水泥工厂如何预防煤炭粉尘爆炸
2014-09-16 10:52:43   来源:来源:中国水泥网信息中心 曾家明    评论:0

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    核心提示:据了解,煤粉爆炸是在高温或明火热源作用下,空气中氧气与煤粉急剧氧气的反应过程,是一种非常复杂的链式反应。由于煤本身是可燃物质,当它以粉末状态存在时,总表面积显着增加,吸氧和被氧化的能力大增,达到爆炸极限密度,在高温作用下发生燃烧爆炸,一般而言煤尘粒度越小,所需引燃温度越低,且火焰传播速度也越快。
    截至8月4日,备受关注的“8·2”昆山市中荣金属制品厂特别重大粉尘爆炸事故遇难人数上升至75人,185名伤者正在接受救治。在惋惜的同时,一场严重的安全责任事故,也将粉尘爆炸这种相对陌生的概念引入公众视线。  
据有关专家表示,目前已知具备爆炸性的粉尘主要包括五大类,金属(如铝粉、镁粉)、煤炭、粮食(如淀粉)、农副产品(如棉花、烟草)、合成材料(如塑料、染料)等。其中,煤炭是我国水泥工业生产主要能源,因此在水泥生产过程中如何预防煤尘爆炸必须引起水泥企业的足够重视。  
事实上,很长一段时间以来,在煤粉制备、使用和储存过程中,如何避免燃烧和爆炸一直是企业普遍感到棘手的问题。
    据了解,煤粉爆炸是在高温或明火热源作用下,空气中氧气与煤粉急剧氧气的反应过程,是一种非常复杂的链式反应。由于煤本身是可燃物质,当它以粉末状态存在时,总表面积显着增加,吸氧和被氧化的能力大增,达到爆炸极限密度,在高温作用下发生燃烧爆炸,一般而言煤尘粒度越小,所需引燃温度越低,且火焰传播速度也越快。  
同时需要注意的是,由于煤粉含有并可以释放出的可燃性挥发份聚集于尘粒的周围,在一定温度下形成大量的可燃性气体,在高温作用下也会发生爆炸。一般说来,煤粉的可燃挥发分含量越高,爆炸性越强,即煤化作用程度低的煤,其煤尘爆炸性强,随煤化作用程度的增高而爆炸性减弱。  
通过实验可以得知,煤尘中主要可燃气体甲烷、乙烷、乙烯、一氧化碳爆炸极限分别为5.00-16%、3.22-12.45%、2.75-28.26%、12.50-75.00%,其他可燃气体爆炸极限见下表。而一般说来,煤尘爆炸的下限浓度为30~50g/m  3,上限浓度为1000~2000g/m3。其中爆炸力最强的浓度范围为300~500g/m3

因此,水泥企业煤磨爆炸预防需要从煤粉爆炸和挥发分爆炸两方面入手。而在实际生产过程中,由于不同煤炭品种和不同工况中各种挥发分含量不尽相同,煤尘易燃性也不同,因此需要根据实际作出权衡。  
从实验数据可以得知,煤尘爆炸必须具备以下几个条件:一是煤尘本身具有爆炸性(水泥厂煤磨煤粉粒度在80μm以下的占85-90%,在易燃爆范围内); 二是煤尘在空气屮呈悬浮状态,并达到一定的浓度(爆炸上下极限范围内);三是氧气的浓度,煤粉混合气体中氧气的浓度越高就越容易引发爆照;四是具有引燃能量,煤粉燃烧需要的引燃能量可以是系统的高温热能或者直接火源,一般认为温度700-800℃可以引发燃爆。  
  因此在预防过程中主要可以从5个方面着手:
1、做好密封,减少系统漏风。磨头、磨尾以及选粉机、收尘器、煤粉仓的卸料口均应设置锁封装置,系统所有设备、管道及煤粉仓应密封可靠,防止新鲜空气漏入系统内部,增加氧气含量造成煤粉爆炸。  
2、减少煤粉堆积。煤粉堆积容易自燃或被高温热气引燃,因此应避免煤粉在高温设备表面和管道内堆积。所有风管和溜子应尽量减少拐弯,输送煤粉的风管应尽量减少水平布置,风速应控制在18-25m/s,选粉机、除尘器及所有非标风管应保温,防止结露和煤粉堆积。  
3、控制可燃气体浓度。煤粉仓屮的瓦斯等烷烃气休是煤粉在升温过 积屮解析、氧化分解而来,而CO的来源有两处。一是煤粉在仓内低温氧化产生,二是熟料煅烧过程屮,由输送给煤磨的热源带入。预防需注意两点,其一完善抽风条件,及时排除高温混合可燃气体,将浓度控制在报警设定指标以内;其次保证搅拌设备正常运转,煤粉在仓内不留死角,不为煤粉提供足够长的氧化时间。  
4、降低温度,避免可燃气体或煤粉自燃。煤磨供热应控制在一定的变化范围之内,一般情况下,粉磨烟煤时,入磨气体温度不宜超过230℃,出磨气体、煤粉仓、除尘器入口气体温度不应超过70℃,粉磨无烟煤时,入磨气体温度不宜超过300℃,出磨气体、煤粉仓、除尘器入口气体和灰斗温度不应超过75℃,除尘器和煤粉仓内的一氧化碳浓度不应超过800ppm。  
5、提升安全意识,避免操作失误造成爆炸。水泥工业经过这么多年的发展,煤粉应用方面控制技术和相关指标已经非常成熟,但是出现安全事故的风险依然存在,其中人为因素是关键,无论企业领导层还是普通员工都必须将安全生产放在第一位,制定并遵从安全生产操作规程,防止安全事故发生。  
6、完善在线监控,做到防范于未然。目前在线温度、压力、一氧化碳、氧气等数据的监控技术已经成熟,相比以前更加健全。企业有必要购置相关设备,完善在线监控体系,及时发现潜在事故危险。  
另外,需要引起重视的是,磨煤机启停或缺煤时磨煤机内的煤粉细度、气粉混合物浓度都变小,最容易达到煤粉爆炸极限浓度。而且此时磨煤机出口气粉混合物的温度会较高,煤粉易自燃产生爆炸;且磨煤机内少煤,钢球与金属瓦撞击加剧,也易产生火星点燃煤粉产生爆炸,因此需要引起特别注意。  
 

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