1.煤磨煙氣的特性

 

煤磨煙氣中所含粉塵為煤粉，其濃度大，粒度細(xì)，易燃易爆。

 

1.1煤粉的幾項(xiàng)特性

 

據(jù)煤炭科研部門試驗(yàn)表明，煤粉具有如下特性：

 

（1）爆炸極限：煙煤爆炸下限濃度為110~335g/m³，爆炸上限濃度為1500g/m³；無煙煤爆炸下限濃度為45~55g/m³，爆炸上限濃度為1500~2000g/m³。

 

（2）煤粉可燃爆的粒度：上限為0.5~0.8mm，粒經(jīng)小于75μm更易于燃爆。

 

（3）煤粉的著火溫度：500~530℃，自燃溫度：140~350℃。

 

（4）煤的揮發(fā)份：無煙煤揮發(fā)份≤10%，無爆炸危險(xiǎn)；煙煤揮發(fā)份>10%，有爆炸危險(xiǎn)，百分比愈大，爆炸性愈大。

 

1.2煤粉燃爆的因素

 

煤粉只有具備如下三要素，才可能進(jìn)行燃燒和爆炸，缺一不行。

 

（1）有可燃物質(zhì)一煤粉；

 

（2）有氧氣；

 

（3）有點(diǎn)燃源。

 

1.3粉塵濃度較低

 

水泥廠煤磨工藝流程是煤磨排出的含煤粉煙氣先流經(jīng)粗粉分離器再經(jīng)細(xì)粉分離器至除塵器，其粉塵濃度較低，約為70g/m³左右。隨著技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，取消細(xì)粉分離器，含煤粉煙氣經(jīng)粗粉分離器后即直接至除塵器。此時(shí)，煤粉的濃度提高至300~700g/m³，在除塵器空間內(nèi)煤粉彌漫正處于燃爆范圍內(nèi)。而煤粉的濃度很細(xì)，比表面積大，粒度<80μm的占80%左右；水泥廠現(xiàn)又多采用煙煤，揮發(fā)性一般在10%~30%，也均處于燃爆范圍。此外由于煤磨屬于烘干磨，煙氣中有一定水份含量，露點(diǎn)一般在50~55℃，易于結(jié)露。

 

1.4易引起燃爆

 

氧氣的濃度在15%~17%以上，易引起燃爆，小于14%視為惰性氣體。

 

水泥廠煤粉制備工藝系統(tǒng)——煤磨布置在窯尾(指回轉(zhuǎn)窯)，利用窯尾煙氣作為烘干介質(zhì)時(shí)，煙氣中含氧量低，有抑制燃煤的作用——而用冷卻機(jī)熱風(fēng)作為烘干介質(zhì)時(shí)，熱風(fēng)中含氧量將高達(dá)21%，具備燃爆條件。

 

1.5煤磨燃爆的溫度范圍

 

水泥廠煤磨入口溫度一般不大于400℃，煤磨出口煙氣溫度為避免結(jié)露需高于露點(diǎn)溫度15~30℃，一般控制在70~85℃，但當(dāng)利用窯尾煙氣作烘干用時(shí)，因其水份含量有時(shí)高達(dá)6%，煤磨煙氣出口應(yīng)高于露點(diǎn)溫度30~35℃，一般控制在85~90℃?？梢娖涑隹跓煔鉁囟染谥鸹蜃匀紲囟确秶?。

 

2系統(tǒng)防燃防爆技術(shù)要點(diǎn)

 

2.1控制燃燒物

 

含塵氣體的燃燒物一是可燃?xì)怏w，另一個(gè)是固體燃燒物，可燃?xì)怏w主要是CO，其在氣體中的含量達(dá)到一定濃度就可能發(fā)生爆炸，CO主要來自通風(fēng)系統(tǒng)的熱源，因此，必須加強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)的管理，保證CO含量在安全范圍內(nèi)。

 

控制固體可燃物包括控制進(jìn)氣口含塵濃度和避免收塵器內(nèi)部煤粉堆積兩方面，避免煤粉堆積由收塵器特殊結(jié)構(gòu)來保證，而氣體的含塵濃度則由系統(tǒng)工藝決定，根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)表明，煤粉的爆炸濃度工區(qū)是100~2000g/m³因此，為保證帶收塵器安全運(yùn)行，最好控制在60g以下，但是隨著粉磨技術(shù)的發(fā)展帶收塵器常被作為工藝設(shè)備選用，而且又都采用一級(jí)收塵，含塵氣體由磨機(jī)經(jīng)粗粉分離器直接進(jìn)入帶收塵器，含塵濃度都在300~700g/m³之間，這正處在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，因此，控制其它兩個(gè)爆炸條件及保證檢測(cè)、防暴系統(tǒng)的正常尤為重要。

 

2.2控制含氧量

 

氧氣是燃燒的三要素之一，試驗(yàn)表明，氣體含氧量低于12%時(shí)，就能避免燃燒發(fā)生。在煤磨系統(tǒng)中，常需要熱氣體對(duì)磨進(jìn)行通風(fēng)和烘干物料，煤粉磨常用窯頭冷卻機(jī)熱風(fēng)，或窯尾廢氣做熱源，若采用冷卻機(jī)熱風(fēng)，氣體中的含氧量基本上與空氣相同，為21%，這將增大煤粉煙氣爆炸的可能，極不安全，因此，使用帶收塵器的煤磨系統(tǒng)最好是采用窯尾廢氣做熱源，含氧量可控制在12%以下。

 

2.3控制溫度

 

氣體溫度的控制對(duì)于煤磨收塵器來說，入口氣體的溫度應(yīng)嚴(yán)格控制，保證高于露點(diǎn)以上25℃，低于75℃的范圍。溫度過高容易引燃含塵氣體而發(fā)生爆炸;溫度若低于露點(diǎn)一下，會(huì)引起結(jié)露，不僅造成積灰，還會(huì)堵塞濾帶使清灰困難而影響收塵器的正常運(yùn)行。

 

2.4消除火源

 

（1）消除內(nèi)部火源

 

主要是消除除塵器濾袋靜電火源。抗靜電針刺氈是在針刺氈的基布上紡入導(dǎo)電纖維，使濾料電阻值降低，利于附著濾袋表面粉塵所帶靜電荷的釋放。有導(dǎo)電纖維較無導(dǎo)電纖維針刺氈表面電阻、體電阻和摩擦電位都低得多。為防止煤粉自燃，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能有積灰面。設(shè)備設(shè)計(jì)要符合防爆要求，本體上還必須裝有卸壓閥。煤磨袋除塵器的灰斗是很容易積灰的，煤粉塵細(xì)度細(xì)，粒度小于40μm的占95%以上，附著性強(qiáng)，粉塵還可能吸收空氣中的水分，在灰斗壁上冷凝。所以灰斗壁的傾角應(yīng)≥70°。在灰斗兩面形成的谷角處，設(shè)計(jì)一溜料板，成為兩個(gè)加大的谷角，減少粉塵的沉積。

 

（2）消除外部火源

 

外來火源主要有熱風(fēng)爐熱風(fēng)帶入的火星；機(jī)械摩擦火花；電火花；維修時(shí)電、氣焊造成的局部高溫等。有些在系統(tǒng)操作時(shí)，只要引起足夠的重視就可以克服，有些則難以預(yù)料，因此，必須采取安全措施，如設(shè)備檢修時(shí)，停止系統(tǒng)的運(yùn)行、隔離操作面、準(zhǔn)備滅火器材等。我國(guó)大部分水泥廠煤磨設(shè)置在窯頭，熱風(fēng)來源或?yàn)闊犸L(fēng)爐或?yàn)轶骼錂C(jī)或?yàn)楦G頭，氧含量均在20%左右，屬于非惰性操作。隨著氧濃度的增加，煤粉點(diǎn)燃溫度呈下降趨勢(shì)。在除塵器內(nèi)熱的煤粉塵與空氣混合就會(huì)形成爆炸性混合物，當(dāng)其濃度在45~2000g/m³之間時(shí)，一旦溫度過高就會(huì)引起燃燒、爆炸。當(dāng)煤的揮發(fā)分Vad>20%時(shí)，危險(xiǎn)會(huì)更大。因此，須將入袋除塵器的廢氣溫度控制在90℃以下。一旦溫度超溫，聲、光報(bào)警，緊急切斷系統(tǒng)，停止運(yùn)行。

 

另外，CO氣體的監(jiān)測(cè)、報(bào)警也是用于煤磨安全運(yùn)行的一種措施。要求有一整套配備的降溫、過濾、干燥等裝置，需要嚴(yán)格的管理和維護(hù)。這樣CO自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是能夠起到預(yù)警作用的。如果條件允許，煤磨系統(tǒng)采用窯尾預(yù)熱器排出的廢氣作為熱源，其氧含量在6%~10%、氣體溫度在300~340℃之間，使系統(tǒng)在惰性氣氛下操作更安全。

 

（3）采用滅火裝置

 

在我國(guó)有些水泥廠由于資金和管理等諸多原因，煤粉磨系統(tǒng)只是簡(jiǎn)單的配備幾個(gè)泡沫滅火器，有的連這個(gè)都做不到，這是非常不可取的。煤粉磨系統(tǒng)防燃、防爆應(yīng)配有溫度預(yù)警裝置和CO2自動(dòng)滅火裝置。當(dāng)CO2在空氣中的濃度達(dá)30%~40%時(shí)，一般可燃物質(zhì)的燃燒能窒息；40%~50%時(shí)，能抑制汽油蒸汽以及其它氣體的爆炸。對(duì)于煤粉塵而言，CO2含量在50%能夠抑制其燃爆。CO2自動(dòng)滅火裝置由固定的CO2供給源，通過與之相連的帶噴嘴的固定管道，向被保護(hù)設(shè)備直接釋放CO2滅火劑。

 

3.可燃可爆氣體監(jiān)測(cè)方案

 

據(jù)上文分析可得：要防止磨煤與除塵系統(tǒng)燃爆事故的發(fā)生，除控制溫度、消除貨源外，對(duì)可燃?xì)怏wCO與O2含量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)也十分重要。但在水泥工藝中，要完全避免“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的燃爆事故發(fā)生，除了要對(duì)磨煤與除塵系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的氣體成分監(jiān)測(cè)，對(duì)整個(gè)工藝流程的安全監(jiān)測(cè)也是必不可少的，以下是水泥工藝流程中各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)及相關(guān)檢測(cè)參數(shù)匯總。

 

4.結(jié)語

 

水泥企業(yè)煤粉磨系統(tǒng)及除塵器的防燃、防爆是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。從操作到設(shè)備管理，要進(jìn)行全面的可燃可爆氣體流程監(jiān)測(cè)并制訂嚴(yán)格的規(guī)章制度。嚴(yán)格按章辦事，只有這樣，煤粉磨系統(tǒng)、除塵器系統(tǒng)甚至整個(gè)水泥工藝才能長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。