水泥厂煤粉制备系统的安全措施探讨

摘要：煤粉制备系统是新型干法水泥生产的重要组成部分，由于煤粉的易燃、易爆性，在制备、贮存、输送和燃烧过程中，极易发生自燃或爆炸。本文探讨了在煤粉制备系统各个环节消灭安全隐患的措施。

关键词：煤粉制备系统 安全措施

随着水泥工业的不断发展，水泥厂生产安全问题越来越受重视。在目前的新型干法水泥生产中，煤粉制备系统是重要的组成部分，也是水泥厂事故的多发点。煤粉在制备、贮存、输送过程中如果处理不当，很容易发生自燃或爆炸，其后果通常是灾难性的，可能致人死亡、使生产设备和设施遭受严重破坏。

1、煤粉燃烧和爆炸的因素

煤粉是煤的微小颗粒，表面积比同质量的煤块要大得多，与空气接触后比煤块更易氧化和自燃。当煤粉悬浮在空气中，达到一定的极限，就形成爆炸性混合物。煤粉燃烧和爆炸通常与三个因素有关，即可燃物质、氧气浓度及引爆能量。

1.1 可燃物质

新型干法水泥的用煤，在制成煤粉的过程中，是否产生爆炸主要和煤粉的浓度、细度、挥发份含量有关。

（1）混合气体中煤粉的爆炸浓度：煤粉制备系统中气体含尘浓度为500～1000g/m3，在易燃易爆范围内。煤粉与空气的混合物遇到火花或明火时，由于瞬间产生温度很高的燃烧产物，压力急剧增加，就可能产生爆炸现象。

（2）可燃爆煤粉的平均粒径：烟煤为8μm，褐煤为3μm，贫煤为6μm。煤粉越细，爆炸危险性越大。对于烟煤，当煤粉粒径大于100μm时，几乎不会发生爆炸。但在煤粉制备过程中，除尘器及管道内积聚的煤粉粒径在10μm以下的达到80%以上，正处于燃爆范围，因此有发生爆炸的可能性。

（3）挥发分含量：挥发分高，产生爆炸的可能性大。对于无烟煤，挥发分20%（烟煤的挥发分通常都高于25%）时，爆炸危险性增大，挥发分愈高，爆炸危险性越大。

1.2 氧气浓度

燃料要充分燃烧，要有充足的氧气，通常在氧气浓度小于14%时，由于燃烧时供氧不足，煤粉不能继续燃烧。但当氧气的浓度在16%以上时，就易引起爆炸。当煤粉烘干介质采用熟料冷却机的热风时，其氧含量达到21%左右，因此须采取必要的防燃措施。

1.3 引燃（爆）能量

煤粉制备中，引燃（爆）能量就是火花或明火。而其火源隐患主要包括：烘干热风带来的火源；系统某些地方长期堆积的煤粉氧化后使局部温度升高而自燃起火；系统固静电积累引起的火花。此外，燃料放置于自然环境下会与空气中的氧气发生缓慢的氧化反应，并放出热量。如果燃料中某个局部的热量没有散发出去，就会使该处的温度升高，氧化反应加剧、并发出火光。如果煤粉料层堆积较厚，煤粉会在较低的温度下发生自燃，当达到煤粉的着火温度时，会急剧燃烧，若热量不能及时散发，就有可能产生爆炸。

2、防范措施

煤粉制备在水泥厂是一个非常重要但却极其危险的环节，如果设备使用或操作不当，没有良好的安全设施极易造成煤粉燃烧和爆炸，导致人员伤亡和设备损坏，所以在煤粉制备系统采用合理有效的防爆防燃措施就显得极为重要。

2.1 合理的工艺布置

为了提高煤粉制备系统安全性，降低爆炸及自燃发生的可能性，在工艺布置上，要充分考虑易燃易爆区域的人员防护。在易燃易爆区分设防护和隔离区，避免高温、高压气体对人身造成伤害。检修维护通道要宽敞、易于通行，便于紧急情况下的逃生。车间主体框架设消防楼梯，车间层间平台检修梯要易于到达。煤磨停车后，必须使含有煤粉的其他设备连续运行到煤粉放空为止。风扫球磨煤粉制备系统工艺布置建议考虑在磨头加入惰性料粉（石粉等），以防止停磨后返回磨头的粗煤粉成为燃烧和爆炸源，杜绝引发爆炸事故。

2.2 烘干热风的选择

当煤磨布置在窑尾附近，利用窑尾废气作烘干介质时，废气中氧含量低，有抑制燃烧的作用。当利用窑头冷却机或热风炉的热风作为烘干介质时，虽然含尘浓度不高，但气体中的氧含量高达21%，对系统的防燃防爆要求高。在这种情况下，热风取风点距煤磨较近，直接用风，会有明火颗粒被带入磨内，造成事故。如从窑头取风，此时在进煤磨的管道上应加一个具有沉降效率的，且阻力较小的沉降室，其作用主要是为了降低明火颗粒被带入磨机的可能性。目前通常的设计中，从窑尾取热风时，为确保安全，也考虑在入磨前设置沉降室。

2.3 冷风阀门的控制

不管采用何处的热风，都应在入磨热风管上设置冷风阀，以便在供风热源温度超过入磨热风温度要求时及时调节，避免事故的发生。冷风阀应尽量考虑设置在沉降室的出口和热风炉的出口处，并且应安装在热风调节阀之后，这样既可以避免整个管道因温度过高而软化，节省保温材料的铺设，减少管道荷载，又可以及时有效地调整入磨混合风温。对于冷风阀门的控制，仅仅能在中控操作是不够的，应该加一闭环控制回路在系统温度达到煤粉燃烧温度时，自动关闭冷风阀，这样就会避免富氧风的进入和燃爆产生的返风带来的危险。

2.4 设置防爆阀及灭火装置

煤粉制备系统中的易产生爆炸的设备有磨机、选粉机、煤粉仓、收尘器和进、出磨热风管道，为了防止爆炸，一是在煤粉仓、选粉机、收尘器等设备上设置防爆阀门，二是在磨机、煤粉仓、收尘器等设备或仓内配置CO2灭火系统，当气体发生燃烧和爆炸时，灭火系统可及时喷射CO2，以阻止燃烧的发生。

2.5 加强操作维护

煤粉达到一定的条件易产生爆炸，造成安全事故，所以在水泥生产煤粉制备系统不仅要全面考虑各项安全防爆措施，还要注意安全操作和维护。在日常生产中，应加强操作规范意识，开停机应严格按照正常顺序。生产过程中当系统出现异常时，应及时处理。对于易引起爆炸的收尘系统，煤磨投产前，可在磨内粉磨一些石灰石粉并送入收尘系统，使收尘器内有可能沉积粉尘的地方，先沉积满石灰石粉，以防止磨煤时煤粉的沉积自燃。电收尘器在启动前，应先启动预热装置，防止煤粉及水气冷凝粘附。定期检查维护卸压阀、CO检测装置、CO2灭火装置及测温计，定时检查及记录各电场的电流、电压、温度、CO值，保证系统正常运行。

参考文献

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