0前言
無論水泥、冶金還是電力工業(yè)，都要消耗大量的燃煤作為燃料，隨著煤粉制粉工藝技術(shù)的發(fā)展，煤粉制粉系統(tǒng)已由傳統(tǒng)的兩級收塵改為一級收塵，粉磨設(shè)備也由傳統(tǒng)的球磨機(jī)改為效率更高的立式磨，收塵器也成為了主要的工藝設(shè)備之一。但由于煤粉其自身存在的易燃易爆特性，因此安全問題就顯得至關(guān)重要。
1煤粉及煤粉制備系統(tǒng)的廢氣特性
1.1煤粉的自燃與爆炸特性
積存的煤粉與空氣中的氧氣長期接觸氧化時(shí)會發(fā)熱使溫度升高，溫度升高又會加劇煤粉的進(jìn)一步氧化，在散熱不良時(shí)會使氧化過程不斷加劇，最后使溫度達(dá)到煤的燃點(diǎn)而引起煤粉的自燃。在煤粉制粉系統(tǒng)中，煤粉是由輸送煤粉的氣體和煤粉混合成的云霧狀的混合物，它一旦遇到火花就會使火源擴(kuò)大而產(chǎn)生數(shù)倍大氣壓的大氣壓力，從而造成煤粉的爆炸。
影響煤粉爆炸的因素很多，如揮發(fā)份含量、煤粉細(xì)度、氣體混合物的濃度、溫度、濕度、輸送煤粉的氣體中氧的成分比例等。
(1)一般認(rèn)為，揮發(fā)份大于l0％，其值越大，越易爆炸，揮發(fā)份大于25％的煤粉(如煙煤)，很容易自燃，爆炸的可能性大大增加。
(2)煤粉越細(xì)越容易自燃和爆炸，粒徑小于80μm的易于燃爆。
(3)煤粉濃度是影響煤粉爆炸的重要因素。煤粉濃度大于3～4kg/m3(空氣)或小于0.32～0.47㎏/m3(空氣)時(shí)不容易爆炸。因?yàn)槊悍蹪舛忍?，氧濃度太??；而煤粉濃度太低，缺少可燃物。新型煤粉制粉系統(tǒng)采用立式磨，煤粉濃度在0.50～1.0kg/m3(空氣)之間，發(fā)生爆炸的可能性非常大。
(4)煤粉的著火溫度：500～530℃，自燃溫度：140～350℃。
1.2煤粉制粉系統(tǒng)廢氣特性
在新的煤粉制備系統(tǒng)中，收塵器已不僅是一臺環(huán)保設(shè)備，而是一臺重要的工藝設(shè)備，一般煤粉制備系統(tǒng)的廢氣具有以下特點(diǎn)：
(1)含塵濃度較高，不管是立式磨還是風(fēng)掃磨，廢氣濃度一般都在爆炸范圍內(nèi)；
(2)煤粉成品的粒度細(xì)，粒度小于80μm的占80％；
(3)煙氣中氧氣含量視烘干熱風(fēng)來源不同而有差異，以水泥廠來自窯頭篦冷機(jī)或窯尾預(yù)熱器的熱風(fēng)作烘干介質(zhì)，熱風(fēng)的成分與空氣相近，含氧量兩種熱源不等，煤磨廢氣的氧氣含量自然也有差異。
1.3煤粉制粉系統(tǒng)火源隱患
在帶烘干粉磨的煤粉制備系統(tǒng)中，存在以下幾種火源隱患：
(1)來自烘干熱風(fēng)氣流帶來的火源；
(2)系統(tǒng)中某些地方長期堆積的煤粉氧化后使局部溫度升高而自燃起火；
(3)系統(tǒng)因靜電積累引起的火花；
(4)其它外部火源。
2工藝設(shè)計(jì)上采取的措施
(1)影響煤粉爆炸的因素中，一個(gè)很重要的因素是輸送煤粉的氣體中氧的成分比例，只要很好的控制氧的比例，就能有效的降低爆炸的可能。通常情況下，煤粉烘干熱源有兩個(gè)地方，一是窯頭篦冷機(jī)，二是窯尾。兩種熱源的氧含量相差很大。經(jīng)分析，篦冷機(jī)廢氣中O2體積含量達(dá)21％，與空氣中比例相近，而出磨后輸送煤粉廢氣的比例仍高達(dá)約17％，尾廢氣的O2含量僅有4.5％，而出磨后輸送煤粉廢氣的比例約7％，這樣比例的氣體，對爆炸能夠起到很好的制約作用。因此設(shè)計(jì)中烘干用熱風(fēng)建議從窯尾高溫風(fēng)機(jī)后垂直風(fēng)管上抽取。
(2)在控制進(jìn)磨風(fēng)溫的環(huán)節(jié)上，有兩種選擇，一種是摻冷風(fēng)，通過電動調(diào)節(jié)閥摻入新鮮空氣，可以很好地控制進(jìn)磨熱源風(fēng)溫，但熱源的O2含量將會隨之增加。第二種選擇是摻入循環(huán)風(fēng)，以控制進(jìn)磨熱風(fēng)的溫度，循環(huán)風(fēng)管的廢氣中O2含量約為7.5％。遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣中的比例。循環(huán)風(fēng)從出煤粉主風(fēng)機(jī)管道上抽取。這樣就減少了O2的富集，降低了燃燒的可能性。流程見圖1所示，煤磨系統(tǒng)中所用熱風(fēng)及所摻冷風(fēng)的O2比例見表1所示。
表1各種廢氣的氧氣含量 ％
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窯尾廢氣 |
篦冷機(jī)廢氣 |
新鮮空氣 |
循環(huán)風(fēng)管廢氣 |
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～4.50 |
～21.00 |
～20.94 |
～7.5 |
