浅谈煤粉仓防爆措施

   日期:2020-09-16     浏览:0    评论:0    
核心提示:煤粉以其具有分散性、悬浮性、易燃性及便于运输等特点作为原料广泛地应用于电厂锅炉、水泥行业、新型煤粉工业锅炉等燃烧设备中。
 煤粉以其具有分散性、悬浮性、易燃性及便于运输等特点作为原料广泛地应用于电厂锅炉、水泥行业、新型煤粉工业锅炉等燃烧设备中。与原煤相比,煤粉粒径小、比表面积大,表面能高,具有一定的爆炸性。作为煤粉制备、储存和供给的重要设备的煤粉仓,如果防爆措施不到位,不仅影响设备的正常运行,还可能造成财产损失和人身伤亡,所以有必要认识煤粉爆炸机理,并掌握足够的煤粉仓防爆措施。

 

 

 

目前,煤粉仓最棘手的问题就是如何避免燃烧和爆炸。多数人把煤粉仓爆炸的原因仅仅归咎于一氧化碳(CO)气体上,是失之偏颇的,更有甚者,把煤粉仓内可燃气体的爆炸和煤尘爆炸混为一谈,而事实上,可燃气体的爆炸和煤尘爆炸是两个不同的概念。

1、煤粉特性及爆炸机理

煤粉是经过制粉系统机械破碎、筛分、干燥磨制后的燃料,是由尺寸不同、形状不规则的颗粒所组成。煤粉的密度较小,新磨制的煤粉堆积密度仅为0.45~0.50t/m³。煤粉颗粒很细,单位质量的煤粉具有较大的表面积,在其表面可吸附大量的空气,因此它和空气结合在一起形成混合物,具有和流体一样的性质。煤粉爆炸是煤粉和助燃气体(氧气或空气)的快速化学反应。由于刚磨制的煤粉粒子带有极性相同的静电荷,具有吸附大量空气的能力,比表面积能量过大,处于一种不稳定状态。这样积存的煤粉受空气中氧的作用,容易氧化放出热量。当散热条件不好时,放出的热一时无法散开,促使温度急剧上升,引发周围气粉混合物爆燃,在短时间内即可导致煤粉的爆炸,最大的爆炸压力可达到0.250~0.313MPa

2、影响煤粉爆炸的主要因素

通过对煤粉特性及爆炸原理的分析,在分析大量数量的前提下,根据生产实践和试验研究,证明影响煤粉爆炸的主要因素有以下5点。

1)煤粉的挥发分。一般来讲,挥发分越高、发热量越高、活性越高、活化能越低,越容易爆炸。挥发分Vdaf6.5%,煤粉几乎不爆炸,Vdaf25%时煤粉就容易发生自燃,爆炸的危险性增强。煤粉的挥发性和爆炸特性之间的对应关系见表1

2煤粉细度。煤粉越细,与空气接触面越大,爆炸性也越大。当煤粉粒度(煤粉等效直径)dp0.1mm时,煤粉几乎不爆炸,而当dp74μm时,爆炸的危险非常大。实践中常用细度来定量表示煤粉的大小,煤粉细度是表示煤粉中不同直径的颗粒所占的质量分数,通常是用标准筛进行筛分,用留在筛子上的剩余煤粉量与总煤粉量的百分比表示。电厂常用煤粉考虑到各方面的因素,褐煤的煤粉细度为40%~60%(煤粉通过孔径为90μm筛子的概率是40%~60%,以下意义相同),烟煤的煤粉细度为25%~40%,无烟煤的煤粉细度为6%~14%,此类煤粉粒度都处在爆炸危险的范围内。

3煤粉浓度。煤粉和空气混合在一定浓度时,由于明火或煤粉沉积物自燃而引起爆炸。煤粉爆炸性随着它在空气中的浓度增大而变大,当浓度增加到一定限度时,爆炸性又开始减小。表2列出了烟煤和褐煤煤粉爆炸的浓度极限及爆炸压力。

4介质的含氧量。由于煤粉的自燃和爆炸均需要与氧气发生反应,所以介质的含氧量也是影响煤粉爆炸的一个因素。表2页表明煤粉的爆炸有最低氧浓度的要求。悬浮在含氧量大的气体介质中的煤粉,可爆性大并且爆炸力强。

5混合物温度。煤粉空气混合物温度越高,爆炸的可能性越大。一般煤粉空气混合物不宜超过表3中的温度。

3、煤粉的特性使得煤粉容易自燃甚至爆炸,这要求在煤粉生产和储运过程中做好防爆措施。煤粉仓一般设立在制粉系统和供粉系统中,是煤粉制备、储存和供给的重要设备。

在煤粉煤质一定的情况下,与煤粉仓自燃及爆炸相关的因素如下:煤粉仓设计与施工、煤粉仓日常维护和安全技术保障设施。针对此因素,可采取以下措施来预防和处理煤粉仓自燃事故的发生。

3.1煤粉仓设计与施工

(1)保证煤粉仓的严密性。按照防爆技术规程:“煤粉仓内应封闭严封,减少开孔”,可将煤粉和外界空气隔绝,有效控制仓内的气体氛围。

(2)防止煤粉仓积粉。煤粉仓的内表面应平整、光滑、耐磨和不积粉。

(3)做好煤粉仓的保温。

(4)煤粉仓材质的选择要按照标准选择抗压材料。

(5)防爆门合理布局。

(6)在煤粉仓中安装合适的测量煤粉温度、粉位、舱内气体浓度以及灭火、吸潮的设施。有便于及时了解粉仓内部情况,对危险情况的预防报警提供手段,当有自燃和爆炸前兆时,及时采取合适的措施进行处理。

(7)制定煤粉仓施工质量验收标准。

3.2煤粉仓的日常维护操作

煤粉仓日常维护操作主要有以**意事项。

(1)煤粉仓应定期降粉,清理积粉。

(2)注意煤粉仓的密封,防止空气从未关严部分漏进粉仓。

(3)规范定时巡查制度及实施情况,注意各处设备细节,及时发现险情,做好气体浓度及温度监控,当出现异常时及时采取措施进行处理。

3.3安全技术保障设施

(1)惰性气体保护系统。煤粉在煤仓中放置的过程中会不断释放CO、CH4等可燃气体,为了防止可燃性气体积聚、避免浓度超标,可以采用惰性气体例如氮气、二氧化碳气体作为保护气体,这样既可以不断稀释可燃气体的浓度,又能降低煤仓的氧含量。

(2)温度调节监控系统。煤粉仓要具备温度调节措施,防止温度骤变,保证煤粉仓在一定范围内的恒温状态。

(3)灭火系统。煤粉一旦发生自燃,要充分利用灭火装置。二氧化碳系统是常用的灭火装置:加压储存的二氧化碳呈液体状态,喷射出来气化时的体积增大约450倍,能及时充满粉仓,降低可燃气体和氧浓度,二氧化碳气化还可吸收大量热量,组织燃烧的蔓延。

(4)气体浓度分析监测系统天禹智控自主研发的在线防爆红外煤气热值分析系统TY-8330EX在线实时监测分析煤粉仓复杂工况下气体,包括CO、O2、CO2、H2、CH4、CnHm等气体浓度,含采样探头、伴热管线、分析仪、预处理系统、标定单元等,也可以根据客户需求定制。针对多个煤粉仓共用一套分析系统,天禹智控也有丰富的项目经验和行业案例。

天禹智控气体分析系统案例

 

 

       4、结语

       煤粉的挥发分、细度、浓度、介质的含氧量及混合物温度等因素构成对煤粉爆炸的影响。基于煤粉的爆炸机理并结合煤粉仓安全事故,煤粉仓防爆措施必须谨慎严密。煤粉作为重要燃料正日益广泛应用于生产和生活各个方面,煤粉仓是煤粉储运过程中的重要设备之一,正确认识煤粉爆炸机理并以此制定科学规范的防爆措施,才能确保煤粉仓的安全可靠。

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