水泥廠煤粉制備系統燃爆風險分析及安全對策措施探討

于志鵬鄧 曼

（1中國中材國際工程股份有限公司（南京） 江蘇 南京 211100 2.江蘇中安科技服務有限公司 江蘇 南京 210046）

水泥廠煤粉制備系統燃爆風險分析及安全對策措施探討

于志鵬1鄧 曼2

（1中國中材國際工程股份有限公司（南京） 江蘇 南京 211100 2.江蘇中安科技服務有限公司 江蘇 南京 210046）

從煤粉的特性及引發煤粉自燃爆炸的條件出發，結合工藝流程對水泥廠煤粉制備系統燃爆風險進行了分析，在此基礎上從建筑防火、生產工藝、安全技術和安全管理方面提出安全對策措施。

水泥廠；煤粉制備系統；燃爆；安全措施

1 前言

煤粉制備系統是水泥熟料生產線的重要組成部分，是水泥廠生產安全的管理重點，一旦發生事故，不僅影響生產，而且會造成人員傷亡和財產損失。文章分析了煤粉制備系統燃爆風險，并論述了安全對策措施。

2 煤粉制備工藝流程

以風掃煤磨系統為例，工藝流程如圖1所示。原煤經過皮帶機輸送到堆場，預均化后經過皮帶機和提升機進入原煤倉，通過喂料機輸送到煤磨進行粉磨。由窯頭來的熱風除對煤粉進行烘干外，還將一定細度的煤粉帶入選粉機進行選粉，合格的細粉被氣體從選粉機帶走，進入收塵器進行收集。粗粉通過回料溜子和鏈式輸送機輸送回磨進行再次粉磨。由袋收塵器收集下來的煤粉通過螺旋輸送機和閘閥進入煤粉倉，經轉子秤計量后送到窯頭和窯尾。

圖1 風掃煤磨系統流程圖

3 煤粉燃爆風險分析

煤粉為可燃物質，在堆積狀態下氧化速率超過散熱速率會發生自燃現象。當煤粉在空氣中達到一定濃度，在外界高溫、碰撞、摩擦、振動、明火、電火花等的作用下會引起爆炸。影響煤粉自燃和爆炸風險程度的主要有以下三個方面因素：

3.1 煤粉

3.1.1 研究表明煤粉濃度對于煙煤在1.2-2.0kg/ m3范圍時，爆炸危險性最大。煤粉制備系統中氣體含塵濃度在此濃度范圍內，存在爆炸風險。

3.1.2 煤粉的細度小于0.1mm，容易發生自燃和爆炸。水泥廠煤粉粒徑小于0.10mm占80%以上，處于燃爆范圍。

3.1.3 一般說來，煤粉揮發分含量越高，爆炸性越強。煤磨廢氣中煤粉揮發分一般大于20%，燃爆可能性較大。

3.2 氧含量

煤粉燃燒的氧氣含量最低限為14%，當氣體中氧的含量低于這一數值時，由于供氧不足煤粉不能燃燒。

3.3 著火源

煤粉燃燒著火源主要包括煤粉堆積后自燃、熱風中夾帶火星、金屬結構摩擦碰撞產生的火花、焊接時產生的明火、靜電產生的電火花以及人為產生的火源。無煙煤粉塵層引燃溫度為230℃，而窯頭篦冷機熱風溫度約為450℃，超過煤粉引燃溫度，容易引起煤粉燃燒。

結合煤粉制備系統工藝流程，對系統燃爆危險性分析如表1所示。由此可見，煤粉制備系統有火災、爆炸危險。

表1 煤粉制備系統燃爆危險性分析

4 安全對策措施

煤粉制備系統制備、貯存、輸送多個環節都有發生火災或爆炸的危險，通過對煤粉制備系統燃爆風險分析，應采取以下安全防治措施。

4.1 生產工藝安全對策措施

4.1.1 控制溫度

應控制入磨和出磨氣體溫度，通過調節熱風閥門和冷風閥門的開度大小來控制入磨氣體溫度，一般不超過250℃，出磨氣體溫度一般不應超過70℃，防止系統自燃爆炸。

4.1.2 防止煤粉堆積

煤粉堆積容易引發自燃，煤粉制備系統的所有風管及溜子應減少拐彎，需拐彎時，應防止煤粉堆積。應定期對料倉和翻板閥進行檢查，防止因料倉和翻板閥漏風引起煤粉飛揚，進而引起煤粉燃燒甚至爆炸。

4.1.3 設置防爆閥和滅火裝置

煤粉制備系統中在煤磨、選粉機、除塵器、煤粉倉等處應設置防爆閥。防爆閥前的短管長度不應大于10倍的短管當量直徑且應垂直布置。當采用帶膜片的防爆閥時，閥膜片面應于水平面成45°夾角，并應采取防雨雪措施。防爆閥的泄壓口應避開設備、檢修巡視通道和人員活動場所，避免爆炸沖擊波造成設備損壞和人員傷亡。煤粉倉應設置CO和溫度監測儀表及報警、滅火設置。應在輥磨、煤粉倉、除塵器等設備應設置滅火裝置，一般采用CO2氣體滅火系統。當發生火災時，系統及時釋放CO2氣體，撲滅火災。

4.1.4 選擇烘干熱風

為減小煤粉火災爆炸的可能性，宜應選用窯尾廢氣作為烘干介質。窯尾廢氣氧含量較低，有利于抑制燃燒。如利用窯頭篦冷機熱風作為烘干介質，由于含塵氣體氧含量較高，且易夾帶火星，應采取防燃措施，降低火星被帶入煤磨的可能性。

4.1.5 設置除塵設備

煤粉制備系統除塵設備應選用煤磨專用的除塵器，除塵設備應有防燃、防爆、防靜電及防結露等設施，進入除塵器的氣體溫度應高于露點溫度25℃。除塵器進口應設置停電狀態下自動動作的快速截斷閥。發現除塵系統管道和除塵器箱體內有粉塵沉積時，必須查明原因，及時規范清理。

4.2 安全技術對策措施

4.2.1 建筑防火與消防間距

煤粉制備車間廠房應易于泄壓，并與其他廠房或建（構）筑物分離，其防火安全間距、安全出口和疏散樓梯應符合《建筑設計防火規范》的要求。應根據《建筑滅火器配置設計規范》在煤磨和煤粉倉旁設置干粉滅火裝置和消防給水裝置，煤預均化庫必須在消防安全門的外墻上設置消防給水裝置。

4.2.2 電氣設備選型

煤粉制備車間應嚴禁各類明火和火花產生，必須按《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》規定安裝、使用防爆電氣設備。根據《水泥工廠設計規范》，煤粉制備車間火災危險環境劃為22區，設備保護級別（EPL）應為Da、Db或Dc。電氣設備防護級別與電氣設備防爆結構的關系應符合表2的規定。

表2 電氣設備防護級別與電氣設備防爆結構的關系

4.2.3 控制著火源煤粉制備車間廠房必須按《建筑物防雷設計規范》規定設置防雷系統，并可靠接地。所有工藝設備、風管及溜子均應采取接地措施。采用輥磨時，原煤入磨前應設置金屬探測儀和除鐵器，防止金屬進入煤磨進行摩擦，產生火花，引起系統燃爆。在檢修和清理作業過程中禁止違規使用易發生碰撞火花的鐵質作業工具。

4.3 安全管理對策措施

4.3.1 建立安全組織機構

建立以主要負責人為領導的安全生產管理機構，配備專職安全管理人員，制定安全生產責任制、安全管理制度和安全操作規程等，并根據《安全生產法》的要求不斷完善安全生產責任體系和安全生產規章制度。

4.3.2 開展安全教育

應對全員開展安全生產和煤粉防爆教育，普及煤粉防爆知識，使員工了解煤粉制備車間危險性和安全防治措施。對危險崗位的員工應進行專門的安全技術和業務培訓，經考試合格后上崗。

4.3.3 開展安全檢查

應結合煤粉制備車間危險源辨識結果，制定安全檢查方案，重點檢查堆場、料倉、除塵器等存在煤粉火災爆炸隱患的生產作業區域，從源頭上采取安全措施，防范事故發生。

4.3.4 嚴格執行安全操作規程

應嚴格執行煤粉制備系統開機、運行、巡檢、停機、檢修等安全操作規程。在煤粉制備車間進行電焊、氣割等動火作業，應辦理動火安全作業證。進入原煤倉、煤磨、選粉機、煤粉倉、除塵器等設備內作業，應辦理受限空間安全作業證。

4.3.5 應急管理

應制定煤粉制備車間事故應急救援預案，配備應急救援人員和應急救援器材、設備，定期組織演練，提高員工應急處置能力.

5 結束語

水泥廠煤粉制備系統存在多種危險因素，易發生自燃、爆炸事故。應從建筑防火、工藝設計、安全技術和安全管理等方面做好安全對策措施，確保煤粉制備系統安全生產，有效控制生產安全事故。

[1] GB50295—2008《水泥工廠設計規范》[S].

[2] GB15577-2007《粉塵防爆安全規程》[S].

[3] GB50577-2010 《水泥工程職業安全衛士設計規范》[S].

[4] GB50058-2014《爆炸危險環境電力裝置設計規范》[S].

[5] 陸樹標，林紅星，淺析水泥廠煤粉制備系統防火防爆設計[J].新世紀水泥導報,2013,(5)∶43-46.

[6] 王春廣，煤粉制備車間的安全防護[J].水泥,2006,(5)∶26-27.

TU714

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1007-6344（2017）01-0240-01