TV防爆閥在煤粉制備車間的應用

張　偉

TV防爆閥在煤粉制備車間的應用

張偉

收塵器防爆閥現場照片

本文介紹了TV防爆閥在馬來西亞NSCI 5 000t/d水泥生產線煤粉制備車間的應用情況以及TV防爆閥的規格及特點，對國內常規設計標準和VDI3673標準中防爆面積計算方法進行了對比。分析了采用TV防爆閥時，在煤粉制備車間設計、設備采購過程中的注意事項。

TV防爆閥；煤粉制備；防爆面積；防爆標準

1　前言

煤粉制備車間是水泥生產的重要組成部分，也是安全要求最為集中、安全等級最高的一個子項。由于煤粉的特性，導致了煤粉制備車間容易發生煤粉燃燒爆炸的事故。為了煤粉制備車間的安全生產，在設計和操作上需要采取多種措施，例如在關鍵部位加裝防爆閥；監控各密閉設備中溫度和CO濃度，及時報警；設二氧化碳或氮氣自動滅火系統等。在海外總承包工程中，越來越多的項目業主對煤粉制備車間的安全和防爆意識增強，對防爆措施的要求越來越高。

2011年，我公司與馬來西亞CIMA集團簽訂了一條5 000t/d水泥生產線總承包項目，該項目位于森美蘭州馬口鎮。項目范圍包含石灰石破碎至水泥包裝發運，所用燃料是從印度尼西亞進口的原煤。煤粉制備車間采用一臺型號為TRMC31.3的輥磨，產量為50t/h。業主要求煤粉制備車間的防爆閥需滿足VDI3673標準，并指定TV公司作為防爆閥供貨商。

2　TV防爆閥特點

TV公司服務范圍包含防爆系統的評估、自啟閉式防爆閥的設計及供貨。產品包括管道、收塵器、倉、建筑物的防爆閥，并具有ATEX防爆認證證書、符合VDI 3673《Pressure venting of dust explosions》和EN-14491 《Dust explosion venting protective systems》標準。

TV防爆閥的主要結構包含殼體、蓋板、緩沖板、彈簧和止動裝置，如圖1所示。利用專用工具調整止動裝置的鎖緊力，可以調整防爆閥的啟爆壓力，有效保證設備安全，見圖2。

TV防爆閥分圓形和矩形（見圖1、圖3）。圓形防爆閥用于保護煤磨和煤粉倉，矩形防爆閥用于保護收塵器。其規格見表1、2、3，表中泄爆效率和有效防爆面積是TV公司通過實驗證實的實際數值。規格相同的防爆閥，在使用位置、布置形式不同的情況下，其有效防爆面積也不同。因此，防爆閥選型需要以有效防爆面積為準。

3　TV防爆閥的應用

3.1煤粉制備車間基本信息

圖1　圓形防爆閥

圖2　啟爆壓力調整工具

圖3　矩形自啟閉式防爆閥

表1　煤磨圓形防爆閥規格

表2　煤粉倉圓形防爆閥規格

表3　收塵器矩形防爆閥規格

我公司NSCI 5 000t/d項目中，煤粉制備采用能力為50t/h的輥磨，磨盤直徑為?3100mm，設3個直徑為? 1 700mm的磨輥；粉磨后煤粉通過處理風量為221 000m3/h的袋式收塵器收集，收塵器分20個室，每兩個室共用一個灰斗；出收塵器的煤粉通過螺旋輸送機輸送至儲量為180t的煤粉倉，煤粉倉直徑為?7 000mm；烘干熱風來自窯尾廢氣。原煤化學成分如表4所示，煤粉制備車間工藝流程見圖4。

3.2防爆閥選型

3.2.1煤磨防爆閥選型

本系統煤磨出風管道直徑均為?2 000mm。

按照GB 50295-2008《水泥工廠設計規范》的規定，煤磨出風管道上的防爆面積最小為管道截面積的70%，即2.198m2。

按照VDI3673標準，煤磨出風管道上的防爆面積不低于管道橫截面積，即3.14m2。根據TV公司要求，煤磨出風管上下兩個部位需各配置2 個?1 500mm的防爆閥，每個部位的防爆面積均為3.52m2（見圖5）。

3.2.2煤粉倉防爆閥選型

本項目煤粉倉體積約435m3。

按照GB 50295-2008《水泥工廠設計規范》的規定，防爆面積可按0.01m2/（m3·倉容積）計算，那么所需防爆面積為4.35m2。

TV公司計算煤粉倉防爆面積的基礎數據如下：

按照VDI3673標準公式及表5中基礎數據計算得出，煤粉倉所需防爆面積為3.32m2，根據TV公司產品，選用3個?1 400mm的防爆閥，總防爆面積為4.5m2。

根據TV公司設計要求，煤粉倉防爆閥布置必須滿足以下規定：

（1）防爆閥與煤粉倉之間的過渡段必須是直管，且盡量短；

（2）防爆閥應向緩沖板一側傾斜，傾斜角度為5°；

（3）防爆閥上部要設導流板，將爆炸氣流引導至室外，導流板要有足夠強度，需固定在混凝土框架上；

防爆閥周圍需保持至少500mm的凈空。

導流板示意見圖6，煤粉倉防爆閥布置見圖7。

3.2.3收塵器防爆閥選型

本項目收塵器外形見圖8，體積約為920m3。

GB 50295-2008《水泥工廠設計規范》中沒有關于收塵器防爆閥的選型原則。國內收塵器設計人員一般是按照防爆閥閥板面積和收塵器容積之比（孔機比）的經驗數據、并結合收塵器結構來確定防爆閥規格和數量。國內煤氣工業推薦的孔機比為1/40，美國防止火災協會（NFPA）推薦的孔機比為1/30～1/50。

本項目收塵器廠家提供的方案為采用20個防爆閥，每個防爆閥泄爆面積為1.532m2，總泄爆面積為30.64m2，孔機比為1/30。

根據VDI3673標準公式及表6中基礎數據計算得出，收塵器所需防爆面積為35.12m2。結合TV防爆閥規格和收塵器結構，采用了40個800mm×1300mm的防爆閥，每個收塵室設兩個防爆閥，上下并排布置，總泄爆面積為36m2。

表4　原煤的工業分析

圖4　煤粉制備車間工藝流程圖

表5　煤粉倉防爆閥選型計算基礎數據（TV選擇）

表6　收塵器防爆閥選型計算基礎數據（TV選擇）

圖5　煤磨防爆閥布置圖

圖6　導流板示意

圖7　煤粉倉防爆閥現場照片

圖8　收塵器外形圖

圖9　TV建議的收塵器防爆閥布置方案

TV公司根據收塵器外形圖，提供了防爆閥布置方案（見圖9），并且要求對收塵器結構進行如下調整，以保證泄爆時氣流不受阻礙：

（1）將收塵器殼體向外擴展，增加過渡段；

（2）完全移除靠近防爆閥的2排濾袋；

（3）將第3～5排濾袋長度由3 050mm縮短為1 500mm。

由于防爆閥的采購晚于收塵器，當廠家提供防爆閥布置方案時，收塵器已經加工完成，如果完全按廠家要求修改收塵器結構，將帶來收塵器殼體重新加工；收塵器過濾面積減小較多，無法保證粉塵排放濃度≤20mg/ m3（標）的要求；項目成本增加，工期拖延。

經與TV多次討論，最終決定在收塵器殼體上適量增加了過渡段、將靠近殼體的兩排濾袋長度縮短至1 500mm。此方案雖然使濾袋總面積有所減小，但仍能保證排放濃度。最終收塵器防爆閥布置方案見圖10。

4　結語

根據我公司在馬來西亞NSCI 5 000t/d項目上的經驗，總承包項目煤粉制備車間中采用TV防爆閥，有以下幾個注意事項：

（1）與《水泥工廠設計規范》相比，采用VDI3673標準進行防爆閥選型時，計算公式更復雜、所需基本技術參數更多，不僅要計算受保護設備的體積、也要考慮受保護設備的本體特性以及爆炸介質的特性；

（2）煤磨出風管的設計應考慮TV防爆閥的標準規格及布置要求；

（3）防爆閥與收塵器應同步采購，防爆閥規格要與收塵室尺寸相配，收塵器結構型式、濾袋布置需滿足防爆閥泄爆要求；

（4）根據受保護設備的抗壓能力，確定防爆閥的啟爆壓力，并要求TV公司提供配套調壓工具；

（5）項目預算需考慮采用TV防爆閥對煤粉制備車間設計和成本的影響。

圖10　最終收塵器防爆閥布置方案

［1］VDI 3673，Pressure venting of dust explosions［S］.2002.11.

［2］EN 14491，Dust explosion venting protective systems［S］.2012.10.

［3］GB 50295-2008，水泥工廠設計規范［S］.

［4］申金永.VDI3673防爆閥標準在煤粉倉設計中的應用［J］.水泥工程，2008.1.

［5］徐立新.煤粉收塵器防爆閥門的探討［J］，水泥技術，2005.1.

［6］胡光.水泥工廠煤粉制備車間防爆閥的工藝設計［J］.水泥科技，2013.2.■

Application of TV Explosion-Proof Valve in Coal Preparation Plant

TQ172625.4

A

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2014-10-29；編輯：趙蓮