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粉煤制備過程的爆炸事故分析

文檔作者：章頌泰文檔來源：中國瑞林工程技術(shù)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月24日
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第第 361期卷 有 色 冶 金 設(shè) 計 與 研 究 2010年
12 月
粉煤制備過程的爆炸事故分析
章頌泰
f中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌330002)
f摘 要]通過對粉煤制備生產(chǎn)中出現(xiàn)問題的分析，提出防止粉煤制備爆炸的措施，并以某冶煉廠制備粉煤設(shè)
計及生產(chǎn)實踐為例．為實際工作中應(yīng)注意的問題提供了參考。
[關(guān)鍵詞]粉煤爆炸；袋式收塵器；粉煤；爆炸極限
中圖分類號：TQ536 文獻標識碼：B 文章編號：1004--4345(2010)06--0021-03
Analysis on Reasons of Explosion Accident during Coal Pulverization
ZHANG Song-tai
(China Nerin Engineering Co．，Ltd．，Nanchang,Jiangxi 330002，China)
Abstract Taking the pulverized coal preparation design and production of a smelting plant as an example the paper analyzes the
reason of explosion accident during coal pulverization and puts forward some preventive measures as reference for design and production of
coal pulverizing system．
Keyword explosion caused by coal pulverizing；bag filter,pulverized coal；explosion limit
1 概述
近年來，隨著我國經(jīng)濟快速穩(wěn)定增長，各種燃料的
需求迅速增長萁中價廉的原煤備受青睞。但由于煤粉
生產(chǎn)過程易發(fā)生自燃和爆炸的現(xiàn)象。因此其生產(chǎn)安全
是需求部門必須充分考慮的問題。
2 粉煤爆炸的特點
一般隋況下，粉煤需要通過制粉系統(tǒng)得到．并可根
據(jù)不同的需求制備揮發(fā)份、粒度及含水量不同的粉
煤。在制粉過程中'只要滿足了以下幾個必要條件．即氧
濃度、煤粉濃度、煤粉細度、燃料揮發(fā)份含量、煤粉所含
水分、風粉混合物溫度及明火源，就會存在燃燒和爆
炸的隱患[1】。(1)從氧濃度和煤粉濃度(即風粉混合物濃
度)方面來講，當煤粉濃度達到爆炸標準而氧濃度未能
達到爆炸標準或者氧濃度達到爆炸標準而煤粉濃度未
達到爆炸標準時，制粉系統(tǒng)沒有發(fā)生爆炸的危險。(21對
于煙煤，當燃料揮發(fā)份vR<10％(無煙煤)時萁自燃和爆
炸的危險』生較?。欢斎剂蠠熋旱膿]發(fā)份達到VR>25％
時。煤的反應(yīng)能力較強．粉煤揮發(fā)份的析出和著火溫度
都較低，則很容易發(fā)生煤粉自燃和爆炸事故。f3煤粉越
細越容易自燃和爆炸．粗煤粉爆炸的可能性較小。因此
揮發(fā)份大的煤不能磨得過細。經(jīng)過制粉系統(tǒng)加工后的
煤粉是由不規(guī)則形狀的顆粒組成的。它的尺寸一般
為<0．1 mm萁中<0．15 mm的顆粒占多數(shù)。f41干的煤粉
能吸附大量的空氣。且流動l生很好 能像流體一樣很容
易在管道內(nèi)輸送，甚至可以流過很小的空隙。數(shù)據(jù)顯
示，當風粉混合物濃度在45～2 000 g，ms范圍內(nèi)時粉煤
會發(fā)生爆炸。其爆炸壓力達到1 MPa,其爆炸等級為Stl
級翻。若風粉混合物濃度恰好在此范圍內(nèi)時，一旦遇到
足夠的點火源就會發(fā)生爆炸事故。因此。必須保證制粉
系統(tǒng)的嚴密性，不能在制粉系統(tǒng)的管路或設(shè)備中出現(xiàn)
漏人空氣的現(xiàn)象。
3 實例
我國某冶煉廠利用粉煤作為冶煉過程的燃料。其
制粉參數(shù)及流程如下。
收稿日期：2010-09-08
作者簡介：章頌泰(1954—_)男，高級工程師，主要從事有色冶金領(lǐng)域的設(shè)計研究工作。
22． 有 色 冶 金 設(shè) 計 與 研 究 第31卷
(1)粉煤制備原煤成分見表1。
表1 煤成分表 ％
煤種水分灰分揮發(fā)份固定炭c H s 。 N
燃煤8．18 25．33 28．87 37．62 50．34 3．83 0．43 1 1．19 o．70_l —i70
塊煤10．67 17．38 28．54 43-41 55．56 4．16 0．82 10．1 1 1．30 21 770
(2)球磨機出口氣體狀況，見表2。
表2 氣體狀況
項目氣量氣體溫度含塵濃度粉煤粒度Hz0 Oz COz Nz
? Nm m miil ％ ％ ％ ％
數(shù)值20 690 60～75 —380 0．1 3．90 18．66 1．42 76．0l
(3)工藝流程。設(shè)置8 I／h粉煤制備球磨機2臺．1工
1備。由抓斗起重機將來自堆場的塊煤送至料倉。通過
振動給料機給至塊煤膠帶運輸機，經(jīng)過電磁除鐵器處
理后，送至粉煤制備廠房的原煤倉．由圓盤給煤機將塊
煤給入球磨機。設(shè)置燃燒粉煤的熱風爐1臺，燃燒產(chǎn)生
的熱風兌人冷空氣后，溫度降低至227℃，鼓人球磨機
作為熱源。夾帶粉煤的煙氣由球磨機的出VI經(jīng)粗分
離器及袋式收塵器凈化處理后，粉煤被收集送粉煤倉，
凈化后尾氣排空。系統(tǒng)流程見圖1。
圖1 制粉系統(tǒng)流程
f41廢氣中的粉塵特點。煤磨廢氣中含有的粉塵具
有以下特點：①粒度細，一般<0．1 mm，dso-O．15 mm；②粉
塵揮發(fā)份高，>20％(28．87％1屬于燃爆危險品，具有一定
的燃爆危險陛；③粉塵的濃度在爆炸極限之內(nèi) 粉爆
炸極限45~2 000 3)；④含塵氣體具有一定的溫度，一
般為65～70℃；⑤含塵氣體具有一定的濕度，濕含量為
3％～10％ 露點一般為40 55℃。由此可見，煤磨廢氣具
有一定的溫度和濕含量，粉塵顆粒較細，有燃爆危險I生。
f51安全設(shè)施。系統(tǒng)設(shè)計中采用如下安全設(shè)施：①設(shè)
有1臺CO氣體分析儀，監(jiān)測袋式除塵器出口CO濃
度，以判斷系統(tǒng)粉煤是否燃燒。②在粗分離器出12I設(shè)有
溫度測點’并設(shè)有充氮管，當溫度超過設(shè)計溫度時，除了
及時降低燃料外，迅速啟動沖氮裝置以防止袋式除塵
器的燃燒引起粉煤的爆炸。③在粗粉分離器、袋式除
塵器入口管道、袋式除塵器本體E設(shè)計安裝了泄爆閥。
④粉煤制備系統(tǒng)做了接地處理，選用防爆電動機，袋式
除塵器使用的是防靜電布袋。
上述設(shè)施于2009年3月投入生產(chǎn)使用，在生產(chǎn)過
程中該廠煤粉制備車間在2009年4月及在2010年
元月。曾出現(xiàn)球磨機內(nèi)粉煤爆炸和布袋收塵器爆炸事
故。前次事故使廠房玻璃全部震碎后次事故使現(xiàn)場袋
除塵器箱體變形，袋籠全部報廢，布袋全部被燒，廠房窗
戶基本上爆裂，所幸2次事故均無人員傷亡。
4 事故分析
經(jīng)過事故分析了解到為了提高烘干能力，降低煤
粉水分將煤磨出1：3氣體溫度由設(shè)計溫度70℃，提高到
80～85℃。同時在生產(chǎn)中，沒有嚴格按照操作程序作業(yè)，
特別是在停爐的時候，為了盡快降低爐內(nèi)溫度，在吸入
冷空氣時，沒有控制好冷風量，使煤粉濃度在爆炸濃度
的范圍內(nèi)。除了操作上的原因以外，系統(tǒng)中供貨設(shè)備也
存在嚴重的問題：f1)防爆閥選用不合理，出現(xiàn)防爆閥完
好而除塵器爆裂的現(xiàn)象。爆炸的能量不能得到有效的
釋放，導(dǎo)致袋除塵器設(shè)備受爆炸沖擊力較大而受損嚴
第6期 粉煤制備過程的爆炸事故分析 ·23·
重。f21袋式除塵器的星型排灰閥密封不嚴及軸承J奢擦
產(chǎn)生火花，在風機的抽吸下引起灰斗內(nèi)的粉煤燃燒繼
而爆炸。f31袋式除塵器所配置的電磁閥不能正常運行，
使濾袋的清灰能力不足譴成粉煤在濾袋上的積累。
事故發(fā)生后．分析還發(fā)現(xiàn)：在粉煤制備系統(tǒng)中雖然
檢測點多，自動化程度高膽粉煤爆炸非常突然：爆炸之
前控制系統(tǒng)監(jiān)測到的參數(shù)都正常；爆炸的瞬間，系統(tǒng)所
有的參數(shù)都無征兆地突變 爆炸的整個過程非常短促。
主要原因是自控系統(tǒng)的掃描及做出反應(yīng)動作的時問
為秒級 而爆炸的發(fā)生時間為毫秒級。所以無法及時控
制各種設(shè)備做出事故狀態(tài)時的開啟動作。此外還發(fā)
現(xiàn)：煤磨的正常運轉(zhuǎn)過程中從未發(fā)生爆炸，兩次爆炸
都發(fā)生在正常停磨操作過程中，而且都發(fā)生在煤磨電
動機停的一瞬間。
該廠粉煤制備系統(tǒng)煤磨停磨操作如下：關(guān)閉熱風
閥．同時打開冷風閥 使出磨氣體溫度由正常運行時的
75℃慢慢降到55℃以下 最后停煤磨主電動機組。從
停止熱風、開冷風到停磨這個過程約5～10 min。對于
煙煤而言氣粉混合物爆炸濃度在45～2 000 g／m 范圍
內(nèi)．粉煤的揮發(fā)份不同，其范圍有所差別。在現(xiàn)有粉煤
制備系統(tǒng)的運行過程中特別是制粉系統(tǒng)啟動或停止
的過程中，煤磨停止熱風、開冷風的停磨操作時，由于磨
尾負壓增大唐內(nèi)的通風很小從而增加停磨時煤磨系
統(tǒng)內(nèi)的煤粉濃度．使停磨后較長時間處在危險的爆炸
濃度中。在停磨的一瞬間曲于某種原因偶爾產(chǎn)生火花
機械摩擦、電氣、靜電等1或自燃引爆了混合物，從而
發(fā)生爆炸。
5 改造措施及效果
針對以上情況，為了不使爆炸事故再次發(fā)生，粉煤
系統(tǒng)作了相應(yīng)的改進：fl1所有與粉煤接觸的設(shè)備、容器
管道均設(shè)防靜電和安全接地，接地電阻不大于100 Q，
輸送粉管道之間的法蘭用導(dǎo)體跨接。f21在布袋收塵器
灰斗安裝溫度計、CO分析儀和0，濃度測定儀，并為布
袋收塵器的灰斗加設(shè)氮氣流態(tài)化裝置，其中布袋反吹
風氣源為壓縮氮氣。f31布袋收塵器灰斗設(shè)置料位探測
儀，防止布袋收塵器錐體部位長時間積粉，并安裝氮氣
滅火管線，當溫度或CO濃度達到高限時開啟氮氣儀
表閥門。f41保持煤磨出口氣體溫度至～70℃圈。f51為了
防止煤粉內(nèi)部構(gòu)件上積灰所有梁、分離板等均設(shè)置防
塵板．而防塵板的角度均為70度以上，灰斗的溜角大于
70度 同時為防止兩斗壁間夾角俗角)太小而積灰，兩
相鄰側(cè)板焊上溜料板 加大谷角 消除煤粉的沉積。在所
有平臺、死角處加焊坡板。f6)考慮到由于操作不正常
和含塵氣體濕度大時出現(xiàn)灰斗結(jié)露堵塞，在對收塵器
殼體保溫的同時也對收塵器灰斗進行保溫。由于是高
寒地區(qū)，收塵器灰斗下部設(shè)計成雙層 在兩層之間加
設(shè)電加熱裝置。f71為了防止收塵器內(nèi)部產(chǎn)生煤粉的自
燃和爆炸．通過智能數(shù)控儀測量出收塵器入口、出口、
灰斗的溫度，超溫時即產(chǎn)生報警信號，還可輸出控制信
號給相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)，保證收塵器的安全運行。(8)為防
止停磨時的煤粉濃度處在危險的爆炸濃度中。要求停
磨時，加大冷風閥開度，保證在停磨操作時，磨內(nèi)有較大
的通風量，從而降低停磨時的煤粉濃度，減少處在危險
的爆炸濃度中的時間，減少發(fā)生爆炸的概率。f91對機器
中軸承等轉(zhuǎn)動部分的摩擦、鐵器的相互撞擊、鐵質(zhì)工具
打擊混凝土地面等可能產(chǎn)生火花的現(xiàn)象，要求必須做
到：①對轉(zhuǎn)動軸承及時加油，保持良好潤滑，并經(jīng)常消除
附著的可燃污垢。②凡是撞擊的兩部分采用兩種不同
的金屬制成。如鋼和銅、鋼和鋁等撞擊的工具用銅質(zhì)
合金制造。③為防止金屬零件隨物料帶人設(shè)備內(nèi)，發(fā)生
撞擊起火，在這些設(shè)備上安裝磁力離析器或采用惰性
氣體保護。④搬動裝有可燃氣體和易燃液體的金屬容
器時，不要拋擲、拖拉、震動。⑤不準穿帶釘子的鞋進入
易燃易爆車間，在特別危險的場所，地面還應(yīng)鋪設(shè)不產(chǎn)
生火花的軟質(zhì)材料圈。
通過采用上述改造措施后，對粗分離器出口水平
管路及粗分離器鎖氣器也進行了改造及更換。迄今為
止，生產(chǎn)運行正常，效果很好，再沒有出現(xiàn)爆炸事故。
6 結(jié)語
綜上，粉煤制備系統(tǒng)的設(shè)計和生產(chǎn)必須嚴格按照
規(guī)程規(guī)范精心操作，加強原料管理及設(shè)備的管理。堅持
安全第一的原則，這才是防止粉煤爆炸的根本。
參考文獻
【1]楊宏斌．煤粉系統(tǒng)自燃爆炸原因及改進措施IEI~／OL1安全文化網(wǎng)
(2007-2—12)．http：／／www．a(chǎn)nquan．eom．en／Wencui／guanli／yejin／200702／
50905．htm1．
【2J GB／F15605—1995，粉塵爆炸泄壓指南閻．
[3]MT／T 714-1997,~粉生產(chǎn)防爆安全技術(shù)規(guī)范闖．

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