煤气安全培训教案1Word文件下载.docx
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（五）教学内容：
第一章、煤气管道设计（引入课堂）
冶金行业的煤气输送包括炼焦厂的焦炉煤气，炼钢冶炼过程中的转炉煤气以及高炉冶炼产生的高炉煤气，煤气管道因其本身受力的复杂性，有别于一般结构体要求；
又由于煤气的危险性和生产的多变性，输送中涉及问题很多，使冶金企业煤气管道就形成了它独特的结构和工艺安全要求，
1、管径的选择：
管径的确定首先根据煤气流量及允许的阻力损失，选定合适的流速然后决定管径。
冶金企业敷设的煤气管道的内外径之比（D/d）一般都不超过1.1-1.2的范围
2、压力损失的计算：
a.摩擦阻损按下式计算：
H＝λ*
*
MM水柱/M
式中λ－摩擦系数：
钢材管采用0.03～0.04水泥或衬砖管取0.05～0.06.
D－管道直径M
V－煤气流速M/SeC
Õ
-煤气重度kg/NM3（高炉煤气为1.3；
焦炉煤气为0.45；
发生炉煤气为1.16；
混合煤气需按其组成另行计算）
g—重力加速度9.81M/SeC2
t－煤气温度30～35℃
对高炉煤气H＝0.0022
对焦炉煤气H＝0.00076
MM水柱/M
3、管道坡度要求
为了排出冷凝水，管道应有一定的坡度，其数值与挠度有关：
当f达到
时，坡度要≥0.003
f达到
时，坡度要≥0.004
时，坡度要≥0.005
f为挠度
4、扭力计算：
4.1、当煤气管道上敷设其它管道如焦炉煤气管，氧气管，蒸汽管及复水管等，如果上述管道敷设的位置，在煤气管道一侧，则其对管道本身产生扭转力矩，因此必须考虑管道上因敷设其它管道而引起管道强度问题的验算。
4.2、如果煤气管道上所敷设的其它管道是对称的，则应以外加负荷较大的一边作为计算外加负荷，对管道本身的扭力。
4.3、管道上敷设的其它管道对管道的本身，所产生的扭力为纯剪应力，必须小于制成管道的钢材所规定的许可剪力。
4.4、由下列公式可求管道因受附加扭转力矩时，管道产生的最大剪应力S0
T=ScZ0
式中：
T－外加负荷对煤气管道中心的扭转力矩.Kg-cm2
Sc－最大剪应力kg/cm2
Zo－极截面模数（按下式求）cm3
Zo＝
cm3
D1煤气管道外径cm
D2煤气管道内径cm
5、推力计算：
管道由于温度变化而引起的伸缩为：
△
=
（t1-t2）0.012mm/M
λ-----膨胀系数，钢取0.000012
t1-----管壁最高温度（考虑通蒸汽时及夏天受太阳照射时的最高温度）一般采用60℃
t2-----按各地冬季最低平均温度采用（如－20℃）
例如最高温度为60℃最低温度为－20℃时△ι＝0.000012×
80＝0.96MM/M
第二章、燃气管道和管网的分类
一、煤气管道基础知识
定义：
煤气管道是冶金企业用来输送煤气的基本手段。
冶金行业的煤气输送包括炼焦厂的焦炉煤气，炼钢冶炼过程中的转炉煤气以及高炉冶炼产生的高炉煤气，煤气管道因其本身受力的复杂性，有别于一般结构体要求；
又由于煤气的危险性和生产的多变性，输送中涉及问题很多，使冶金企业煤气管道就形成了它独特的结构和工艺安全要求：
1、煤气管道安装完毕后，必须用氮气或压缩空气检验管道的严密性。
2、工艺操作上应尽量减少煤气管道泄漏接点和外泄漏煤气的工艺操作，并实行分区域维护管理制度。
新建或长期停用管道未经严密性试验合格不允许投产使用。
3、煤气管道应设有超压自动放散装置；
保证煤气设施水封有效高度，保证水封溢流正常。
4、煤气设备易爆部位有泄压装置，煤气管道按爆炸压力计算强度，室内管道有定期试漏制度和防毒监测仪器，室外管道有消防和急救通道。
5、煤气管道与各种火源保持安全距离，防止煤气管道周围出现新的火种（包括静电、高温体）。
煤气管道周围严禁堆放易燃物，在火源附近限制煤气作业，在煤气作业中严禁烟火。
二、材质
1、碳素管材（低碳钢）
①、普通碳素结构钢，Q215、Q235、Q255；
②、优质碳素钢
焊接钢管---有缝钢管：
用于煤气大口径管道材质以Q235.16Mn为主；
无缝钢管：
按制造方法分为热轧无缝钢管（外径32-630mm）;
冷轧无缝钢管（5-200mm）.
当工作压力超过0.6MPa时，不允许使用有缝钢管。
2、铸铁管
该类型材料的管道材质比较脆。
钢管的连接：
一般以焊接为主，用气焊或电弧焊；
壁厚4mm以下气焊，4mm以上电弧焊。
铸铁的连接：
法兰连接
三、煤气管道分类
1、根据用途分类
2、根据敷设方式分类
3、根据输气压力分类
4、按煤气管道敷设位置分类
5、按管道功能分类
6、按管理范围分类
四、架空煤气管道：
钢铁企业的煤气输送网，基本上是由架空煤气管道敷设。
主要原因是：
1、敷设架空管道时只考虑支架基础点的选择，可节省占地面积。
2、架空煤气的敷设较埋地煤气管道建设更节省投资。
3、架空煤气管道受钢铁企业各种地面作业危害的机会相对较少。
4、架空煤气管道外壁受大气腐蚀的防护处理方法简单而且有效。
5、架空煤气管道泄漏煤气时易于发现，便于及时处理。
架空煤气管道的安全距离：
架空煤气管道与铁路、道路、工业管线、建筑物的最小水平净距，应遵守下表规定：
序号
建筑物或构筑物名称
水平距离（米）
一般情况
特殊情况
1
房屋建筑
5
3
2
铁路（距最近边轨）
道路（距路肩）
1.5
0.5
4
架空电力线路外侧边缘
1千伏以下
电杆高度
1－20千伏
同上
35－110千伏
电缆管或沟
－
6
其它地下平行敷设的管道
7
熔化金属、炉渣或其它火源
10
有隔热保护措施可以缩短
8
煤气管道（地下管按管沟壁与架空管道支架基础之间净距计算）
0.6
0.3
架空煤气管道与铁路、道路、工业管线交叉时的垂直距离，应遵守下表的规定：
建筑物和管线名称
最小垂直净距
管道下
管道上
厂区铁路轨顶（不含电车轨）
5.5米
厂区道路路面
5.0米
人行道路面
2.2米
架空电力路线（按导线最大重度）电压1千伏以下
1.5米
3米
电压1～20千伏
3.5米
电压35～110千伏
不允许
4米
架空索道（按小车底最低部分计算，管道上并有防护网）
电车架空线
其它管道：
＜φ300mm
≥φ300mm
同管径
但≥0.1米
0.3米
≥0.1米
架空煤气管道建设高度（管底距地面的净距）要求如下：
1、输气主管不小于6米（小型企业酌减）；
2、分配主管不小于4.5米（小型企业酌减）；
3、高炉荒煤气、半净煤气、净煤气主管：
4、有泄气切断装置≥8米（小型企业酌减至6米）
5、无泄气切断装置≥6米；
6、跨越熔渣、液态金属、炽焦、热钢锭线路≥8米；
7、焦炉煤气回收净化区室外管道≥4.5米（局部可低于4.5米）
8、沿建筑物外墙或房顶架设煤气管道时，建筑物应为一、二级耐火的丁、戌类生产厂房，分别要求安全距离为：
其他
1、墙外架管道:
管底距地面不小于4.5米，与墙距离≥φ500毫米时为0.5米，与墙距离＜φ500毫米可同管径但不小于100毫米；
房顶管架：
管底至房顶一般0.8米。
2、煤气管道应架空铺设，严禁一氧化碳含量高于10%的煤气管道埋地铺设
3、架空管道靠近高温热源敷设以及管道下面经常有装载炽热物件的车辆停留时，应采取隔热措施
4、在厂房顶上装设分配主管时，分配主管底面至房顶面的净距一般不小于800mm。
5、一般水平管道的最高点和最低点选在支架附近1---2米处
6、架空煤气管道建设高度（管底至地面的净距），输气主管不小于6米
7、架空煤气管道与熔化金属、熔渣及其它火源的最小水平净距一般情况为10米，有隔热保护措施可缩短
8、架空煤气管道的强度试验压力为计算压力的1.15倍
9、煤气管道管底距地面小于6.5米的，在管道两侧必须设置防撞架
10、架空煤气管道与房屋建筑的最小水平净距一般情况为5米，特殊情况为3米
11、安设于厂房墙壁外侧上的煤气分配主管底面至地面的净距宜大于5.5m，并便于检修
五、煤气管网分类
同一气源的若干煤气用户主管连接成相互关联的统一气体系叫管网。
各种气源的供气管网组成企业的供气系统。
不同的供气管网是相对独立的体系，但是彼此间又保留一定方式的连接。
煤气管网主要有树枝型、辐射型、环型、双管型几种类型。
第三章、煤气管道的安装、实验和验收
一、管网和附属设施安装
1、工艺流程：
安装准备→预制加工→干管安装→立管安装→支管安装→气表安装→管道试压→管道吹洗→防腐、刷油。
2、安装施工
2.1、干管安装
2.2、立管安装
管道安装的轴向允许偏差≯10毫米，径向偏差不大于高度的千分之三
3、室外管道的防腐处理
应根据管道敷设地点的土质对管道腐蚀的程度：
管道使用的重要程度而选用不同的绝缘层做法。
在管道穿过有杂散电流地区时，应采取措施，保证管道的良好使用。
一般采用石油沥青防腐层，其结构见表3.1，材料用量见表3.2。
分为加强防腐和特加强防腐。
一般土壤采用加强防腐。
在土壤腐蚀性较高的情况下，或对于穿越河道，重要道路，有顶管和加套管或过街沟时的煤气管道采用特加强防腐。
二、煤气管网的实验与验收
煤气管道的打压试验，标志管道主体工程已竣工，可以进行整体质量的检验。
因此，经过施工的管道系统（包括附属设备，蒸汽、电力、上下水线及计器仪表），并检查后符合设计要求和有关规范要求才能进行打压试验，凡新建，改建和长久停用的煤气管道都必须经过打压，验收合格后才能投入生产。
1、架空煤气管道验收
1.1、检查管道内有无施工遗留物及杂物。
1.2、检查膨胀器校对，安装及方向及补偿是否够。
1.3、检查排水器的有效高度，安装方式，排水方式，保温方式。
1.4、检查人孔安装位置符合相关要求。
1.5、检查放散管安装地方，大小对放散管的要求及防雨装置，放散高度及加固。
1.6、检查煤气管道支架架设形式，作用承受力情况及与管道连接方式。
1.7、检查固交架接地是否符合要求。
1.8、检查管道支架基础是否符合设计，二次浇灌是否合格。
1.9、检查立梯，平台，斜梯是否符合国家相关标准。
1.10、检查阀门是否灵活好使，安装位置，有关抽堵盲板是否影响，阀门设计是否符合煤气上的要求及相关附属设施。
1.11、检查架空煤气管道与周围建筑物及构筑物、电缆、架空线路、其他管道的距离符合国家标准（包括水平及垂直净距）。
1.12、检查煤气管道焊接位置、管道敷设倾斜度、排水方式及间距、管道跨局及管道附属设施施工情况。
1.13、检查管道防腐保温
2、管道试验前的准备工作。
2.1、管道试验前必须与其他管道和设备用盲板隔断。
2.2、试验的观点以闸阀隔离的各部分应分别再不安装盲板的情况下单独试验，但相邻两段不能同时进行，插板和水封只做整体试验。
2.3、管道试验前附属设备提前进行试验，包括以下内容：
a、闸阀、蝶阀的全程开前试验，电动阀的极限定位，蝶阀的预留角度定位试验等。
b、排水器和水封的有效高度测量及排污管上的闸阀开关试验。
c、蒸汽管道的打压试验。
d、给排水试验。
e、电气传动试验。
f、吹刷用的蒸汽或氮气管的试验。
4、清除管内的杂物后，全部管道开孔封闭，注意人孔封闭前确认管内无人。
5、准备压缩空气或氮气气源，安装好测试用的温度计及压力表（1x105Pa以下的用汞柱表，1x105Pa以上的用弹簧压力表），温度计必须伸入管道内并接触到管道内的空气或氮气。
3管道试压程序及标准
3.1、新建、改建、扩建的煤气管道及设备。
在设备所属单位会同施工单位及煤气防护站共同验收合格后，由煤气防护站允许，并由施工单位合同设备单位在煤气防护站监督与指导下进行煤气设备的严密性试验及强度试验，合格后，由煤气防护站发给合格证。
3.2、在试压前应制定煤气试压程序，试压程序表上应附有设备、草图、试验标准、并报煤气防护站批准后，按程序进行。
3.3、凡长期放置不用的煤气管道启用前，或已经试压后而没有投产超过三个月的煤气设备，应按标准重新试验。
试验压力规定
煤气管道的计算压力≥100kPa应进行强度试验，合格后再进行严密性试验，计算压力<
100kPa时可只进行严密性试验。
4管道强度试验标准
架设敷设管道气压强度试验的压力应为计算压力的1.15倍，压力应逐级缓升，首先升至试验压力的50%，进行检查，如无泄漏及异常现象，继续按试验压力的10%逐级升压，直至达到所要求的试验压力，每级稳压5min，以无泄漏，目测无变形等为合格。
5、架空管道严密性试验
5.1、管道严密性试验压力的规定
（1）、加压机前的室外管道为计算压力加5x103Pa，但不小于2x103Pa；
（2）、加压机前的室内管道为计算压力加1.5x104Pa，但不小于3x104Pa；
（3）、位于抽气机，加压机前的室外煤气管道应等于加压机或抽气机最大升压加2x104Pa；
（4）、位于抽气机，加压机后的室外煤气管道应等于加压机或抽气机最大升压加3x104Pa；
（5）、常压高炉煤气管道的严密性试验压力为5x104Pa；
小高炉可减为3x104Pa；
高压高炉减压阀组后净高炉煤气管道的严密性试验压力为5x104Pa;
（6）、发生炉脏煤气和半净煤气管道的严密性试验压力为炉底送风最大压力，但不小于3x104Pa；
（7）、转炉煤气抽气机前的管道为计算压力加5x103Pa。
5.2、试验的时间及允许的小时平均泄漏率规定：
计算压力（Pa）
环境条件
试验时间（h）
允许的小时平均泄漏率（%）
<
105
室内外，地沟及无维护结构车间
>
室内及地沟
24
0.25x0.3/DN
室外及无维护的结构车间
0.5x0.3/DN
注：
DN——试验管道工称直径（mm）
5.3、架空管道严密性试验中泄漏率按下列公式计算：
泄漏率A=100/t（1-P2T1/P1T2）%
P1P2----实验开始和结束时的绝对压力（Pa）；
T1T2----实验开始和结束时的绝对温度（K）
t-----实验时间，单位为h
实验时间一般为2小时以上，泄漏率一般情况下应小于1%。
★★煤气管道安装完毕后，必须用（氮气）或（压缩空气）试验管道的严密性。
★★管道试验前必须与其它管道和设备用盲板隔断开。
第四章、煤气管道的腐蚀
一、管道腐蚀分类：
1、按腐蚀环境分
2、按腐蚀反应机理分
3、电化学腐蚀和化学腐蚀的区别
★★煤气管道腐蚀按照腐蚀机理是因为发生了化学腐蚀和电化学腐蚀。
二、腐蚀原因
腐蚀是金属在周围物质的化学。
电化学作用下所引起的一种破坏。
金属腐蚀按其性质可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
输送燃气的钢管按其腐蚀部位的不同，分为内壁腐蚀和外壁腐蚀。
1、内壁腐蚀
水在管道内壁生成一层亲水膜，形成了原电池腐蚀的条件，产生电化学腐蚀。
由于输送的燃气中可能含有硫化氢。
二氧化碳．氧．硫化物或其它腐蚀性化合物直接和金属起作用，引起化学腐蚀。
内壁防腐的根本措施是将燃气净化，使其杂质含量达到允许值以下。
还可以在管道内用合成树脂或环氧树脂等作内涂层，可防止管道内壁的腐蚀，并能降低管壁的粗糙度，相应地提高了管道的输气能力。
2、外壁腐蚀
架空或埋地钢管都会发生外壁腐蚀。
埋地钢管的化学腐蚀是全面性的腐蚀，在化学腐蚀的作用下，管壁厚度的减薄是均匀的。
所以从钢管受到穿孔破坏的观点看，化学腐蚀的危害性不大。
而造成钢管表面出现凹穴，以至穿孔的主要原因来自电化学腐蚀，其次杂散电流。
土壤中微生物细菌对钢管的腐蚀作用也是不可忽视的。
三、管道防腐措施
1、采用耐腐蚀的管材,如铸铁管。
塑料管或其他非金属管道。
2、增加埋地钢管和土壤之间的过度电阻,减小腐蚀电流,如采用防绝缘层使电阻增大,在局部段采用地沟敷设或非金属套管等方法。
这些方法又称为消极防腐法。
3、采用电保护法,这种方法又称为积极保护法。
一般与绝缘层防腐法相结合,两种方法同时采用,以减小电流的消耗。
（A）绝缘层防腐法
绝缘层防腐法是在埋地钢管上涂敷电绝缘性能良好的隔离层,可以避免管道金属与土壤直接接触,阻止电流流入管道和流出管道。
因此,如果隔离层完整无缺损,并保护良好的电绝缘性能和防水性能,则土壤中的电解质不可能透过隔离层与管道金属接触,就可防止电化学腐蚀的发生。
管道的绝缘层一般应满足下列基本要求：
1、与钢管的粘结性好,保持连续完整;
2、电绝缘性能好,对击喘电压有足够的耐压强度和有足够的电阻率;
3、具有良好的防水性和化学稳定性;
4、能抗生物侵蚀,有足够的机械强度。
任性及塑性;
5、材料来源充足。
价格低廉,便于机械化施工。
埋地钢管所采用的防腐绝缘层种类很多,有沥青绝缘层,煤焦油沥青绝缘层,聚氯乙烯包扎带。
塑料薄膜涂层。
酚醛泡沫树脂等塑料绝缘层,搪瓷涂层和水泥砂浆涂层等。
煤焦油沥青具有抗细菌腐蚀的优点,但有毒性。
塑料绝缘层在强度。
弹性。
受撞击。
粘结力。
化学稳定性。
防水性和电绝缘性等方面,均优于沥青绝缘体,是今后发展的方向。
沥青是埋地钢管中应用最多和效果较好的防腐材料,当前在我国主要是采用沥青绝缘层。
沥青绝缘层的结构。
这种绝缘层由沥青．玻璃布．塑料布所组成，沥青绝缘层所用各种材料性能要求如下：
（1）沥青，沥青的电绝缘性能较好，吸水性小，化学稳定性好，材料来源之泛，成本低。
在金属管道防腐方面，我国都采用石油建筑沥青30号甲。
30号乙和10号，或专用沥青1号。
2号和3号。
（2）玻璃布，其厚度为0.1mm，经纬密度为8*8根／平方厘米，含碱量10％是在绝缘之间起加强作用的包扎材料，以增强绝缘层的强度，起骨架的作用。
（3）聚氯乙烯塑料布，其耐寒性能要求在零下40度时不脆裂，耐热温度为70度时强度不会降低。
厚度为0.15~0.20mm，用于外包扎层，即可防腐，又可起保护沥青层的作用，使预制绝缘层的钢管在运输。
入沟。
安装和回填土时，其绝缘层免糟损坏。
（4）底漆。
以涂敷绝缘层所用沥青与无铅汽油调制成底漆，它的作用是增加沥青与钢管表面的粘结力，其重量配比为：
沥青：
汽油＝1.2：
（2.25~2.50）
（5）橡胶粉。
为提高绝缘层粘结力和延伸度，可在沥青中加入3％～5％的橡胶粉。
沥青绝缘层的施工。
沥青绝缘层的施工中应注意的事项主要有：
1）、配制沥青底漆要用无铅汽油，底漆在使用前必须充分搅匀，用0.4*0.4mm的滤网过滤，测定比重应为0.8～0.82。
底漆应储存在密闭容器中，对变稠了的底漆，应加以稀释处理，符合要求后才能使用。
2）在熬制沥青是，应县将沥青打成3kg以下小块，放入干净的沥青锅中逐步升温，当温度升到180~200度时脱水，直到不产生气泡为止，然后逐步降温至160度以下。
当需要时，可加入3%～5%的橡胶粉，事先应对橡胶粉进行筛选处理，使其粒度不大于1mm，含水量不大于1.5%，磁选后的金属含量不大于0.1%，纤维含量不大于5%。
每锅沥青应取样化验合格后才能使用。
3）、钢管要先除锈除漆，直到露出钢管本色，并完全干燥后才能涂刷底漆，底漆层厚度应均匀一致，厚0.1～0.15mm。
4）、沥青层应涂在干燥清洁的底漆上，要求光滑。
厚度均匀。
无气泡无皱纹，也无结瘤产生。
用玻璃包扎时，每圈之间不能的间隙，允许有不大于5mm的搭边，当包扎第二层玻璃布时，其缠绕方向应于前一层相反。
外包塑料布时每圈搭边宜在20~30mm之间。
5）、管道绝缘防腐层在涂敷过程中和工作结束后，都应仔细进行外观检查，消除所有缺陷。
此外，还应使用电火花检漏仪对全部防腐层进行检验，该仪器利用高压火花放电原理检查出燃气管道防腐绝缘层的微孔和损伤必须予以消除，否则，它们就可能是埋地钢管电化学腐蚀的阳极区，使钢管表面产生腐蚀，以至穿孔。
（Ｂ）电保护法
电保护法有阴极保护法。
牺牲阳极保护法和排流保护法。
目前常用的是阴极保护法。
根据点化学腐蚀的原理,在腐蚀电池中阳极受腐蚀而损坏,而阴极则保持完好。
利用外加的直流电源,通常是阴极保护站产生的直流电源,使钢管对土壤造成负电位的保护方法,称为阴极保护。
阴极保护站直流电源的正极与接地阳极（常用的阳极材料为废旧钢材）连接,负极与被保护的管道连接。
外加电流从电源正极通过导线流向接地阳极,直流电由接地阳极经土壤流入被保护的管道,再从管道经导线流回负极。
这样使整个受到保护的管道成为阴极,而与接地阳极成为腐蚀电池,使接地阳极的废旧钢材不断受到腐蚀。
一个阴极保护站的保护半径约为15-20Km,两个保护站之间的保护距离约为40-60Km。
当被保护的管道与其它地下金属管道或构筑物邻近时，必须考虑阴极保护站的杂散电流对它们的影响，当这种影响超过规定的标准时，就应考虑燃气管道与它们共同的电保护措施。
由于城市的街道或街区庭院内地下金属管道和构筑物较多，为了避免相互影响，电保护法在城市燃气管网中极少应用，而只采用绝缘层防腐法。
但在长输管线或城市郊区的燃气管道上，电保护法常与绝缘层防腐法同时采用，以达到取长补短的防腐效果。
四、煤气管网冷凝液
1、煤气管网冷凝液的产生
在冶金企业中煤气净化方式采用干式、湿式，以及喷淋降温装置的方法，因而副产品煤气中尤其是焦炉煤气在输送过程中是水蒸气饱和的煤气，在输送过程中由于脱水器的效率低等因素，煤气自身携带的一部分机械水，还含油酚、氰、萘、油雾等杂质。
在管道输送过程中由于管壁散热引起介质温度下降，促使煤气中的部分水、萘、油雾等冷凝下来，由于摩擦和气流速度等相关因素的变化，煤气中的冷凝水和固体粉尘颗粒部分下降以及发生液体和固体粒子粘结现象使煤气管道产生大量的冷凝水。
2、冷凝液的
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