精品資料（2021-2022年收藏的）水泥廠煤粉制備系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)爆炸的條件

1、淺析水泥廠煤粉制備系統(tǒng)防火防爆設(shè)計0 引言我國水泥熟料煅燒多采用煤粉作燃料，而煤粉濃度在爆炸下限濃度以上，有足夠的氧氣和足夠的引燃能量時，極易引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故。煤粉的爆炸特性見表1。煤的揮發(fā)分也可用來近似判斷煤粉的爆炸傾向性。一般情況下，煤的揮發(fā)分在25以上易爆炸，揮發(fā)分在35以上極易爆炸。因此，水泥廠煤粉制備系統(tǒng)的防火防爆設(shè)計尤為重要。1水泥廠煤粉制備系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)爆炸的條件11煤粉制備系統(tǒng)的流程與特征參數(shù)球磨機或立磨煤粉制備系統(tǒng)流程分別見圖1、圖2，其主要特征參數(shù)見表2。12煤粉制備系統(tǒng)火災(zāi)爆炸的主要條件(1)煤粉的濃度在爆炸下限濃度以上。由表1、表2可知，水泥廠煤粉制備系統(tǒng)粉磨煙煤時，煤

2、粉的濃度超過煙煤粉的爆炸下限濃度，容易發(fā)生爆炸。無煙煤粒度在100 m以下容易爆炸，水泥廠粉磨煤粉的粒度在80 m以下的占8590，在易爆炸范圍。(2)氧氣的濃度。煤粉混合氣體中氧氣的濃度越高就越容易發(fā)生爆炸。一般情況下，水泥廠煤粉制備系統(tǒng)氧氣濃度JxJz14是相對安全的。使用篦冷機熱風(fēng)氧氣濃度約為21，是容易發(fā)生爆炸的；使用窯尾廢氣氧氣濃度為5 10，是相對安全的。(3)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?zé)崮芑蛘呤侵苯踊鹪?。篦冷機熱風(fēng)的溫度為350450，窯尾廢氣的溫度為300330。粉磨煙煤時，使用這兩種氣源其溫度均在堆積煤粉塵的引燃溫度以上，容易造成煤粉燃燒爆炸。粉磨無

3、煙煤時，使用窯尾廢氣作為烘干熱源是比較安全的，使用篦冷機熱風(fēng)依然存在高溫引燃風(fēng)險。直接火源可能有：篦冷機熱風(fēng)中夾帶的高溫熟料粉塵，堆積煤粉發(fā)生自燃，機械摩擦、碰撞或靜電產(chǎn)生的火花，以及其它外部火源(焊渣、煙火)等。2、防火防爆的設(shè)計措施21工藝設(shè)計防爆措施211減小爆炸可能性的預(yù)防措施(1)選擇合適的煤質(zhì)。為避免煤粉的自燃和減小煤粉制備系統(tǒng)發(fā)生爆炸的風(fēng)險，在煤質(zhì)選擇時，宜選擇全硫含量小于2 、揮發(fā)分小于30的原煤，盡量避免使用揮發(fā)分在35以上的原煤。無煙煤粉磨系統(tǒng)比煙煤粉磨系統(tǒng)的安全性高，應(yīng)盡量選用無煙煤作為煅燒用煤。(2)選擇合適的工藝方案。水泥廠煤粉制備系統(tǒng)一般采用中間倉式系統(tǒng)，由中間倉分

4、別向窯頭和窯尾分解爐供煤。系統(tǒng)工藝方案選擇，應(yīng)根據(jù)窯的工藝要求和煤的品種、煤質(zhì)等因素確定。球磨機對煤的硬度適應(yīng)性強，煤粉可以磨得更細(xì)，但系統(tǒng)電耗高、噪聲大、安全性較低。立磨具有系統(tǒng)簡單、烘干粉磨效率高、噪聲小、電耗低、系統(tǒng)安全性較高等優(yōu)點，應(yīng)盡量選用。 為減小煤粉爆炸的可能性，當(dāng)燒成采用無煙煤煅燒時，可以選擇窯頭篦冷機熱風(fēng)作為烘干熱源；當(dāng)燒成采用揮發(fā)分較高的煙煤時，宜選用窯尾廢氣作為烘干熱源；當(dāng)燒成采用褐煤時，應(yīng)選用窯尾廢氣作為烘干熱源。在熱風(fēng)入磨前應(yīng)設(shè)置除塵裝置，以便減少煤粉的灰分，同時避免高溫粉塵直接進(jìn)入煤磨。(3)設(shè)置必要的監(jiān)測與控制裝置：原煤倉下采用調(diào)速定量給料設(shè)備，原煤入磨前應(yīng)有鎖風(fēng)

5、裝置；煤粉倉應(yīng)設(shè)荷重傳感器，錐體斜J 應(yīng)大于7O。，下料應(yīng)通暢。一般設(shè)計采用兩個煤粉倉，兩套煤粉計量、輸送設(shè)備，分別向窯頭和窯尾分解爐供煤；煤磨進(jìn)出口應(yīng)設(shè)溫度監(jiān)測裝置；煤粉倉、除塵器上應(yīng)設(shè)溫度和一氧化碳監(jiān)測及自動報警裝置；熱風(fēng)入磨前應(yīng)設(shè)置冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥，以便及時控制人磨風(fēng)溫。 (4)設(shè)計安全合理的控制參數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗，粉磨煙煤時，入磨氣體溫度不宜超過230，出磨氣體、煤粉倉、除塵器人口氣體和灰斗溫度不應(yīng)超過70 ；粉磨無煙煤時，人磨氣體溫度不宜超過300，出磨氣體、煤粉倉、除塵器人口氣體和灰斗溫度不應(yīng)超過75。除塵器和煤粉倉內(nèi)一氧化碳的濃度不應(yīng)超過800 ppm。 煤粉太粗影響燃燒，煤粉太細(xì)容易爆炸

6、。煤粉的細(xì)度一般控制在80 m篩余為10一15。無煙煤粉的細(xì)度可以控制細(xì)一些，煙煤粉的細(xì)度應(yīng)當(dāng)控制粗一些。 煤粉的水分太小會增加煤粉爆炸的風(fēng)險，煤粉的水分太大會造成煤粉倉卸料和煤粉輸送困難，影響窯的熱工穩(wěn)定。一般將煤粉的水分控制在10 15 。 (5)減少煤粉的堆積。煤粉堆積容易白燃或被高溫?zé)釟庖?，因此?yīng)避免煤粉在高溫設(shè)備表面和管道內(nèi)的堆積。所有風(fēng)管和溜子應(yīng)盡量減少拐彎，輸送煤粉的風(fēng)管應(yīng)盡量減少水平布置，上升段風(fēng)管的斜度不宜小于60。；下降段風(fēng)管的斜度不宜小于50。，不應(yīng)小于45。輸送煤粉的風(fēng)管其風(fēng)速應(yīng)控制在1825ms，風(fēng)速不應(yīng)低于16 ms。選粉機、除塵器及所有非標(biāo)風(fēng)管應(yīng)保溫，防止結(jié)露和

7、煤粉堆積。 (6)減少系統(tǒng)漏風(fēng)。磨頭、磨尾以及選粉機、收塵器、煤粉倉的卸料口均應(yīng)設(shè)置鎖風(fēng)裝置,系統(tǒng)所有設(shè)備、管道及煤粉倉應(yīng)密封可靠，防止新鮮空氣漏人系統(tǒng)內(nèi)部，增加煤粉爆炸的風(fēng)險。(7)防止機械摩擦、碰撞或靜電產(chǎn)生的火花。采用立磨的煤粉制備系統(tǒng)，應(yīng)在原煤人磨前設(shè)置金屬探測報 警裝置和除鐵裝置。防止金屬進(jìn)入立磨，避免因機械摩擦和碰撞產(chǎn)生火花，甚至造成研磨部件的損壞。為防止靜電積累產(chǎn)生放電火花，煤粉制備系統(tǒng)的所有設(shè)備和管道均應(yīng)有可靠的接地，煤粉輸送管道和煤粉秤的密封法蘭應(yīng)按規(guī)定安裝等電位跨接線。 212防止爆炸范圍擴大的控制措施(1)煤磨收塵器人口設(shè)置快速截斷閥。為了控制爆炸區(qū)域范圍，阻止爆炸傳播，

8、應(yīng)在煤磨除塵器人口設(shè)置停電狀態(tài)下自動動作的快速截斷閥，一般采用氣動插板閥。(2)煤粉倉、除塵器等重點設(shè)備設(shè)置氣體滅火裝置。煤粉倉和除塵器最易發(fā)生爆炸，必須設(shè)置氣體滅火裝置。磨機、選粉機也應(yīng)設(shè)氣體滅火裝置。氣體滅火系統(tǒng)有自動控制和手動控制兩種方式。自動控制方式，將閥門控制與監(jiān)測系統(tǒng)連鎖，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常時自動向危險區(qū)域釋放惰性氣體，能夠及時消除火災(zāi)爆炸隱患；手動控制方式，需要操作人員根據(jù)系統(tǒng)檢測參數(shù)和報警情況，手動控制閥門向危險區(qū)域釋放惰性氣體。水泥廠煤粉制備系統(tǒng)一般設(shè)計采用CO，氣體滅火系統(tǒng)。氣體滅火系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)注意：通向各防護(hù)區(qū)的管道應(yīng)分別設(shè)置控制閥門；控制閥門應(yīng)集中布置，方便操作； 自動控制

9、系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置自動、手動模式轉(zhuǎn)換開關(guān)和手動控制閥門；系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置火災(zāi)報警裝置；氣瓶室應(yīng)設(shè)置通風(fēng)裝置和應(yīng)急照明。(3)設(shè)置必要的防爆門和防爆閥。防爆門或防爆閥能夠在設(shè)備內(nèi)部壓力增大時及時爆破、泄壓，起到保護(hù)設(shè)備的作用，同時還可以引導(dǎo)爆炸噴出物噴向相對安全的區(qū)域，減小爆炸危害的范圍和損失。磨機、選粉機、煤粉倉、除塵器等容易發(fā)生爆炸的設(shè)備應(yīng)設(shè)置防爆門或防爆閥。煤粉倉的防爆閥應(yīng)設(shè)在倉頂一側(cè)；管式煤磨系統(tǒng)一般應(yīng)在磨頭、磨尾、選粉機(粗粉分離器)頂部、收塵器人口管道上設(shè)置防爆閥；立式煤磨系統(tǒng)一般在立式煤磨與袋收塵器之間的管道上設(shè)置防爆閥。防爆閥的布置應(yīng)避免爆炸后的煤粉噴向室內(nèi)電氣裝置、樓梯口和主要通道。防爆閥應(yīng)

10、布置在需要保護(hù)的設(shè)備附近，并設(shè)置檢修平臺，便于定期檢查和維修。(4)選用煤磨專用的防爆型除塵器。煤磨系統(tǒng)除塵器應(yīng)選用煤磨專用防爆型袋式除塵器，除塵器應(yīng)有防燃、防爆、防雷、防靜電及防結(jié)露措施。除塵器宜設(shè)在屋頂室外，減小火災(zāi)爆炸影響的范圍。除塵器的防爆門應(yīng)設(shè)檢修平臺，便于定期檢查和維修。22 電氣設(shè)計安全措施221火災(zāi)爆炸危險性分區(qū)由于水泥廠煤粉制備系統(tǒng)強制要求采取通風(fēng)、除塵、隔爆、抑爆、泄爆等一系列防爆控制措施，車間電氣裝置一般不會直接處于爆炸危險環(huán)境。水泥工廠設(shè)計規(guī)范將煤粉制備車間火災(zāi)爆炸危險分區(qū)劃為22區(qū)，電氣設(shè)計應(yīng)執(zhí)行爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范。222電氣裝置設(shè)計和選擇(1)電氣裝

11、置的布置應(yīng)避開火災(zāi)爆炸危險區(qū)域，機旁開關(guān)等電氣裝置應(yīng)避免靠近易爆設(shè)備。(2)煤粉是導(dǎo)電性粉塵，容易沉積在電氣設(shè)備上。因此，煤粉制備系統(tǒng)電氣設(shè)備(或裝置)均應(yīng)采用密閉型，并且有可靠的接地。電氣設(shè)備易發(fā)熱，易產(chǎn)生電火花，引燃堆積的煤粉塵。(3)車間內(nèi)的電機、電器和儀表的結(jié)構(gòu)防護(hù)等級應(yīng)為IP54，配電裝置、接線盒的防護(hù)等級應(yīng)為IP5X。(4)照明燈具發(fā)熱量大，局部溫度高，煤粉沉積在燈具上容易產(chǎn)生爆燃，因此煤粉制備系統(tǒng)車間內(nèi)的照明應(yīng)選用防爆型燈具。223 電氣線路布置電纜的額定電壓不應(yīng)低于線路的額定電壓，且不應(yīng)低于500V。電氣線路布置應(yīng)避開煤粉倉頂、防爆閥或防爆門附近、油站上方等火災(zāi)爆炸危險區(qū)域，并

12、應(yīng)采取措施防止煤粉塵堆積。224 防雷設(shè)計煤粉制備車間含有22區(qū)爆炸危險場所，為第二類防雷建筑物。防雷設(shè)計可利用屋頂欄桿和屋面鋼筋網(wǎng)作為接閃器，利用建筑框架柱內(nèi)的鋼筋作為引下線，采用基礎(chǔ)接地體。作為防雷裝置的金屬構(gòu)件之間應(yīng)有可靠的焊接，保障電氣貫通。屋頂布置的除塵器和風(fēng)管，可不裝接閃器，但應(yīng)與屋面欄桿可靠連接。建筑物內(nèi)的所有金屬設(shè)備和管道均應(yīng)就接地，防止雷電感應(yīng)。23建筑防火與消防設(shè)計231建筑物火災(zāi)危險性類別和防火間距煤粉制備車間建筑物火災(zāi)危險性類別為乙類，耐火等級應(yīng)不低于二級。車間建筑應(yīng)獨立布置，防火間距應(yīng)符合建筑設(shè)計防火規(guī)范的規(guī)定。車間建筑與窯頭點火油罐的防火間距不應(yīng)小于12 m，與中控

13、樓、中央化驗室、氧氣乙炔氣瓶庫、機電修工段、食堂、宿舍、招待所的防火間距不應(yīng)小于25 m，與辦公樓的防火問距不應(yīng)小于50 m，與鍋爐房的防火間距不應(yīng)小于10 m 車間電氣室和控制室宜獨立設(shè)置或貼外墻布置。當(dāng)貼外墻布置時，應(yīng)采用耐火極限不低于3 h的非燃燒體隔墻.232 廠房結(jié)構(gòu)和安全疏散煤粉制備車間應(yīng)盡量采用敞開式或半敞開式廠房結(jié)構(gòu)，保持良好的通風(fēng)并易于泄壓。需要結(jié)構(gòu)維護(hù)保溫時，應(yīng)采用易于泄壓的門、窗和輕質(zhì)墻. 體。車間應(yīng)設(shè)有上下直通式樓梯，便于安全疏散。當(dāng)采用封閉式結(jié)構(gòu)時，應(yīng)設(shè)置室外直通式樓梯，并應(yīng)使每一層平面方便疏散到室外安全區(qū)域，廠房內(nèi)的安全疏散距離不應(yīng)大于30 m。233消火栓的設(shè)置煤粉制備車間應(yīng)設(shè)置室外消火栓和室內(nèi)消火栓。室外消火栓的數(shù)量應(yīng)根據(jù)車間的建筑體積計算確定，一般布置在車間附近的道路旁邊，其間距不應(yīng)大于60 m。煤粉制備車間應(yīng)在廠房內(nèi)的每一層(包括屋頂煤磨收塵器旁)設(shè)置數(shù)量不少于兩個的室內(nèi)消火栓，配置規(guī)格統(tǒng)一的快接口、水帶和水槍，應(yīng)保證兩支水槍可以同時到達(dá)任何部位。室內(nèi)消火栓一般布置在廠房兩側(cè)靠近中間的內(nèi)墻邊，其間距不應(yīng)大于30 m。234 滅火器的配置煤磨和煤粉倉旁應(yīng)設(shè)置干粉滅火裝置。根據(jù)建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范，煤粉制備車間火災(zāi)種類和最小滅火器配置舉例見表3。滅火器的配置數(shù)量應(yīng)通過計算確定，但每個計算單元不得少