煤粉布袋收尘器燃爆的预防

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(太原狮头中联水泥有限公司，山西 太原 030053)

引言

在水泥制造过程中，熟料煅烧用的煤粉是通过煤粉制备系统加工出来的。由于煤粉自身的特性，煤粉制备系统存在着易燃易爆的危险，尤其是其中的收尘系统。一旦收尘器发生燃爆，轻则造成设备损坏和停产，重则造成岗位人员CO中毒，甚至人身伤亡事故。目前，水泥制造企业在煤粉制备过程中大多选用布袋收尘器收集煤粉，为确保安全生产，做好煤粉布袋收尘器的防燃爆处理是非常必要的。本文结合笔者多年来的生产经验及我公司数台煤粉布袋收尘器在运行过程中发生多次燃爆事故的教训，总结出预防煤粉布袋收尘器燃爆的措施，供参考。

1 煤粉的特性及燃爆形成条件

煤粉燃爆在水泥制造业是易发、高发的生产安全事故之一，危害性大。煤粉的爆炸性主要是由煤的挥发分、水分含量及煤粉的粒径决定的，同时，煤粉在空气中的悬浮状态和爆炸发生处的几何形状对爆炸也有一定的影响。

当煤粉的挥发分<10%时，没有爆炸的危险；挥发分>20%时，发生爆炸的可能性将大大增加。煤粉的粒径越小，越容易发生自燃或爆炸，当煤粉粒径>0.1 mm时，几乎不会爆炸。煤粉空气混合物爆炸的极限浓度为：烟煤的下限20～30 g/m3，上限为1 500 g/m3；无烟煤的下限45～55 g/m3，上限1 500～2 000 g/m3[1]。煤粉浓度超出上下限规定值时，混合物没有爆炸的危险，可通过实时监测煤粉布袋收尘器入口的粉尘浓度来确保设备中的煤粉浓度处于安全范围内。

煤粉发生爆炸必须同时具备3个条件：一是煤粉以一定的浓度悬浮在含O2的气体中，且浓度值在易爆性范围内；二是有足够的O2；三是有有效的燃烧源。

在含O2的气体环境中，煤粉与O2接触发生放热反应，产生的热量有一部分在煤尘床中积蓄。5 mm厚的煤尘床，不完全燃烧温度是180～260 ℃；而较厚的床层，在较低的环境温度下煤粉就可以自燃，从而在煤粉收尘系统内形成有效的燃烧源。此外，来自热气流中的火星、其他场所飞进来的着火物质，或收尘器内由于撞击产生的火花等，均有可能成为有效的燃烧源。

2 煤粉布袋收尘器燃爆的预防

为了避免煤粉布袋收尘器燃爆事故的发生，需在布袋收尘器的选型、安装及生产使用和巡检维护等环节做好预防工作。

2.1 收尘器的选型

煤粉收尘存在着燃爆与结露两大问题，因此，用于收集煤粉的布袋收尘器应具备以下特点：

(1)收尘器内设有防止静电火花形成的装置。收尘器内粉尘与器壁碰撞易产生静电火花，这种火花作为燃烧源会引爆煤尘-空气混合物，导致发生燃爆事故。采用含有导电纤维的针刺毡滤布做滤袋，滤袋通过骨架与收尘器壳体相连，将产生的静电通过收尘器壳体接地，从而可避免静电火花的产生。

(2)收尘器具有防止积灰形成的结构，要求灰斗的倾斜角≤20°，灰斗外设振打清灰装置。

(3)收尘器应设爆炸泄压装置。一旦发生爆炸，泄压装置首先被迅速击开，释放收尘器内压力，将爆炸产生的危害降到最低。若泄压装置无薄钢板制作的门式结构，须用铁链将收尘器壳体与钢板门连接，以防止爆炸导致钢板门飞离伤人或击坏其他设备。

(4)收尘器的卸灰装置应具有锁风性能好、排灰顺畅、排灰能力大、与器壁摩擦小、不积灰的特点。

(5)收尘器应具备自动、手动双重控制系统。自动控制由微机来完成，实现清灰、卸灰、排灰的连锁自动化。

(6)收尘器应具有良好的温度监测、CO监测和声光报警系统。

(7)收尘器应具有良好的外保温层，以防止煤粉在收尘器内产生结露，导致煤粉积聚。

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2.2 煤粉布袋收尘器的安装要求

安装煤粉布袋收尘器时，应严格按照安装规范的要求进行。投入使用前，要特别注意检查收尘器所有焊缝必须满焊，且焊缝平滑，不能有花焊，焊缝不得有尖端、毛刺和焊渣，内部所有构件不能有平面积灰处。若收尘器壳体内需要临时安装起吊所用的焊接吊钩或吊环，在安装结束后应将其全部去除并将焊接处用砂轮打平。收尘器入口管道延伸至灰斗内的部分称作散风板，呈弧面在上的半柱状，易积灰，为防止其上部煤尘聚集，应在其上部外表面焊接一块倒V型的钢板，钢板与水平面夹角应>70°，并将钢板与散风板围成的空间用水泥砂浆填满。安装布袋时，要严防布袋的折伤和划伤。煤粉布袋收尘器外保温层应敷设良好。

2.3 煤粉布袋收尘器使用和维护过程中应注意的事项

(1)对于新建的煤粉制备系统，应预先投入石灰石粉磨4 h左右，停磨后检查全系统尤其是布袋收尘系统积聚的石灰石粉是否将易积灰的位置填满，对于没有填满的易积灰点，采取人工填满。

(2)煤粉制备系统正常投入使用后，每次停车重新启动前，应先启动收尘系统的风机，使热风经煤磨进入收尘器，预热收尘系统，以防止含湿含尘气体进入收尘器产生结露而造成煤尘的积聚，预热时间控制在10 min左右，袋收尘器入口温度控制在70～80 ℃，严禁超过100 ℃，此后执行全系统正常启动程序。

(3)煤磨停机后，收尘系统风机应继续运行10 min左右，将系统内的含湿含尘气体排空，清灰装置和排灰装置应在风机停止后继续运行10 min，将灰斗内的余灰完全排除干净。

(4)收尘器运行期间，每班必须认真检查排灰装置及输送装置是否正常运行，煤粉是否正常输送。我公司发生的煤粉燃爆事故中，一次是3号窑煤磨系统布袋收尘器输送煤粉的螺旋输送机螺旋轴断裂而电机正常运行引起燃爆，另一次是4号窑煤粉仓上的布袋收尘器灰斗的叶轮给料机轴断而电机正常运行引起燃爆，同时也引燃了收尘器下方煤粉仓内的大量煤粉。这两次燃爆事故都是由于煤粉大量聚集、蓄热，产生不完全燃烧，产生大量的CO引起二次燃爆，虽然没有造成人员伤亡，但造成了设备损坏和回转窑长时间停产。

(5)定期检查防爆泄压阀和外保温层，确保它们处于正常工作状态。

(7)收尘器运行中，要注意进口、出口气体浓度及灰斗温度。当进口气体温度较低且接近露点时，应少投料以提高风温。当进口温度达到100 ℃，超过了安全极限时，应紧急开大冷风阀门或多投料以降低风温。如果收尘器进口温度低于出口温度，可能是收尘器内煤粉燃烧不完全，应立即停机检查并处理。目前，很多新型干法水泥生产企业在煤粉制备系统的布袋收尘器出口设有CO气体浓度监测装置，一旦CO气体浓度超过800 ppm，系统将发出声光报警，与之配套的CO2灭火系统自动启动。

(8)加强巡检。每班的巡检工要认真检查布袋收尘器的压缩空气或反吹风系统、清灰系统及排灰系统两次。同时要注意观察系统风机排风管，如果有黑烟冒出应立即停机，打开收尘器检查布袋是否安装到位或破损，并采取相应的措施进行处理。

3 结语

煤粉收尘器存在燃爆的危险，它直接关系到人身安全和生产的正常运行。在收尘器的选型、安装和正常运行中做好各项预防工作，就可以防患于未然，把可能发生的燃爆事故消灭在萌芽状态。

参考文献：

[1] 孙伟卿.我厂煤粉制备系统防燃防爆的技术措施[J].新世纪水泥导报，2005(4)：47-48.