烟煤安全控制与事故处理

烟煤安全控制与事故处理烟煤安全控制与事故处理 摘要 高炉喷吹烟煤煤一个重要的限制环节是安全问题 本文系统介绍了喷吹 烟煤似的安全控制问题 包括系统参数的控制 事故的预防与处理 高炉喷吹烟煤是高炉喷煤发展的趋势 也是近年来发展起来的新技术 从高炉 冶炼工艺角度看 烟煤更适合喷吹 因为它含挥发物质高 所以燃烧率高 带 入高炉的氢气也多 而氢气既有利于高炉的还原过程 又有利于提高煤气热值 实践证明喷烟煤有利于提高置换比和增加喷吹量 此外 烟煤一般比无烟煤质 软 好磨 可以降低磨煤电耗 各厂可就近喷吹 但由于防火防爆问题 喷吹 烟煤时对系统的安全控制提出了更高的要求 主要包括系统安全控制与事故的 处理 一喷煤系统安全控制一喷煤系统安全控制 合理控制参数是保证生产安全的关键 只要控制好其中的重要参数 安全生产 是完全可以实现的 1 系统氧含量和温度的控制 根据煤粉爆炸必要条件 煤粉燃烧 爆炸的必要条件包括以下几项 1 可燃粉尘浓度处于爆炸下限与上限之间的爆炸区 2 有足够氧化剂支持燃烧 3 有足够能量的点火源点燃粉尘 4 粉尘处于分散悬浮状态 即粉尘云状态 在制备 输送煤粉的过程中 悬浮浓度很难控制 所以控制系统内部气氛中氧 含量和火源是防止煤粉爆炸的关键 根据相关文献记载的实验也表明 在空气 中的悬浮煤粉浓度为 0 02 2 kg m3时为煤粉爆炸区间 当气相中氧浓度降至 14 以下时 煤粉浓度虽在上述范围 即使煤粉达到煤的燃点以上也无爆炸发 生 所以在实际生产中 要求制粉系统含氧浓度小于 12 以保证整个系统氧 含量远离煤粉燃烧爆炸的氧浓度的临界值 喷煤系统控制氧含量的办法是利用高炉热风炉废气 由于热风炉废气氧含量比 较低 一般低于 4 同时含有一定热量 可以做为喷煤制粉系统的干燥剂和惰 化剂 安钢高炉喷煤系统所用的干燥气为混合干燥气 它由 90 95 的热风炉 烟气和 5 10 的燃烧炉烟气组成 经过在磨机入口处实测其氧含量浓度在 6 以下 收尘器出口氧含量浓度在 12 以下 能够满足制粉系统的安全需要 系统温度的控制受煤种 生产工艺 生产环境等因素影响 烟煤的着火点在一 般在 300 400 之间 所以磨机入口温度要低于此值 现在一般最高控制在 260 290 出口温度 夏季控制在 90 5 冬季由于环境温度低 加之原 煤水分含量较高 一般控制在 95 5 另外 煤粉仓是煤粉停留时间较长的 地方 如果储存的煤粉温度较高 煤粉氧化速度较快 易在粉仓中发生煤粉自 燃现象 所以粉仓温度应控制在 70 以下 当发现粉仓温度高于 70 并继续上 升时 要尽快将仓中煤粉喷出并用氮气进行吹扫 待温度下降到正常范围后 再接受新煤粉 2 一氧化碳监测系统 根据煤粉自燃时首先释放出 co 的原理 通过对 co 浓度监测 可及时发现煤粉 的自燃 和温度相比 co 浓度监测更加灵敏 通过对粉仓 布袋箱 co 浓度监测 可以及时发现煤粉自燃的现象 生产过程中 当 co 的浓度增加到一定值时可自 动报警并联锁打开粉仓 布袋箱的充氮系统以确保安全 与防止煤粉自燃 开机时应先降低系统氧含量 具体如下 在磨机开启之前 首先把热风炉废气 引过来 降低系统氧含量到 12 以下 然后再开烟气炉升温 当磨机出口到 95 左右时再开启球磨机 进入正常生产状态 这样在系统生产之前 驱除了制 粉系统内的空气 降低系统氧含量 保证了系统的安全生产 在喷煤系统中制粉系统生产能力一般均大于喷吹系统能力 以保证稳定喷吹 所以每天制粉系统都有或长或短的停车时间 停车时系统参数和开车时会有较 大变化 首先表现在系统氧含量会有所提高 由于停车时 烟气炉一般都要停 止烧炉 打开放散进入保温状态 这时 外部冷风会由于其内部热风造成的负压 进入系统 造成系统内氧含量升高 根据经验 如果没有特殊措施 半个小时 后 系统氧含量可达 18 左右 其次系统内煤粉停止流动 进入静止状态 布 带箱 磨机 部分水平管内会残存一些煤粉 同时停车后系统本身还具备一定 的温度 如果条件合适 系统内残存煤粉易发生氧化自燃 煤粉氧化自燃可分为四个阶段 缓慢氧化期 在此阶段 其温度不超过 100 在缓慢氧化期 由于温度 较低 化学反应速度慢 所以对煤粉喷吹来说是安全期 水分蒸发期 在此阶段 煤粉温度值随含水量不同而不同 但仍是煤粉喷吹 的安全期 氧化加速期 在此阶段 煤粉的温度为 120 140 剧烈氧化自燃期 进入此阶段 煤粉温度上升极快 有可能很快发生自燃 乃至爆炸 氧化加速期和剧烈氧化自燃期对煤粉喷吹至为危险 如进入这两个 阶段 应马上采取措施 根据以上情况 这时危险主要是高温环境下存留的煤粉 图 1 为某种烟煤在环 境温度为 50 氧含量为 21 的环境条件下储存时间与表面温度的关系 影响煤粉氧化自燃的主要因素是煤粉的挥发含量 挥发份含量高 煤粉在升温 氧化过程逸出的易燃挥发份越多 而挥发份与煤粉存贮空间空气的化学反应速 度与挥发份浓度成正比 因而导致煤粉易于氧化自燃 煤粉温度是促使其自燃的外在原因 煤粉温度越高 越有利于氧化反应的进行 如果贮煤仓的散热条件不好 并且煤仓内具备一定的氧的条件 就容易发生自 燃或爆炸 煤粉的存贮状态及气氛是决定煤粉是否能自燃的决定因素 相关的实验结果表 明 无论是挥发分高的褐煤还是中等挥发分的烟煤 不管煤粉温度是否已达到 着火点 如果氧浓度不达到某一值 自燃不会发生 根据以上性质 为保证安全 如果煤粉挥发份高 存放时间长 这时应尽量利 用放散风机引入热风炉废气控制系统氧含量 或降低存煤环境温度与时间 以 保证系统安全 有时由于检修等原因系统需长时间停车或需人员进入系统 这时系统内氧含量 将不可避免地达到空气氧含量浓度 这时控制安全的主要措施是利用各种方法 清除系统内积粉 消除安全隐患 清除煤粉的办法为停车前使系统空负荷运转 一段时间 同时对布袋除尘器加强反吹 必要时人员进入系统内部检查 确保 清除积粉 喷吹系统短时间停车时可用充氮气的方法保证安全 如长时间停车 应把喷吹 罐及管道内煤粉喷吹干净 明火是导致爆炸的一个原因 明火有各种各样的来源 如原煤中的铁器物质进 入磨机与衬板相碰撞产生火花 系统中某处积粉因氧化自燃而产生明火 检修 后没有及时清除炙热的焊渣等等 针对以上火种来源 采取了以下措施 1 严格监控原煤质量 及时发现和清理原煤中的杂质 并在输送原煤的两条 皮带机头上方安装了大功率除铁器 避免或尽量减少原煤中的铁器进入球磨机 并规定每次上煤前必须先清理除铁器上吸附的铁器物件 2 提高操作工操作水平 控制好球磨机的正常生产 摸索出在不同煤况和送 温条件下 球磨机下煤量的变化规律 严防球磨机长时间空转 3 检修前后注意清理现场 防止电焊切割时点燃煤粉 高温煤粉长期存放是煤粉氧化自燃的重要原因 当温度升高到一定程度 氧含 量条件又合适 将不可避免发生煤粉自燃事故 虽然在系统设计时已注意到了 这点 尽量避免煤粉有积存现象 但由于设备质量 生产节奏或其它一些原因 仍会有积粉氧化自燃的危险 所以在日常生产中要经常性的检查系统各处积粉 情况 改造不适合生产实际的机械设备 从安全方面看 喷煤系统检修 尤其煤粉区域设备检修与其他设备检修要求不 同 其主要区别在于检修时要充分考虑煤粉的燃烧性爆炸性 根据煤粉燃烧性 质 电焊或切割时产生的焊渣足以引燃堆积的煤粉 如果煤粉浓度与氧含量合 适 电焊或切割的火花很可能引起煤粉爆炸 所以检修前对于煤粉区域要清扫 干净或利用蒸汽或水把煤粉打湿 例如检修球磨机衬板 在检修前先使其负荷 运转一段时间 尽量使其煤粉抽干净 停车后打开入孔 进行通风 保证内部 氧含量及温度以利于人员检修 由于这时衬板的间隙内仍然存留很多煤粉 需 用水把煤粉打湿 然后可以进行焊接和氧气切割 对于其他部位的抢修也一样 一定要把内部或周围的煤粉清除干净后进行切割 焊接 以确保安全 当然也 可以利用其他方式 代替电焊切割 这样更有利于安全 对于喷煤系统尤其对于烟煤喷吹系统 在煤粉区域 选设备时应要求不产生火 花 同时要求运转可靠 对于收尘器还应考滤到系统及设备的防静电措施 与 煤粉接触的设备要有防粉尘功能 如布袋与旋风下广泛采用的卸灰装置 ycd 16 型卸灰阀 这种阀门一般用摆线形减速机 这种减速机结构紧凑 减速比大 但对润滑系统要求特别高 而其工作区域条件又经常造成煤粉进入减速机影响 其润滑 这时造成磨损加大 不能适应在煤粉区域长时间开车要求 同时该阀 损坏后 如不及时发现容易造成非常严重的后果 好多煤粉着火事故都是由于 损坏后没有及时发现 造成煤粉长时间堆积而引起煤粉自燃 由于其可靠性无 法满足生产需要 于是把其改成了斜板式锁气器 这种锁气器的结构简单 运 行可靠性高 运行过程中不需专门控制装置 其工作原理为当开车时其利用坠 秤与系统负压自动关闭 当布袋内煤粉堆积到一定程度后 在煤粉重力作用下 自动卸灰 这样不但满作了系统工艺要求 而且保证了系统的安全可靠性 由于喷煤系统事故处理没有严格的理论 仅以某厂发生的二次事故为例分析一 下 1996 年 7 月白班 发现布袋箱温度升高 局部煤粉已达到 200 左右 经检查发现布袋箱下卸灰阀故障 没有及时发现 造成集灰斗内积粉长达 20 h 以上 为了处理内部煤粉 一方面向布袋箱内充氮 同时打开布袋箱人孔 准 备把布袋箱内煤粉倾倒外边处理 打开人孔后 发现煤粉温度特别高 但并没 着火 但没过多长时间内部煤粉开始燃烧 同时清到布袋箱外的煤粉也着了起 来 造成布袋箱内部分布袋烧毁 当时由于煤粉挥发分不是太高为无烟煤 没 有造成更严重的后果 另一次是 1999 年 8 月 当时发生事故的原因及过程基本一致 但根据上次事故 处理经验处理方法有所不同 这一次考虑到布袋箱内温度并没有达到煤粉的着 火点 煤粉可能仅仅为煤粉在高温环境下发生氧化引起温度升高 并没有着火 如果打开布袋箱人孔 很可能会造成象上次一样 空气进入布袋箱造成内部高 温煤粉着火 所以这一次是利用充氮系统向布袋箱 粉仓 喷吹罐内充氮 把 系统氧含量控制到最底点 同时用最快的速度把上述积粉通过粉仓 喷吹罐喷 吹到高炉内 喷吹完后温度恢复正常 分析以上两次事故 可以发现 煤粉着火点随环境温度 环境氧含量的变化而 变化 根据图 1 所示 如果布袋箱温度高 氧含量高 即使系统没有达到常温 下煤粉着火点 过一段时间后煤粉也会发生自燃 如果发现及时 在煤粉氧化 升温阶段采取合理措施 如控制系统氧含量或降低煤粉温度 就可以预防事故 的发生 另外处理事故方法还有以下几种方法 1 往布袋箱内粉仓内通蒸汽 这样一方面能驱赶系统内空气 另一方面还可 以给高温煤粉降温 同时增加煤粉的水分 控制煤粉的燃烧 煤粉中水分与爆 炸性质关系如图 但是处理后需重新烘干系统 2 利用消防系统 往系统内充水 这种方法简单 但应注意由于煤粉一般漂 在水面上 所以处理彻底需水量较大 另外需把布袋箱内布袋都打湿 因为布 袋上存有煤粉 且着火不易被发现 同时处理后布袋箱需烘干 总之 煤粉发生氧化自