关于焦炉煤气干法脱硫塔填料更换施工技术的探究

摘要：主要介绍焦炉煤气干法脱硫塔填料更换施工技术在宝钢湛江钢铁煤精干法脱硫装置中的应用，详细叙述人员安全防护措施、旧填料清出方法、新填料装填方法及硫化亚铁（FeS）防自燃措施。

焦炉煤气干法脱硫塔是焦化厂的一种煤气净化设备， 为一种干法立式煤气脱硫塔， 应用粒状填料来脱除焦炉煤气中的硫化物，其脱硫效率较高，但填料的寿命较短，饱和的填料中富含硫化亚铁。如何快速安全的对塔内饱和填料进行更换成了一项重要的事情。本文主要探究了干法脱硫塔填料更换关键施工技术措施，以供参考。

1、工程概况

宝钢湛江钢铁有限公司焦炉煤气精制单元共有12 座干法脱硫塔，每座脱硫塔直径为7 米，高度为19.5 米，塔内填料总重量约480 吨，分18 层均匀分部于塔体内部。干法脱硫塔填料更换施工需要将塔体内部的全部填料分层清出以后装填新填料。

施工难点如下：一是要防止硫化亚铁自燃、起火；二是要保证施工人员在塔体内部有毒有害作业的施工安全。

2、焦炉煤气干法脱硫塔填料更换施工应注意的问题

2.1 硫化亚铁的自燃现象

硫化亚铁为深棕色或黑色固体，难溶于水，密度4.74g/cm3，熔点1193℃，溶于无机酸时放出硫化氢气体，硫化亚铁在潮湿空气中极易被氧化，其二价铁离子被氧化成三价铁离子，负二价硫氧化成四价硫，放出大量的热量。由于局部温度升高，加速周围硫化亚铁的氧化，形成连锁反应。较纯净的硫化亚铁在自燃的过程中，会产生白色的SO2气体，常被误认为水蒸汽，伴有刺激性气味。如果硫化亚铁中存在碳和重质油，则它们在硫化亚铁的作用下，会迅速燃烧，放出更多的热量，极易造成火灾爆炸事故。

2.2 防止硫化亚铁自燃的措施

（1）防止或减缓硫化亚铁的氧化速度。硫化亚铁的自燃必须有氧气存在，因此在对焦炉煤气干法脱硫塔填料更换施工之前，建议采用氮气对塔内部进行彻底的吹扫置换，其目的有二，一是将塔内的易燃易爆气体置换干净，杜绝起火爆炸的可能。二是氮气为惰性气体， 使硫化亚铁填料不能与空气中的氧接触发生氧化反应。旧填料清出作业时，禁止打开底部人孔，否则空气会从塔底进入塔内，在塔内会形成对流，使塔内氧含量大大提高。

（2）施工时严格控制温度。影响硫化亚铁氧化的另一个因素为温度，所以在塔内吹扫时，尽量不采用蒸汽。由于填料塔体积大，热容量高，在不通风的情况下，自燃冷却慢。现场装备应急消防水管， 如硫化亚铁自燃已产生高温时， 可使用消防水喷淋扑救，明火熄灭后应及时充氮隔绝空气，防止填料进一步自燃。

3、干法脱硫填料更换施工准备工作

3.1 技术方案准备

在干法脱硫塔填料更换施工之前， 施工单位应组织相关人员实地进行了解，制定具有针对性的施工方案，方案中应明确煤气区域施工安全防护技术措施、硫化亚铁防自燃等安全技术措施。提出相关工机具、材料计划表，并编制具有时效性的施工网络进度。另外，在施工前必须对所有施工人员进行安全、技术交施工前必须彻底切断填料塔的进出口煤气管道d 的煤气来源，一般采用堵设钢制煤气盲板的方法。盲板堵设好以后，由生产方打开塔顶放散阀门，向填料塔内通入氮气，将塔内的煤气进行充分置换，一般要求放散口处的煤气含量降至25ppm 以下方为合格。

3.3 砌筑废填料临时围堰

废填料富含硫化物、苯、氨等有害物质，一旦落入土壤、水体就会造成十分严重的环境污染事件，因此在填料更换前应在现场砌筑临时围堰并在围堰旁设置废水池。围堰内冲洗、喷洒出的污染水不得外排，应全部流至废水池后集中处理。

3.4 防火措施

施工区域为禁火区域，在施工过程中严格履行防火规章制度，作业人员严禁吸烟。防止硫化亚铁自燃是整个施工过程中都必须面对的难题。鉴于硫化亚铁氧化自燃的特性，干粉、泡沫灭火器对其灭火作用均不明显，建议现场设置多处消防水枪、消防水带备用。

3.5 主要施工设备

25 吨、70 吨、200 吨汽车吊各一辆、便携式空气呼吸器四套、载人吊笼一台、对讲机若干台。

4、焦炉煤气干法脱硫塔填料更换施工技术要点

4.1 焦炉煤气干法脱硫塔填料更换施工流程

4.2 吊车的使用安排

（1）200 吨汽车吊施工任务安排如下：主要用于整体吊装填料盘（含填料），即负责将每层填料盘依次整体吊出或回装的起重作业。

（2）70 吨汽车吊施工任务安装如下： 主要用于填料倾翻和空填料盘倒运的起重作业。

（3）25 吨汽车吊施工任务安排如下； 主要用于吊装载人吊笼的吊运作业。此时钢丝绳的安全系数不得低于12 倍，吊笼内只准承载2 人。

4.3 顶盖拆除

（1）准备好消防水枪，消防水管管径不应低于DN60，并确保水压正常。现场准备好4 套便携式空气呼吸器备用,空气瓶内的气压不应低于22MPa。现场准备好氧气、煤气、硫化氢、氨气气体检测仪，作业人员随身携带。

（2）用合格的CO 检测仪检测塔顶放散孔的气体，跟踪CO是否发生明显变化，待CO 含量低于25ppm 后，方可进行顶盖拆除工作。

（3）采用用风动或液压扳手将槽体顶盖四周的固定螺栓逐个拆除。然后在顶盖的3 个吊点栓挂钢丝绳，由200t 汽车吊慢速起吊，起吊时注意保护原有密封条，直至顶盖完全脱开后吊至地面，顶盖拆除工序完成。

4.4 塔内旧填料盘吊出

（1）此工序作业人员需使用载人吊笼进入塔内，在使用吊笼前由专职安全员对吊笼及钢丝绳进行检查，并填写检查记录表，确保载人吊笼的安全。由于塔体内部的气体主要是氮气和少量的煤气、硫化氢、氨气，严禁作业人员无防护措施直接进入塔内作业。要求进塔作业的人员必须全部装备便携式空气呼吸器，气瓶压力不得低于22MPa,且作业时间控制在20 分钟以内,另外，现场应配备多台充满气的压缩空气瓶。

（2）塔顶设监护人员、指吊人员。监护人员、指吊人员与吊车司机各持对讲机一部，对现场进行指挥。2 名作业人员穿戴好空气呼吸器、挂好安全带后乘坐载人吊笼进入塔内。塔内的填料盘边缘上预留有四处吊点，由作业人员在填料盘上挂好钢丝绳，并将钢丝绳挂上200t 吊车的主吊钩。随后作业人员乘坐吊笼离开塔内。

（3）人员安全出塔以后，由200t 吊车将填料盘整体吊出。填料盘正式起吊前，应先试吊，试吊无异常后方可正式将填料盘吊出。塔顶的起重指挥人员确认安全后，指挥吊车缓慢起吊，吊出的填料盘依次放置在现场围堰内。地面人员将准备好的填料盘编号牌挂在填料盘边缘以便于区分。编号牌采用金属薄板制作，并使用钢印依次打上数字序号予以区分。塔内共有18 层填料盘，可依次采用此方法将旧填料吊出。

（4）填料塔顶盖一旦打开，旧填料中的硫化亚铁即接触氧气开始缓慢氧化， 施工方应在最短的时间之内将塔内的填料盘全部吊出。根据目前填料塔内的填料量，填料清出时间控制在一天之内较为合理。若因大雨等恶劣天气需中断施工时，必须及时回装顶盖，并向塔内通氮气保护。施工过程中，塔内的旧填料与空气接触时间越长硫化亚铁就会氧化的越多, 旧填料在塔内一旦大面积氧化，就会产生大量的“浓烟”，即二氧化硫气体，严重时会引起明火燃烧，甚至爆炸，产生严重的后果。

4.5 填料倾翻

填料盘吊至地面以后，由70 吨吊车配合将旧填料倾倒至围堰内，倒出后检查填料盘玻璃钢隔栅是否损坏或错乱，重新清理干净后备用。地面作业人员应及时查看倾倒在围堰内的填料是否自燃，如有自燃的情况可喷洒消防水进行处理。倾倒在围堰内的填料不可长时间堆放，应及时清运至业主指定地点处理。

4.6 底部清槽

塔内的18 层填料盘完全吊出后，方可打开填料塔底部的人孔门。人孔门打开以后人员不得进入，应先用轴流风机固定在人孔处对塔内进行强制通风，直至通风后塔内氧含量检测合格后，施工人员佩戴氧含量检测仪方可进入塔内，对塔底的残余填料进行清槽。人工清槽时，可将底部残余填料先装入料斗中，然后由吊车将其吊出塔外，逐步将槽底清理干净。

4.7 新填料回装

（1）装填新填料。新填料先分别装入填料盘内，然后再由200t吊车将装满填料的填料盘依次回装至填料塔内。新填料虽然不具氧化性，但是不得受潮，以免影响其使用性能。新填料回装前，可使用70T 吊车配合，依次将空填料盘倒运铺开，然后逐个回装新填料。

（2）填料盘装入。装满填料的填料盘应及时装入填料塔内，填料盘由由下至上逐层回装，回装填料盘时应注意应按照填料盘的编号依次回装，不可装错。装入过程由200t 吊机配合逐层回装，待填料盘与导轨吻合后匀速慢下，下到底部后，由2 名作业人员穿好安全带，戴好氧含量。煤气检测仪，乘坐吊笼进入塔内进行检查和取钩作业。确认填料盘完全下降到位确认后方可取钩。后续填料盘回装过程往复上述动作。

（3）新填料盘回装过程中，塔内作业人员无需穿戴空气呼吸器。但要求塔底所有人孔不得关闭，且应使用轴流风机强制通风，施工人员应佩戴氧含量、煤气检测仪。

4.8 顶盖回装

所有填料盘回装完成以后，开始回装顶盖。先在顶盖法兰处安装橡胶密封条，然后由200t 汽车吊配合回装顶盖，精确调整对位，穿好定位螺栓后依次安装所有螺栓，最后用液压或风动扳手将8 个对角螺栓拧紧后再逐一紧固即可。

5、结语

综上所述，焦炉煤气干法脱硫塔填料更换施工时，应充分考虑现场实际危险源和施工技术难点，采用合适的施工技术，制定相应的施工方案，严格控制施工质量，加强施工安全防护，科学合理的组织施工，实现干法脱硫塔填料更换施工安全质量双受控的目标。