煤粉倉(cāng)袋收塵紅外氣體分析系統(tǒng)

隨著國(guó)家對(duì)安全生產(chǎn)的逐步重視，各種的安全生產(chǎn)保障和監(jiān)控手段越來(lái)越嚴(yán)格和規(guī)范，在水泥、火電等行業(yè)，煤粉作為生產(chǎn)燃料應(yīng)用非常的廣泛，煤粉倉(cāng)安全就變得尤為重要。

煤粉倉(cāng)的安全問(wèn)題主要來(lái)自CO可燃?xì)獗ê头蹓m爆炸兩種安全隱患；燃煤經(jīng)過(guò)磨煤機(jī)制粉時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的CO氣體， 如果磨煤機(jī)中CO濃度過(guò)高，遇到高溫或者機(jī)械摩擦的火花會(huì)燃燒甚至爆炸；煤粉顆粒非常的細(xì)具有很大的表面積，當(dāng)煤粉表面吸附大量的空氣后形成混合物，這樣積存的煤粉受空氣中氧的作用，容易氧化放出熱量，當(dāng)散熱條件不好時(shí)會(huì)使溫度急劇上升，引發(fā)周圍氣粉混合物爆燃導(dǎo)致粉塵爆炸。

磨煤機(jī)煤粉倉(cāng)氣體分析系統(tǒng)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范：

根據(jù)國(guó)家應(yīng)急管理部2022年10月20日發(fā)布的，關(guān)于“關(guān)于公開征求《建材行業(yè)安全生產(chǎn)術(shù)語(yǔ)（征求意見稿）》等7項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)意見的函”中“4.水泥工廠煤粉制備系統(tǒng)防火防爆安全規(guī)程（征求意見稿）和編制說(shuō)明”一文中明確提出了，建議在磨煤進(jìn)出風(fēng)管、煤粉倉(cāng)、除塵器等位置安裝CO在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

根據(jù)煤粉爆炸的機(jī)理，進(jìn)入磨煤機(jī)的熱空氣與原煤接觸，使原煤熱分解出CO、CH4、H2等氣體。在室溫下，CO氣體的爆炸極限體積濃度為12.5% ~ 74%，著火溫度為609℃，CH4的爆炸極限體積濃度為5% ~ 15%，著火溫度為540℃。此時(shí)能量充足的火源會(huì)引起燃燒，然后加速揮發(fā)分析引起連鎖反應(yīng)，發(fā)生爆炸。出口溫度越高，磨煤機(jī)內(nèi)部溫度越高，揮發(fā)分分析越多，越容易引起爆炸。

磨煤機(jī)氣體燃爆的主要原因如下:
1、磨煤機(jī)出口溫度過(guò)高，磨煤機(jī)分離器出口溫度過(guò)高，是爆燃的主要原因；
2、氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)越高，煤粉氧化的產(chǎn)熱速率越快，系統(tǒng)爆炸的可能性越大，尤其是在富氧條件下。
3、磨煤機(jī)通流部分阻力過(guò)大，如一次風(fēng)道入口、分離器間隙、出口主管彎頭等。，造成煤粉的堵塞和堆積，導(dǎo)致煤粉自燃。
4、氣體溫度越高，煤粉氧化速度越快，爆炸的可能性越大。
5、熱空氣進(jìn)入磨煤機(jī)后，與原煤接觸，導(dǎo)致原煤熱分解出的CO、CH4、H2等氣體燃燒爆炸。
6、磨煤機(jī)的一些密閉空間，如排渣箱、風(fēng)環(huán)室等。，都是由于密封元件損壞引起的可燃材料長(zhǎng)期受熱而著火。
7、煤粉的揮發(fā)分含量也是影響爆炸的重要因素。揮發(fā)物含量越高，爆炸的可能性越大。當(dāng)揮發(fā)物含量小于10%時(shí)，沒(méi)有危險(xiǎn)。當(dāng)揮發(fā)分含量大于20%時(shí)，爆炸的可能性大大增加。在實(shí)際生產(chǎn)中，煤粉的揮發(fā)分大于20%。另外，當(dāng)氣體中(CO)達(dá)到0.7%時(shí)，也是易燃易爆的。
8、一次風(fēng)室刮刀損壞，會(huì)導(dǎo)致煤渣落入排渣箱，逐漸堵塞一次風(fēng)室。磨盤與煤的不斷摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致煤爆燃。

一般而言，煤磨機(jī)氣體發(fā)生燃爆的主要原因?yàn)槊耗C(jī)出口溫度過(guò)高，而發(fā)生燃爆的物質(zhì)除了煤粉之外，還包括可燃易爆氣體氫氣、甲烷和一氧化碳等。在現(xiàn)場(chǎng)安裝使用煤磨機(jī)廠房氣體檢測(cè)報(bào)警儀器主要就是為了能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)煤磨機(jī)泄漏積聚的可燃易爆氣體，防止其發(fā)生爆炸事故。

磨煤機(jī)內(nèi)部CO氣體的分布是均勻的，而溫度的分布是不均勻的，CO氣體的濃度變化比溫度更能真實(shí)、全面反應(yīng)磨煤機(jī)內(nèi)部的燃燒情況。事實(shí)上CO氣體濃度的增加往往發(fā)生在可視煙火前的1.5h左右，因此在局部溫度開始發(fā)生明顯變化之前，磨煤機(jī)的CO氣體濃度監(jiān)測(cè)是防止磨煤機(jī)著火或爆炸的有效手段。
《DLT5203-2005火力發(fā)電廠煤和制粉系統(tǒng)防爆設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》要求：燃燒爆炸感度和揮發(fā)分較高的煙煤和褐煤采用中速磨或雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)時(shí)，宜設(shè)置磨煤機(jī)CO氣體濃度監(jiān)測(cè)設(shè)備——CO氣體分析儀。
同時(shí)，由于磨煤機(jī)出口煙氣成分復(fù)雜，除了SO2、NOx、CO、CO2、O2等氣體成分外，還含有大量的水分與粉塵，水分對(duì)CO濃度的測(cè)量結(jié)果有影響，且煙氣粉塵顆粒較大，極易堆積堵塞管路，致使CO分析儀器不能正常工作甚至故障，因此，在進(jìn)行樣氣濃度測(cè)量前，需對(duì)取樣煙氣進(jìn)行除塵、脫水預(yù)處理，保證磨煤機(jī)出口CO濃度監(jiān)測(cè)的連續(xù)性與可靠性。

煤粉制備是水泥企業(yè)的一個(gè)重要工序，在生產(chǎn)過(guò)程中由于煤粉的特性可能存在粉塵爆炸、積熱自燃 CO、濃度超標(biāo)中毒甚至爆作的危險(xiǎn)。煤粉燃燒或爆炸需要引火源，氧氣。所以作為中控操作員我們生產(chǎn)過(guò)程中一定要熟知煤粉的特性、熟知煤磨的工藝流程，注意控制好各參數(shù)，做到安全操作。
首先在煤磨的操作中一定要注意入磨熱風(fēng)溫度的控制。入磨風(fēng)溫一般不超過(guò)280℃。煤中的水份在 100℃逸出，110℃逸盡，化合水200℃逸出，250℃煤中的成份開始第一次熱，350℃會(huì)產(chǎn)生煤焦油所以入磨風(fēng)溫不宜太高。一般控制在230℃。
第二結(jié)合入磨風(fēng)溫控制好出磨風(fēng)溫。出磨風(fēng)溫低煤粉水份大。在袋收塵內(nèi)容易粘袋糊袋、使袋收塵壓差大通風(fēng)差降低磨機(jī)臺(tái)時(shí)。而且貼壁積久自燃。在煤粉倉(cāng)內(nèi)易貼壁，積久易自燃或是使轉(zhuǎn)子稱卡住跳仃。當(dāng)然出磨風(fēng)溫也不宜控制過(guò)高。否則容易自燃甚至發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。如果出磨風(fēng)溫高，根據(jù)磨機(jī)壓差判斷是否飽磨，是否斷煤，是否煤質(zhì)發(fā)生變化。
如果上面一切正常如果出磨風(fēng)溫還是高。立即關(guān)閉熱風(fēng)閥開啟冷風(fēng)閥。如果出磨風(fēng)溫降到正常，則調(diào)整好冷熱風(fēng)閥的開度比例繼續(xù)生產(chǎn)。如果出磨風(fēng)溫還在不斷升高,則考慮磨內(nèi)的煤粉己經(jīng)自燃。則立即關(guān)閉冷風(fēng)隔絕空氣，停主排風(fēng)機(jī)。采取應(yīng)急措施向磨內(nèi)噴消防氣體。 所以控制好出磨風(fēng)溫很重要。一般控制在70℃。但這一切的判斷都要準(zhǔn)確快速、以免發(fā)生更大的危險(xiǎn)。及時(shí)把隱患消滅掉，確保生產(chǎn)安全正常的運(yùn)行。
第三注意關(guān)注CO濃度的變化。煤磨系統(tǒng)在袋收塵器和煤粉倉(cāng)設(shè)有CO濃度檢測(cè)系統(tǒng)。袋收塵CO的濃度一般不超過(guò)1000ppm。而且正常情況下煤磨系統(tǒng)的CO來(lái)自窯尾的熱風(fēng)帶入的。 所以如果發(fā)現(xiàn)袋收器CO濃度高。及時(shí)讓窯系統(tǒng)調(diào)節(jié)，防止CO濃度過(guò)高產(chǎn)生自燃或爆炸。如果不是窯系統(tǒng)的問(wèn)題，而且收塵器CO濃度不斷升高，且收塵器出口溫度和灰斗溫度不斷升高，則判斷為袋子著火。 那就要快速關(guān)閉冷熱風(fēng)閥、袋收塵入口閥、停主排風(fēng)機(jī)停磨?？焖偻ㄖF(xiàn)場(chǎng)采取應(yīng)急措施噴消防氣體。
煤粉倉(cāng)上的CO濃度則反應(yīng)了煤粉內(nèi)煤粉的安全狀態(tài)。煤粉倉(cāng)內(nèi)的CO濃度變高，就要引起高度重視，極有可能是煤粉由于溫度高或在倉(cāng)內(nèi)貼壁久了，積熱自燃。這時(shí)要降低進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)煤粉的溫度，使冷的新生產(chǎn)的煤粉蓋住自燃的煤粉，降低煤粉的溫度，以阻止其燃燒。且倉(cāng)內(nèi)溫度高的煤粉在不斷的用,不斷減少，新生產(chǎn)的煤粉溫度低，一般會(huì)不再自燃。當(dāng)然這樣結(jié)合煤粉倉(cāng)內(nèi)的溫度、CO濃度綜合快速的一判斷，以免發(fā)生更嚴(yán)重的火災(zāi)。當(dāng)燃如果CO濃度不斷升高.則及時(shí)采取應(yīng)急措施。向倉(cāng)內(nèi)噴消防氣體。在處理過(guò)程中要注意不要漏入空氣，以免起到助必然的作用。

煤磨利用窯尾煙氣作為烘干介質(zhì)，立磨入口溫度一般在150℃左右，出口煙氣溫度高于露點(diǎn)溫度15～30℃，一般控制在75℃左右。煤磨出口煙氣溫度均在著火或自燃溫度范圍外（煤粉的著火溫度：500～530℃，自燃溫度：140～350℃）。
2著火原因分析
2.1火源
除塵濾袋材質(zhì)如果不防水、不防靜電、不抗結(jié)露，會(huì)因原煤含水分偏高，出磨煤粉水分在3%左右，造成濾袋“板結(jié)”破損；除塵器內(nèi)煤粉不能正常排空致使煤粉積聚，濾袋外表面煤粉附著嚴(yán)重而且存留時(shí)間長(zhǎng)，當(dāng)濾袋表面積聚的靜電荷較多而不能釋放時(shí)易產(chǎn)生靜電火花，同時(shí)袋除塵器內(nèi)溫度過(guò)高，這時(shí)如有一定的氧氣存在，就會(huì)使滯留的煤粉自燃。
2.2氧氣
煤磨系統(tǒng)采用的窯尾廢氣，含氧量可控制在12%以下。但在生產(chǎn)過(guò)程中還存在以下問(wèn)題：
1）系統(tǒng)風(fēng)量調(diào)整不好，如果除塵器排風(fēng)機(jī)拉風(fēng)不夠或者除塵器管道積灰較多造成廢氣排放系統(tǒng)不暢，而通過(guò)煤磨熱風(fēng)機(jī)鼓入的窯尾廢氣不斷地進(jìn)入煤磨和除塵器內(nèi)，系統(tǒng)明顯出現(xiàn)壓力不平衡，并造成煤磨和除塵器內(nèi)部正壓，這樣，進(jìn)入除塵器內(nèi)部空氣在不斷地增加，使得含氧量也在不斷地增加。
2）袋除塵器使用的噴吹氣源，為高壓壓縮空氣，當(dāng)除塵器內(nèi)出現(xiàn)火源時(shí)，它便能加速煤粉的燃燒，使火勢(shì)迅速擴(kuò)大。2.3 CO 氣體
當(dāng)時(shí)該除塵器在線氣體分析儀檢測(cè)的其內(nèi)部 CO氣體濃度沒(méi)有超限，沒(méi)能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，誤導(dǎo)了中控操作員的操作。
2.4 工藝操作
崗位人員發(fā)現(xiàn)袋除塵器卸灰一室分格輪跳停并發(fā)現(xiàn)有冒煙現(xiàn)象，說(shuō)明濾袋已燃燒，這時(shí)中控操作員未果斷采取關(guān)閉除塵器入口閥、提升閥、噴吹系統(tǒng)以及停止排風(fēng)機(jī)等措施， 使燃燒火焰進(jìn)入其它各室，造成收塵濾袋全部燒損。
3 處理及措施
3.1 改進(jìn)工藝設(shè)備及參數(shù)
1)做好對(duì)在線氣體分析儀的日常維護(hù)，定期進(jìn)行校驗(yàn)，保證各氣體成分分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，為工藝控制提供有效參考數(shù)據(jù)。
2)針對(duì)煤粉制備系統(tǒng)的防燃、防爆要求 ，配備高靈敏度的溫度預(yù)警裝置和 CO2自動(dòng)滅火裝置，將目前滅火器控制方式由手動(dòng)操作改為自動(dòng)噴出方式，提高可靠性，降低事故發(fā)生的幾率。 CO2自動(dòng)滅火裝置由固定的 CO2供給源，通過(guò)與之相連的帶噴嘴的固定管道，在氣體分析儀檢測(cè) CO 濃度到達(dá)爆炸極限或除塵器內(nèi)部溫度高于煤粉燃點(diǎn)值時(shí)，迅速向除塵器內(nèi)部釋放 CO2滅火劑，以達(dá)到防止煤粉燃燒爆炸的目的。
3)嚴(yán)格控制濾袋的產(chǎn)品質(zhì)量，將其全部更換成抗靜電、防水、抗結(jié)露的濾袋。
4)為減少煤粉在灰斗壁上的沉積，通過(guò)修改西門子 PLC 程序，適當(dāng)縮短濾袋噴吹間隔時(shí)間，防止濾袋煤磨袋除塵器著火原因分析及處理煤粉積聚而“板結(jié)”。
3.2 改進(jìn)工藝操作
1） 根據(jù)實(shí)際情況 ， 控制出磨煤粉水分在 0.5%～1.5%之間，增大磨機(jī)系統(tǒng)通風(fēng)量，降低出磨氣體的濕含量， 將磨機(jī)出口溫度由原來(lái)的 75～80℃調(diào)整為65～70℃，使入煤粉倉(cāng)的煤粉溫度在 60℃以下。
2） 完善煤磨操作規(guī)程， 在停磨更換濾袋或進(jìn)入除塵器內(nèi)部檢修前， 停機(jī)時(shí)則先停煤磨工藝系統(tǒng)設(shè)備，保持除塵器和排風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，再停排風(fēng)機(jī)。 停排風(fēng)機(jī)后再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，將除塵器濾袋上的積灰清除干凈，同時(shí)將灰斗內(nèi)的積灰排凈，才能關(guān)停除塵器， 以防止停機(jī)后積灰積聚在濾袋和灰斗內(nèi)，產(chǎn)生煤粉堆積自然爆炸的危險(xiǎn)。除塵器下部的煤粉輸送設(shè)備也應(yīng)充分排空。