0前言

　　無(wú)論水泥、冶金還是電力工業(yè)，都要消耗大量的燃煤作為燃料，隨著煤粉制粉工藝技術(shù)的發(fā)展，煤粉制粉系統(tǒng)已由傳統(tǒng)的兩級(jí)收塵改為一級(jí)收塵，粉磨設(shè)備也由傳統(tǒng)的球磨機(jī)改為效率更高的立式磨，收塵器也成為了主要的工藝設(shè)備之一。但由于煤粉其自身存在的易燃易爆特性，因此安全問(wèn)題就顯得至關(guān)重要。

　　1煤粉及煤粉制備系統(tǒng)的廢氣特性

　　1.1煤粉的自燃與爆炸特性

　　積存的煤粉與空氣中的氧氣長(zhǎng)期接觸氧化時(shí)會(huì)發(fā)熱使溫度升高，溫度升高又會(huì)加劇煤粉的進(jìn)一步氧化，在散熱不良時(shí)會(huì)使氧化過(guò)程不斷加劇，最后使溫度達(dá)到煤的燃點(diǎn)而引起煤粉的自燃。在煤粉制粉系統(tǒng)中，煤粉是由輸送煤粉的氣體和煤粉混合成的云霧狀的混合物，它一旦遇到火花就會(huì)使火源擴(kuò)大而產(chǎn)生數(shù)倍大氣壓的大氣壓力，從而造成煤粉的爆炸。

　　影響煤粉爆炸的因素很多，如揮發(fā)份含量、煤粉細(xì)度、氣體混合物的濃度、溫度、濕度、輸送煤粉的氣體中氧的成分比例等。

　　(1)一般認(rèn)為，揮發(fā)份大于l0％，其值越大，越易爆炸，揮發(fā)份大于25％的煤粉(如煙煤)，很容易自燃，爆炸的可能性大大增加。

　　(2)煤粉越細(xì)越容易自燃和爆炸，粒徑小于80μm的易于燃爆。

　　(3)煤粉濃度是影響煤粉爆炸的重要因素。煤粉濃度大于3～4kg/m3(空氣)或小于0.32～0.47㎏/m3(空氣)時(shí)不容易爆炸。因?yàn)槊悍蹪舛忍?，氧濃度太小；而煤粉濃度太低，缺少可燃物。新型煤粉制粉系統(tǒng)采用立式磨，煤粉濃度在0.50～1.0kg/m3(空氣)之間，發(fā)生爆炸的可能性非常大。

　　(4)煤粉的著火溫度：500～530℃，自燃溫度：140～350℃。

　　1.2煤粉制粉系統(tǒng)廢氣特性

　　在新的煤粉制備系統(tǒng)中，收塵器已不僅是一臺(tái)環(huán)保設(shè)備，而是一臺(tái)重要的工藝設(shè)備，一般煤粉制備系統(tǒng)的廢氣具有以下特點(diǎn)：

　　(1)含塵濃度較高，不管是立式磨還是風(fēng)掃磨，廢氣濃度一般都在爆炸范圍內(nèi)；

　　(2)煤粉成品的粒度細(xì)，粒度小于80μm的占80％；

　　(3)煙氣中氧氣含量視烘干熱風(fēng)來(lái)源不同而有差異，以水泥廠來(lái)自窯頭篦冷機(jī)或窯尾預(yù)熱器的熱風(fēng)作烘干介質(zhì)，熱風(fēng)的成分與空氣相近，含氧量?jī)煞N熱源不等，煤磨廢氣的氧氣含量自然也有差異。

　　1.3煤粉制粉系統(tǒng)火源隱患

　　在帶烘干粉磨的煤粉制備系統(tǒng)中，存在以下幾種火源隱患：

　　(1)來(lái)自烘干熱風(fēng)氣流帶來(lái)的火源；

　　(2)系統(tǒng)中某些地方長(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)因靜電積累引起的火花；

　　(4)其它外部火源。

　　2工藝設(shè)計(jì)上采取的措施

　　(1)影響煤粉爆炸的因素中，一個(gè)很重要的因素是輸送煤粉的氣體中氧的成分比例，只要很好的控制氧的比例，就能有效的降低爆炸的可能。通常情況下，煤粉烘干熱源有兩個(gè)地方，一是窯頭篦冷機(jī)，二是窯尾。兩種熱源的氧含量相差很大。經(jīng)分析，篦冷機(jī)廢氣中O2體積含量達(dá)21％，與空氣中比例相近，而出磨后輸送煤粉廢氣的比例仍高達(dá)約17％，尾廢氣的O2含量?jī)H有4.5％，而出磨后輸送煤粉廢氣的比例約7％，這樣比例的氣體，對(duì)爆炸能夠起到很好的制約作用。因此設(shè)計(jì)中烘干用熱風(fēng)建議從窯尾高溫風(fēng)機(jī)后垂直風(fēng)管上抽取。

　　(2)在控制進(jìn)磨風(fēng)溫的環(huán)節(jié)上，有兩種選擇，一種是摻冷風(fēng)，通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥摻入新鮮空氣，可以很好地控制進(jìn)磨熱源風(fēng)溫，但熱源的O2含量將會(huì)隨之增加。第二種選擇是摻入循環(huán)風(fēng)，以控制進(jìn)磨熱風(fēng)的溫度，循環(huán)風(fēng)管的廢氣中O2含量約為7.5％。遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣中的比例。循環(huán)風(fēng)從出煤粉主風(fēng)機(jī)管道上抽取。這樣就減少了O2的富集，降低了燃燒的可能性。流程見(jiàn)圖1所示，煤磨系統(tǒng)中所用熱風(fēng)及所摻冷風(fēng)的O2比例見(jiàn)表1所示。 

表1各種廢氣的氧氣含量    ％

　　(3)為防止煤磨系統(tǒng)發(fā)生意外爆炸及自燃，增設(shè)CO2滅火系統(tǒng)是非常必要的。在原煤倉(cāng)、煤粉倉(cāng)、袋收塵器及煤磨出風(fēng)管上都考慮了CO2滅火。原煤倉(cāng)設(shè)置了CO分析儀及測(cè)溫裝置，在煤粉倉(cāng)、袋收塵器上安裝了CO+O2氣體分析儀以及測(cè)溫裝置。滅火系統(tǒng)的控制方式為自動(dòng)啟動(dòng)，半自動(dòng)啟動(dòng)，機(jī)械啟動(dòng)(應(yīng)急手動(dòng)啟動(dòng))，即在有人工作或值班時(shí)采用半自動(dòng)啟動(dòng)，在無(wú)人的情況下應(yīng)采用自動(dòng)啟動(dòng)。并向中控室提供正常運(yùn)行、報(bào)警、動(dòng)作三個(gè)信號(hào)，故障信號(hào)采用聲音報(bào)警。根據(jù)火災(zāi)產(chǎn)生的原因及其特點(diǎn)，對(duì)報(bào)警滅火區(qū)域采用管狀溫度探測(cè)儀(Pt100)進(jìn)行探測(cè)報(bào)警，根據(jù)CO分析儀提供的常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)和報(bào)警。當(dāng)?shù)玫綀?bào)警信號(hào)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，一定濃度的CO2噴出滅火，從而保護(hù)了設(shè)備。CO2滅火分布圖見(jiàn)圖2所示。 

　　(4)一旦爆炸發(fā)生，為了使損失降低到最大限度，因此設(shè)計(jì)時(shí)在原煤倉(cāng)、煤粉倉(cāng)上安裝了返回式卸壓閥，煤粉上升管道上安裝了爆破轉(zhuǎn)向器。

　　(5)設(shè)計(jì)時(shí)煤粉倉(cāng)最好設(shè)置為兩個(gè)，即分別設(shè)置窯頭煤粉倉(cāng)和窯尾煤粉倉(cāng)，兩倉(cāng)互不通連，進(jìn)倉(cāng)煤粉溜管用氣動(dòng)閘板閥隔開(kāi)。當(dāng)一套系統(tǒng)發(fā)生意外，而不影響另一套系統(tǒng)。在煤磨袋收塵的兩端安裝快速截?cái)嗟y，以避免收塵器前的火種帶入收塵器或收塵器的火種帶入下一級(jí)設(shè)備。

　　(6)為了防止煤粉的自燃及爆炸，在煤磨車間內(nèi)設(shè)置一個(gè)2～3噸容量的小倉(cāng)，倉(cāng)內(nèi)加干燥石灰石粉，當(dāng)試運(yùn)行和大修時(shí)，石灰石粉撒入煤磨或覆蓋倉(cāng)頂，避免煤粉和空氣的直接接觸，從而能夠有效避免煤粉的自燃。

　　(7)煤粉制備車間的混凝土樓梯設(shè)計(jì)在車間建筑物的外面，以防一旦發(fā)生爆炸時(shí)，人員能夠安全的從樓梯撤離。

　　(8)當(dāng)煤磨袋收塵器內(nèi)的煤粉發(fā)生燃燒時(shí)，會(huì)放出大量的氣體及熱量。為了讓損失降低到最低限度，收塵器本體設(shè)置了防爆裝置。防爆裝置的作用就是在收塵器內(nèi)氣體發(fā)生燃燒爆炸時(shí)，釋放爆炸所產(chǎn)生的壓力，以防止收塵器結(jié)構(gòu)的損壞。根據(jù)所要設(shè)計(jì)的收塵器的容積以及所收集煤粉的特性計(jì)算出所必需的卸壓面積，再根據(jù)卸壓面積合理的計(jì)算，得出防爆閥的大小及數(shù)量。一旦爆炸時(shí)，防爆閥炸開(kāi)，保護(hù)了收塵器本體，有效的降低了損失。