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1、风扫式煤磨煤粉爆炸的原因与防爆措施凤捆武爆磨炼彩爆jI的原固与爆踌施李坦平刘伟辉(湖南建材高等专科学校)摘要本文综台分析了引起煤粉爆炸的原因,条件及影响爆炸的各种因素,并结合生产实践提出了相应防爆措施.关毽词风扫煤磨爆炸原因预舫措施Ab醴rIct:Thearticleanmdthecauseandconditionofthedetonation0feoalpowderands0factoeffectingthedetonation,andgavethedew.ionprotectivernE,aJlsbaseduponthepracticalp0m.Ks:Windsweepeoalnder,c
2、auseofthedetonation,preventivemeans煤粉制备是水泥生产的一个重要环节,入窑煤粉细度和水分直接影响回转窑正常生产.然而,原煤通常含有较高水分(大多为612%),为方便粉磨,输送及贮存,生产中需对煤进行必要的烘干.目前我国大部分回转窑水泥厂,对原煤不进行单独烘干,而是采用烘干兼粉磨的风扫磨系统,这种系统由于不设单独烘干设备,建设投资省,流程简单,而煤粉细度和水分均能达到生产要求,是一种较为完善的煤粉制备系统.但由于煤粉易燃的特性,生产中有自燃,爆炸的危险,特别是操作不当时,危险性更大.煤粉一旦自燃,爆炸,后果是极为严重的,轻则停机影响设备运转,重则造成设备,厂房损
3、坏乃至人身伤亡.因此在煤粉的制备,输送及贮存过程中,必须加强防范,抑制煤粉的自燃与爆炸,确保设备,人身安全,确保生产顺利进行.1煤粉自燃,爆炸的原因煤粉制备过程中,常见的事故有两种:一是发生自燃.在堆积状态下的煤,氧化速率超过散热速率时就会出现自燃现象.二是爆炸.当煤粉很细时,在悬浮状态下,直接与空气接触,一旦引燃就能迅速发生氧化反应而爆炸.煤磨在生产过程中出现的问题是复杂的,引起煤粉自燃和爆炸的因素也很多,有由煤粉本身性质决定的内部原因,也有发生自燃爆炸的外部因素.1.1煤粉爆炸的内部因素在130左右时,挥发分高的煤粉便开始分解,放出大量的可燃气体,这些气体在200C左右便开始燃烧,并将热量
4、传给煤粉,使其迅速分解,燃烧起来,如果任其继续发展下去,氧化反应越来越快,CO聚集越来越多,达到一定程度时,便发生剧烈的爆炸.1.2煤粉爆炸的条件根据许多爆炸事故的分析,煤粉发生爆炸必须具备以下几个条件:(1)要有强烈的热源.如电火花,明火,达到燃点的高温气体等.(2)有足够浓度的煤粉.(3)有充足的氧气.各种煤有不同的着火温度.褐煤250400C,烟煤400450C,贫煤450500C,无烟煤6507eOC.然而,在磨机生产过程中,发生爆炸的温朋?一啊?舞瓶!生苤塑?25?度远远低于以上各温度.磨内煤在研磨体的作用下,表面积不断增大,当煤特别干燥时,由于研磨体的摩擦,撞击,可能发生持续的火花
5、放电,此时如果磨内可燃气体含量或煤粉浓度达到一定限度,煤粉便会自身引爆.煤粉爆炸时,爆源的瞬时温度可达2300一ZS”C,爆炸后的压力比爆炸前增加5一l0倍,如果爆炸波在传递过程中遇到障碍,压力可增至l0倍,冲击波速度可达到2340m/s;如管道系统有积煤,在高温气流的作用下,可产生连续爆炸同时煤粉爆炸后还会产生反向冲击,产生大量CO,其浓度可达10%以上,在磨内引起二次爆炸2影响煤粉爆炸的因素21煤粉挥发分煤粉受热后产生的可燃气体先于焦炭燃烧因此,煤的挥发分对煤粉爆炸的发生,发展有着重要的作用.在相同条件下,挥发分越高,煤粉爆炸越剧烈.2.2煤粉粒度根据试验,粒度<lmm的煤粒都能参加
6、爆炸,其上限一般为O.50.8mm,爆炸的主体是60lOOttm的煤粉,而且粒径越小,爆炸性越强.风扫煤磨生产的煤粉细度一般控制在O.08mm方孔筛余515%,粒度大多在5070,urn,在爆炸粒度范围内.23煤粉灰分与水分煤粉中灰分高,爆炸性就弱.因为灰分不可燃,还要吸收热量.但只有煤粉中的灰分>3040%时,才能对煤粉爆炸产生抑制作用.水分对煤粉爆炸也有一定的影响,水分大,不易爆炸,水分小时,水分在高温下分解成氧气和氢气,起助燃作用.如果煤粉中保留12%的水分(褐煤510%),就能限制煤粉燃烧和爆炸的危险性.2.4气体中的含氧量在实际操作中引起爆炸的原因,多是有火源引起.虽然煤粉的自
7、燃是常见的,但如果投有足够的氧气,它也燃烧不起来.根据经验,气体中含氧量最好控制在l4%以下2.5煤粉的浓度煤粉在空气中达到一定浓度时,才可能爆炸煤粉爆炸的浓度也有一定范围,据研究烟煤的上限浓度为15002000g/m3,下限为30g/m3.当煤粉浓度低于下限时,其燃烧后产生的热量不足,26?2001年第5期值?皿?囊饷不能继续燃烧,不会引起爆炸;而当煤粉浓度高于爆炸上限时,氧气不足(低于16%体积),也不能继续燃烧,更不会爆炸.3预防措施3.1合理控制磨机进,出口气体温度(1)人磨热风温度的控制人磨热风温度是依据磨尾气流温度进行调节的,但不同的工艺流程有着不同的要求.粗粉回磨头的工艺流程系统
8、(见图1),一般人磨热风温度不得高于25o,避免细煤颗粒遇热达到燃点.粗粉回磨尾的工艺流程系统(见图2).租精分离鼍图1粗粉回磨头的风扫煤磨系统围2租粉回磨尾的风扫煤磨系统(2)出磨气流温度的控制出磨煤粉粒度小,氧化反应迅速,气流温度有一个容许限度.不同的煤有不同的控制温度.我国各水泥厂用煤的种类不同,因而尾温控制差异很大,大体情况如下表.v.(%)>2825282024<20t65758585当确定某温度值后,可在控制系统设高温报警装置,当达到最高温度时发出警报,并使人磨端的某一冷风阀降至安全值时,可用人工恢复冷风阀门位置.3.2合理设置防爆阀为了在煤磨系统爆炸时减轻损失,必须在
9、煤磨系统的各个不同部位,设置防爆阀.我国设计的防爆阀承受压力为lkg/cm2,其膜板材质一般为石棉板,橡胶皮,亦有采用钢板翻板结构的,其释压面积根据不同部位,不同横截面给以确定:进,出VI管道上为>70%管道横截面积;分离器上为>4%分离器容积;旋风收尘器上为>5%旋风收尘器容积;煤粉仓为1%煤粉仓容积;旋风收尘器进,出口管道,一次风管,排风机前管均为70%管道截面积.(1)对爆炸次数较多,设备有不同程度损坏的煤粉制备系统应根据前面所述,增设或改变原防爆装置.(2)不得随意更改原防爆阀的材质和缩小防爆阀的横截面积.(3)应定期检查和更换防爆阀膜板,防止破裂漏风,积灰结壳,材质
10、老化等情况,特别是对钢质翻板更应勤查,勤动,以免氧化锈死3.3改进磨机的操作方法,改进系统的联锁程序在点火排气前要加强磨机通风,此时可以不考虑氧气的浓度,通过磨机的清扫空气量,要能够使整个设备换气三次,新鲜空气可由供热风炉和混合空气的风机供给.另外在磨机操作上,要便于在短时间停磨时,尽可能消灭任何火源.经验说明,真正易于发生爆炸危险的情况,不是在正常运转时,而是在磨机启动或停机时,在运转中如果不能保持煤粉的安全浓度和氧含量低于可燃的极限,则必须防止任何火源.3,4在磨头加入惰性料粉,引入惰性气体停机时间较长时,必须使含有煤粉的其它设备连续运转到放空为止.由于分离器排出的粗粉继续从磨头喂入,这就
11、出现了一个不可忽视的危险,即在停磨后送回磨头的粗煤粉,可能成为燃烧和爆炸的根源.为防止这一危险,可以在磨头加入惰性料粉,以杜绝因此而引起的爆炸事故.回转窑窑尾预热器排出的热气流是一种很好的惰性气体,引入煤磨,不仅可回收热量,而且可降低入磨气体氧气浓度.3.5扩大CO监视系统,设置灭火装置热敏元素只能监测焖火发热区的存在,在旋风筒气体出口,风机出口和收尘器等处,装设红外线分析仪,则可同时监测系统中CO含量状况.在容易发生燃烧事故的地方,设置c02泡沫及粉末灭火装置,以防万一.36加强操作风扫煤磨在生产中,磨内悬浮的煤粉浓度一般在8OO1700gJfm3.靠近爆炸上限;磨内含氧量大都在1419%之
12、间,亦有爆炸的危险.因此在操作中防止爆炸的主要控制参数应是两端温度,特别是磨尾温度的控制.(1)在运转期问应严格控制两端温度,使其不得超过允许的最高数值.在所磨煤种发生变化时,尾温应做相应的调整.(2)应密切注视喂料量的变化,严禁磨机在断煤或空磨情况下,长时间高温运转.(3)磨机在启动和停转时,切不可让热风通过.因热风极容易将磨内煤粉搅起,引起爆炸.(4)在停磨检修时,应等磨内冷却后,再将磨门打开,避免磨内高温含尘气体遇氧爆炸.应加强系统密封,防止运转时因新鲜空气的漏入,引起爆炸.(5)防止系统细煤粉沉积.系统中沉积的煤粉容易发生自燃,如收尘器某些死角,灰斗沉积的细煤粉等.如磨机系统发生了爆炸
13、,在没有查明爆炸根源并采取防止再次发生爆炸的预防措施之前,不得继续运转.总之,煤粉制备系统的防爆措施很多,大致可分为三类:一次防爆,即防止和限制可爆气体的形成.如引进惰性料粉和惰性气体,使煤磨在惰性状态下操作;防止漏风;控制操作温度等.二次防爆,防止着火,如防止燃料自燃的各种措施,电气设备接地等.三次防爆,把爆炸的后果限制在无害或损害最,J,的程度.如防爆阀,灭火装置等.4结束语煤粉爆炸是一件可怕的事情,但煤粉爆炸必须具备一定的条件,生产中应结合具体情况,采取相应措施.加强防范,操作得当,抑制各种爆炸条件的形成,爆炸是完全可以避免的.防爆是煤粉制备过程中的一项重要工作,生产中应引起足够的重视参考文献:.】-陈全德等,新型千法水泥生产技术,中国建筑工业出版社,1987122葛冠军.风扫煤磨防爆浅析,水泥19843
