粉煤制備過程的爆炸事故分析

1、粉煤制備過程的爆炸事故分析第31卷第6期有色冶金設(shè)計(jì)與研究2010年12月粉煤制備過程的爆炸事故分析章頌泰f中國瑞林工程技術(shù)有限公司,江西南昌330002)f摘要通過對(duì)粉煤制備生產(chǎn)中出現(xiàn)問題的分析,提出防止粉煤制備爆炸的措施,并以某冶煉廠制備粉煤設(shè)計(jì)及生產(chǎn)實(shí)踐為例.為實(shí)際工作中應(yīng)注意的問題提供了參考.關(guān)鍵詞粉煤爆炸;袋式收塵器;粉煤;爆炸極限中圖分類號(hào):tq536文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:b文章編號(hào):1004-4345(2010)06-0021-03analysisonreasonsofexplosionaccidentduringcoalpulverizationzhangsong-tai(chinane

2、rinengineeringco.,ltd.,nanchang,jiangxi330002,china)abstracttakingthepulverizedcoalpreparationdesignandproductionofasmeltingplantasanexamplethepaperanalyzesthereasonofexplosionaccidentduringcoalpulverizationandputsforwardsomepreventivemeasuresasreferencefordesignandproductionofcoalpulverizingsystem.

3、keywordexplosioncausedbycoalpulverizing;bagfilter,pulverizedcoal;explosionlimit1概述近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)定增長,各種燃料的需求迅速增長萁中價(jià)廉的原煤備受青睞.但由于煤粉生產(chǎn)過程易發(fā)生自燃和爆炸的現(xiàn)象.因此其生產(chǎn)安全是需求部門必須充分考慮的問題.2粉煤爆炸的特點(diǎn)一般隋況下,粉煤需要通過制粉系統(tǒng)得到.并可根據(jù)不同的需求制備揮發(fā)份,粒度及含水量不同的粉煤.在制粉過程中只要滿足了以下幾個(gè)必要條件.即氧濃度,煤粉濃度,煤粉細(xì)度,燃料揮發(fā)份含量,煤粉所含水分,風(fēng)粉混合物溫度及明火源,就會(huì)存在燃燒和爆炸的隱患1】.(1)從

4、氧濃度和煤粉濃度(即風(fēng)粉混合物濃度)方面來講,當(dāng)煤粉濃度達(dá)到爆炸標(biāo)準(zhǔn)而氧濃度未能達(dá)到爆炸標(biāo)準(zhǔn)或者氧濃度達(dá)到爆炸標(biāo)準(zhǔn)而煤粉濃度未達(dá)到爆炸標(biāo)準(zhǔn)時(shí),制粉系統(tǒng)沒有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn).(21對(duì)于煙煤,當(dāng)燃料揮發(fā)份vr<10%(無煙煤)時(shí)萁自燃和爆炸的危險(xiǎn)生較小;而當(dāng)燃料煙煤的揮發(fā)份達(dá)到vr>25%時(shí).煤的反應(yīng)能力較強(qiáng).粉煤揮發(fā)份的析出和著火溫度都較低,則很容易發(fā)生煤粉自燃和爆炸事故.f3煤粉越細(xì)越容易自燃和爆炸.粗煤粉爆炸的可能性較小.因此揮發(fā)份大的煤不能磨得過細(xì).經(jīng)過制粉系統(tǒng)加工后的煤粉是由不規(guī)則形狀的顆粒組成的.它的尺寸一般為<0.1mm萁中<0.15mm的顆粒占多數(shù).f41干的

5、煤粉能吸附大量的空氣.且流動(dòng)l生很好能像流體一樣很容易在管道內(nèi)輸送,甚至可以流過很小的空隙.數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)風(fēng)粉混合物濃度在452000g,ms范圍內(nèi)時(shí)粉煤會(huì)發(fā)生爆炸.其爆炸壓力達(dá)到1mpa,其爆炸等級(jí)為stl級(jí)翻.若風(fēng)粉混合物濃度恰好在此范圍內(nèi)時(shí),一旦遇到足夠的點(diǎn)火源就會(huì)發(fā)生爆炸事故.因此.必須保證制粉系統(tǒng)的嚴(yán)密性,不能在制粉系統(tǒng)的管路或設(shè)備中出現(xiàn)漏人空氣的現(xiàn)象.3實(shí)例我國某冶煉廠利用粉煤作為冶煉過程的燃料.其制粉參數(shù)及流程如下.收稿日期:2010-09-08作者簡介:章頌泰(1954_)男,高級(jí)工程師,主要從事有色冶金領(lǐng)域的設(shè)計(jì)研究工作.22.有色冶金設(shè)計(jì)與研究第31卷(1)粉煤制備原煤成分見

6、表1.表1煤成分表%煤種水分灰分揮發(fā)份固定炭chs.n燃煤8.1825.3328.8737.6250.343.830.4311.19o.70_li70塊煤10.6717.3828.5443-4155.564.160.8210.111.3021770(2)球磨機(jī)出口氣體狀況,見表2.表2氣體狀況項(xiàng)目氣量氣體溫度含塵濃度粉煤粒度hz0ozcoznznmmmiil%數(shù)值2069060753800.13.9018.661.4276.0l(3)工藝流程.設(shè)置8i/h粉煤制備球磨機(jī)2臺(tái).1工1備.由抓斗起重機(jī)將來自堆場的塊煤送至料倉.通過振動(dòng)給料機(jī)給至塊煤膠帶運(yùn)輸機(jī),經(jīng)過電磁除鐵器處理后,送至粉煤制備廠房

7、的原煤倉.由圓盤給煤機(jī)將塊煤給入球磨機(jī).設(shè)置燃燒粉煤的熱風(fēng)爐1臺(tái),燃燒產(chǎn)生的熱風(fēng)兌人冷空氣后,溫度降低至227,鼓人球磨機(jī)作為熱源.夾帶粉煤的煙氣由球磨機(jī)的出vi經(jīng)粗分離器及袋式收塵器凈化處理后,粉煤被收集送粉煤倉,凈化后尾氣排空.系統(tǒng)流程見圖1.圖1制粉系統(tǒng)流程f41廢氣中的粉塵特點(diǎn).煤磨廢氣中含有的粉塵具有以下特點(diǎn):粒度細(xì),一般<0.1mm,dso-o.15mm;粉塵揮發(fā)份高,>20%(28.87%1屬于燃爆危險(xiǎn)品,具有一定的燃爆危險(xiǎn)陛;粉塵的濃度在爆炸極限之內(nèi)粉爆炸極限4520003);含塵氣體具有一定的溫度,一般為6570;含塵氣體具有一定的濕度,濕含量為3%10%露點(diǎn)一般

8、為4055.由此可見,煤磨廢氣具有一定的溫度和濕含量,粉塵顆粒較細(xì),有燃爆危險(xiǎn)i生.f51安全設(shè)施.系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用如下安全設(shè)施:設(shè)有1臺(tái)co氣體分析儀,監(jiān)測袋式除塵器出口co濃度,以判斷系統(tǒng)粉煤是否燃燒.在粗分離器出12i設(shè)有溫度測點(diǎn)并設(shè)有充氮管,當(dāng)溫度超過設(shè)計(jì)溫度時(shí),除了及時(shí)降低燃料外,迅速啟動(dòng)沖氮裝置以防止袋式除塵器的燃燒引起粉煤的爆炸.在粗粉分離器,袋式除塵器入口管道,袋式除塵器本體e設(shè)計(jì)安裝了泄爆閥.粉煤制備系統(tǒng)做了接地處理,選用防爆電動(dòng)機(jī),袋式除塵器使用的是防靜電布袋.上述設(shè)施于2009年3月投入生產(chǎn)使用,在生產(chǎn)過程中該廠煤粉制備車間在2009年4月及在2010年元月.曾出現(xiàn)球磨機(jī)內(nèi)

9、粉煤爆炸和布袋收塵器爆炸事故.前次事故使廠房玻璃全部震碎后次事故使現(xiàn)場袋除塵器箱體變形,袋籠全部報(bào)廢,布袋全部被燒,廠房窗戶基本上爆裂,所幸2次事故均無人員傷亡.4事故分析經(jīng)過事故分析了解到為了提高烘干能力,降低煤粉水分將煤磨出1:3氣體溫度由設(shè)計(jì)溫度70,提高到8085.同時(shí)在生產(chǎn)中,沒有嚴(yán)格按照操作程序作業(yè),特別是在停爐的時(shí)候,為了盡快降低爐內(nèi)溫度,在吸入冷空氣時(shí),沒有控制好冷風(fēng)量,使煤粉濃度在爆炸濃度的范圍內(nèi).除了操作上的原因以外,系統(tǒng)中供貨設(shè)備也存在嚴(yán)重的問題:f1)防爆閥選用不合理,出現(xiàn)防爆閥完好而除塵器爆裂的現(xiàn)象.爆炸的能量不能得到有效的釋放,導(dǎo)致袋除塵器設(shè)備受爆炸沖擊力較大而受損

10、嚴(yán)第6期粉煤制備過程的爆炸事故分析?23?重.f21袋式除塵器的星型排灰閥密封不嚴(yán)及軸承j奢擦產(chǎn)生火花,在風(fēng)機(jī)的抽吸下引起灰斗內(nèi)的粉煤燃燒繼而爆炸.f31袋式除塵器所配置的電磁閥不能正常運(yùn)行,使濾袋的清灰能力不足譴成粉煤在濾袋上的積累.事故發(fā)生后.分析還發(fā)現(xiàn):在粉煤制備系統(tǒng)中雖然檢測點(diǎn)多,自動(dòng)化程度高膽粉煤爆炸非常突然:爆炸之前控制系統(tǒng)監(jiān)測到的參數(shù)都正常;爆炸的瞬間,系統(tǒng)所有的參數(shù)都無征兆地突變爆炸的整個(gè)過程非常短促.主要原因是自控系統(tǒng)的掃描及做出反應(yīng)動(dòng)作的時(shí)問為秒級(jí)而爆炸的發(fā)生時(shí)間為毫秒級(jí).所以無法及時(shí)控制各種設(shè)備做出事故狀態(tài)時(shí)的開啟動(dòng)作.此外還發(fā)現(xiàn):煤磨的正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中從未發(fā)生爆炸,兩次爆

11、炸都發(fā)生在正常停磨操作過程中,而且都發(fā)生在煤磨電動(dòng)機(jī)停的一瞬間.該廠粉煤制備系統(tǒng)煤磨停磨操作如下:關(guān)閉熱風(fēng)閥.同時(shí)打開冷風(fēng)閥使出磨氣體溫度由正常運(yùn)行時(shí)的75慢慢降到55以下最后停煤磨主電動(dòng)機(jī)組.從停止熱風(fēng),開冷風(fēng)到停磨這個(gè)過程約510min.對(duì)于煙煤而言氣粉混合物爆炸濃度在452000g/m范圍內(nèi).粉煤的揮發(fā)份不同,其范圍有所差別.在現(xiàn)有粉煤制備系統(tǒng)的運(yùn)行過程中特別是制粉系統(tǒng)啟動(dòng)或停止的過程中,煤磨停止熱風(fēng),開冷風(fēng)的停磨操作時(shí),由于磨尾負(fù)壓增大唐內(nèi)的通風(fēng)很小從而增加停磨時(shí)煤磨系統(tǒng)內(nèi)的煤粉濃度.使停磨后較長時(shí)間處在危險(xiǎn)的爆炸濃度中.在停磨的一瞬間曲于某種原因偶爾產(chǎn)生火花機(jī)械摩擦,電氣,靜電等1或

12、自燃引爆了混合物,從而發(fā)生爆炸.5改造措施及效果針對(duì)以上情況,為了不使爆炸事故再次發(fā)生,粉煤系統(tǒng)作了相應(yīng)的改進(jìn):fl1所有與粉煤接觸的設(shè)備,容器管道均設(shè)防靜電和安全接地,接地電阻不大于100q,輸送粉管道之間的法蘭用導(dǎo)體跨接.f21在布袋收塵器灰斗安裝溫度計(jì),co分析儀和0,濃度測定儀,并為布袋收塵器的灰斗加設(shè)氮?dú)饬鲬B(tài)化裝置,其中布袋反吹風(fēng)氣源為壓縮氮?dú)?f31布袋收塵器灰斗設(shè)置料位探測儀,防止布袋收塵器錐體部位長時(shí)間積粉,并安裝氮?dú)鉁缁鸸芫€,當(dāng)溫度或co濃度達(dá)到高限時(shí)開啟氮?dú)鈨x表閥門.f41保持煤磨出口氣體溫度至70圈.f51為了防止煤粉內(nèi)部構(gòu)件上積灰所有梁,分離板等均設(shè)置防塵板.而防塵板的

13、角度均為70度以上,灰斗的溜角大于70度同時(shí)為防止兩斗壁間夾角俗角)太小而積灰,兩相鄰側(cè)板焊上溜料板加大谷角消除煤粉的沉積.在所有平臺(tái),死角處加焊坡板.f6)考慮到由于操作不正常和含塵氣體濕度大時(shí)出現(xiàn)灰斗結(jié)露堵塞,在對(duì)收塵器殼體保溫的同時(shí)也對(duì)收塵器灰斗進(jìn)行保溫.由于是高寒地區(qū),收塵器灰斗下部設(shè)計(jì)成雙層在兩層之間加設(shè)電加熱裝置.f71為了防止收塵器內(nèi)部產(chǎn)生煤粉的自燃和爆炸.通過智能數(shù)控儀測量出收塵器入口,出口,灰斗的溫度,超溫時(shí)即產(chǎn)生報(bào)警信號(hào),還可輸出控制信號(hào)給相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),保證收塵器的安全運(yùn)行.(8)為防止停磨時(shí)的煤粉濃度處在危險(xiǎn)的爆炸濃度中.要求停磨時(shí),加大冷風(fēng)閥開度,保證在停磨操作時(shí),磨

14、內(nèi)有較大的通風(fēng)量,從而降低停磨時(shí)的煤粉濃度,減少處在危險(xiǎn)的爆炸濃度中的時(shí)間,減少發(fā)生爆炸的概率.f91對(duì)機(jī)器中軸承等轉(zhuǎn)動(dòng)部分的摩擦,鐵器的相互撞擊,鐵質(zhì)工具打擊混凝土地面等可能產(chǎn)生火花的現(xiàn)象,要求必須做到:對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承及時(shí)加油,保持良好潤滑,并經(jīng)常消除附著的可燃污垢.凡是撞擊的兩部分采用兩種不同的金屬制成.如鋼和銅,鋼和鋁等撞擊的工具用銅質(zhì)合金制造.為防止金屬零件隨物料帶人設(shè)備內(nèi),發(fā)生撞擊起火,在這些設(shè)備上安裝磁力離析器或采用惰性氣體保護(hù).搬動(dòng)裝有可燃?xì)怏w和易燃液體的金屬容器時(shí),不要拋擲,拖拉,震動(dòng).不準(zhǔn)穿帶釘子的鞋進(jìn)入易燃易爆車間,在特別危險(xiǎn)的場所,地面還應(yīng)鋪設(shè)不產(chǎn)生火花的軟質(zhì)材料圈.通過采用上述改造措施后,對(duì)粗分離器出口水平管路及粗分離器鎖氣器也進(jìn)行了改造及更換.迄今為止,生產(chǎn)運(yùn)行正常,效果很好,再?zèng)]有出現(xiàn)爆炸事故.6結(jié)語綜上,粉煤制