運(yùn)煤系統(tǒng)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分的探討和應(yīng)用

金晶

（中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院有限公司 湖北武漢 430071）

1 爆炸性粉塵環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域劃分

根據(jù)GB 50058—2014《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定：

2.1 爆炸危險(xiǎn)區(qū)域應(yīng)根據(jù)爆炸性粉塵環(huán)境出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間分為20區(qū)、21區(qū)、22區(qū)，分區(qū)應(yīng)符合下列規(guī)定：

120區(qū)應(yīng)為空氣中的可燃性粉塵云持續(xù)地或長(zhǎng)期地或頻繁地出現(xiàn)于爆炸性環(huán)境中的區(qū)域；

221區(qū)應(yīng)為在正常運(yùn)行時(shí)，空氣中的可燃性粉塵云很可能偶爾出現(xiàn)于爆炸性環(huán)境中的區(qū)域；

322區(qū)應(yīng)為在正常運(yùn)行時(shí)，空氣中的可燃粉塵云一般不可能出現(xiàn)于爆炸性粉塵環(huán)境中的區(qū)域，即使出現(xiàn)，持續(xù)時(shí)間也是短暫的。

本條對(duì)爆炸性粉塵環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域劃分的規(guī)定與IEC60079-10-2標(biāo)準(zhǔn)中3.25條中的劃分規(guī)定一致。

2 工程應(yīng)用

以下就菲律賓美薩美斯3×135MW燃煤電站工程運(yùn)煤系統(tǒng)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分進(jìn)行說明。菲律賓美薩美斯3×135MW燃煤電站位于菲律賓東美薩美斯省維拉努埃瓦市的菲佛德克工業(yè)區(qū)內(nèi)，本期建設(shè)3×135MW機(jī)組，預(yù)留擴(kuò)建場(chǎng)地。本工程采用循環(huán)流化床鍋爐，運(yùn)煤系統(tǒng)按三臺(tái)鍋爐為一個(gè)單元設(shè)計(jì)，采用程序控制。

2.1 煤質(zhì)分析資料

表1

2.2 鍋爐耗煤量

表2

2.3 運(yùn)煤系統(tǒng)設(shè)簡(jiǎn)述

本工程燃煤全部為海運(yùn)來煤，由碼頭卸煤設(shè)施將煤運(yùn)至廠內(nèi)接口1號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)。廠內(nèi)設(shè)2座條形煤場(chǎng)，總貯量可滿足3臺(tái)鍋爐燃用設(shè)計(jì)煤種連續(xù)運(yùn)行30d的耗煤量。每座煤場(chǎng)上設(shè)有干煤棚，跨度100m，長(zhǎng)度95m。運(yùn)煤系統(tǒng)碎煤機(jī)室布置在煤場(chǎng)后上煤系統(tǒng)中，帶式輸送均為雙路布置，一路運(yùn)行，一路備用，并具有雙路同時(shí)運(yùn)行的條件。帶式輸送機(jī)采用難燃EP帶。

運(yùn)煤系統(tǒng)工藝流程圖如圖1所示。

圖1

2.4 危險(xiǎn)評(píng)估

2.4.1 燃料分析

本工程燃煤為褐煤。根據(jù)《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》，褐煤（生褐煤）危險(xiǎn)性質(zhì)在“非”，粉塵分級(jí)為IIIB。褐煤具有水分大、揮發(fā)成分高、空氣中易風(fēng)化碎裂的特性，故燃煤在輸送過程中易碎形成粉塵并發(fā)生自燃。本工程燃煤在從印尼運(yùn)輸?shù)诫姀S的期間會(huì)向煤堆進(jìn)行噴水以增加表面水分防止自燃及揚(yáng)塵。

2.4.2粉塵源

粉塵有兩個(gè)主要形成階段，即粉塵產(chǎn)生和粉塵的排放過程。煤粉塵產(chǎn)生的主要原因是沖擊或磨損。此外，煤粉塵產(chǎn)生過程會(huì)受物料特性的影響，如硬度、粒度分布、顆粒密度和濕度，以及工藝參數(shù)如機(jī)械加工、煤流運(yùn)動(dòng)及處理程度等。粉塵一旦產(chǎn)生，就有可能產(chǎn)生排放。

2.4.3 爆炸風(fēng)險(xiǎn)

著火的三要素為：可燃性粉塵、熱量、氧氣，這三點(diǎn)必須同時(shí)發(fā)生才能引起火災(zāi)。而要發(fā)生粉塵爆炸，必須同時(shí)具備以下五種必要的元素：可燃性粉塵、熱量、氧氣、懸浮粉塵濃度在可燃極限內(nèi)、受限空間，缺少任何一個(gè)要素都不會(huì)發(fā)生爆炸的傳播。

煤作為一種主要燃料，必須滿足粉塵顆粒大小和數(shù)量的要求才能形成粉塵爆炸性環(huán)境。對(duì)于褐煤來說，其粉塵平均粒徑在2～3μm之間，才能形成粉塵爆炸的危險(xiǎn)。本工程原煤粒徑≤50mm（其中≤20%的＜2mm），雖然褐煤是可燃的，但仍然需要破碎成足量的粉塵顆粒才具有能產(chǎn)生粉塵爆炸的危險(xiǎn)。

褐煤粉塵云最低引燃溫度為450℃，高溫表面堆積粉塵層（5mm）的引燃溫度為260℃。而本工程運(yùn)煤系統(tǒng)的電氣設(shè)備表面溫升不會(huì)超過200℃，這個(gè)溫度比煤粉著火的溫度低得多，因此褐煤粉塵云不會(huì)被引燃。

2.5 運(yùn)煤系統(tǒng)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分

2.5.1 轉(zhuǎn)運(yùn)站

圖2

轉(zhuǎn)運(yùn)站每個(gè)落料點(diǎn)分別設(shè)置了一臺(tái)脈沖袋式除塵器，布置在除塵設(shè)備間。除塵系統(tǒng)將從導(dǎo)料槽及落煤管抽風(fēng)，使之產(chǎn)生負(fù)壓以防煤塵外逸。除塵器的運(yùn)行與對(duì)應(yīng)的帶式輸送機(jī)聯(lián)鎖。帶式輸送機(jī)導(dǎo)料槽內(nèi)部設(shè)有干霧抑塵裝置。

圖1中“A”為導(dǎo)料槽及落煤管內(nèi)部區(qū)域?yàn)?1區(qū)。煤流在落煤管內(nèi)產(chǎn)生的是負(fù)壓，只有當(dāng)除塵器及干霧抑塵裝置都故障的情況下才可能會(huì)在落煤管入料口的頭部、導(dǎo)料槽與帶式輸送機(jī)之間的間隙（“B”“C”區(qū)域）產(chǎn)生少量的粉塵外溢。因此，將“B”“C”區(qū)域處輻射1m范圍內(nèi)的區(qū)域劃分為22區(qū)，落煤管頂部的頭部漏斗開口處輻射1.5m的范圍內(nèi)的區(qū)域劃分為22區(qū)。

為防止粉塵在轉(zhuǎn)運(yùn)站其它區(qū)域表面堆積，轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)設(shè)有水沖洗系統(tǒng)定期清掃?；谟行У某龎m措施及電廠運(yùn)行管理，可抑制粉塵堆積而形成爆炸性粉塵環(huán)境的危險(xiǎn)，因此轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)其它區(qū)域劃分為非危險(xiǎn)區(qū)域。

2.5.2 碎煤機(jī)室（見圖3）

齒輥破碎機(jī)在運(yùn)行時(shí)齒輥擠壓煤塊的速度較低，因此產(chǎn)生的粉塵較少?？紤]在設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的粉塵爆炸濃度較低，所以標(biāo)記“A”的設(shè)備內(nèi)部區(qū)域劃分為21區(qū)。同轉(zhuǎn)運(yùn)站一樣，將“B”“C”導(dǎo)料槽與帶式輸送機(jī)間的間隙處輻射1m范圍內(nèi)的區(qū)域劃分為22區(qū)。落煤管頂部的頭部開口處輻射1.5m的范圍內(nèi)的區(qū)域劃分為22區(qū)。

為防止粉塵在碎煤機(jī)室其它區(qū)域表面堆積，碎煤機(jī)室內(nèi)設(shè)有水沖洗系統(tǒng)定期清掃?；谟行У某龎m措施及電廠運(yùn)行管理，可抑制粉塵堆積而形成爆炸性粉塵環(huán)境的危險(xiǎn)，因此碎煤機(jī)室內(nèi)其它區(qū)域劃分為非危險(xiǎn)區(qū)域。

2.5.3 煤場(chǎng)區(qū)域

每座煤場(chǎng)內(nèi)設(shè)有一臺(tái)斗輪堆取料機(jī)進(jìn)行堆取料作業(yè)。煤場(chǎng)干煤棚內(nèi)設(shè)置噴水抑塵系統(tǒng)及溫度檢測(cè)裝置，以控制煤塵的飛揚(yáng)并降低煤堆溫度，防止煤堆自燃。干煤棚兩端為敞開結(jié)構(gòu)形式，具有良好自燃通風(fēng)條件，因此煤場(chǎng)劃分為非危險(xiǎn)區(qū)域。

圖3

2.5.4 運(yùn)煤棧橋

帶式輸送機(jī)在棧橋中運(yùn)行時(shí)，煤是靜止堆放在膠帶上的無粉塵產(chǎn)生，僅可能會(huì)出現(xiàn)飄落的煤粉形成粉塵。運(yùn)煤棧橋采用封閉結(jié)構(gòu)，防止粉塵外漏及煤粉干燥。此外，轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)導(dǎo)料槽的干霧抑塵裝置可對(duì)煤進(jìn)行加濕，有利于煤粉形成塊而抑制其形成粉塵。

棧橋兩側(cè)的窗戶具有良好的自燃通風(fēng)條件，且棧橋內(nèi)設(shè)有沖洗水裝置，定期對(duì)棧橋內(nèi)進(jìn)行水沖洗防止粉塵堆積。基于這些有效的除塵措施及電廠管理，可抑制粉塵堆積而形成爆炸性粉塵環(huán)境的危險(xiǎn)，因此棧橋區(qū)域劃分為非危險(xiǎn)區(qū)域。

3 防止粉塵危害管理實(shí)踐方式

（1）電廠任命煤粉塵管理員，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)粉塵控制程序的實(shí)施。

（2）為所有員工提供基本的培訓(xùn)，以確保員工知曉所在工作環(huán)境的煤粉塵的危害。培訓(xùn)應(yīng)包括除塵、識(shí)別和預(yù)防可燃粉塵的危害。

（3）建立適當(dāng)?shù)墓芾沓绦虮３肿鳂I(yè)內(nèi)區(qū)域無粉塵堆積。在每次運(yùn)煤作業(yè)完成后，系統(tǒng)安全關(guān)閉時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)站、碎煤機(jī)室及棧橋等運(yùn)煤系統(tǒng)車間內(nèi)進(jìn)行水沖洗。

（4）建立運(yùn)煤系統(tǒng)設(shè)施粉塵控制設(shè)備清單，其清單信息包括設(shè)備的銘牌數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、檢查過程、測(cè)試和維護(hù)頻率等。

（5）建立火源控制制度，如禁止吸煙和限制在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)使用火花生產(chǎn)作業(yè)。

（6）制定電廠定期審計(jì)、檢查和審查維護(hù)管理計(jì)劃。

4 結(jié)論

對(duì)于要求執(zhí)行IEC60079-10標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分的涉外工程，運(yùn)煤系統(tǒng)應(yīng)注意將劃分在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的機(jī)械設(shè)備電機(jī)按標(biāo)準(zhǔn)要求選用防爆電機(jī)，電氣元件采用防爆型。