煤粉的挥发分含量是影响爆炸的重要因素,挥发分越高,爆炸的可能性越大,挥发分小于10%没有爆炸的危险,挥发分大于20%时爆炸的可能性大大增加。实际生产中煤粉的挥发分都大于20%。
另外,气体中的CO含量、氧含量、温度等因素也都对煤粉的燃爆有一定的影响。
实际生产中,煤粉和氧气已充分混合(尤其是窑头取风),所以避免煤粉燃爆只能是消除火源。
火源作为煤粉燃爆的必备条件产生的方式有两种:
a. 有燃料及空气混合物的整个容器同时达到某一温度,超过该温度(即着火温度),混合物便自动地不需外界作用而着火。
挥发分含量越高的燃料着火温度越低,烟煤的着火温度是350~500℃。实际生产中, 如果磨入口温度超过300℃时,在刮板腔内就可能看到有火星出现,就是部分煤粒在高温废气的作用下着火造成的,这些火星如被带入袋收尘或磨腔内就可能引起煤粉燃爆。只是落入刮板腔内的煤粒一般不易再被带入磨内。
b. 在冷的燃料及空气混合物中,用一个小热源在某一局部地方点火引起燃烧,然后燃烧便向其他地方传播,使整个混合物自动着火。
这个小热源主要来源于以下几个方面 :
● 磨内金属结构的硬性磨擦产生火花;
● 用金属物敲击煤粉仓等部位产生火花;
● 焊接时产生的明火;
● 煤粉的自燃。
在实际生产中袋收尘的燃爆大多是这个原因造成的。煤粉的比表面积较大,具有较强的氧化生热能力。 氧化生热速度随废气中的煤粉含量及其可燃物(尤其是挥发分)的增高和煤粉在系统内积存量、分散度、比表面积的增加而加大。当氧化热速度超过排热 速度时,煤粉的温度逐渐升高,又加速了氧化生热速度,当达到煤粉的自燃温度时,则产生自燃。根据实验室检定,80℃以下时煤的温升随其反应速率反而下降,高于80℃其活性随温度上升而上升。且煤磨袋收尘允许工作温度:一般低于90℃。另外,煤中水份的含量及变化是影响煤自发热一个主要因素,当水蒸发时从外界吸收大量的热,冷凝时就将这些热传给煤粉,理论上讲,含水量增加1%将使煤温上升17℃。同时,高速流通的废气在提供煤以氧气的同时也会带走大量的热,而低速则恰好相反,尽管也提供相当数量的氧气,但却不能带走其自发产生的热量。
在实际生产中,被粉磨的煤粉经袋收尘收集后储存于煤粉仓内,一般随即被输送到窑或分解炉内燃烧,氧化生热的时间很短,此部分煤粉不会造成危害。关键是那些逐渐堆积以致静止不动的煤粉,如袋收尘灰斗死角或防爆阀破损后内部积聚的煤粉,在加上此处通风效果很差,氧化产生的热量不能及时排出,煤粉逐渐自燃。被带入袋收尘内很容易引起燃爆。致使煤粉堆积的几种情况:
● 在试生产时,系统各死角没被不可燃物(如石灰石)填充完而堆积煤粉;
● 风管角度设计过于平缓;
● 煤粉水分大,容易粘结;水气的冷凝放热,使堆积的煤粉温度升高更快;
● 磨出口温度低,低于露点时引起结露、糊袋;
●系统保温效果差,造成结露;
● 系统漏风严重,造成结露;
● 袋收尘内漏进雨水,造成煤粉粘结;
● 防爆阀破损,造成其内部积灰;
● 回转阀或煤粉输送设备跳停,没及时发现或处理。
5.7.2 煤磨袋收尘着火的预防对策
5.7.2.1 系统设计方面:
A.管道避免水平铺设。管道倾角一般:上升管道至少大于70°,下降管道至少大于45º(煤粉静止堆积角25~30),管内应光滑;
B.选用防静电袋收尘,且袋收尘需接地,以消除静电火花;
C.选取管内风速要适当,即要考虑避免管内积煤粉,又要考虑节省能源,减少磨内磨损及对袋收尘的损坏;
D.管道和除尘器壳体敷设保温层;
E.加强系统密封;
F.袋收尘灰斗安装振动器;
G.为防止系统着火爆炸,设二氧化碳灭火装置。
5.7.2.2中控操作方面:
A.尽量控制磨入口温度小于300℃,最高不超过350℃;
B.磨出口温度控制在70°C~75°C,水分合格的条件下偏低控制,达85°C时磨机及排风机跳停,减少过烘干及过粉磨现象。当喂料过高或过低时,更要严格系统各参数;
C.烘磨磨时,磨出口温度不可升得太高;袋收尘出口温度尽量高于露点15℃再开磨(露点温度42℃~46℃),但袋收尘很难烘干,只有开磨后用高温煤粉来烘干袋收尘;
D.停磨时可先把磨出口温度降到50°C左右时,再断料停磨,并控制好磨出口温度;
E.停机前必须清灰,将滤袋上附灰清除干净,并放空灰斗中的积尘,以免粘结成块或煤粉自燃,确保设备安全;
F.停机时间较长时,原煤仓煤粉要排空,如果因故不能排空,要采取辅加生料粉等防护措施;
G.严格按操作规程操作,出现故障及时处理。
5.7.2.3 现场巡检与维护
A.第一次开磨时,要磨足够多的石灰石以填充系统各死角 ;
B.煤及煤粉如果外溢,及时处理;
C.车间内整洁情况,有无煤粉堆积现象;
D.设备是否有因为磨擦等原因引起的设备发热情况;
E.各防爆阀、防爆门是否正常;
F.车间内有无明火,不准在车间内吸烟,不准在没采取防范措施的情况下在车间内进行气割、气焊、电焊等;
G.如果窑停止喂煤,则及时停止煤粉仓锥部的助流是否充氧,如果充氧则关闭手动阀;
H.清扫
a.不论在停机或设备运转时,都应注意随时清扫,保持本系统内的清洁;
b.清扫时的注意事项:
●清扫前应洒水、然后再扫,避免煤粉飞扬;
●设备内部清扫时应先停机,内部煤粉要全部清扫干净;
I.系统运行前的安全检查:
a.长时间停机后开机前的安全检查:检查煤粉仓、袋收尘易堵塞部位及输送设备内部有无煤粉或杂物,车间内是否有煤或煤粉堆积;
b.短时间停机后开机前的安全检查:检查输送设备内部有无煤粉或杂物;
c.排气:开机前,应先启动排风机,将袋收尘及各管道中可能产生的易燃易爆气体全部排出;
J.定期检查压缩空气系统,分水滤气器要经常放水,油雾要定期加油,压强超范围时调整压阀,电磁滑阀故障及时排除或更换,气缸漏气应及时更换修理,管路漏气应立即堵漏或更换零件;
K.做好常规维护保养。电磁阀、气缸每年清洗加油保养一次,并及时更换;
L.收尘器运行中发现烟囱冒灰应首先检查滤袋有否破损,并及时更换;
M.做好消防设施的准备及维护;
N.回转窑或煤粉输送设备跳停要及时处理。
5.8 煤立磨安全操作管理
5.8.1 窑尾取风安全操作要领
窑尾废气温度一般在350°C左右,氧气含量在4%左右,基本上是惰性气体。煤粉制备在惰性氛围下完成,煤粉氧化生热速度慢,不易自燃,袋收尘不易着火,同时窑尾气风温、风量稳定。所以,窑尾取风利于安全生产和稳定操作。但与原料磨用风存在矛盾。原料磨用风要求风量大、风温较低(200 °C左右)。一般窑尾废气经增湿塔降温处理后可全部被原料磨利用。
窑尾取风安全操作要领(袋收尘着火防护对策同样使用):
A.开窑时,一般窑喂料在200t/h左右且系统稳定后再利用窑尾废气开磨。此时风量小,风温高,磨产量可低些。
B.停窑后,及时停止磨机,并控制好磨出口温度;
C.窑尾废气近似惰性气体,操作要控制好氧气含量。
D.尽量少用冷风;
E. 减少系统漏风;
F.原料磨开停机时,要注意对煤磨系统的影响;
G.与原料磨操、窑操协调,保证系统用风平稳。
5.8.2 窑头取风操作要领
出篦冷机风温较高(一般在500℃~600℃),风温、风量波动大,氧气含量达21%左右。 煤粉在富氧气氛下制备,氧化生热速度快,袋收尘燃爆的危险性相对较大,可以部分的利用窑头废气,减轻窑头电收尘的负担,但安全操作要求更加严格。
窑头取风安全操作要领(袋收尘着火防护对策同样使用):要严格控制磨机出入口温度,与窑操加强联系,根据篦冷机风温、风量变化,及时调整热风与冷风的配比。异常情况:
A.开窑时,一般喂料在200t/h左右且系统稳定后再利用窑头废气开磨,此时风量小、风温低,要加大热风比例。
B.短时间停窑后,风温较高,但风量不足,如煤粉仓料位不高,可以减产运行,这时一定要注意磨出口温度和入口负压的变化,并适时停磨。
C.窑跨料或跑生料或跨窑皮时,篦冷机层压升高,风量偏低,风温升高。此时根据窑工况及二次风温的变化,及时加大冷风挡板,减小热风挡板,控制好磨入口温度。
D.窑飞砂料较多时,窑头废气比热下降,显热高。要注意磨出口温度的变化;
E.如窑二次风用量大,窑头负压大时,及时加大冷风或热风挡板并与窑协调调整二次风量,保证磨内正常用风;
F.如因入窑头电收尘的温度太高(超过320℃),窑操开冷风挡板降温时,要注意磨入口负压的变化;
G.窑头电收尘排风机跳停时,此时风量不够(三段风机跳停),但风温度较高,可适当减产;
H.窑内烧结较好时,篦冷机风温高,可适当减小热风用量;窑内烧结较差时,篦冷机风温低,可适当加大热风用量;
I.为控制磨机出口温度,必要时可适当加产或减产;
J.在窑投料过程中,为控制磨机出口温度,必要时可与窑操协调通过调节篦冷机速度来调节其风温。
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