煤粉倉(cāng)火災(zāi)事故的預(yù)防和處置

【摘要】某廠2016年9月份煤粉倉(cāng)發(fā)生燃爆，作者參加了火災(zāi)撲救和事故原因調(diào)查。了解到本市存在大量的煤粉加工企業(yè)，由于企業(yè)不重視煤粉倉(cāng)的火災(zāi)防控，人防、物防、技防措施都無(wú)法有效防控火災(zāi)。作者就根據(jù)實(shí)例進(jìn)行深入分析，對(duì)煤粉倉(cāng)火災(zāi)事故的原因進(jìn)行深入探 討，并提出相應(yīng)對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】火災(zāi)；煤粉倉(cāng)；自燃；分析

煤粉是鋼鐵冶煉、鑄件制造等工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的元素，屬于易燃易爆的物質(zhì)，煤粉倉(cāng)是煤粉燃料的中轉(zhuǎn)站，也是火災(zāi)高發(fā)區(qū)。在生產(chǎn)過(guò)程中倉(cāng)內(nèi)積聚的煤粉容易緩慢自燃，突然爆燃，發(fā)生事故后撲救難度大，容易造成人員傷亡和煤磨系統(tǒng)設(shè)備損壞，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，并造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。本文就煤粉倉(cāng)爆炸原因進(jìn)行分析、并提出火災(zāi)防范和撲救措施。

1、煤粉燃燒和爆炸的原因

1.1煤粉燃燒和爆炸的條件

煤粉在制作過(guò)程中能否產(chǎn)生爆炸，與煤粉的濃度、細(xì)度、揮發(fā)分含量有關(guān)。煤粉比表面積大，積聚大量積聚在倉(cāng)內(nèi)，與空氣接觸后容易氧化和自燃。（1）煤粉的濃度。煤粉和空氣混合到一定濃度時(shí)會(huì)因明火或煤粉沉積物自燃而引起爆炸。但只要多灰、多水、揮發(fā)分小于10% 煤粉就不易爆炸。（2）煤粉細(xì)度。煤粉越細(xì)，爆炸危險(xiǎn)性越大。對(duì)于煙煤，其粒徑大于0.1mm時(shí)幾乎不會(huì)發(fā)生爆炸；但在煤粉制備過(guò)程中，除塵器及管道內(nèi)積聚的煙煤粉粒，其粒徑小于0.833mm時(shí)處于燃爆范圍。（3）揮發(fā)分含量。揮發(fā)分高，產(chǎn)生爆炸可能性大。對(duì)于無(wú)煙煤，因其揮發(fā)分小于10%，一般可不考慮其爆炸性。但當(dāng)揮發(fā)分大于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氧氣濃度

燃料要充分燃燒，要有充足的氧氣。通常若氧氣的濃度小于14%，煤粉不能繼續(xù)燃燒；但若氧氣的濃度在16%以上，就易引起燃爆事故。注意當(dāng)煤粉烘干介質(zhì)采用熟料冷卻機(jī)的熱風(fēng)時(shí)，因其氧含量約為21%，須采取配套的防燃爆措施。多起事故總結(jié)：煤粉制備中在沒(méi)有安全防護(hù)的情況下開倉(cāng)卸煤，煤粉倉(cāng)內(nèi)氧含量陡增，極易產(chǎn)生燃爆，傷害工人。

1.3引燃（爆）能量

煤粉制備中，引燃（爆）能量就是火花或明火；而濃度范圍在1200～20009/m3之間，在這一濃度范圍其火源隱患主要有：（1）烘干熱風(fēng)帶來(lái)的火源；（2）長(zhǎng)期堆積的煤粉氧化后使局部溫度升高而自燃起火；（3）系統(tǒng)固靜電積累引起的火花；（4）其它外部火源。如果煤粉料層堆積較厚，煤粉會(huì)在較低的溫度下發(fā)生自燃。當(dāng)達(dá)到煤粉的著火溫度時(shí)，會(huì)急劇燃燒，若熱量不能及時(shí)散發(fā)，會(huì)產(chǎn)生爆炸。因此在煤粉制備系統(tǒng)中，必須嚴(yán)格控制有關(guān)部位的溫度指標(biāo)。如煤磨入口熱風(fēng)溫度應(yīng)小于300℃，煤磨出口氣粉混合物的溫度應(yīng)控制在高于露點(diǎn)30—50℃范圍內(nèi)。此外，氣粉混合物流速也應(yīng)控制在合適的范圍。因?yàn)槿袅魉龠^(guò)低，氣粉流動(dòng)不暢，會(huì)產(chǎn)生沉積而引起自燃；流速過(guò)高，會(huì)引起靜電火花而導(dǎo)致煤粉爆炸。

2、煤粉倉(cāng)火災(zāi)事故的預(yù)防

依據(jù)煤粉倉(cāng)的燃燒和爆炸條件，在火災(zāi)事故防控中我們只要控制三個(gè)條件中的一條，爆炸便不會(huì)發(fā)生。所以預(yù)防煤粉倉(cāng)爆炸的措施也主要是從以下三條入手。

2.1降低煤粉倉(cāng)內(nèi)可燃?xì)怏w濃度

控制煤粉倉(cāng)中的瓦斯等烷烴氣體是煤粉在升溫過(guò)程中解析、氧化分解而來(lái)的可燃?xì)怏w。煤粉倉(cāng)內(nèi)的主要可燃?xì)怏wCO的來(lái)源有兩處：①煤粉在倉(cāng)內(nèi)低溫氧化產(chǎn)生；②熟料煅燒過(guò)程中，由輸送給煤磨的熱源帶入。所以預(yù)防的措施至少要有以下幾條：（1）抽風(fēng)設(shè)備要在煤粉倉(cāng)錐體和項(xiàng)部產(chǎn)生的高溫混合可燃?xì)怏w時(shí)能夠及時(shí)排出，確保其濃度控制在報(bào)警設(shè)定指標(biāo)以內(nèi)；（2）保證攪拌設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)以使煤粉在倉(cāng)內(nèi)不留死角，不為煤粉提供足夠長(zhǎng)的氧化時(shí)間。

2.2烘干熱源溫度的控制措施

煤磨的供熱有一定的溫度變化范圍，這就要求負(fù)壓下的熱風(fēng)速度和供給量也要有一個(gè)變化范圍，所以輸送給煤磨的熱源必須有一個(gè)內(nèi)錐體設(shè)計(jì)合理的沉降室（干擾式分離器），使其熱風(fēng)中帶火星塵粒能夠在其內(nèi)部旋轉(zhuǎn)并被有效收留，防止火源進(jìn)入煤磨內(nèi)。同時(shí)，進(jìn)風(fēng)管道與沉降室的連接處要偏離沉降室筒體中心線，這有利于熱風(fēng)在沉降室內(nèi)能夠產(chǎn)生較好的旋流狀態(tài)。

至于管道本身，也應(yīng)設(shè)計(jì)成帶一定角度防止大顆粒火星料進(jìn)入煤磨。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，煤炭在常溫下就有CO出現(xiàn)，其量隨著煤溫的升高而急劇上升，一旦超過(guò)自熱的臨界溫度（60～800℃），煤溫急劇地上升，特別在自燃過(guò)程中（煙煤著火點(diǎn)為320--380℃），CO產(chǎn)生的量較多、產(chǎn)生的速度較快。所以煤磨出磨風(fēng)溫在（煙）煤質(zhì)比較干燥、揮發(fā)分較高、灰分較低30%的情況下，要小于60℃。實(shí)驗(yàn)證明，在CO呈緩慢增加現(xiàn)象時(shí)，說(shuō)明煤的自熱溫度還在100℃以下；如果增加得比較快，那么可能就是100～160℃之間：如果是急劇上升，那么就可能在160℃以上了，并且很快就會(huì)發(fā)展到明火燃燒。

2.3氧氣濃度的控制措施

在確認(rèn)煤粉倉(cāng)熱電偶沒(méi)有故障的情況下，一旦溫度超過(guò)報(bào)警設(shè)定值60℃，并且有上升趨勢(shì)，應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，止煤停磨對(duì)煤粉倉(cāng)進(jìn)行安全處理。處理方案可參考如下：

第一步：關(guān)閉烘干熱風(fēng)閥門，止煤、停煤磨，開始排空煤粉倉(cāng)工作（此時(shí)窯投料量應(yīng)隨煤倉(cāng)噸位和轉(zhuǎn)子負(fù)荷率下降而逐漸減少），無(wú)關(guān)人員撤離到安全地帶。

第二步：倉(cāng)內(nèi)煤粉還剩下正常倉(cāng)重的l/3時(shí)，關(guān)閉煤倉(cāng)錐體壓縮空氣吹風(fēng)閥，停止向倉(cāng)內(nèi)供風(fēng)，減少氧氣濃度，觀察各熱電偶溫度升高情況，并做好記錄。煤粉倉(cāng)位下降的過(guò)程中，一般倉(cāng)內(nèi)溫度還將繼續(xù)升高。當(dāng)快要達(dá)到80℃時(shí)，關(guān)停煤粉倉(cāng)小袋收塵器和煤磨系統(tǒng)主排風(fēng)機(jī)，迅速向倉(cāng)內(nèi)噴入高壓二氧化碳?xì)怏w，繼續(xù)觀察倉(cāng)溫。如果倉(cāng)溫還在高位或通二氧化碳?xì)怏w管道表面的凝霜消退，說(shuō)明二氧化碳的氣體量不夠，或者前面噴入的氣體已用完，此時(shí)需要重新繼續(xù)噴灌，直到煤粉倉(cāng)溫度下降到不超過(guò)環(huán)境溫度lO℃以內(nèi)時(shí)，方可重新開啟煤磨生產(chǎn)。在這里務(wù)必強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，即煤粉倉(cāng)溫度雖然在下降，但如果不低于自熱臨界溫度60℃就重新開磨制備煤粉，以此希望用低溫煤粉來(lái)降低倉(cāng)溫，可能照樣會(huì)發(fā)生爆炸事故！因開啟風(fēng)機(jī)后，可能將噴入倉(cāng)內(nèi)（下轉(zhuǎn)246頁(yè)） （上接244頁(yè)）的二氧化碳?xì)怏w排出，同時(shí)將新鮮空氣帶入，煤粉可能重新產(chǎn)生自燃現(xiàn)象，而新制備的煤粉彌漫懸浮于倉(cāng)內(nèi)整個(gè)空間，極易釋放出可燃成份，從而改變了氣體發(fā)生爆炸的下位界限，一旦同時(shí)具備了爆炸的三個(gè)條件，爆炸是不可避免的。

3、煤粉倉(cāng)火災(zāi)事故的處理

3.1隔絕空氣降低氧濃度。發(fā)現(xiàn)倉(cāng)內(nèi)溫度升高或者著火要將氮?dú)馔ㄟ^(guò)膠管充入煤粉倉(cāng)內(nèi)，不要過(guò)于靠近煤粉表面，以免擾動(dòng)靜態(tài)的煤粉，引起爆炸。既起到了隔絕空氣的作用，又迅速降低了煤粉表面溫度。

3.2外部降溫降低倉(cāng)內(nèi)溫度。發(fā)現(xiàn)著火要對(duì)煤粉倉(cāng)的表面殼體噴水降溫，表面殼體保持濕潤(rùn)，利于水分的蒸發(fā)，有助于煤粉熱量的散失。待煤粉倉(cāng)殼體溫度正常穩(wěn)定，不再有燃燒跡象時(shí)，提前開磨，在無(wú)熱風(fēng)條件下生產(chǎn)部分煤粉，繼續(xù)存儲(chǔ)，并正常使用。

3.3倉(cāng)內(nèi)噴水直接滅火降溫。將霧化較好的水通過(guò)防爆閥，盡量均勻向倉(cāng)內(nèi)噴灑，水分在煤粉表面得到蒸發(fā)，降溫效果會(huì)非常顯著。但不可用水流直接噴灑，這樣回轉(zhuǎn)窯點(diǎn)火升溫時(shí)煤粉使用會(huì)非常困難。

3.4加強(qiáng)監(jiān)控提前處置。在煤粉倉(cāng)上部增加一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，便于掌握倉(cāng)內(nèi)煤粉溫度是否得到控制和變化。出現(xiàn)臨時(shí)性停止生產(chǎn)超過(guò)12h，中控操作員應(yīng)密切注意煤粉倉(cāng)溫度的變化，出現(xiàn)高溫和著火要每隔4 小時(shí)投入半瓶液態(tài)氮?dú)?，并將兩個(gè)煤粉輸入口密封，殼體開始灑水。

結(jié)語(yǔ)：

4.1企業(yè)在重新啟用煤粉制備和儲(chǔ)存系統(tǒng)時(shí)，必須清理易積煤的死角，要對(duì)工人的操作規(guī)程和安全防范措施進(jìn)行再?gòu)?qiáng)調(diào)再學(xué)習(xí)。確保發(fā)生火災(zāi)能夠及時(shí)處置，滅早、滅小。

4.2煤粉倉(cāng)的火災(zāi)事故，要提前預(yù)警，及時(shí)處理。企業(yè)要開展經(jīng)常性的應(yīng)急演練，特別對(duì)于煤粉制備系統(tǒng)不得馬虎，崗位人員要熟知設(shè)備故障征兆，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，要正確分析原因，迅速拿出意見，采取行動(dòng)，以保障人員安全。

4.3火災(zāi)事故預(yù)防為主。處理煤粉倉(cāng)著火不是最佳辦法，企業(yè)加強(qiáng)物防和技防手段防范火災(zāi)，一線工人在平時(shí)操作中要嚴(yán)格按規(guī)程操作，確保不發(fā)生火災(zāi)。

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