1、煤粉特性及煤磨車間的安全設(shè)計0 前言無論水泥、冶金還是電力工業(yè)，都要消耗大量的燃煤作為燃料，隨著煤粉制粉工藝技術(shù)的發(fā)展，煤粉制粉系統(tǒng)已由傳統(tǒng)的兩級收塵改為一級收塵，粉磨設(shè)備也由傳統(tǒng)的球磨機(jī)改為效率更高的立式磨，收塵器也成為了主要的工藝設(shè)備之一。但由于煤粉其自身存在的易燃易爆特性，因此安全問題就顯得至關(guān)重要。1 煤粉及煤粉制備系統(tǒng)的廢氣特性1.1 煤粉的自燃與爆炸特性積存的煤粉與空氣中的氧氣長期接觸氧化時會發(fā)熱使溫度升高，溫度升高又會加劇煤粉的進(jìn)一步氧化，在散熱不良時會使氧化過程不斷加劇，最后使溫度達(dá)到煤的燃點而引起煤粉的自燃。在煤粉制粉系統(tǒng)中，煤粉是由輸送煤粉的氣體和煤粉混合成的云霧狀的混合物

2、，它一旦遇到火花就會使火源擴(kuò)大而產(chǎn)生數(shù)倍大氣壓的大氣壓力，從而造成煤粉的爆炸。影響煤粉爆炸的因素很多，如揮發(fā)份含量、煤粉細(xì)度、氣體混合物的濃度、溫度、濕度、輸送煤粉的氣體中氧的成分比例等。(1)一般認(rèn)為，揮發(fā)份大于l0，其值越大，越易爆炸，揮發(fā)份大于 25的煤粉 (如煙煤 )，很容易自燃，爆炸的可能性大大增加。(2)煤粉越細(xì)越容易自燃和爆炸，粒徑小于80m的易于燃爆。(3) 煤粉濃度是影響煤粉爆炸的重要因素。煤粉濃度大于34kg/m3(空氣 )或小于0.320.47 /m3(空氣 )時不容易爆炸。因為煤粉濃度太高，氧濃度太小；而煤粉濃度太低，缺少可燃物。新型煤粉制粉系統(tǒng)采用立式磨，煤粉濃度在0

3、.501.0kg/m3(空氣 )之間，發(fā)生爆炸的可能性非常大。(4)煤粉的著火溫度： 500530，自燃溫度： 140350。1.2 煤粉制粉系統(tǒng)廢氣特性在新的煤粉制備系統(tǒng)中，收塵器已不僅是一臺環(huán)保設(shè)備，而是一臺重要的工藝設(shè)備，一般煤粉制備系統(tǒng)的廢氣具有以下特點：(1)含塵濃度較高，不管是立式磨還是風(fēng)掃磨，廢氣濃度一般都在爆炸范圍內(nèi)；(2)煤粉成品的粒度細(xì)，粒度小于80m的占 80；(3)煙氣中氧氣含量視烘干熱風(fēng)來源不同而有差異，以水泥廠來自窯頭篦冷機(jī)或窯尾預(yù)熱器的熱風(fēng)作烘干介質(zhì)，熱風(fēng)的成分與空氣相近，含氧量兩種熱源不等，煤磨廢氣的氧氣含量自然也有差異。1.3 煤粉制粉系統(tǒng)火源隱患在帶烘干粉磨

4、的煤粉制備系統(tǒng)中，存在以下幾種火源隱患：(1)來自烘干熱風(fēng)氣流帶來的火源；(2)系統(tǒng)中某些地方長期堆積的煤粉氧化后使局部溫度升高而自燃起火；(3)系統(tǒng)因靜電積累引起的火花；(4)其它外部火源。2 工藝設(shè)計上采取的措施(1)影響煤粉爆炸的因素中，一個很重要的因素是輸送煤粉的氣體中氧的成分比例，只要很好的控制氧的比例，就能有效的降低爆炸的可能。通常情況下，煤粉烘干熱源有兩個地方，一是窯頭篦冷機(jī)，二是窯尾。兩種熱源的氧含量相差很大。經(jīng)分析，篦冷機(jī)廢氣中O2 體積含量達(dá) 21，與空氣中比例相近，而出磨后輸送煤粉廢氣的比例仍高達(dá)約 17，尾廢氣的 O2 含量僅有 4.5，而出磨后輸送煤粉廢氣的比例約 7

5、，這樣比例的氣體， 對爆炸能夠起到很好的制約作用。因此設(shè)計中烘干用熱風(fēng)建議從窯尾高溫風(fēng)機(jī)后垂直風(fēng)管上抽取。(2)在控制進(jìn)磨風(fēng)溫的環(huán)節(jié)上，有兩種選擇，一種是摻冷風(fēng)，通過電動調(diào)節(jié)閥摻入新鮮空氣，可以很好地控制進(jìn)磨熱源風(fēng)溫，但熱源的O2 含量將會隨之增加。第二種選擇是摻入循環(huán)風(fēng)，以控制進(jìn)磨熱風(fēng)的溫度，循環(huán)風(fēng)管的廢氣中 O2 含量約為 7.5。遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣中的比例。循環(huán)風(fēng)從出煤粉主風(fēng)機(jī)管道上抽取。 這樣就減少了 O2 的富集，降低了燃燒的可能性。流程見圖 1 所示，煤磨系統(tǒng)中所用熱風(fēng)及所摻冷風(fēng)的O2 比例見表 1 所示。表 1 各種廢氣的氧氣含量窯尾廢氣篦冷機(jī)廢氣新鮮空氣循環(huán)風(fēng)管廢氣4.5021.00

6、20.94 7.5(3)為防止煤磨系統(tǒng)發(fā)生意外爆炸及自燃， 增設(shè) CO2 滅火系統(tǒng)是非常必要的。在原煤倉、煤粉倉、袋收塵器及煤磨出風(fēng)管上都考慮了 CO2 滅火。原煤倉設(shè)置了 CO 分析儀及測溫裝置，在煤粉倉、袋收塵器上安裝了 CO+O2 氣體分析儀以及測溫裝置。 滅火系統(tǒng)的控制方式為自動啟動，半自動啟動，機(jī)械啟動 (應(yīng)急手動啟動 )，即在有人工作或值班時采用半自動啟動，在無人的情況下應(yīng)采用自動啟動。并向中控室提供正常運行、報警、動作三個信號，故障信號采用聲音報警。根據(jù)火災(zāi)產(chǎn)生的原因及其特點，對報警滅火區(qū)域采用管狀溫度探測儀(Pt100)進(jìn)行探測報警，根據(jù) CO 分析儀提供的常開和常閉觸點信號進(jìn)

7、行自動探測和報警。當(dāng)?shù)玫綀缶盘?，在?guī)定時間內(nèi)，一定濃度的CO2 噴出滅火，從而保護(hù)了設(shè)備。 CO2 滅火分布圖見圖 2 所示。(4)一旦爆炸發(fā)生，為了使損失降低到最大限度，因此設(shè)計時在原煤倉、煤粉倉上安裝了返回式卸壓閥，煤粉上升管道上安裝了爆破轉(zhuǎn)向器。(5)設(shè)計時煤粉倉最好設(shè)置為兩個，即分別設(shè)置窯頭煤粉倉和窯尾煤粉倉，兩倉互不通連，進(jìn)倉煤粉溜管用氣動閘板閥隔開。當(dāng)一套系統(tǒng)發(fā)生意外，而不影響另一套系統(tǒng)。在煤磨袋收塵的兩端安裝快速截斷蝶閥，以避免收塵器前的火種帶入收塵器或收塵器的火種帶入下一級設(shè)備。(6)為了防止煤粉的自燃及爆炸， 在煤磨車間內(nèi)設(shè)置一個23 噸容量的小倉，倉內(nèi)加干燥石灰石粉，當(dāng)試運行和大修時，石灰石粉撒入煤磨或覆蓋倉頂，避免煤粉和空氣的直接接觸，從而能夠有效避免煤粉的自燃。(7)煤粉制備車間的混凝土樓梯設(shè)計在車間建筑物的外面，以防一旦發(fā)生爆炸時，人員能夠安全的從樓梯撤離。(8)當(dāng)煤磨袋收塵器內(nèi)的煤粉發(fā)生燃燒時，會放出大量的氣體及熱量。為了讓損失降低到最低限度，收塵器本體設(shè)置了防爆裝置。防爆裝置的作用就是在收塵器內(nèi)氣體發(fā)生