煤粉廠制粉系統(tǒng)防爆設(shè)計(jì)探討

摘要：煤粉廠制粉系統(tǒng)的防爆是安全生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)。本文分析探討了制粉系統(tǒng)爆炸的主要因素，并提出了多種防爆方法和多項(xiàng)防爆設(shè)計(jì)，在工程設(shè)計(jì)的應(yīng)用中取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：制粉系統(tǒng)爆炸防爆措施防爆設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TK16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2011)2(c)-0000-00

1 制粉系統(tǒng)的爆炸

1.1制粉系統(tǒng)的爆炸

制粉系統(tǒng)爆炸就是煤粉的爆炸， 是一種壓力急劇上升的燃燒過程。煤粉以一定的濃度分散在空氣中，一旦遇到適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)燃能， 就會(huì)發(fā)生燃燒并迅速傳播， 導(dǎo)致連續(xù)不可控制的燃燒， 這就是煤粉的爆炸。

1.2制粉系統(tǒng)爆炸的主要因素

煤粉燃燒和爆炸通常要具備3個(gè)條件，即可燃物濃度、氧氣濃度及引燃（爆）能量，只有當(dāng)這三個(gè)主要因素同時(shí)存在的情況下，才有發(fā)生爆炸的可能性。

1.2.1可燃物濃度

煤粉產(chǎn)生爆炸，主要和煤粉的濃度、細(xì)度、揮發(fā)分含量有關(guān)。氣體中的煤粉濃度：一般說來，煤塵爆炸的下限濃度為30~50g/m3，上限濃度為1000~2000g/m3。其中爆炸力最強(qiáng)的濃度范圍為300~500g/m3。在這一濃度范圍內(nèi)，當(dāng)遇到火花或明火條件時(shí)，煤粉會(huì)產(chǎn)生著火，就可能產(chǎn)生爆炸。煤粉細(xì)度：煤粉越細(xì)，爆炸危險(xiǎn)性越大。對(duì)于煙煤，當(dāng)煤粉粒徑大于100μm時(shí)，幾乎不會(huì)發(fā)生爆炸。揮發(fā)分含量：當(dāng)揮發(fā)分>25％時(shí)，爆炸危險(xiǎn)性增大；揮發(fā)分愈高，爆炸危險(xiǎn)性越大。

1.2.2氧氣濃度

氧氣濃度大于16％，易引起燃爆，須采取相應(yīng)的防燃爆措施。表1為不同煤種發(fā)生爆炸時(shí)的氧氣濃度極限值，當(dāng)氧氣含量小于極限值時(shí)，肯定不會(huì)發(fā)生爆炸。

表1不同煤種發(fā)生爆炸時(shí)的氧氣濃度極限值

煤種

氧氣濃度極限(%)

煙煤

14

褐煤

12

泥煤

16

1.2.3引燃（爆）能量

煤粉制備中，引燃（爆）能量就是火花或明火。當(dāng)達(dá)到煤粉著火溫度時(shí)，會(huì)急劇燃燒產(chǎn)生爆炸。因此要嚴(yán)格控制有關(guān)部位的溫度指標(biāo)。

氣粉混合物流速過低，會(huì)沉積而引起自燃；流速過高，會(huì)引起靜電火花導(dǎo)致爆炸。一般流速控制在16~30m/s范圍較適宜。

2 制粉系統(tǒng)的防爆措施與設(shè)計(jì)

2.1 制粉系統(tǒng)的防爆措施

根據(jù)引發(fā)煤粉爆炸事故基本事件的結(jié)構(gòu)重要度，制定下列預(yù)防措施。防止粉塵積聚到爆炸極限；增強(qiáng)通風(fēng)，防止煤堆自燃；防止運(yùn)作設(shè)備發(fā)生靜電放電；電器設(shè)備應(yīng)采用防爆型；防雷設(shè)施要完好；嚴(yán)禁帶明火進(jìn)入工作區(qū)；電氣線路布置應(yīng)規(guī)范。

2.2 制粉系統(tǒng)的防爆設(shè)計(jì)

制粉系統(tǒng)的防爆設(shè)計(jì)包括燃料檢驗(yàn)、管道設(shè)計(jì)、惰化系統(tǒng)、滅火裝置和控制聯(lián)鎖系統(tǒng)5個(gè)基本環(huán)節(jié)。

2.2.1 燃料檢驗(yàn)

煤質(zhì)檢驗(yàn)，可以充分了解燃料的特性，制定系統(tǒng)布置方案，合理地選擇設(shè)備，并能控制煤粉的細(xì)度，滿足生產(chǎn)要求。還可以排查燃料中混雜其他可燃物，以免其進(jìn)入系統(tǒng)引起爆炸。

2.2.2 管道設(shè)計(jì)

煤粉系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)要符合《火力發(fā)電廠煤和制粉系統(tǒng)防爆設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T5203-2005）。煤粉管道全密閉，不能有停滯區(qū)及死角。煤粉管道設(shè)計(jì)角度要求不小于45°。所有管道內(nèi)的流速等于或高于輸送煤粉所要求的最低流速，避免煤粉沉積。管道要有防靜電接地措施。管道應(yīng)設(shè)吹掃裝置。

2.2.3 惰化系統(tǒng)

制粉系統(tǒng)磨煤機(jī)和中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)須設(shè)惰化裝置。惰化氣體可從氮?dú)?、二氧化碳等介質(zhì)選擇。

2.2.4 滅火裝置

制粉系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置滅火裝置，在系統(tǒng)著火時(shí)立即啟動(dòng)。在磨煤機(jī)、煤粉倉、煤粉收塵器等處均應(yīng)設(shè)置CO2滅火裝置接口。

2.2.5 控制聯(lián)鎖系統(tǒng)

制粉系統(tǒng)須設(shè)置控制聯(lián)鎖系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常或故障時(shí)，通過保護(hù)、聯(lián)鎖和人工操作，能夠進(jìn)行緊急事故處理。

3工程設(shè)計(jì)實(shí)例

陜煤集團(tuán)張家峁水煤漿廠總建設(shè)規(guī)模2.0Mt/a，分二期建設(shè)，產(chǎn)品有水煤漿和煤粉兩種。其中，一期工程建設(shè)規(guī)模為0.5Mt/a，設(shè)1條制粉生產(chǎn)線，制粉能力為62.5t/h；二期工程建設(shè)規(guī)模為1.5Mt/a，設(shè)3條制粉生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線制粉能力為62.5t/h。一期工程于2010年9月開始施工，2012年1月建成投產(chǎn)。生產(chǎn)的煤粉含水分≤1%，細(xì)度為200目，篩余15%；300目，篩余20%；400目，篩余25%。制粉系統(tǒng)的主要設(shè)備有磨煤機(jī)、袋式收塵器、煤粉通風(fēng)機(jī)、螺旋輸送機(jī)及斗式提升機(jī)。制粉系統(tǒng)嚴(yán)格控制煤磨進(jìn)氣溫度并控制入磨熱風(fēng)量，煤粉制備的袋式收塵器、煤粉倉等均設(shè)有泄壓閥。

煤磨廢氣收塵設(shè)計(jì)時(shí)采用了防爆型收塵器。收塵器、煤粉倉內(nèi)均設(shè)有CO自動(dòng)分析及溫度測量裝置，當(dāng)CO量及氣體溫度超過一定值時(shí)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，超過警界值時(shí)能在中控室遙控打開CO2滅火裝置閥門，對(duì)有關(guān)部位噴射CO2氣體，并切斷一切可以提供CO氣體的通道。

制粉系統(tǒng)各設(shè)備之間通過煤粉煙風(fēng)管道連接。管道連接處、管道與設(shè)備接口均采用密封接口，避免出現(xiàn)漏風(fēng)而導(dǎo)致氧氣含量的增加，確保整個(gè)制粉系統(tǒng)的密閉性。管道設(shè)計(jì)中，按照《火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)規(guī)定》（DL/T5145-2005）、《火力發(fā)電廠煤和制粉系統(tǒng)防爆設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T5203-2005），根據(jù)系統(tǒng)出力計(jì)算出管道直徑。為避免煤粉的積聚和自燃，管道多數(shù)采取大于45°布置。在磨煤機(jī)至收塵器入口管道和收塵器出口至煤粉通風(fēng)機(jī)管道上，各設(shè)置了一個(gè)管道防爆門，避免管道內(nèi)壓力過大產(chǎn)生爆炸。

制粉系統(tǒng)多處設(shè)有壓力、溫度監(jiān)測儀表，如磨煤機(jī)進(jìn)出口管道、收塵器進(jìn)出口管道、收塵器料斗、斗式提升機(jī)、煤粉倉等，實(shí)時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，一旦出現(xiàn)異常，通過控制聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。對(duì)制粉工藝的控制系統(tǒng)采用獨(dú)立的DCS控制系統(tǒng)作為主要的監(jiān)控手段，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備就地控制箱手動(dòng)操作(即手動(dòng))、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)全自動(dòng)控制(即自動(dòng))兩種控制方式。就地手動(dòng)控制僅在設(shè)備調(diào)試、設(shè)備維護(hù)階段以及出現(xiàn)重大故障時(shí)使用。

4結(jié)論

1) 防爆設(shè)計(jì)在制粉系統(tǒng)中至關(guān)重要，關(guān)系到煤粉廠的安全生產(chǎn)。

2) 引起制粉系統(tǒng)爆炸的主要因素是可燃物濃度、氧氣濃度和引燃（爆）能量，只要保證不同時(shí)具備這些因素，就能有效防止制粉系統(tǒng)的爆炸。

3) 制粉系統(tǒng)的防爆措施包括防止粉塵積聚到爆炸極限、增強(qiáng)通風(fēng)，防止煤堆自燃、電氣線路應(yīng)設(shè)有良好的保護(hù)裝置、防止運(yùn)作設(shè)備發(fā)生靜電放電、電器設(shè)備應(yīng)采用防爆型、防雷設(shè)施要完好、嚴(yán)禁帶明火進(jìn)入工作區(qū)、防止人體產(chǎn)生靜電火花、電氣線路布置應(yīng)規(guī)范。防爆設(shè)計(jì)包括燃料檢驗(yàn)、管道設(shè)計(jì)、惰化系統(tǒng)、滅火裝置和控制聯(lián)鎖系統(tǒng)等5個(gè)基本環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊國旗，焦沛. 制粉系統(tǒng)爆炸及預(yù)防措施 [J]. 西北電力技術(shù)，2000，6:18~21.

[2] 羅少春. 鍋爐制粉系統(tǒng)爆炸原因分析及預(yù)防措施 [J]. 安徽電力，2006，23(3):34~35.