您當前的位置:備件網首頁 > 技術干貨 > 正文

技術 | 引發煤磨爆炸的因素分析及應對措施中的改進

來源:《邯鄲金隅太行水泥有限責任公司技術研發中心》 發布日期:2019/11/8 編輯:徐展迪
核心提示:引發煤磨爆炸的因素分析及應對措施中的改進

2018年6月27日,某公司6號煤磨又發生了爆炸事故。作為公司的技術人員,感覺真的是痛心疾首!此前筆者也經歷過一些爆炸和著火事故,在此將自己的一些思路和想法寫出來,與大家分享切磋,以期達到共同提高的目的。


1.引發煤磨爆炸的四要素


燃燒有三要素就是可燃物、氧氣(或助燃物)和著火點(或火源),此三者缺一就形不成燃燒。爆炸就是在有限空間內發生的劇烈的化學反應,對于水泥行業的煤磨來說,爆炸就是在有限空間內發生的劇烈燃燒,它的形成與燃燒有著同樣的三要素,只是爆炸的形成條件要求更嚴格一些,也可以說是爆炸有四要素:即可燃物的高度分散、可燃物合適的濃度、合適的氧氣含量和火源(或著火點)。


煤磨系統在正常的生產運轉中,煤粉的濃度和分散狀態及氧氣含量都符合爆炸的形成條件,以公司這臺∅3.8 m× (7.75+3.5)m風掃煤磨生產系統為例,在人磨熱風管道前補建了一個小熱風爐,開窯前利用熱風爐補充熱源,隨著窯溫的升高,逐步改用冷卻機熱風為熱源,風中氧含量高;生產能力初期約16~20t/h,正常后約為33~38t/h,風量約為10萬m3/h,考慮有50%的循環負荷,煙氣中的煤粉含量大約為150~600g/m3, 煤粉含量合適且分散性好。這兩者都滿足爆炸的條件,所以說,煤磨爆炸事故的原因多數歸結為溫度和火源。在生產中,我們也只有從火源和著火點這一條途徑出發去分析和防范爆炸事故的發生了。


2.煤磨爆炸的原因分析 


在煤磨系統生產中,開窯前使用冷空氣和熱風爐補風方式生產,磨機進口溫度偏低,約150℃,磨機系統溫度約50~65℃;窯投料后磨機正常生產時,磨機進口氣體溫度稍高,達200~260℃,系統溫度保持在55~75℃。這兩種情況下,磨機系統溫度都遠低于煤粉的燃燒和爆炸的需求溫度(370~500℃)。只有在準備停磨之前沒有提前降低產量和熱負荷就直接止料或喂料設備出故障時,由于磨內物料的不斷減少,通風阻力下降,熱風比例增加,而熱耗減少,風溫迅速升高,導致積煤自燃或磨系統發生爆炸。


 而一般情況下煤磨系統爆炸形成的原因主要有以下幾方面: 


(一)收塵灰斗內煤粉的自燃。許多可燃物與空氣接觸會發生氧化反應,自燃是指可燃物由于緩慢氧化而引起的自發燃燒。煤在氧化過程中不僅產生熱量,而且還能生成一些更易燃的可燃氣體,煤在緩慢氧化過程中產生的熱量如果不能散失,以至于越積越多,溫度逐漸升高并加速氧化,達到煤或其氧化生成物的著火點就會自燃起來。


所以說煤的自燃需要3個必要條件:


一是要有煤的堆積;


二是要有充足氧氣含量的環境;


三是風速低,不易冷卻。


只有符合了這3個條件,煤氧化所產生的熱量才能積累致煤或其氧化生成物達到著火點,形成火源,促成爆炸。煤磨收塵的灰斗內風速低、氧含量充足,灰斗內都是煤粉細顆粒,它的氧化反應速度快,如果產生煤粉堆積就 可能出現爆炸事故。 


同樣的自燃事故還可能發生在選粉機錐體,而系統管道其他部位例如磨尾等即使存煤也不會發生自燃現象,因為風速高,傳熱效果好,氧化產生的熱不能積聚。 


(二)溫度高。操作失誤或操作失控等原因導致的磨機進出口風溫過高,而自動保護不到位,系統的高溫加速了煤粉的氧化,降低了著火點,為爆炸提供了條件,有的還直接導致爆炸的發生。特別是在使用低燃點的煤和電收塵器的情況下,導致爆炸的幾率會很高,這時始終把握好溫度就成了重中之重。


(三)熱風爐的燃料顆粒飛行人磨。公司煤磨這次故障就是這個原因。熱風爐采用廢木材和原煤燃燒提供熱量,生產中人工添加燃料,添加時打開爐門,加完后關爐門,開關爐門對磨頭負壓的影響達到200Pa之多,爐內負壓大、風速高,燃燒到一定質量 的燃料顆粒就會隨風人磨,在磨內邊飛行邊繼續燃燒,對生產安全形成威脅,特別是開關爐門的時刻,風速變化大,爐床有變化,更容易引起燃料顆粒的飛行。當然并不是燃燒著的燃料顆粒一進磨就會形成爆炸,而是當磨機風行阻力小,帶火星的燃料顆粒穿過磨機到達磨尾或者選粉機、收塵器時仍在燃燒,就會引起爆炸。


本次爆炸就發生在熱風爐供熱運行期間、在打開爐門8min的時候(一般開關爐門只有1—2min)。 開門時間長,給事故發生提供了條件,這也是需要我們考慮的問題。 


(四)磨頭下料溜子處積煤自燃,自燃著的原煤顆粒飛行入磨。由于磨頭溫度較高,在入磨溜子有漏煤時,積煤的氧化反應快,在磨頭形成積煤自燃,自燃過程中的煤顆粒與熱風爐中的燃煤顆粒是一樣的效果。 


(五)新人操作。由于新操作員經驗不足且沒有好的帶培和教育時,就成為發生事故的導火索,好的操作員會發現一些事故的苗頭而提前采取措施,可以避免一些事故的發生和減小事故的后期損失。這次爆炸事故的原因之一就是操作員從思想上想多抽熱 風爐的風,而熱風爐配置較小,關死了冷風閘板和熱風閘板,系統風機閘板開度與正常生產接近,在磨機和熱風爐內形成了高負壓,具體數據可見表1和表2, 熱風爐出口管道直徑小,熱風人磨形成射流。

(六)爆炸的后遺癥。在一次爆炸事故發生后,煤 粉可能在系統內部積存并燃燒,如果清理不徹底,再次開磨就會導致二次事故發生。


(七)操作上空磨運行。窯點火初期開煤磨時,由于冷卻機溫度低,一般使用冷風開磨或用熱風爐進行補溫,熱量小烘干能力差,都采取低產量空磨生產,料球比低,通風阻力小,對于熱風爐火星的危害是一個不利的影響。


以上這些原因,有的會直接導致爆炸事故的發生,有的只是引發事故的一個條件,需要幾個條件綜合到一起才會引發爆炸。總結這次事故的具體原因就是在空磨狀態下,控制磨機高負壓,熱風爐打開爐門造成爐內燃燒波動,燃料帶火星飛行人磨造成系統閃爆。


3.應對措施中的不妥之處 


煤磨爆炸事故的處理、控制和預防方法也可以從爆炸的4個條件著手,只要能消滅任意一個條件就能達到目的,多數情況以氧含量環境和溫度條件入手進行作業。具體的方法有:覆蓋生料粉、充填CO₂氣體、降溫、隔絕氧氣、降低氧含量等等,不一而足。 


此外,在生產中筆者還遇到過一些感覺不合適的想法和做法,在這里一并列出。


 (一)狠壓出磨風溫。有的管理人員或操作員為了防止煤磨爆炸事故的發生,極力壓低煤磨出磨風溫,有的壓到60℃以下,導致收塵氣體溫度不足50℃,收塵器內嚴重結露,這種情況在蘇丹阿特巴拉市的Al—shamal水泥廠就曾發生過,該廠地處極其干燥的撒哈拉沙漠邊緣,收塵器氣體溫度低到43℃,濾袋底部積水可照人影,見圖1,袋口邊緣有水凝結,而將出磨風溫提高到55℃時,以上情況慢慢消失。

對此,有人給出的理由是“溫度高了,揮發分溢出多,容易形成自燃”,殊不知煤揮發分的燃點幾乎都高于煤本身,而不是低于煤,準確地說應該是“煤”揮發分容易被點燃”,而不是容易形成自燃。具體的控制溫度應該是小于系統的設計上限風溫、大于當 地的露點溫度,以能烘干煤粉的下限溫度以上控制。 


(二)遇窯檢修煤粉倉必放空。由于受某些思想的影響,煤粉在停窯期間似乎成了大敵,不能留在倉內,必須先清之而后快,而不顧工藝理論和現場的實際情況。筆者個人的觀點恰恰相反,認為留在倉內的煤粉更安全,原因有:①在倉內更容易隔絕氧氣;②倉內安裝有滅火裝置;③中控室時刻有人監視。 


(三)遇收塵器內少量煤粉著火了,打開上下口通風降溫。這樣操作只能是引火而來,甚至燒身。建議的方法是噴干冰滅火器,一是降溫,二是隔絕氧氣; 并把煤粉(包含著火的煤粉)卸至煤粉倉,送至窯內使用掉。如果停窯了,就慢慢放到開口的容器內,逐步處理,更要杜絕送至煤堆場,以免因小失大。


來源:《邯鄲金隅太行水泥有限責任公司技術研發中心》


作者:姬文勇


中國水泥備件網微信公眾號(關注查詢更多資訊)

(本文來源網絡,若涉及版權問題,請作者來電或來函聯系!)

相關推薦 RECOMMENDATION