[原創(chuàng)]水泥工廠如何預(yù)防煤炭粉塵爆炸
截至8月4日,備受關(guān)注的“8·2”昆山市中榮金屬制品廠特別重大粉塵爆炸事故遇難人數(shù)上升至75人,185名傷者正在接受救治。在惋惜的同時,一場嚴重的安全責任事故,也將粉塵爆炸這種相對陌生的概念引入公眾視線。
據(jù)有關(guān)專家表示,目前已知具備爆炸性的粉塵主要包括五大類,金屬(如鋁粉、鎂粉)、煤炭、糧食(如淀粉)、農(nóng)副產(chǎn)品(如棉花、煙草)、合成材料(如塑料、染料)等。其中,煤炭是我國水泥工業(yè)生產(chǎn)主要能源,因此在水泥生產(chǎn)過程中如何預(yù)防煤塵爆炸必須引起水泥企業(yè)的足夠重視。
事實上,很長一段時間以來,在煤粉制備、使用和儲存過程中,如何避免燃燒和爆炸一直是企業(yè)普遍感到棘手的問題。
據(jù)了解,煤粉爆炸是在高溫或明火熱源作用下,空氣中氧氣與煤粉急劇氧氣的反應(yīng)過程,是一種非常復(fù)雜的鏈式反應(yīng)。由于煤本身是可燃物質(zhì),當它以粉末狀態(tài)存在時,總表面積顯著增加,吸氧和被氧化的能力大增,達到爆炸極限密度,在高溫作用下發(fā)生燃燒爆炸,一般而言煤塵粒度越小,所需引燃溫度越低,且火焰?zhèn)鞑ニ俣纫苍娇臁?
同時需要注意的是,由于煤粉含有并可以釋放出的可燃性揮發(fā)份聚集于塵粒的周圍,在一定溫度下形成大量的可燃性氣體,在高溫作用下也會發(fā)生爆炸。一般說來,煤粉的可燃揮發(fā)分含量越高,爆炸性越強,即煤化作用程度低的煤,其煤塵爆炸性強,隨煤化作用程度的增高而爆炸性減弱。
通過實驗可以得知,煤塵中主要可燃氣體甲烷、乙烷、乙烯、一氧化碳爆炸極限分別為5.00-16%、3.22-12.45%、2.75-28.26%、12.50-75.00%,其他可燃氣體爆炸極限見下表。而一般說來,煤塵爆炸的下限濃度為30~50g/m3,上限濃度為1000~2000g/m3。其中爆炸力最強的濃度范圍為300~500g/m3。
因此,水泥企業(yè)煤磨爆炸預(yù)防需要從煤粉爆炸和揮發(fā)分爆炸兩方面入手。而在實際生產(chǎn)過程中,由于不同煤炭品種和不同工況中各種揮發(fā)分含量不盡相同,煤塵易燃性也不同,因此需要根據(jù)實際作出權(quán)衡。
從實驗數(shù)據(jù)可以得知,煤塵爆炸必須具備以下幾個條件:一是煤塵本身具有爆炸性(水泥廠煤磨煤粉粒度在80μm以下的占85-90%,在易燃爆范圍內(nèi)); 二是煤塵在空氣屮呈懸浮狀態(tài),并達到一定的濃度(爆炸上下極限范圍內(nèi));三是氧氣的濃度,煤粉混合氣體中氧氣的濃度越高就越容易引發(fā)爆照;四是具有引燃能量,煤粉燃燒需要的引燃能量可以是系統(tǒng)的高溫熱能或者直接火源,一般認為溫度700-800℃可以引發(fā)燃爆。
因此在預(yù)防過程中主要可以從5個方面著手:
1、做好密封,減少系統(tǒng)漏風。磨頭、磨尾以及選粉機、收塵器、煤粉倉的卸料口均應(yīng)設(shè)置鎖封裝置,系統(tǒng)所有設(shè)備、管道及煤粉倉應(yīng)密封可靠,防止新鮮空氣漏入系統(tǒng)內(nèi)部,增加氧氣含量造成煤粉爆炸。
2、減少煤粉堆積。煤粉堆積容易自燃或被高溫熱氣引燃,因此應(yīng)避免煤粉在高溫設(shè)備表面和管道內(nèi)堆積。所有風管和溜子應(yīng)盡量減少拐彎,輸送煤粉的風管應(yīng)盡量減少水平布置,風速應(yīng)控制在18-25m/s,選粉機、除塵器及所有非標風管應(yīng)保溫,防止結(jié)露和煤粉堆積。
3、控制可燃氣體濃度。煤粉倉屮的瓦斯等烷烴氣休是煤粉在升溫過 積屮解析、氧化分解而來,而CO的來源有兩處。一是煤粉在倉內(nèi)低溫氧化產(chǎn)生,二是熟料煅燒過程屮,由輸送給煤磨的熱源帶入。預(yù)防需注意兩點,其一完善抽風條件,及時排除高溫混合可燃氣體,將濃度控制在報警設(shè)定指標以內(nèi);其次保證攪拌設(shè)備正常運轉(zhuǎn),煤粉在倉內(nèi)不留死角,不為煤粉提供足夠長的氧化時間。
4、降低溫度,避免可燃氣體或煤粉自燃。煤磨供熱應(yīng)控制在一定的變化范圍之內(nèi),一般情況下,粉磨煙煤時,入磨氣體溫度不宜超過230℃,出磨氣體、煤粉倉、除塵器入口氣體溫度不應(yīng)超過70℃,粉磨無煙煤時,入磨氣體溫度不宜超過300℃,出磨氣體、煤粉倉、除塵器入口氣體和灰斗溫度不應(yīng)超過75℃,除塵器和煤粉倉內(nèi)的一氧化碳濃度不應(yīng)超過800ppm。
5、提升安全意識,避免操作失誤造成爆炸。水泥工業(yè)經(jīng)過這么多年的發(fā)展,煤粉應(yīng)用方面控制技術(shù)和相關(guān)指標已經(jīng)非常成熟,但是出現(xiàn)安全事故的風險依然存在,其中人為因素是關(guān)鍵,無論企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層還是普通員工都必須將安全生產(chǎn)放在第一位,制定并遵從安全生產(chǎn)操作規(guī)程,防止安全事故發(fā)生。
6、完善在線監(jiān)控,做到防范于未然。目前在線溫度、壓力、一氧化碳、氧氣等數(shù)據(jù)的監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)成熟,相比以前更加健全。企業(yè)有必要購置相關(guān)設(shè)備,完善在線監(jiān)控體系,及時發(fā)現(xiàn)潛在事故危險。
另外,需要引起重視的是,磨煤機啟停或缺煤時磨煤機內(nèi)的煤粉細度、氣粉混合物濃度都變小,最容易達到煤粉爆炸極限濃度。而且此時磨煤機出口氣粉混合物的溫度會較高,煤粉易自燃產(chǎn)生爆炸;且磨煤機內(nèi)少煤,鋼球與金屬瓦撞擊加劇,也易產(chǎn)生火星點燃煤粉產(chǎn)生爆炸,因此需要引起特別注意。
編輯:曾家明
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