蒸氨岗位 的浓氨水（氨是一种易挥发性物质），在槽内挥发形成了氨与空气的混合气体（在空气中 氨的爆炸极限为15% ~ 30. 2% ） O发生事故的脱硫液循环槽顶有人孔口 1个，直径 500 mm,罐顶排气管1根，直径300 mm,高约2.5 m,均敞开。由此推断：事故发生时, 脱硫液循环槽空间内氨气与空气混合形成了爆炸性气体，遇明火发生爆炸。

根据以上场景，回答下列问题（1-3题为单选题，4~8题为多选题）：

A. C焦化厂脱硫工段

C. E建筑安装工程公司

E. C焦化厂和E建筑安装工程公司

特别重大事故

较大事故 工亡事故

根据《注册安全工程师管理规定》


)o


B.

D.


C焦化厂

F监理公司


）。


A.

C.

E.

3.


B.

D.


重大事故 一般事故


的要求，从业人员（  ）人以上的危险物

品生产、经营单位，应当按照不少于安全生产管理人员15%的比例配备注册安全工


程师。

C. 300                                      D. 500

E. 1000

C.高空坠落事故               D.意外事故

E.容器爆炸事故

人员配备等组织保障工作的表述，正确的有（  ）。

任包括（   ）□

A.惰性气体保护               B.密闭

C.通风置换                   D.吸附

E.安全监测及联锁

由参考答案：

嗟例4 某冷轧蘑极厂机械伤奪事故分析

2013年8月21日20时，A冶金集团公司所属的B冷轧薄板厂（非独立法人）连退 作业区丁班在组织C维检公司（独立法人单位，与A冶金集团公司无隶属关系）等单位 完成临时抢修工作后，B冷轧薄板厂主操作工甲开机运行。C维检公司所使用的D劳务公 司的劳务工乙，在清理好自带工具后，独自抄近道，违章从处于运行的带钢上方攀爬返 回，不慎滑跌，意外摔倒在带钢上，双腿被高速运行的钢带割伤。主操作工甲在发现事故 后立刻停车，发现乙倒在地面上，其大腿受伤，立刻通知周边人员并采取止血措施，送医 院抢救。乙因下肢大动脉被切断，失血过多，经抢救无效死亡。

C维检公司领导接到信息后，立即安排人员赴医院配合、了解情况；到现场调查分析 事故原因；联系、寻找事故职工在当地的临时住所，安抚家属、协商赔偿事宜等。

22日上午，当地安监部门在接到电话举报后，认为A冶金集团公司瞒报工亡事故。

经査，劳务工乙刚到C维检公司3天，当晚按领导安排，临时抽调到B冷轧薄板厂 投入到抢修工作中。劳务工乙未执行B冷轧薄板厂“严禁在各种传动设备、管道上休息、 行走和跨越” “带钢在轧制运行过程中，禁止靠近”等规定，贸然跨越运行中的带钢。

根据以上场景，回答下列问题（1~2题为单选题，3~7题为多选题）：

A.意外事故                  B.突发事故

C.人身伤害事故               D.责任事故

E.医疗事故

有关人员应当立即向本单位负责人报告；单位负责人接到报告后，应当于（  ）向事

故发生地县级以上人民政府安全生产监督管理部门和负有安全生产监督管理职责的有关部 门报告。

A. 1 h 内                              B. 2h 内

C. 3 h 内                               D. 0.5h 内

E.第一时间

是（    ）。

A. B冷轧薄板厂和C维检公司应当签订安全生产管理协议

E.有毒有害气体 晳参考答案：

秦例5 某钢铁公司媒铁厂高妒煤气中毒事故分析

A钢铁公司炼铁厂一号高炉处于炉役后期，冷却器大面积损坏，为防止炉壳烧穿采取 了炉身打水降温措施。2012年8月5日11时6分，当班工人甲发现水流到了正在出铁的 主沟旁边，立即向当班工长乙汇报。乙査看后判断是炉身九段排水槽因杂物堵塞造成溢 流，随即向炉长丙报告。12时30分，炉长丙通知承包方B公司3名员工丁、戊、己前往 炉身九段排水槽清理杂物。办理作业审批手续后，3人戴口罩上炉身九段平台，丙现场监 护，丁翻越炉身九段平台栏杆开始清理排水槽。作业过程中，丁吸入高炉煤气晕厥，戊、 己先后翻越栏杆进行救援。13时10分，戊也因吸入煤气晕厥，己迅速翻回到平台，通知 丙打电话救援。13时40分，炼铁厂救援人员将丁、戊送至医院抢救，经抢救无效，两人 相继死亡。事发后，用便携式Co报警器检测，该区域CO浓度满量程显示为2000 PPmO

一号高炉富氧鼓风系统包括富氧站（台）及各种阀门和安全装置、冷风管道、热风 炉及其附属设备。高炉富氧的目的是提高冶炼强度，增加高炉产量和强化喷吹燃料在风口 前的燃烧，通常富氧率在5%以内。当高炉炉壳发红、开裂时，必须果断、迅速地停氧后 减风，防范烧穿事故发生。在停风过程中要可靠切断氧气管道，防止发生爆炸。

事发时，一号高炉的炉况数据见下表。

冷风量/ (m3 ∙ min - ɪ )

热风压/

MPa

热风温度/

OC

炉顶压/

MPa

氧量/ (m3 ∙ h^1)

风速/

(m ∙ h -1 )

水温差/

4929

0.41

1200

0. 236

19861

242

5.6

根据以上场景，回答下列问题（1~2题为单选题，3-5题为多选题）：

A. 8. 0%                                  B. 7. 2%

C. 6.7% .                               D. 6.3%

E. 6. 0%

A. 20 min                                 B. 30 min

C. 40 Inin                                   D. 60 min

E. 90 min

险有（    ）O

A.中毒和窒息                 B.灼烫

C-物体打击                  D,高处坠落

E.淹溺

os■参考答案：

橐例6 某覓化铝厂安全生产事故隐患整改

M氧化铝厂采用拜耳法生产氧化铝，生产工艺为原料储运、石灰消化、原矿浆制备、 高压溶出、赤泥沉降洗涤、分解与种子过滤、蒸发及排盐、氢氧化铝焙烧与包装等。原 料、中间产品、产品主要有铝土矿、石灰、液碱、燃煤、硫酸、柴油、硫酸铉、赤泥、氧 化铝、灰渣、煤气、过热蒸汽、液氨、水等。该厂生产的主要工作由本厂负责，辅助性工 作承包给G企业。M氧化铝厂主办公楼有2部电梯，1套消防系统，26个灭火器。

M氧化铝厂自备煤气站和热电站。煤气站生产氢氧化铝焙烧用煤气，煤气生产能力 为65000 N ∙ r∏3∕h°热电站有3台130 t/h燃煤锅炉，1套12 MW汽轮发电机组，1套 25 MW汽轮发电机组。热电站生产27OtC的蒸汽，生产能力为220 t/h,蒸汽在管道中的 输送压力为3. 7 MPa。

M氧化铝厂热力工程系统：主厂房、堆煤场、燃煤破碎筛分输送系统、油泵房、除 盐水站、点火泵房、灰渣库、熔盐加热站、除灰系统、热力管网、氨法脱硫系统等单元。 工艺间物料釆用管道或机动车辆输送。

2010年3月，M氧化铝厂组织了安全检查，对发现的事故隐患分析表明，现场作业 人员没有意识到的事故隐患占31% I查出的两个重大事故隐患I、II在2010年1月检查 时就已发现。重大事故隐患I未整改的原因是M氧化铝厂的甲车间认为应由乙车间负责 整改，乙车间认为应由甲车间负责整改；重大事故隐患II未整改的原因是M氧化铝厂认 为应由G企业出整改资金，G企业认为应由M氧化铝厂出整改资金。

根据以上场景，回答下列问题：

03■参考答案：

3-危险有害因素辨识和单元。

4.隐患整改。

理由：所有隐患都关系M氧化铝厂安全。

5-安全检查和整改措施。

廉■例7 某铝厂安金生产现状分析

某铝厂下设办公室、计财部、生产运行部、设备部、供应部、销售部等6个管理部门 和4个生产车间。现有4条普铝生产线，熔铸铝锭的产能为20xK)4t∕a,总资产7. 8亿 元。该厂主要设备有连铸机和混合炉，生产过程为供应商用铝包车将熔融液态铝送至熔铸 生产线，桥式起重机将真空包内铝液吊运卸料至电加热混合炉，铝液在添加其他金属后， 经连铸机铸成铝锭，包装机打包成It/盘的电解铝盘，随后送成品库房堆存。库房内成品 铝盘堆放不超过2层。库房内另设有空压机及储气罐，储气罐公称压力O∙6 MPa、容积 10 m3 O

该厂建立了安全生产责任制，按照“谁主管、谁负责”的原则，部门各自负责业务 范围内的安全生产工作；各车间主任同时兼任本车间安全员。

在该厂普铝车间，为方便废水的收集，在混合炉旁建有集水坑，冲刷地面的废水可以 流入炉旁集水坑内，经排水沟直接排出厂房；混合炉灌铝口距地面2.2 m,为方便倾倒铝 液，在灌铝口旁设置高1.5m的平台，平台四周设置高80Omm的工业护栏；为随时准确 了解铝锭铸造情况，操作人员通常釆用在连铸机旁直接肉眼目视的方式观察铝锭铸造情 况等。

该厂拥有员工3000人，2014年度共发生生产安全事故3起，造成1人死亡、2人重 伤、2人轻伤。

根据以上场景，回答下列问题：

EF参考答案：

嗟例8 某烧结厂清理带式输送机导玫机械伤害事故分析

2009年3月19日13时30分，某烧结厂烧结原料运输车间丙班皮带工甲同本班工长 乙到4号带式输送机尾部清理落地料。当时由于带式输送机没有运转，两人在没有切断机 头操作箱内急停开关，仅拉了一下事故拉线开关的情况下就进入带式输送机下方进行清理 作业。当清理完靠近头轮方向的间隔后，乙在带式输送机外侧将清出的球团往输送带上 装，甲又进入靠近带式输送机尾轮的另一间隔继续清理，由于出汗，甲脱掉了安全帽。13 时50分，4号带式输送机准备运转，操作工丙通过指令电话向现场喊话3次以后启动带 式输送机。由于安装在4号带式输送机尾部的喇叭损坏，加之2人正在集中精力作业，未 听到主控室喊话，突然启动的带式输送机将甲头部、右手挤在距尾轮1. 4 m处的返输送带 与下托辐之间，经抢救无效死亡。

根据以上场景，回答下列问题：

晳参考答案：

原料运输车间丙班操作工甲违章操作，自我保护意识不强，在未将机头操作箱开关打 到零位的情况下，进入带式输送机下方进行清理作业，且未按规定佩戴安全帽，是造成本 次事故的直接原因。

该起事故为生产安全责任事故。

棗例9 某媒铁厂煤％中毒事故分析

2011年夏季某雨天，某炼铁厂1号高炉主风机于19时25分跳闸断电，高炉被迫 休风。19时45分，故障排除，热风班开始对干式除尘器进行引煤气操作，用煤气置换 除尘器箱体内空气，并在主控室依次关闭除尘器1 ~7号箱体DN250放散管气动蝶阀。 由于7号箱体DN250放散管气动蝶阀出现故障没有完全关闭，1号高炉热风班4名工人 于21时40分，上到7号箱体顶部实施人工关闭。由于没有关闭到位的7号箱体蝶阀使 煤气仍处于放散状态，造成除尘器箱体顶部煤气大量聚积，导致4人当场中毒。21时 50分左右，在箱体下留守监护的3人怀疑箱体上面出现问题，也未佩戴空气呼吸器和 携带一氧化碳报警仪，在未切断煤气气源的情况下，再次上到7号箱体顶部工作台，致 使当中的2人相继倒下。6名中毒人员经抢救无效死亡，1人中毒较轻，直接经济损失 500余万元。

根据以上场景，回答下列问题：

由参考答案：

所。发生事故后应迅速查明事故情况，采取相应措施，防止事故扩大。

嗪倒10 某氧化铝冶练企业生产过程安全分析

Z氧化铝冶炼企业采用拜耳法生产工艺，基本流程主要由矿石破碎，原矿浆制备、溶 岀，溶出矿浆稀释，赤泥分离和沉降，晶种分解，母液蒸发，氢氧化铝焙烧等工序组成。 原料和产品主要有铝土矿、石灰、液碱、煤气、过热蒸汽、氧化铝等。

氧化铝生产过程特点是工艺复杂、设备多、流程长，生产场所存在高温、高压等危险 因素。氧化铝溶出要使用大量碱性溶液，存在较高的碱灼伤风险。生产过程中涉及压力容 器和压力管道多，主要有蒸汽缓冲器、套管换热器、蒸发器、空压器、压缩空气储罐等。 其中，溶出工序的套管换热器外管直径63Omm,工作温度295 tC ,工作压力6. 3 MPa,介 质为氯酸钠溶液；内管直径203mm,工作温度295 Y ,工作压力6.0 MPa,介质为蒸汽。 压力容器及压力管道易发生高压气体迅速膨胀并高速释放内在能量的物理爆炸。

氧化铝生产过程中使用的矿浆槽、洗涤槽、液碱槽、沉降槽、分解槽、母液槽等槽体 结构尺寸最大直径可达40 m,高度超过20 m,储存物料容量大，且为高温强碱性物料。 在长期运行过程中，槽体内壁易结疤，影响正常生产，需定时停槽清理。

晶种分解就是向过饱和的铝酸钠溶液中添加晶种、降低温度，在不断搅拌的情况下, 使之分解、结晶析出氢氧化铝。晶种分解的分解槽高约20 m,设有饱-137液位计，在进 行清理检修作业时，放射源应入库保管。

根据以上场景，回答下列问题：

晳参考答案：

案例11 某钢铁公司燃％厂高炉煤免柜泄漏事故分析

N钢铁公司燃气厂负责全公司煤气的净化、储存和输配，设有一座最大容积为IoX IO4 m3的稀油密封高炉煤气柜（工作压力为10. OkPa,工作温度为35 CiC ）。当地大气压力 为101. 2 kPa,高炉煤气密度按1. 3 kg∕m3计（温度On 压力101. 3 kPa） O S公司与燃气 厂签订了煤气管网维护合同。E公司与燃气厂签订了煤气柜防腐刷漆合同。

2016年7月2日，S公司3人在煤气柜的煤气管网旁进行焊接作业，E公司安排4人 在煤气柜顶部进行防腐刷漆作业。9时3分，煤气柜紧急放散阀突然打开，大量高炉煤气 从紧急放散管冒岀，通过监控视频发现柜顶刷漆人员相继晕倒。

接到事故报告后，厂部立即组织操作人员排查原因，关闭紧急放散阀。同时，组织煤 气防护站抢救柜顶中毒人员。由于对紧急放散阀上、下限设定参数不熟悉，延误了放散阀 关闭时间，直至IO时5分放散阀才被关闭。因放散时间长，天气因素不利于煤气扩散, 组织疏散附近岗位人员不及时，造成E公司刷漆人员1人重伤，3人轻伤，附近5名岗位 人员轻度煤气中毒。

经分析验证，紧急放散阀异常打开，是由于电焊作业使用50kV - A的大功率焊机， 违规把地线直接搭在煤气管网的钢制支架上，焊接时产生的强电磁干扰信号通过煤气管网 进入煤气柜压力检测元件信号源内，致使检测信号失真，紧急放散阀误开。经检查，计算 机输入检测信号电缆为非屏蔽电缆，控制系统软件未对输入信号设置滤波保护。

根据以上场景，回答下列问题：

晳参考答案：

（1） 直接原因：

（2） 在煤气柜顶部进行防腐刷漆作业。

（2）间接原因：

=IOOOOO × 嘿《笋 Xl. 3 101. 3 X (273 +35)

≈126. 5(t)

q 126.5

打顶f M"

因此，该高炉煤气柜构成危险化学品重大危险源。     ,

可燃物料的设备，应釆取隔离措施。

案例12 液氨钢瓶泄漏事故与预防措施

1.情景描述

某市盛夏一天12时左右，某甲液氨气体有限公司一辆装运液氨钢瓶的运输车辆，在 丙有限公司卸完2瓶液氨后，途经某饭店时，驾驶员和押运员离车用餐。当时阳光直射, 平均气温约为35 OC ,最高温度达到38 qC,大约20 min后，在烈日的暴晒下，1只200 kg 钢瓶突然爆裂，泄漏的液氨气体导致现场附近108人中毒，先后送至市中心医院救治。

事故发生时，车载10只液氨钢瓶，其中6只为200 kg, 4只为50 kg。20Okg钢瓶中4 ∙422∙

只原来就是空瓶，2只为刚在丙有限公司卸完液氨的钢瓶，爆裂钢瓶是刚卸完液氨的1只 钢瓶。事后经称重发现，有1只200 kg瓶内尚有残余液氨31 kg； 4只50 kg液氨钢瓶为满 瓶。驾驶员和押运员持有相关证件。钢瓶运输过程没有遮阳措施。

气瓶充装时间为事发前8日，充装单位没有相关瓶号的记录。用户单位采购资料中没 有相关瓶号记录，也没有现场卸液氨操作的相关记录，无法真实反映卸液氨瓶号、卸液氨 前后压力变化、储槽液位记录等。

满液气瓶于事发日9时30分左右到达用户作业现场，卸氨后约11时15分离开。卸 第一瓶液氨用了 20 mino卸第二瓶时由于下方的液相接口连接出现问题，便将卸液导管接 在了上方的气相接口上，连接导管用时10多分钟，然后用了近Ih卸液，其间操作人员 曾对液氨管路系统的阀门进行操作，以瓶体结霜为确认液氨是否卸完的依据。用户无卸液 计量设施，储槽液位计模糊不清，难以正确确定液位，且没有配置防止倒灌的装置，在系 统压缩机工作的情况下，存在操作失误导致系统内液氨倒灌至钢瓶的条件。

在对钢瓶表面除漆后，未见气瓶制造单位钢印。发现4处检验钢印，最早的检验钢印 是1990年8月，其中“03”钢印明显有误，反映该气瓶检验单位管理混乱，也不排除是 不具备资质的非法检验单位。

破口呈塑性断裂,断口上未见明显的金属缺陷。破口沿筒体中部纵向破裂,长约710 mm, 宽约50 mm,距下焊缝约410 mmo破口中央在纵焊缝的热影响区近熔合线处，断口处测 得的最小壁厚为31 mmo筒体周长约1978 mm,破口最大处筒体周长约2030 mmo

事故瓶外表面腐蚀较严重，瓶体表面存在大量点状腐蚀，尤其是近焊缝处。

对事故瓶筒体进行测厚、金相、磁粉、射线、化学、母材和焊缝机械性能等检验和试

验，未发现严重超标缺陷。

更多免费资料老姚注安Q群：

总群819223280 建筑 1028036193 化工747012873 其他628721411


本案例包含或涉及下列内容:

棗倒13 某钢铁公司棒材厂煤气着火爆炸事故分析

D钢铁公司棒材厂加热炉使用焦炉煤气为燃料，焦炉煤气主要成分：氢气55% ~ 60%、甲烷23% -28%、一氧化碳5% -8% ,其余为不饱和炷、氮气、二氧化碳及氧气, 焦炉煤气的爆炸极限为4. 5% ~35. 8%o

2013年9月7 B 8时，棒材厂1号加热炉停产检修，更换焦炉煤气阀组后的补偿器。 11时，更换完补偿器，由加热炉工长甲负责组织引煤气，按照引气操作程序，先用氮气 对加热炉进行吹扫置换，经化验合格后开始引煤气点火。

工长甲令维修工乙和丙去开阀组后面的眼镜阀，两人合力未能打开眼镜阀。12时10 分，乙去车间取来一个铁扳手，在拧眼镜阀螺栓过程中产生了火花，因阀组前蝶阀不严, 焦炉煤气从眼镜阀处泄漏遇火花着火，使乙和丙两人被烧伤。此时工长甲立即在现场找灭 火器并进行扑救，但由于火势大无法熄灭。甲手足无措，带着乙和丙两人慌忙离开现场并 赶赴医院，导致现场火势继续蔓延并发生爆炸。

事故造成的损失包括：设备损失500万元，处理事故和现场抢救费用30万元，停产 损失300万元，乙和丙两人住院治疗费80万元，乙经抢救无效死亡，支付抚恤金25万 元，丙歇工工资3万元，地方政府事故罚款15万元，补充新员工培训费1万元。

本案例包含或涉及下列内容：

(D要特别关注在煤气区域巡检、操作、检维修等作业的人员行为规范。

(2)对违章作业行为的判别。

案例14 某公司氮％起标窒息死亡事故分析

I-情景描述

2012年12月21日8时30分，S工程项目部工作人员带领2名民工到C公司连铸车 间水泵房除盐水池(长15 m、宽6 m、高2. 5 m)进行池壁渗漏修复作业。事先已将水池 水位降至溢流最低点(池内剩余水深约0.5m)o 13时45分左右，2名民工先后下到池底 (池内余水已在当天中午前排除)，相继晕倒。旁边2名电工甲和乙闻讯下池救人，也晕 倒在除盐水池内。电工丙顺着爬梯下到水池一半高度时，发现池内已有4人倒地，感觉情 况异常回到地面。管道安装作业长带人赶至事故现场，误以为是触电导致下池人员晕倒， 在断电后让管道工丁下池救人，导致丁缺氧窒息倒在池内。至此，除盐水池内共5人窒息 晕倒，送医院医治无效死亡。

事故调查组认为，事故是由稳压罐内氮气随回水管道反串到除盐水池内，造成池内氮 气含量超标、严重缺氧，导致作业人员下池后窒息死亡。

本案例包含或涉及下列内容：

参考文献

后 记

因国家机构改革，原国家安全生产监督管理总局承担的有关职能并人应急管理部，凡 书史提及的“国家安全生产监督管理总局”“国务院安全生产监督管理部门”，实践应用 中舊分别对应“应急管理部”“国务院应急管理部门”。

读者在阅读过程中，若对教材有任何意见和建议，请通过电子邮件的形式反馈。

E - mail： CSebOOk@ chinasafety, ac. Cn

公众号：注安老姚


注册安全工程师考试...

群号：819223280

扫一扫二维码，加入群聊。


更多免费资料老姚注安Q群：

总群819223280 建筑 1028036193 化工747012873 其他628721411

•428 •