煤粉特性及煤磨车间的安全设计

煤粉特性及煤磨车间的安全设计煤粉特性及煤磨车间的安全设计 0 前言前言 无论水泥 冶金还是电力工业 都要消耗大量的燃煤作为 燃料 随着煤粉制粉工艺技术的发展 煤粉制粉系统已由传统 的两级收尘改为一级收尘 粉磨设备也由传统的球磨机改为效 率更高的立式磨 收尘器也成为了主要的工艺设备之一 但由 于煤粉其自身存在的易燃易爆特性 因此安全问题就显得至关 重要 1 煤粉及煤粉制备系统的废气特性煤粉及煤粉制备系统的废气特性 1 1 煤粉的自燃与爆炸特性 积存的煤粉与空气中的氧气长期接触氧化时会发热使温度 升高 温度升高又会加剧煤粉的进一步氧化 在散热不良时会 使氧化过程不断加剧 最后使温度达到煤的燃点而引起煤粉的 自燃 在煤粉制粉系统中 煤粉是由输送煤粉的气体和煤粉混 合成的云雾状的混合物 它一旦遇到火花就会使火源扩大而产 生数倍大气压的大气压力 从而造成煤粉的爆炸 影响煤粉爆炸的因素很多 如挥发份含量 煤粉细度 气 体混合物的浓度 温度 湿度 输送煤粉的气体中氧的成分比 例等 1 一般认为 挥发份大于 l0 其值越大 越易爆炸 挥 发份大于 25 的煤粉 如烟煤 很容易自燃 爆炸的可能性大 大增加 2 煤粉越细越容易自燃和爆炸 粒径小于 80m 的易于燃爆 3 煤粉浓度是影响煤粉爆炸的重要因素 煤粉浓度大于 3 4kg m3 空气 或小于 0 32 0 47 m3 空气 时不容易爆炸 因为煤粉浓度太高 氧浓度太小 而煤粉浓度太低 缺少可燃 物 新型煤粉制粉系统采用立式磨 煤粉浓度在 0 50 1 0kg m3 空气 之间 发生爆炸的可能性非常大 4 煤粉的着火温度 500 530 自燃温度 140 350 1 2 煤粉制粉系统废气特性 在新的煤粉制备系统中 收尘器已不仅是一台环保设备 而是一台重要的工艺设备 一般煤粉制备系统的废气具有以下 特点 1 含尘浓度较高 不管是立式磨还是风扫磨 废气浓度一 般都在爆炸范围内 2 煤粉成品的粒度细 粒度小于 80m 的占 80 3 烟气中氧气含量视烘干热风来源不同而有差异 以水泥 厂来自窑头篦冷机或窑尾预热器的热风作烘干介质 热风的成 分与空气相近 含氧量两种热源不等 煤磨废气的氧气含量自 然也有差异 1 3 煤粉制粉系统火源隐患 在带烘干粉磨的煤粉制备系统中 存在以下几种火源隐患 1 来自烘干热风气流带来的火源 2 系统中某些地方长期堆积的煤粉氧化后使局部温度升高 而自燃起火 3 系统因静电积累引起的火花 4 其它外部火源 2 工艺设计上采取的措施工艺设计上采取的措施 1 影响煤粉爆炸的因素中 一个很重要的因素是输送煤粉 的气体中氧的成分比例 只要很好的控制氧的比例 就能有效 的降低爆炸的可能 通常情况下 煤粉烘干热源有两个地方 一是窑头篦冷机 二是窑尾 两种热源的氧含量相差很大 经 分析 篦冷机废气中 o2 体积含量达 21 与空气中比例相近 而出磨后输送煤粉废气的比例仍高达约 17 尾废气的 o2 含 量仅有 4 5 而出磨后输送煤粉废气的比例约 7 这样比例 的气体 对爆炸能够起到很好的制约作用 因此设计中烘干用 热风建议从窑尾高温风机后垂直风管上抽取 2 在控制进磨风温的环节上 有两种选择 一种是掺冷风 通过电动调节阀掺入新鲜空气 可以很好地控制进磨热源风温 但热源的 o2 含量将会随之增加 第二种选择是掺入循环风 以 控制进磨热风的温度 循环风管的废气中 o2 含量约为 7 5 远远小于空气中的比例 循环风从出煤粉主风机管道上抽取 这样就减少了 o2 的富集 降低了燃烧的可能性 流程见图 1 所 示 煤磨系统中所用热风及所掺冷风的 o2 比例见表 1 所示 表表 1 各种废气的氧气含量各种废气的氧气含量 窑尾废气 篦冷机废气 新鲜空气 循环风管 废气 4 50 21 00 20 94 7 5 3 为防止煤磨系统发生意外爆炸及自燃 增设 co2 灭火系 统是非常必要的 在原煤仓 煤粉仓 袋收尘器及煤磨出风管 上都考虑了 co2 灭火 原煤仓设置了 co 分析仪及测温装置 在煤粉仓 袋收尘器上安装了 co o2 气体分析仪以及测温装置 灭火系统的控制方式为自动启动 半自动启动 机械启动 应急 手动启动 即在有人工作或值班时采用半自动启动 在无人的 情况下应采用自动启动 并向中控室提供正常运行 报警 动 作三个信号 故障信号采用声音报警 根据火灾产生的原因及 其特点 对报警灭火区域采用管状温度探测仪 pt100 进行探测 报警 根据 co 分析仪提供的常开和常闭触点信号进行自动探 测和报警 当得到报警信号 在规定时间内 一定浓度的 co2 喷出灭火 从而保护了设备 co2 灭火分布图见图 2 所示 4 一旦爆炸发生 为了使损失降低到最大限度 因此设计 时在原煤仓 煤粉仓上安装了返回式卸压阀 煤粉上升管道上 安装了爆破转向器 5 设计时煤粉仓最好设置为两个 即分别设置窑头煤粉仓 和窑尾煤粉仓 两仓互不通连 进仓煤粉溜管用气动闸板阀隔 开 当一套系统发生意外 而不影响另一套系统 在煤磨袋收 尘的两端安装快速截断蝶阀 以避免收尘器前的火种带入收尘 器或收尘器的火种带入下一级设备 6 为了防止煤粉的自燃及爆炸 在煤磨车间内设置一个 2 3 吨容量的小仓 仓内加干燥石灰石粉 当试运行和大修时 石灰石粉撒入煤磨或覆盖仓顶 避免煤粉和空气的直接接触 从而能够有效避免煤粉的自燃 7 煤粉制备车间的混凝土楼梯设计在车间建筑物的外面 以防一旦发生爆炸时 人员能够安全的从楼梯撤离 8 当煤磨袋收尘器内的煤粉发生燃烧时 会放出大量的气 体及热量 为了让损失降低到最低限度 收尘器本体设置了防 爆装置 防爆装置的作用就是在收尘器内气体