煤磨袋除塵器的防燃防爆淺析

 煤磨袋除塵器是根據(jù)煤粉塵防燃、防爆原理,以及袋除塵器過濾機(jī)理相結(jié)合研制成功的。煤粉在輸送、粉磨與除塵過程中的主要危險(xiǎn)是燃燒、爆炸。因此,防燃、防爆是煤粉磨系統(tǒng)及除塵器設(shè)計(jì)時(shí)必需考慮的兩大因素。

1 消除內(nèi)部火源

主要是消除除塵器濾袋靜電火源??轨o電針刺氈是在針刺氈的基布上紡入導(dǎo)電纖維,使濾料電阻值降低,利于附著濾袋表面粉塵所帶靜電荷的釋放。
  

由表1可以看出,有導(dǎo)電纖維較無導(dǎo)電纖維針刺氈表面電阻、體電阻和摩擦電位都低得多。為防止煤粉自燃,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能有積灰面。設(shè)備設(shè)計(jì)要符合防爆要求,本體上還必須裝有卸壓閥。煤磨袋除塵器的灰斗是很容易積灰的,煤粉塵細(xì)度細(xì),粒度小于40μm的占95%以上,附著性強(qiáng),粉塵還可能吸收空氣中的水分,在灰斗壁上冷凝。所以灰斗壁的傾角應(yīng)≥70°。在灰斗兩面形成的谷角處,設(shè)計(jì)一溜料板,成為兩個(gè)加大的谷角,減少粉塵的沉積,如圖1所示。

  圖1 灰斗頂視圖

  在煤磨系統(tǒng)中,許多水泥廠一直沿用較早的工藝線,即所謂雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng),如圖2所示。
  

 

  圖2 雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)
  1.煤磨;2.粗粉分離器;3.細(xì)粉分離器;4.煤粉倉;5.原煤倉;6.煤磨風(fēng)機(jī);7.MDC袋除塵器;8.螺旋輸送機(jī);9.斗式提升機(jī);10.排風(fēng)機(jī);11.煤粉倉

  該系統(tǒng)設(shè)備多,操作復(fù)雜,占地面積大,非標(biāo)管網(wǎng)布置也較為復(fù)雜,易產(chǎn)生煤粉塵的堆積死角,從而易引起煤粉自燃。實(shí)踐證明,單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)比雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)優(yōu)越。如圖3,其流程簡(jiǎn)單,系統(tǒng)簡(jiǎn)化,管道布置簡(jiǎn)捷,減小了煤粉堆積管道的機(jī)遇,從而減少了事故隱患的頻率。
  

圖3 單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)
  1.煤磨;2.粗粉分離器;3.細(xì)粉分離器;4.煤粉倉;5.原煤倉;6.螺旋輸送機(jī);7.煤磨袋除塵器;8.風(fēng)機(jī)

2 消除外部火源

  外來火源主要有熱風(fēng)爐熱風(fēng)帶入的火星;機(jī)械摩擦火花;電火花;維修時(shí),電、氣焊造成的局部高溫等。有些在系統(tǒng)操作時(shí),只要引起足夠的重視就可以克服,有些則難以預(yù)料。因此,必須采取安全措施。如:設(shè)備檢修時(shí),停止系統(tǒng)的運(yùn)行,隔離操作面,準(zhǔn)備滅火器材等。我國大部分水泥廠煤磨設(shè)置在窯頭,熱風(fēng)來源或?yàn)闊犸L(fēng)爐或?yàn)轶骼錂C(jī)或?yàn)楦G頭,氧含量均在20%左右,屬于非惰性操作。隨著氧濃度的增加,煤粉點(diǎn)燃溫度呈下降趨勢(shì)。在除塵器內(nèi)熱的煤粉塵與空氣混合就會(huì)形成爆炸性混合物,當(dāng)其濃度在45~2000g/m3之間時(shí),一旦溫度過高就會(huì)引起燃燒、爆炸。當(dāng)煤的揮發(fā)分Vad>20%時(shí),危險(xiǎn)會(huì)更大。因此,將入袋除塵器的廢氣溫度控制在90℃以下。一旦溫度超溫,聲、光報(bào)警,緊急切斷系統(tǒng),停止運(yùn)行。表2為某廠煤磨系統(tǒng)主要工藝操作參數(shù)。

 

表2 煤磨系統(tǒng)主要工藝操作參數(shù)
操作參數(shù) 操作數(shù)據(jù) 報(bào)警設(shè)定值
煤磨進(jìn)口負(fù)壓/Pa 100~400
煤磨出口負(fù)壓(雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng))/Pa 850~2 000
煤磨進(jìn)口溫度/℃ 200~300
煤磨出口溫度/℃ 70~80 最大值90
袋除塵器入口負(fù)壓/Pa 700~900
袋除塵器出口負(fù)壓/Pa 1 400~1 800
袋除塵器入口溫度/℃ 70~80 最大值85
袋除塵器出口溫度/℃ 45~50 最大值85
袋除塵器灰斗溫度/℃ 50~55 最大值85

  另外,CO氣體的監(jiān)測(cè)、報(bào)警也是用于煤磨安全運(yùn)行的一種措施。表3為煤磨系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)的抽樣檢測(cè)結(jié)果。要求有一整套配備的降溫、過濾、干燥等裝置,需要嚴(yán)格的管理和維護(hù)。這樣CO自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是能夠起到預(yù)警作用的。

 
表3 正常運(yùn)行時(shí)煤磨系統(tǒng)抽樣檢測(cè)結(jié)果 (%)
被測(cè)氣體
測(cè)點(diǎn)
CO2 O2 CO N2
出磨管道 1.0 21.0 0.2 76.6
1.2 20.2 0.2 78.4
入除塵器 1.9 21.3 0.2 76.6
1.1 20.6 0.2 78.1
出除塵器 1.5 20.5 0.2 76.2
1.0 20.9 0.1 77.9

  如果條件允許,煤磨系統(tǒng)采用窯尾預(yù)熱器排出的廢氣作為熱源,其氧含量在6%~10%、氣體溫度300~340℃之間,使系統(tǒng)在惰性氣氛下操作更安全。

3 采用滅火裝置

  在我國有些水泥廠由于資金和管理等諸多原因,煤粉磨系統(tǒng)只是簡(jiǎn)單的配備幾個(gè)泡沫滅火器,有的連這個(gè)都做不到,這是非常不可取的。煤粉磨系統(tǒng)防燃、防爆應(yīng)配有溫度預(yù)警裝置和CO2自動(dòng)滅火裝置。當(dāng)CO2在空氣中的濃度達(dá)30%~40%時(shí),一般可燃物質(zhì)的燃燒能窒息;40%~50%時(shí),能抑制汽油蒸汽以及其它氣體的爆炸。對(duì)于煤粉塵而言,CO2含量在50%能夠抑制其燃爆。CO2自動(dòng)滅火裝置由固定的CO2供給源,通過與之相連的帶噴嘴的固定管道,向被保護(hù)設(shè)備直接釋放CO2滅火劑。圖4為國內(nèi)某水泥廠煤粉制備工藝所配備的CO2自動(dòng)滅火裝置。
   圖4 某水泥廠煤粉制備工藝系統(tǒng)

  該裝置的啟動(dòng)分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種。一般都使用手動(dòng)式,但當(dāng)室內(nèi)無人時(shí),可以轉(zhuǎn)換為自動(dòng)式。當(dāng)采用自動(dòng)式時(shí),探測(cè)器(感溫和感煙探頭)在探測(cè)到發(fā)生火災(zāi)后,即發(fā)出聲響報(bào)警,并通過控制盤打開啟動(dòng)容器的瓶頭閥,放出起動(dòng)氣體來打開選擇閥和CO2貯存鋼瓶的瓶頭閥,從而放出CO2滅火。當(dāng)采用手動(dòng)式時(shí),則直接打開手動(dòng)起動(dòng)裝置,按下按鈕,接通電源,仍按以上程序放出CO2滅火。從圖中可以看出粗粉分離器以及細(xì)粉分離器,煤粉倉上都配備了防爆閥,一旦有危險(xiǎn)防爆閥先破裂,從而使設(shè)備和人身得到保護(hù)。

3 結(jié)束語

  水泥企業(yè)煤粉磨系統(tǒng)的防燃、防爆是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。從操作到設(shè)備管理都要制訂嚴(yán)格的規(guī)章制度。嚴(yán)格按章辦事,只有這樣,煤粉磨系統(tǒng)及煤磨除塵器才能長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

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