一次煤粉倉自燃事故的處理

丁長軍 陳 猛 宋金偉 劉 威 王 鋒

（淮北礦業(yè)相山水泥公司，安徽淮北 235043）

我公司2500t/d新型干法熟料生產(chǎn)線配套煤粉制備系統(tǒng)采用合肥水泥設(shè)計院開發(fā)的HRM1700M立式磨，設(shè)計能力20t/h(中硬物料)。煤磨烘干熱風(fēng)來自窯頭煙囪廢氣，為保障煤磨的安全運行，避免燃爆事故，入口溫度一般控制在300℃以下，出磨風(fēng)溫在65℃，入袋收塵器氣體溫度控制在60℃，袋收塵器錐體溫度控制在60℃，報警溫度70℃，一般在50～60℃，煤粉倉設(shè)計容量80t,在錐體部位沿圓周方向布置4個溫度測點，溫度一般控制在50℃以下，報警溫度70℃。盡管采取了一定的技術(shù)措施，實際上仍然會因中控操作、系統(tǒng)設(shè)計、現(xiàn)場管理不當(dāng)?shù)纫蛩兀瑢?dǎo)致燃燒爆炸事故。以下我們就對發(fā)生的一起煤粉倉自燃事故進(jìn)行分析。

1 工藝流程介紹

儲存在煤預(yù)均化堆場的原煤，由膠帶機（設(shè)有除鐵裝置及金屬探測器）送入煤粉制備車間的原煤倉，原煤經(jīng)雙向螺旋閘門、密封皮帶給煤機進(jìn)入煤磨。通過變頻調(diào)速給料機控制入磨煤量，烘干原煤水份的熱源來自窯頭煙囪廢氣。調(diào)節(jié)入磨冷風(fēng)閥門，可將入磨風(fēng)溫控制在120～250℃。原煤在煤磨內(nèi)烘干并粉磨，由磨頂端高效選粉機分選，粗粒落回磨盤，成品煤粉進(jìn)入袋收塵器收集，再經(jīng)回轉(zhuǎn)卸料器（6臺）、螺旋輸送機（正反轉(zhuǎn)）、電液動平板閘門送入煤粉儲倉。為防止煤磨袋收塵器、煤粉倉發(fā)生燃燒爆炸，每一處都設(shè)置有CO2滅火裝置。

表1 煤粉制備系統(tǒng)主機設(shè)備配置

表2 進(jìn)廠原煤工業(yè)分析

2 事故經(jīng)過及處理過程

6月28號下午17:00點，中控發(fā)現(xiàn)煤粉倉錐體西測點溫度顯示為57℃，中控按以往經(jīng)驗沒有采取任何處理，煤磨按正常操作繼續(xù)運行，到17:45分現(xiàn)場巡檢發(fā)現(xiàn)該側(cè)錐體部位冒出黑煙，并不時有火苗閃現(xiàn)，及時報告中控煤粉倉著火，并隨即通知車間值班人員、生產(chǎn)調(diào)度、保衛(wèi)科組織人員進(jìn)行現(xiàn)場滅火防護工作，中控立即將煤磨停止運行，煤磨風(fēng)機停止運行，將袋收塵器進(jìn)出口閘板關(guān)閉，停止向煤粉倉進(jìn)煤粉，將煤粉倉上的收塵器風(fēng)機關(guān)停，現(xiàn)場將煤粉倉助流風(fēng)關(guān)閉，避免新鮮空氣入煤粉倉。通知配電室將煤磨站電源下掉，避免引起電源著火產(chǎn)生二次火災(zāi)。現(xiàn)場用完煤磨配置的所有滅火器后煤粉倉不再出現(xiàn)明火焰，但沒過幾分鐘在煤粉倉錐體部位又開始出現(xiàn)明火，錐體各個測溫點溫度快速上升，西側(cè)測溫點溫度最高上升到178℃，達(dá)到中控滿量程。中控立即通知生產(chǎn)廠區(qū)各崗位將配置的滅火器全部送至煤磨車間繼續(xù)滅火。

在現(xiàn)場及中控人員進(jìn)行處置的同時，車間值班員立即趕到對煤粉倉進(jìn)行噴入CO2滅火（該值班人員是車間專職安全員，也只有他一人接受過CO2滅火裝置操作培訓(xùn)），該安全員在操作過程中發(fā)現(xiàn)滅火器沒有CO2氣體噴吹，檢查發(fā)現(xiàn)所有儲存CO2的氣瓶是空瓶（事后調(diào)查：一部分長期沒有使用CO2氣體出現(xiàn)泄漏，一部分使用后沒有及時補充），隨即指示中控進(jìn)行火災(zāi)報警，15分鐘后119火警人員及礦山救護隊人員趕到，判明情況后決定對煤粉倉表面噴水進(jìn)行降溫滅火，但由于倉體外面包著一層保溫層，效果并不好，在處理了近一個小時后，決定向煤粉倉內(nèi)進(jìn)行澆水處理，中控將頭尾煤秤停掉，停止噴煤，做停窯處理，消防人員打開倉頂檢查門后用消防水直接灌入，灌水10分鐘后錐體部位不再出現(xiàn)明火，煤粉倉各點溫度下降。隨后由機修工將煤粉轉(zhuǎn)子秤拆除，倉內(nèi)煤粉用水沖出，袋收塵下螺旋絞刀打反轉(zhuǎn)，將收塵器內(nèi)存留煤粉外排處理，該事故造成停窯時間達(dá)56小時，經(jīng)濟損失嚴(yán)重。

3 事故原因分析

儲存在倉中的煤粉在一定條件下會進(jìn)行緩慢的氧化反應(yīng)，其反應(yīng)速率的快慢因煤的品種、細(xì)度、揮發(fā)份、水份、初始溫度、空隙率、煤粉的導(dǎo)熱系數(shù)、氧氣濃度等而異，當(dāng)體系反應(yīng)的熱量大于體系散熱時，體系的溫度進(jìn)一步升高，達(dá)到自燃著火溫度就會發(fā)生自燃，基于上述分析，造成此次煤磨自燃事故的原因有以下幾點：

（1）中控操作人員認(rèn)識不足。該事故之前曾多次出現(xiàn)該溫度測點出現(xiàn)溫度高于其他幾個點,偏差將近10℃，但低于設(shè)定報警溫度70℃，中控人員認(rèn)為該溫度遠(yuǎn)低于煤粉著火溫度，且與設(shè)定報警溫度有一定差值，認(rèn)為在該溫度下不會著火，其溫度為安全溫度。卻沒有考慮到煤粉的自燃溫度受煤粉自身氧化程度周圍介質(zhì)成分差別，雖低于煤粉正常著火溫度，但并不是固定值、V.Fierro研究表明：煤炭自燃臨界溫度在60～80℃。

此外，煤粉在倉內(nèi)氧化自燃不會是只有一個點溫度升高，以前也出現(xiàn)過該點顯示溫度和實際對應(yīng)不上的情況，主觀認(rèn)為該溫度為虛溫度，思想麻痹大意，沒有采取正確操作措施，直至煤粉倉出現(xiàn)明火才采取處理措施，存在主觀錯誤。

（2）煤磨粉磨較細(xì)，出磨溫度相對較高。出磨氣體的溫度應(yīng)該根據(jù)原煤特性,要求煤粉品質(zhì)，煤粉的運輸與貯藏，設(shè)備安全，出磨氣體的露點等來確定，我公司根據(jù)所用煤種，細(xì)度一般控制R80＜4.0%，但煤粉磨得越細(xì)表面積增加、活化能增大、氧化速度越快，會加劇熱量的釋放。

我公司使用的煙煤揮發(fā)份在28%左右，根據(jù)煤粉自燃爆炸的特性：可燃基揮發(fā)份愈高、愈易發(fā)生燃爆，一般揮發(fā)份小于10%相對安全，而大于25%時易產(chǎn)生自燃、爆炸的可能性也就愈大。煤磨出磨溫度是根據(jù)調(diào)試說明書上的原始資料給定數(shù)據(jù)來控制的，該數(shù)據(jù)只適應(yīng)原煤的一般情況，控制溫度相對較高揮發(fā)份、較細(xì)的煤粉顯得高了。

（3）煤粉倉錐體部位開裂，開裂部位產(chǎn)生漏風(fēng)不僅造成煤粉結(jié)露以及滲入雨水造成燃爆事故，也補充了煤粉自燃所需要的氧氣，使倉內(nèi)煤粉能順利燃燒起來，不易熄滅。

（4）煤粉在倉內(nèi)有掛壁堆聚。清理煤粉倉時都發(fā)現(xiàn)煤粉倉存在掛壁現(xiàn)象，并呈氧化結(jié)焦?fàn)顟B(tài)，說明煤粉在倉內(nèi)有掛壁現(xiàn)象存在，煤粉在倉內(nèi)的掛壁是該部位煤粉的流動性降低，氧化過程產(chǎn)生的熱量無法被帶走而集聚，這一因素也促使煤粉自身的氧化過程加快、氧化程度加深，是導(dǎo)致煤粉在倉內(nèi)自燃的直接原因。

（5）管理不健全。CO2滅火裝置使用管理制度缺乏，使用管理不善，檢查不到位，使用后沒有及時更換。 CO2氣體缺失或空瓶沒有及時發(fā)現(xiàn)、CO2滅火裝置失效，沒能及時起到阻礙爆炸、限制火災(zāi)發(fā)展的作用，導(dǎo)致事故范圍擴大、處理難度及工作量增加。

4 事故處置及暴露出的問題與防范措施

對事故造成的損害及暴露出的問題采取了以下預(yù)防措施：

（1）對事故處置過程中破環(huán)的設(shè)置進(jìn)行恢復(fù)，重新校定喂煤計量裝置，檢查系統(tǒng)是否有新的漏風(fēng)點，重點檢查煤粉倉的防爆裝置，是否存在漏風(fēng)，評估設(shè)置的安全性能。根據(jù)需要進(jìn)行更換。對漏風(fēng)點進(jìn)行封堵，如不能施焊，則用高強度粘合膠封堵。

清理煤粉倉，對系統(tǒng)進(jìn)行強制通風(fēng)，排除有害氣體，并風(fēng)干煤粉倉，以便恢復(fù)生產(chǎn)。

（2）對中控煤磨操作的模糊認(rèn)識進(jìn)行糾正，根據(jù)煤粉的自燃特性將煤粉倉溫度控制在60℃以下，同時強化事故預(yù)防意識，提高對溫度反映的敏感性，對于各測溫點溫升嚴(yán)格按照操作規(guī)程處理。如果懷疑儀表顯示數(shù)值的真實性，在通知儀表管理人員進(jìn)行處置的同時，仍按溫高原則操作。

定期做好測溫儀表的檢校工作。

（3）嚴(yán)格CO2滅火裝置的使用管理制度，CO2氣瓶實行專人管理嚴(yán)格進(jìn)出庫，采取使用更換登記制度，責(zé)任到人，避免CO2氣瓶出現(xiàn)空置或空瓶狀態(tài)。

對煤磨相關(guān)崗位人員進(jìn)行CO2滅火裝置使用培訓(xùn)，避免相關(guān)人員不會操作帶來的事故處置延誤。改進(jìn)CO2滅火裝置，能自動監(jiān)測系統(tǒng)溫度和氣體成分，CO2氣瓶壓力低報警，進(jìn)行危險預(yù)警和自動滅火操作。

（4）嚴(yán)格控制出磨煤粉水份和出磨氣體溫度，依據(jù)煤粉質(zhì)量要求重新修訂出磨氣體控制溫度，控制在60℃以下。

嚴(yán)格操作制度，重點在煤磨的防火、防斷煤、規(guī)范操作，減少安全隱患并為事故安全處置提供依據(jù)，做好消防工作，保障系統(tǒng)的安全運行。

（5）利用大、中修停窯檢修機會對煤粉倉進(jìn)行清倉處理，減少煤粉在倉內(nèi)黏結(jié)掛壁的幾率及煤粉在倉內(nèi)自燃的安全隱患。

5 結(jié)束語

（1）煤粉制備系統(tǒng)是水泥企業(yè)防火防爆的重點車間，平時加強車間管理、防患于未然。

（2）嚴(yán)格操作，根據(jù)煤粉制備系統(tǒng)生產(chǎn)特點制定防火防爆措施，將事故消滅在萌芽狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)事故時應(yīng)冷靜處理，根據(jù)事故狀態(tài)可以組織專業(yè)人員進(jìn)行處置，防止出現(xiàn)失控。

（3）防燃防爆工作到位，就能將煤粉制備系統(tǒng)自燃爆炸的安全隱患降到最低，避免產(chǎn)生人身設(shè)備傷害事故，確保煤粉制備系統(tǒng)的安全生產(chǎn)。

[1]劉成，等.中控操作員必讀[C].水泥商情網(wǎng)，2012.

[2]V.Fierro Prevention of spontaneous combustion in coal stockpiles and Experimental results in coal storage yard [J].Fuel Processing Technology，1999.

[3]張宏亮，等.2012火力發(fā)電廠煤炭自燃現(xiàn)象分析及防治措施[J].熱力發(fā)電，2007：（1）.