[doc] 風(fēng)掃式煤磨煤粉爆炸的原因與防爆措施

1、風(fēng)掃式煤磨煤粉爆炸的原因與防爆措施鳳捆武爆磨煉彩爆ji的原固與爆躊施李坦平劉偉輝(湖南建材高等專科學(xué)校)摘要本文綜臺(tái)分析了引起煤粉爆炸的原因,條件及影響爆炸的各種因素,并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐提出了相應(yīng)防爆措施.關(guān)毽詞風(fēng)掃煤磨爆炸原因預(yù)舫措施ab醴rict:thearticleanmdthecauseandconditionofthedetonation0feoalpowderands0factoeffectingthedetonation,andgavethedew.ionprotectiverne,ajlsbaseduponthepracticalp0m.ks:windsweepeoalnder,c

2、auseofthedetonation,preventivemeans煤粉制備是水泥生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),入窯煤粉細(xì)度和水分直接影響回轉(zhuǎn)窯正常生產(chǎn).然而,原煤通常含有較高水分(大多為612%),為方便粉磨,輸送及貯存,生產(chǎn)中需對(duì)煤進(jìn)行必要的烘干.目前我國大部分回轉(zhuǎn)窯水泥廠,對(duì)原煤不進(jìn)行單獨(dú)烘干,而是采用烘干兼粉磨的風(fēng)掃磨系統(tǒng),這種系統(tǒng)由于不設(shè)單獨(dú)烘干設(shè)備,建設(shè)投資省,流程簡(jiǎn)單,而煤粉細(xì)度和水分均能達(dá)到生產(chǎn)要求,是一種較為完善的煤粉制備系統(tǒng).但由于煤粉易燃的特性,生產(chǎn)中有自燃,爆炸的危險(xiǎn),特別是操作不當(dāng)時(shí),危險(xiǎn)性更大.煤粉一旦自燃,爆炸,后果是極為嚴(yán)重的,輕則停機(jī)影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn),重則造成設(shè)備,廠房損

3、壞乃至人身傷亡.因此在煤粉的制備,輸送及貯存過程中,必須加強(qiáng)防范,抑制煤粉的自燃與爆炸,確保設(shè)備,人身安全,確保生產(chǎn)順利進(jìn)行.1煤粉自燃,爆炸的原因煤粉制備過程中,常見的事故有兩種:一是發(fā)生自燃.在堆積狀態(tài)下的煤,氧化速率超過散熱速率時(shí)就會(huì)出現(xiàn)自燃現(xiàn)象.二是爆炸.當(dāng)煤粉很細(xì)時(shí),在懸浮狀態(tài)下,直接與空氣接觸,一旦引燃就能迅速發(fā)生氧化反應(yīng)而爆炸.煤磨在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題是復(fù)雜的,引起煤粉自燃和爆炸的因素也很多,有由煤粉本身性質(zhì)決定的內(nèi)部原因,也有發(fā)生自燃爆炸的外部因素.1.1煤粉爆炸的內(nèi)部因素在130左右時(shí),揮發(fā)分高的煤粉便開始分解,放出大量的可燃?xì)怏w,這些氣體在200c左右便開始燃燒,并將熱量

4、傳給煤粉,使其迅速分解,燃燒起來,如果任其繼續(xù)發(fā)展下去,氧化反應(yīng)越來越快,co聚集越來越多,達(dá)到一定程度時(shí),便發(fā)生劇烈的爆炸.1.2煤粉爆炸的條件根據(jù)許多爆炸事故的分析,煤粉發(fā)生爆炸必須具備以下幾個(gè)條件:(1)要有強(qiáng)烈的熱源.如電火花,明火,達(dá)到燃點(diǎn)的高溫氣體等.(2)有足夠濃度的煤粉.(3)有充足的氧氣.各種煤有不同的著火溫度.褐煤250400c,煙煤400450c,貧煤450500c,無煙煤6507eoc.然而,在磨機(jī)生產(chǎn)過程中,發(fā)生爆炸的溫朋?一啊?舞瓶!生苤塑?25?度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于以上各溫度.磨內(nèi)煤在研磨體的作用下,表面積不斷增大,當(dāng)煤特別干燥時(shí),由于研磨體的摩擦,撞擊,可能發(fā)生持續(xù)的火花

5、放電,此時(shí)如果磨內(nèi)可燃?xì)怏w含量或煤粉濃度達(dá)到一定限度,煤粉便會(huì)自身引爆.煤粉爆炸時(shí),爆源的瞬時(shí)溫度可達(dá)2300一zs”c,爆炸后的壓力比爆炸前增加5一l0倍,如果爆炸波在傳遞過程中遇到障礙,壓力可增至l0倍,沖擊波速度可達(dá)到2340m/s;如管道系統(tǒng)有積煤,在高溫氣流的作用下,可產(chǎn)生連續(xù)爆炸同時(shí)煤粉爆炸后還會(huì)產(chǎn)生反向沖擊,產(chǎn)生大量co,其濃度可達(dá)10%以上,在磨內(nèi)引起二次爆炸2影響煤粉爆炸的因素21煤粉揮發(fā)分煤粉受熱后產(chǎn)生的可燃?xì)怏w先于焦炭燃燒因此,煤的揮發(fā)分對(duì)煤粉爆炸的發(fā)生,發(fā)展有著重要的作用.在相同條件下,揮發(fā)分越高,煤粉爆炸越劇烈.2.2煤粉粒度根據(jù)試驗(yàn),粒度<lmm的煤粒都能參加

6、爆炸,其上限一般為o.50.8mm,爆炸的主體是60loottm的煤粉,而且粒徑越小,爆炸性越強(qiáng).風(fēng)掃煤磨生產(chǎn)的煤粉細(xì)度一般控制在o.08mm方孔篩余515%,粒度大多在5070,urn,在爆炸粒度范圍內(nèi).23煤粉灰分與水分煤粉中灰分高,爆炸性就弱.因?yàn)榛曳植豢扇?還要吸收熱量.但只有煤粉中的灰分>3040%時(shí),才能對(duì)煤粉爆炸產(chǎn)生抑制作用.水分對(duì)煤粉爆炸也有一定的影響,水分大,不易爆炸,水分小時(shí),水分在高溫下分解成氧氣和氫氣,起助燃作用.如果煤粉中保留12%的水分(褐煤510%),就能限制煤粉燃燒和爆炸的危險(xiǎn)性.2.4氣體中的含氧量在實(shí)際操作中引起爆炸的原因,多是有火源引起.雖然煤粉的自

7、燃是常見的,但如果投有足夠的氧氣,它也燃燒不起來.根據(jù)經(jīng)驗(yàn),氣體中含氧量最好控制在l4%以下2.5煤粉的濃度煤粉在空氣中達(dá)到一定濃度時(shí),才可能爆炸煤粉爆炸的濃度也有一定范圍,據(jù)研究煙煤的上限濃度為15002000g/m3,下限為30g/m3.當(dāng)煤粉濃度低于下限時(shí),其燃燒后產(chǎn)生的熱量不足,26?2001年第5期值?皿?囊餉不能繼續(xù)燃燒,不會(huì)引起爆炸;而當(dāng)煤粉濃度高于爆炸上限時(shí),氧氣不足(低于16%體積),也不能繼續(xù)燃燒,更不會(huì)爆炸.3預(yù)防措施3.1合理控制磨機(jī)進(jìn),出口氣體溫度(1)人磨熱風(fēng)溫度的控制人磨熱風(fēng)溫度是依據(jù)磨尾氣流溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的,但不同的工藝流程有著不同的要求.粗粉回磨頭的工藝流程系統(tǒng)

8、(見圖1),一般人磨熱風(fēng)溫度不得高于25o,避免細(xì)煤顆粒遇熱達(dá)到燃點(diǎn).粗粉回磨尾的工藝流程系統(tǒng)(見圖2).租精分離鼉圖1粗粉回磨頭的風(fēng)掃煤磨系統(tǒng)圍2租粉回磨尾的風(fēng)掃煤磨系統(tǒng)(2)出磨氣流溫度的控制出磨煤粉粒度小,氧化反應(yīng)迅速,氣流溫度有一個(gè)容許限度.不同的煤有不同的控制溫度.我國各水泥廠用煤的種類不同,因而尾溫控制差異很大,大體情況如下表.v.(%)>2825282024<20t65758585當(dāng)確定某溫度值后,可在控制系統(tǒng)設(shè)高溫報(bào)警裝置,當(dāng)達(dá)到最高溫度時(shí)發(fā)出警報(bào),并使人磨端的某一冷風(fēng)閥降至安全值時(shí),可用人工恢復(fù)冷風(fēng)閥門位置.3.2合理設(shè)置防爆閥為了在煤磨系統(tǒng)爆炸時(shí)減輕損失,必須在

9、煤磨系統(tǒng)的各個(gè)不同部位,設(shè)置防爆閥.我國設(shè)計(jì)的防爆閥承受壓力為lkg/cm2,其膜板材質(zhì)一般為石棉板,橡膠皮,亦有采用鋼板翻板結(jié)構(gòu)的,其釋壓面積根據(jù)不同部位,不同橫截面給以確定:進(jìn),出vi管道上為>70%管道橫截面積;分離器上為>4%分離器容積;旋風(fēng)收塵器上為>5%旋風(fēng)收塵器容積;煤粉倉為1%煤粉倉容積;旋風(fēng)收塵器進(jìn),出口管道,一次風(fēng)管,排風(fēng)機(jī)前管均為70%管道截面積.(1)對(duì)爆炸次數(shù)較多,設(shè)備有不同程度損壞的煤粉制備系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)前面所述,增設(shè)或改變?cè)辣b置.(2)不得隨意更改原防爆閥的材質(zhì)和縮小防爆閥的橫截面積.(3)應(yīng)定期檢查和更換防爆閥膜板,防止破裂漏風(fēng),積灰結(jié)殼,材質(zhì)

10、老化等情況,特別是對(duì)鋼質(zhì)翻板更應(yīng)勤查,勤動(dòng),以免氧化銹死3.3改進(jìn)磨機(jī)的操作方法,改進(jìn)系統(tǒng)的聯(lián)鎖程序在點(diǎn)火排氣前要加強(qiáng)磨機(jī)通風(fēng),此時(shí)可以不考慮氧氣的濃度,通過磨機(jī)的清掃空氣量,要能夠使整個(gè)設(shè)備換氣三次,新鮮空氣可由供熱風(fēng)爐和混合空氣的風(fēng)機(jī)供給.另外在磨機(jī)操作上,要便于在短時(shí)間停磨時(shí),盡可能消滅任何火源.經(jīng)驗(yàn)說明,真正易于發(fā)生爆炸危險(xiǎn)的情況,不是在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),而是在磨機(jī)啟動(dòng)或停機(jī)時(shí),在運(yùn)轉(zhuǎn)中如果不能保持煤粉的安全濃度和氧含量低于可燃的極限,則必須防止任何火源.3,4在磨頭加入惰性料粉,引入惰性氣體停機(jī)時(shí)間較長時(shí),必須使含有煤粉的其它設(shè)備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)到放空為止.由于分離器排出的粗粉繼續(xù)從磨頭喂入,這就

11、出現(xiàn)了一個(gè)不可忽視的危險(xiǎn),即在停磨后送回磨頭的粗煤粉,可能成為燃燒和爆炸的根源.為防止這一危險(xiǎn),可以在磨頭加入惰性料粉,以杜絕因此而引起的爆炸事故.回轉(zhuǎn)窯窯尾預(yù)熱器排出的熱氣流是一種很好的惰性氣體,引入煤磨,不僅可回收熱量,而且可降低入磨氣體氧氣濃度.3.5擴(kuò)大co監(jiān)視系統(tǒng),設(shè)置滅火裝置熱敏元素只能監(jiān)測(cè)燜火發(fā)熱區(qū)的存在,在旋風(fēng)筒氣體出口,風(fēng)機(jī)出口和收塵器等處,裝設(shè)紅外線分析儀,則可同時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中co含量狀況.在容易發(fā)生燃燒事故的地方,設(shè)置c02泡沫及粉末滅火裝置,以防萬一.36加強(qiáng)操作風(fēng)掃煤磨在生產(chǎn)中,磨內(nèi)懸浮的煤粉濃度一般在8oo1700gjfm3.靠近爆炸上限;磨內(nèi)含氧量大都在1419%之

12、間,亦有爆炸的危險(xiǎn).因此在操作中防止爆炸的主要控制參數(shù)應(yīng)是兩端溫度,特別是磨尾溫度的控制.(1)在運(yùn)轉(zhuǎn)期問應(yīng)嚴(yán)格控制兩端溫度,使其不得超過允許的最高數(shù)值.在所磨煤種發(fā)生變化時(shí),尾溫應(yīng)做相應(yīng)的調(diào)整.(2)應(yīng)密切注視喂料量的變化,嚴(yán)禁磨機(jī)在斷煤或空磨情況下,長時(shí)間高溫運(yùn)轉(zhuǎn).(3)磨機(jī)在啟動(dòng)和停轉(zhuǎn)時(shí),切不可讓熱風(fēng)通過.因熱風(fēng)極容易將磨內(nèi)煤粉攪起,引起爆炸.(4)在停磨檢修時(shí),應(yīng)等磨內(nèi)冷卻后,再將磨門打開,避免磨內(nèi)高溫含塵氣體遇氧爆炸.應(yīng)加強(qiáng)系統(tǒng)密封,防止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)因新鮮空氣的漏入,引起爆炸.(5)防止系統(tǒng)細(xì)煤粉沉積.系統(tǒng)中沉積的煤粉容易發(fā)生自燃,如收塵器某些死角,灰斗沉積的細(xì)煤粉等.如磨機(jī)系統(tǒng)發(fā)生了爆炸,在沒有查明爆炸根源并采取防止再次發(fā)生爆炸的預(yù)防措施之前,不得繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn).總之,煤粉制備系統(tǒng)的防爆措施很多,大致可分為三類:一次防爆,即防止和限制可爆氣體的形成.如引進(jìn)惰性料粉和惰性氣體,使煤磨在惰性狀態(tài)下操作;防止漏風(fēng);控制操作溫度等.二次防爆,防止著火,如防止燃料自燃的各種措施,電氣設(shè)備接地等.三次防爆,把爆炸的后果限制