煤粉廠制粉系統(tǒng)防爆設計探討

摘要：煤粉廠制粉系統(tǒng)的防爆是安全生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)。本文分析探討了制粉系統(tǒng)爆炸的主要因素，并提出了多種防爆方法和多項防爆設計，在工程設計的應用中取得了良好的效果。

關鍵詞：制粉系統(tǒng)爆炸防爆措施防爆設計

中圖分類號：TK16 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)2(c)-0000-00

1 制粉系統(tǒng)的爆炸

1.1制粉系統(tǒng)的爆炸

制粉系統(tǒng)爆炸就是煤粉的爆炸， 是一種壓力急劇上升的燃燒過程。煤粉以一定的濃度分散在空氣中，一旦遇到適當?shù)狞c燃能， 就會發(fā)生燃燒并迅速傳播， 導致連續(xù)不可控制的燃燒， 這就是煤粉的爆炸。

1.2制粉系統(tǒng)爆炸的主要因素

煤粉燃燒和爆炸通常要具備3個條件，即可燃物濃度、氧氣濃度及引燃（爆）能量，只有當這三個主要因素同時存在的情況下，才有發(fā)生爆炸的可能性。

1.2.1可燃物濃度

煤粉產(chǎn)生爆炸，主要和煤粉的濃度、細度、揮發(fā)分含量有關。氣體中的煤粉濃度：一般說來，煤塵爆炸的下限濃度為30~50g/m3，上限濃度為1000~2000g/m3。其中爆炸力最強的濃度范圍為300~500g/m3。在這一濃度范圍內，當遇到火花或明火條件時，煤粉會產(chǎn)生著火，就可能產(chǎn)生爆炸。煤粉細度：煤粉越細，爆炸危險性越大。對于煙煤，當煤粉粒徑大于100μm時，幾乎不會發(fā)生爆炸。揮發(fā)分含量：當揮發(fā)分>25％時，爆炸危險性增大；揮發(fā)分愈高，爆炸危險性越大。

1.2.2氧氣濃度

氧氣濃度大于16％，易引起燃爆，須采取相應的防燃爆措施。表1為不同煤種發(fā)生爆炸時的氧氣濃度極限值，當氧氣含量小于極限值時，肯定不會發(fā)生爆炸。

表1不同煤種發(fā)生爆炸時的氧氣濃度極限值

煤種

氧氣濃度極限(%)

煙煤

14

褐煤

12

泥煤

16

1.2.3引燃（爆）能量

煤粉制備中，引燃（爆）能量就是火花或明火。當達到煤粉著火溫度時，會急劇燃燒產(chǎn)生爆炸。因此要嚴格控制有關部位的溫度指標。

氣粉混合物流速過低，會沉積而引起自燃；流速過高，會引起靜電火花導致爆炸。一般流速控制在16~30m/s范圍較適宜。

2 制粉系統(tǒng)的防爆措施與設計

2.1 制粉系統(tǒng)的防爆措施

根據(jù)引發(fā)煤粉爆炸事故基本事件的結構重要度，制定下列預防措施。防止粉塵積聚到爆炸極限；增強通風，防止煤堆自燃；防止運作設備發(fā)生靜電放電；電器設備應采用防爆型；防雷設施要完好；嚴禁帶明火進入工作區(qū)；電氣線路布置應規(guī)范。

2.2 制粉系統(tǒng)的防爆設計

制粉系統(tǒng)的防爆設計包括燃料檢驗、管道設計、惰化系統(tǒng)、滅火裝置和控制聯(lián)鎖系統(tǒng)5個基本環(huán)節(jié)。

2.2.1 燃料檢驗

煤質檢驗，可以充分了解燃料的特性，制定系統(tǒng)布置方案，合理地選擇設備，并能控制煤粉的細度，滿足生產(chǎn)要求。還可以排查燃料中混雜其他可燃物，以免其進入系統(tǒng)引起爆炸。

2.2.2 管道設計

煤粉系統(tǒng)管道設計要符合《火力發(fā)電廠煤和制粉系統(tǒng)防爆設計技術規(guī)程》（DL/T5203-2005）。煤粉管道全密閉，不能有停滯區(qū)及死角。煤粉管道設計角度要求不小于45°。所有管道內的流速等于或高于輸送煤粉所要求的最低流速，避免煤粉沉積。管道要有防靜電接地措施。管道應設吹掃裝置。

2.2.3 惰化系統(tǒng)

制粉系統(tǒng)磨煤機和中儲式制粉系統(tǒng)須設惰化裝置。惰化氣體可從氮氣、二氧化碳等介質選擇。

2.2.4 滅火裝置

制粉系統(tǒng)應設置滅火裝置，在系統(tǒng)著火時立即啟動。在磨煤機、煤粉倉、煤粉收塵器等處均應設置CO2滅火裝置接口。

2.2.5 控制聯(lián)鎖系統(tǒng)

制粉系統(tǒng)須設置控制聯(lián)鎖系統(tǒng)，當系統(tǒng)發(fā)生異常或故障時，通過保護、聯(lián)鎖和人工操作，能夠進行緊急事故處理。

3工程設計實例

陜煤集團張家峁水煤漿廠總建設規(guī)模2.0Mt/a，分二期建設，產(chǎn)品有水煤漿和煤粉兩種。其中，一期工程建設規(guī)模為0.5Mt/a，設1條制粉生產(chǎn)線，制粉能力為62.5t/h；二期工程建設規(guī)模為1.5Mt/a，設3條制粉生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線制粉能力為62.5t/h。一期工程于2010年9月開始施工，2012年1月建成投產(chǎn)。生產(chǎn)的煤粉含水分≤1%，細度為200目，篩余15%；300目，篩余20%；400目，篩余25%。制粉系統(tǒng)的主要設備有磨煤機、袋式收塵器、煤粉通風機、螺旋輸送機及斗式提升機。制粉系統(tǒng)嚴格控制煤磨進氣溫度并控制入磨熱風量，煤粉制備的袋式收塵器、煤粉倉等均設有泄壓閥。

煤磨廢氣收塵設計時采用了防爆型收塵器。收塵器、煤粉倉內均設有CO自動分析及溫度測量裝置，當CO量及氣體溫度超過一定值時會自動報警，超過警界值時能在中控室遙控打開CO2滅火裝置閥門，對有關部位噴射CO2氣體，并切斷一切可以提供CO氣體的通道。

制粉系統(tǒng)各設備之間通過煤粉煙風管道連接。管道連接處、管道與設備接口均采用密封接口，避免出現(xiàn)漏風而導致氧氣含量的增加，確保整個制粉系統(tǒng)的密閉性。管道設計中，按照《火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設計計算技術規(guī)定》（DL/T5145-2005）、《火力發(fā)電廠煤和制粉系統(tǒng)防爆設計技術規(guī)程》（DL/T5203-2005），根據(jù)系統(tǒng)出力計算出管道直徑。為避免煤粉的積聚和自燃，管道多數(shù)采取大于45°布置。在磨煤機至收塵器入口管道和收塵器出口至煤粉通風機管道上，各設置了一個管道防爆門，避免管道內壓力過大產(chǎn)生爆炸。

制粉系統(tǒng)多處設有壓力、溫度監(jiān)測儀表，如磨煤機進出口管道、收塵器進出口管道、收塵器料斗、斗式提升機、煤粉倉等，實時對整個系統(tǒng)進行監(jiān)測，一旦出現(xiàn)異常，通過控制聯(lián)鎖系統(tǒng)進行調整。對制粉工藝的控制系統(tǒng)采用獨立的DCS控制系統(tǒng)作為主要的監(jiān)控手段，可以實現(xiàn)現(xiàn)場設備就地控制箱手動操作(即手動)、計算機控制系統(tǒng)全自動控制(即自動)兩種控制方式。就地手動控制僅在設備調試、設備維護階段以及出現(xiàn)重大故障時使用。

4結論

1) 防爆設計在制粉系統(tǒng)中至關重要，關系到煤粉廠的安全生產(chǎn)。

2) 引起制粉系統(tǒng)爆炸的主要因素是可燃物濃度、氧氣濃度和引燃（爆）能量，只要保證不同時具備這些因素，就能有效防止制粉系統(tǒng)的爆炸。

3) 制粉系統(tǒng)的防爆措施包括防止粉塵積聚到爆炸極限、增強通風，防止煤堆自燃、電氣線路應設有良好的保護裝置、防止運作設備發(fā)生靜電放電、電器設備應采用防爆型、防雷設施要完好、嚴禁帶明火進入工作區(qū)、防止人體產(chǎn)生靜電火花、電氣線路布置應規(guī)范。防爆設計包括燃料檢驗、管道設計、惰化系統(tǒng)、滅火裝置和控制聯(lián)鎖系統(tǒng)等5個基本環(huán)節(jié)。

參考文獻

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