煤粉布袋收塵器燃爆的預(yù)防

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(太原獅頭中聯(lián)水泥有限公司，山西 太原 030053)

引言

在水泥制造過程中，熟料煅燒用的煤粉是通過煤粉制備系統(tǒng)加工出來的。由于煤粉自身的特性，煤粉制備系統(tǒng)存在著易燃易爆的危險，尤其是其中的收塵系統(tǒng)。一旦收塵器發(fā)生燃爆，輕則造成設(shè)備損壞和停產(chǎn)，重則造成崗位人員CO中毒，甚至人身傷亡事故。目前，水泥制造企業(yè)在煤粉制備過程中大多選用布袋收塵器收集煤粉，為確保安全生產(chǎn)，做好煤粉布袋收塵器的防燃爆處理是非常必要的。本文結(jié)合筆者多年來的生產(chǎn)經(jīng)驗及我公司數(shù)臺煤粉布袋收塵器在運行過程中發(fā)生多次燃爆事故的教訓(xùn)，總結(jié)出預(yù)防煤粉布袋收塵器燃爆的措施，供參考。

1 煤粉的特性及燃爆形成條件

煤粉燃爆在水泥制造業(yè)是易發(fā)、高發(fā)的生產(chǎn)安全事故之一，危害性大。煤粉的爆炸性主要是由煤的揮發(fā)分、水分含量及煤粉的粒徑?jīng)Q定的，同時，煤粉在空氣中的懸浮狀態(tài)和爆炸發(fā)生處的幾何形狀對爆炸也有一定的影響。

當煤粉的揮發(fā)分<10%時，沒有爆炸的危險；揮發(fā)分>20%時，發(fā)生爆炸的可能性將大大增加。煤粉的粒徑越小，越容易發(fā)生自燃或爆炸，當煤粉粒徑>0.1 mm時，幾乎不會爆炸。煤粉空氣混合物爆炸的極限濃度為：煙煤的下限20～30 g/m3，上限為1 500 g/m3；無煙煤的下限45～55 g/m3，上限1 500～2 000 g/m3[1]。煤粉濃度超出上下限規(guī)定值時，混合物沒有爆炸的危險，可通過實時監(jiān)測煤粉布袋收塵器入口的粉塵濃度來確保設(shè)備中的煤粉濃度處于安全范圍內(nèi)。

煤粉發(fā)生爆炸必須同時具備3個條件：一是煤粉以一定的濃度懸浮在含O2的氣體中，且濃度值在易爆性范圍內(nèi)；二是有足夠的O2；三是有有效的燃燒源。

在含O2的氣體環(huán)境中，煤粉與O2接觸發(fā)生放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量有一部分在煤塵床中積蓄。5 mm厚的煤塵床，不完全燃燒溫度是180～260 ℃；而較厚的床層，在較低的環(huán)境溫度下煤粉就可以自燃，從而在煤粉收塵系統(tǒng)內(nèi)形成有效的燃燒源。此外，來自熱氣流中的火星、其他場所飛進來的著火物質(zhì)，或收塵器內(nèi)由于撞擊產(chǎn)生的火花等，均有可能成為有效的燃燒源。

2 煤粉布袋收塵器燃爆的預(yù)防

為了避免煤粉布袋收塵器燃爆事故的發(fā)生，需在布袋收塵器的選型、安裝及生產(chǎn)使用和巡檢維護等環(huán)節(jié)做好預(yù)防工作。

2.1 收塵器的選型

煤粉收塵存在著燃爆與結(jié)露兩大問題，因此，用于收集煤粉的布袋收塵器應(yīng)具備以下特點：

(1)收塵器內(nèi)設(shè)有防止靜電火花形成的裝置。收塵器內(nèi)粉塵與器壁碰撞易產(chǎn)生靜電火花，這種火花作為燃燒源會引爆煤塵-空氣混合物，導(dǎo)致發(fā)生燃爆事故。采用含有導(dǎo)電纖維的針刺氈濾布做濾袋，濾袋通過骨架與收塵器殼體相連，將產(chǎn)生的靜電通過收塵器殼體接地，從而可避免靜電火花的產(chǎn)生。

(2)收塵器具有防止積灰形成的結(jié)構(gòu)，要求灰斗的傾斜角≤20°，灰斗外設(shè)振打清灰裝置。

(3)收塵器應(yīng)設(shè)爆炸泄壓裝置。一旦發(fā)生爆炸，泄壓裝置首先被迅速擊開，釋放收塵器內(nèi)壓力，將爆炸產(chǎn)生的危害降到最低。若泄壓裝置無薄鋼板制作的門式結(jié)構(gòu)，須用鐵鏈將收塵器殼體與鋼板門連接，以防止爆炸導(dǎo)致鋼板門飛離傷人或擊壞其他設(shè)備。

(4)收塵器的卸灰裝置應(yīng)具有鎖風(fēng)性能好、排灰順暢、排灰能力大、與器壁摩擦小、不積灰的特點。

(5)收塵器應(yīng)具備自動、手動雙重控制系統(tǒng)。自動控制由微機來完成，實現(xiàn)清灰、卸灰、排灰的連鎖自動化。

(6)收塵器應(yīng)具有良好的溫度監(jiān)測、CO監(jiān)測和聲光報警系統(tǒng)。

(7)收塵器應(yīng)具有良好的外保溫層，以防止煤粉在收塵器內(nèi)產(chǎn)生結(jié)露，導(dǎo)致煤粉積聚。

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2.2 煤粉布袋收塵器的安裝要求

安裝煤粉布袋收塵器時，應(yīng)嚴格按照安裝規(guī)范的要求進行。投入使用前，要特別注意檢查收塵器所有焊縫必須滿焊，且焊縫平滑，不能有花焊，焊縫不得有尖端、毛刺和焊渣，內(nèi)部所有構(gòu)件不能有平面積灰處。若收塵器殼體內(nèi)需要臨時安裝起吊所用的焊接吊鉤或吊環(huán)，在安裝結(jié)束后應(yīng)將其全部去除并將焊接處用砂輪打平。收塵器入口管道延伸至灰斗內(nèi)的部分稱作散風(fēng)板，呈弧面在上的半柱狀，易積灰，為防止其上部煤塵聚集，應(yīng)在其上部外表面焊接一塊倒V型的鋼板，鋼板與水平面夾角應(yīng)>70°，并將鋼板與散風(fēng)板圍成的空間用水泥砂漿填滿。安裝布袋時，要嚴防布袋的折傷和劃傷。煤粉布袋收塵器外保溫層應(yīng)敷設(shè)良好。

2.3 煤粉布袋收塵器使用和維護過程中應(yīng)注意的事項

(1)對于新建的煤粉制備系統(tǒng)，應(yīng)預(yù)先投入石灰石粉磨4 h左右，停磨后檢查全系統(tǒng)尤其是布袋收塵系統(tǒng)積聚的石灰石粉是否將易積灰的位置填滿，對于沒有填滿的易積灰點，采取人工填滿。

(2)煤粉制備系統(tǒng)正常投入使用后，每次停車重新啟動前，應(yīng)先啟動收塵系統(tǒng)的風(fēng)機，使熱風(fēng)經(jīng)煤磨進入收塵器，預(yù)熱收塵系統(tǒng)，以防止含濕含塵氣體進入收塵器產(chǎn)生結(jié)露而造成煤塵的積聚，預(yù)熱時間控制在10 min左右，袋收塵器入口溫度控制在70～80 ℃，嚴禁超過100 ℃，此后執(zhí)行全系統(tǒng)正常啟動程序。

(3)煤磨停機后，收塵系統(tǒng)風(fēng)機應(yīng)繼續(xù)運行10 min左右，將系統(tǒng)內(nèi)的含濕含塵氣體排空，清灰裝置和排灰裝置應(yīng)在風(fēng)機停止后繼續(xù)運行10 min，將灰斗內(nèi)的余灰完全排除干凈。

(4)收塵器運行期間，每班必須認真檢查排灰裝置及輸送裝置是否正常運行，煤粉是否正常輸送。我公司發(fā)生的煤粉燃爆事故中，一次是3號窯煤磨系統(tǒng)布袋收塵器輸送煤粉的螺旋輸送機螺旋軸斷裂而電機正常運行引起燃爆，另一次是4號窯煤粉倉上的布袋收塵器灰斗的葉輪給料機軸斷而電機正常運行引起燃爆，同時也引燃了收塵器下方煤粉倉內(nèi)的大量煤粉。這兩次燃爆事故都是由于煤粉大量聚集、蓄熱，產(chǎn)生不完全燃燒，產(chǎn)生大量的CO引起二次燃爆，雖然沒有造成人員傷亡，但造成了設(shè)備損壞和回轉(zhuǎn)窯長時間停產(chǎn)。

(5)定期檢查防爆泄壓閥和外保溫層，確保它們處于正常工作狀態(tài)。

(7)收塵器運行中，要注意進口、出口氣體濃度及灰斗溫度。當進口氣體溫度較低且接近露點時，應(yīng)少投料以提高風(fēng)溫。當進口溫度達到100 ℃，超過了安全極限時，應(yīng)緊急開大冷風(fēng)閥門或多投料以降低風(fēng)溫。如果收塵器進口溫度低于出口溫度，可能是收塵器內(nèi)煤粉燃燒不完全，應(yīng)立即停機檢查并處理。目前，很多新型干法水泥生產(chǎn)企業(yè)在煤粉制備系統(tǒng)的布袋收塵器出口設(shè)有CO氣體濃度監(jiān)測裝置，一旦CO氣體濃度超過800 ppm，系統(tǒng)將發(fā)出聲光報警，與之配套的CO2滅火系統(tǒng)自動啟動。

(8)加強巡檢。每班的巡檢工要認真檢查布袋收塵器的壓縮空氣或反吹風(fēng)系統(tǒng)、清灰系統(tǒng)及排灰系統(tǒng)兩次。同時要注意觀察系統(tǒng)風(fēng)機排風(fēng)管，如果有黑煙冒出應(yīng)立即停機，打開收塵器檢查布袋是否安裝到位或破損，并采取相應(yīng)的措施進行處理。

3 結(jié)語

煤粉收塵器存在燃爆的危險，它直接關(guān)系到人身安全和生產(chǎn)的正常運行。在收塵器的選型、安裝和正常運行中做好各項預(yù)防工作，就可以防患于未然，把可能發(fā)生的燃爆事故消滅在萌芽狀態(tài)。

參考文獻：

[1] 孫偉卿.我廠煤粉制備系統(tǒng)防燃防爆的技術(shù)措施[J].新世紀水泥導(dǎo)報，2005(4)：47-48.