制粉系統(tǒng)煙氣爐熄火的原因及改進(jìn)措施

覃寧寧(廣西柳州鋼鐵(集團(tuán))有限公司，廣西 柳州 545000)

0 引言

煤粉制備對(duì)高爐噴煤而言是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，制粉系統(tǒng)的生產(chǎn)穩(wěn)定很大程度上也會(huì)影響到高爐的穩(wěn)定順行。煙氣爐熄火的現(xiàn)象在噴吹車間制粉崗位時(shí)有發(fā)生，煙氣爐熄火后可能會(huì)導(dǎo)致制粉系統(tǒng)內(nèi)部的煤氣與空氣混合后遇高溫發(fā)生爆炸以及未燃煤氣泄漏、中毒等事故，這對(duì)整個(gè)制粉系統(tǒng)的安全生產(chǎn)是一個(gè)很大的安全隱患，為避免類似事件發(fā)生，噴吹車間針對(duì)煙氣爐熄火的情況組織了攻關(guān)小隊(duì)進(jìn)行了分析并提出了一系列的改進(jìn)措施，現(xiàn)將車間近兩年關(guān)于煙氣爐熄火的研究、改進(jìn)情況進(jìn)行分析總結(jié)。

1 制粉系統(tǒng)煙氣爐熄火的危害和原因分析

1.1 煙氣爐的結(jié)構(gòu)和熄火的危害

目前噴吹車間使用的煙氣爐均為臥式煙氣爐，其由燃燒器(燒嘴)、阻火墻、燃燒室及混合室等組成，其中，燃燒器由高爐煤氣進(jìn)口、助燃空氣進(jìn)口組成，同時(shí)設(shè)有用焦?fàn)t煤氣入口[1]。燃燒室作為燃燒的主要部位，由耐火磚砌筑而成，燃燒室設(shè)有熱電偶及傳感器，對(duì)爐膛溫度、壓力進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)?；旌鲜覟楦邷?zé)煔馀c低溫廢氣(熱風(fēng)爐廢氣)混合場(chǎng)所，混合均勻后的合格煙氣經(jīng)煙氣總管進(jìn)入磨煤機(jī)。煙氣爐燃燒采用的是焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣。高爐煤氣無(wú)色、無(wú)味、有劇毒、易燃易爆。一旦煤氣在與空氣(或氧氣)混合達(dá)到一定比例，在一定條件下瞬間燃燒發(fā)出光和熱，燃燒生成的氣體受高熱作用溫度急劇上升，體積猛烈膨脹，造成壓力沖擊波，也就是會(huì)發(fā)生燃燒爆炸。煙氣爐熄火不僅會(huì)造成制粉系統(tǒng)內(nèi)部的煤氣與空氣混合后遇高溫發(fā)生爆炸，使整個(gè)制粉系統(tǒng)受到破壞甚至是產(chǎn)生二次爆炸；另外煤氣中的一氧化碳泄漏到系統(tǒng)外部，還會(huì)造成周圍人員煤氣中毒事故，危及人的生命安全。所以在整個(gè)制粉系統(tǒng)的生產(chǎn)中如何避免因煙氣爐熄火而發(fā)生事故顯得尤為重要。高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣爆炸濃度極限和著火溫度如表1所示。

表1 高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣爆炸濃度極限和著火溫度表

煙氣爐的工藝流程圖如圖1所示。

圖1 煙氣爐的工藝流程圖

1.2 煙氣爐熄火的原因分析

根據(jù)煤氣的性質(zhì)和燃燒的條件以及實(shí)際生產(chǎn)的情況我們總結(jié)出了以下六個(gè)煙氣爐熄火的原因：

(1)人為操作因素：操作工在操作過程中制粉系統(tǒng)負(fù)壓太大、煤氣閥門開度過大(氧含量不足)或者過小(煤氣量不足)等造成煙氣爐熄火。

(2)高爐煤氣管路內(nèi)煤氣壓力變化大造成煙氣爐熄火。高爐煤氣管道內(nèi)煤氣壓力太小，煙氣爐內(nèi)煤氣量不足造成煙氣爐熄火或者高爐煤氣管路內(nèi)煤氣壓力太大，煙氣爐內(nèi)煤氣量富余大造成熄火。

(3)煙氣爐燒嘴的維護(hù)。煙氣爐燒嘴長(zhǎng)期不清理，雜質(zhì)堵塞，造成煙氣爐熄火。

(4)助燃風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)閥門開過大吹滅燒嘴火焰或者閥門開度太小造成煙氣爐內(nèi)供氧不足造成熄火(開、停機(jī)時(shí)易出現(xiàn)該情況)。

(5)焦?fàn)t煤氣管路堵塞，焦?fàn)t煤氣壓力不足，造成煙氣爐熄火(系統(tǒng)停機(jī)狀態(tài)下易出現(xiàn)該情況)。

(6)煙氣爐本身故障(爐膛蓄熱不足、磚墻坍塌等情況)。

2 改進(jìn)措施

2.1 崗位人員素質(zhì)提高

所有制粉崗位人員均重新培訓(xùn)并經(jīng)煤氣知識(shí)的理論和實(shí)踐考核，合格后方可上崗。定期組織崗位工學(xué)習(xí)安全操作規(guī)程、技術(shù)操作規(guī)程并考試，強(qiáng)化職業(yè)素質(zhì)教育，對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行重新辨識(shí)，要求各制粉班組將各應(yīng)急操作內(nèi)容紙質(zhì)化放到崗位顯眼處，方便職工隨時(shí)學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提高職工安全意識(shí)、職業(yè)操作素質(zhì)和應(yīng)急處理能力，避免職工誤操作的出現(xiàn)。同時(shí)每季度至少進(jìn)行一次應(yīng)急安全操作演練，提升職工的實(shí)踐技能。

2.2 設(shè)置聲光報(bào)警程序

在程序中設(shè)定煤氣壓力聲光報(bào)警，高爐煤氣壓力小于2 kPa、煤氣壓力波動(dòng)大于5 kPa時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警并文字閃爍提示操作人員注意查看煤氣壓力情況和煙氣爐燃燒情況，并根據(jù)實(shí)際情況作出相應(yīng)操作。

2.3 增加煙氣爐熄火連鎖保護(hù)

(1)當(dāng)煙氣爐低于650 ℃或高爐煤氣壓力低于2 kPa時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警并文字閃爍提示操作人員及時(shí)調(diào)整煙氣爐參數(shù)。

(2)當(dāng)煙氣爐溫度低于600 ℃時(shí)或高爐煤氣壓力低于1.5 kPa時(shí)(時(shí)間大于5 s時(shí))發(fā)出聲光報(bào)警并連鎖：

①關(guān)閉高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣切斷閥；

②高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥開度關(guān)到3%；

③助燃風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)停機(jī)；

④煙氣總管切斷閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥關(guān)至5%；

⑤打開煙囪、旁通切斷閥、廢氣自循環(huán)調(diào)節(jié)閥；

⑥同時(shí)全停給料機(jī)、磨機(jī)。以上連鎖可以達(dá)到保護(hù)整個(gè)制粉系統(tǒng)，防止爆炸發(fā)生的目的。

2.4 完善現(xiàn)有的技術(shù)操作規(guī)程

完善現(xiàn)有的技術(shù)操作規(guī)程，尤其是煙氣爐火熄滅后的吹掃具體步驟逐一細(xì)化，增加煙氣爐火熄滅后應(yīng)急處理措施預(yù)案，并定期進(jìn)行安全操作演練[2]?；謴?fù)使用氮?dú)獯祾哐b置：煙氣爐熄火后，先用氮?dú)獯祾?5 min，置換出煙氣爐內(nèi)殘余煤氣后，再用空氣吹掃15 min置換出氮?dú)夂蠓娇蛇M(jìn)行重新點(diǎn)火。

2.5 避免煙氣爐蓄熱不足熄火

在制粉系統(tǒng)的開、停機(jī)過程中，系統(tǒng)內(nèi)易出現(xiàn)負(fù)壓波動(dòng)大的情況，特別是開機(jī)前煙氣爐未能得到充分燃燒蓄熱時(shí)，極有可能就會(huì)造成煙氣爐熄火的情況，所以在整個(gè)制粉系統(tǒng)開機(jī)前一定要考慮到煙氣爐的燃燒蓄熱情況，盡可能的采用低負(fù)壓操作，保持整個(gè)開機(jī)過程中負(fù)壓平穩(wěn)，慢慢將整個(gè)制粉系統(tǒng)內(nèi)部的空氣置換掉，降低系統(tǒng)內(nèi)氧含量，同時(shí)保持煙氣爐穩(wěn)定順行[3]。制粉系統(tǒng)在正常生產(chǎn)狀態(tài)下煙氣爐的溫度應(yīng)不低于800 ℃。

2.6 調(diào)節(jié)爐內(nèi)最佳空燃比

定期對(duì)磨機(jī)入口處的干燥氣進(jìn)行取樣分析，對(duì)干燥氣異常情況作出及時(shí)調(diào)整，優(yōu)化各項(xiàng)操作參數(shù)；同時(shí)增加熱風(fēng)爐廢氣流量報(bào)警，防止熱風(fēng)爐廢氣量變化導(dǎo)致噴煤煙氣爐煙氣溫度異常上升，保持煙氣爐穩(wěn)定燃燒，供氣均勻平穩(wěn)，爐內(nèi)壓力呈微負(fù)壓狀態(tài)，磨機(jī)入口氧含量在規(guī)程范圍內(nèi)。

2.7 加強(qiáng)設(shè)備點(diǎn)檢和維護(hù)

加強(qiáng)對(duì)煙氣爐燒嘴燃燒情況的檢查，定期清理燒嘴，防止雜質(zhì)堵塞，做好維護(hù)記錄；經(jīng)常檢查焦?fàn)t煤氣壓力、點(diǎn)火槍情況；保持各閥門開關(guān)靈活、到位，儀表指示靈敏；另外發(fā)現(xiàn)爐區(qū)周圍所有易燃易爆物品，要及時(shí)清理，消除隱患，保持爐區(qū)整潔。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過不斷的完善和改進(jìn)后，我車間已持續(xù)一年多未發(fā)生過制粉煙氣爐熄火的現(xiàn)象，磨機(jī)入口氧含量均在規(guī)程范圍內(nèi)。采用煙氣爐熄火連鎖保護(hù)程序，避免了因煙氣爐熄火后各煤氣閥門不及時(shí)關(guān)閉造成系統(tǒng)燃爆或者煤氣中毒事故發(fā)生。

要求實(shí)現(xiàn)煙氣爐火焰成像監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)點(diǎn)火，系統(tǒng)采用紅外CCD攝像機(jī)，通過特種耐高溫寶石鏡頭，基于小孔成像原理，通過氣冷/水冷等保護(hù)措施和高溫固化處理等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣爐的燃燒工況進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)視與分析。攝像槍能夠長(zhǎng)時(shí)間在高溫狀態(tài)下連續(xù)監(jiān)控，煙氣爐內(nèi)燃燒狀況可通過視頻圖像實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)測(cè)火焰在煙氣爐內(nèi)壁分布的情況，并根據(jù)分布情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整、改進(jìn)，保證煙氣均勻穩(wěn)定。再配套專用的“計(jì)算機(jī)火焰熄火報(bào)警智能分析軟件”，可實(shí)現(xiàn)火焰熄火報(bào)警，并提供報(bào)警開關(guān)量供現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)，使崗位工能夠在現(xiàn)有監(jiān)控畫面上及時(shí)發(fā)現(xiàn)火焰熄火報(bào)警信息，以及時(shí)采取正確措施，防止安全事故發(fā)生。設(shè)置煙氣爐、熱風(fēng)爐廢氣成分分析系統(tǒng)，分析成分除了現(xiàn)有的氧氣監(jiān)測(cè)，另外增加CO成分監(jiān)測(cè)(采用激光在線式檢測(cè)方式)；尋找最佳空燃比，保證制粉干燥氣成分的穩(wěn)定。