水泥廠煤粉制備系統(tǒng)燃爆風險分析及安全對策措施探討

于志鵬鄧 曼

（1中國中材國際工程股份有限公司（南京） 江蘇 南京 211100 2.江蘇中安科技服務(wù)有限公司 江蘇 南京 210046）

水泥廠煤粉制備系統(tǒng)燃爆風險分析及安全對策措施探討

于志鵬1鄧 曼2

（1中國中材國際工程股份有限公司（南京） 江蘇 南京 211100 2.江蘇中安科技服務(wù)有限公司 江蘇 南京 210046）

從煤粉的特性及引發(fā)煤粉自燃爆炸的條件出發(fā)，結(jié)合工藝流程對水泥廠煤粉制備系統(tǒng)燃爆風險進行了分析，在此基礎(chǔ)上從建筑防火、生產(chǎn)工藝、安全技術(shù)和安全管理方面提出安全對策措施。

水泥廠；煤粉制備系統(tǒng)；燃爆；安全措施

1 前言

煤粉制備系統(tǒng)是水泥熟料生產(chǎn)線的重要組成部分，是水泥廠生產(chǎn)安全的管理重點，一旦發(fā)生事故，不僅影響生產(chǎn)，而且會造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。文章分析了煤粉制備系統(tǒng)燃爆風險，并論述了安全對策措施。

2 煤粉制備工藝流程

以風掃煤磨系統(tǒng)為例，工藝流程如圖1所示。原煤經(jīng)過皮帶機輸送到堆場，預(yù)均化后經(jīng)過皮帶機和提升機進入原煤倉，通過喂料機輸送到煤磨進行粉磨。由窯頭來的熱風除對煤粉進行烘干外，還將一定細度的煤粉帶入選粉機進行選粉，合格的細粉被氣體從選粉機帶走，進入收塵器進行收集。粗粉通過回料溜子和鏈式輸送機輸送回磨進行再次粉磨。由袋收塵器收集下來的煤粉通過螺旋輸送機和閘閥進入煤粉倉，經(jīng)轉(zhuǎn)子秤計量后送到窯頭和窯尾。

圖1 風掃煤磨系統(tǒng)流程圖

3 煤粉燃爆風險分析

煤粉為可燃物質(zhì)，在堆積狀態(tài)下氧化速率超過散熱速率會發(fā)生自燃現(xiàn)象。當煤粉在空氣中達到一定濃度，在外界高溫、碰撞、摩擦、振動、明火、電火花等的作用下會引起爆炸。影響煤粉自燃和爆炸風險程度的主要有以下三個方面因素：

3.1 煤粉

3.1.1 研究表明煤粉濃度對于煙煤在1.2-2.0kg/ m3范圍時，爆炸危險性最大。煤粉制備系統(tǒng)中氣體含塵濃度在此濃度范圍內(nèi)，存在爆炸風險。

3.1.2 煤粉的細度小于0.1mm，容易發(fā)生自燃和爆炸。水泥廠煤粉粒徑小于0.10mm占80%以上，處于燃爆范圍。

3.1.3 一般說來，煤粉揮發(fā)分含量越高，爆炸性越強。煤磨廢氣中煤粉揮發(fā)分一般大于20%，燃爆可能性較大。

3.2 氧含量

煤粉燃燒的氧氣含量最低限為14%，當氣體中氧的含量低于這一數(shù)值時，由于供氧不足煤粉不能燃燒。

3.3 著火源

煤粉燃燒著火源主要包括煤粉堆積后自燃、熱風中夾帶火星、金屬結(jié)構(gòu)摩擦碰撞產(chǎn)生的火花、焊接時產(chǎn)生的明火、靜電產(chǎn)生的電火花以及人為產(chǎn)生的火源。無煙煤粉塵層引燃溫度為230℃，而窯頭篦冷機熱風溫度約為450℃，超過煤粉引燃溫度，容易引起煤粉燃燒。

結(jié)合煤粉制備系統(tǒng)工藝流程，對系統(tǒng)燃爆危險性分析如表1所示。由此可見，煤粉制備系統(tǒng)有火災(zāi)、爆炸危險。

表1 煤粉制備系統(tǒng)燃爆危險性分析

4 安全對策措施

煤粉制備系統(tǒng)制備、貯存、輸送多個環(huán)節(jié)都有發(fā)生火災(zāi)或爆炸的危險，通過對煤粉制備系統(tǒng)燃爆風險分析，應(yīng)采取以下安全防治措施。

4.1 生產(chǎn)工藝安全對策措施

4.1.1 控制溫度

應(yīng)控制入磨和出磨氣體溫度，通過調(diào)節(jié)熱風閥門和冷風閥門的開度大小來控制入磨氣體溫度，一般不超過250℃，出磨氣體溫度一般不應(yīng)超過70℃，防止系統(tǒng)自燃爆炸。

4.1.2 防止煤粉堆積

煤粉堆積容易引發(fā)自燃，煤粉制備系統(tǒng)的所有風管及溜子應(yīng)減少拐彎，需拐彎時，應(yīng)防止煤粉堆積。應(yīng)定期對料倉和翻板閥進行檢查，防止因料倉和翻板閥漏風引起煤粉飛揚，進而引起煤粉燃燒甚至爆炸。

4.1.3 設(shè)置防爆閥和滅火裝置

煤粉制備系統(tǒng)中在煤磨、選粉機、除塵器、煤粉倉等處應(yīng)設(shè)置防爆閥。防爆閥前的短管長度不應(yīng)大于10倍的短管當量直徑且應(yīng)垂直布置。當采用帶膜片的防爆閥時，閥膜片面應(yīng)于水平面成45°夾角，并應(yīng)采取防雨雪措施。防爆閥的泄壓口應(yīng)避開設(shè)備、檢修巡視通道和人員活動場所，避免爆炸沖擊波造成設(shè)備損壞和人員傷亡。煤粉倉應(yīng)設(shè)置CO和溫度監(jiān)測儀表及報警、滅火設(shè)置。應(yīng)在輥磨、煤粉倉、除塵器等設(shè)備應(yīng)設(shè)置滅火裝置，一般采用CO2氣體滅火系統(tǒng)。當發(fā)生火災(zāi)時，系統(tǒng)及時釋放CO2氣體，撲滅火災(zāi)。

4.1.4 選擇烘干熱風

為減小煤粉火災(zāi)爆炸的可能性，宜應(yīng)選用窯尾廢氣作為烘干介質(zhì)。窯尾廢氣氧含量較低，有利于抑制燃燒。如利用窯頭篦冷機熱風作為烘干介質(zhì)，由于含塵氣體氧含量較高，且易夾帶火星，應(yīng)采取防燃措施，降低火星被帶入煤磨的可能性。

4.1.5 設(shè)置除塵設(shè)備

煤粉制備系統(tǒng)除塵設(shè)備應(yīng)選用煤磨專用的除塵器，除塵設(shè)備應(yīng)有防燃、防爆、防靜電及防結(jié)露等設(shè)施，進入除塵器的氣體溫度應(yīng)高于露點溫度25℃。除塵器進口應(yīng)設(shè)置停電狀態(tài)下自動動作的快速截斷閥。發(fā)現(xiàn)除塵系統(tǒng)管道和除塵器箱體內(nèi)有粉塵沉積時，必須查明原因，及時規(guī)范清理。

4.2 安全技術(shù)對策措施

4.2.1 建筑防火與消防間距

煤粉制備車間廠房應(yīng)易于泄壓，并與其他廠房或建（構(gòu)）筑物分離，其防火安全間距、安全出口和疏散樓梯應(yīng)符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的要求。應(yīng)根據(jù)《建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范》在煤磨和煤粉倉旁設(shè)置干粉滅火裝置和消防給水裝置，煤預(yù)均化庫必須在消防安全門的外墻上設(shè)置消防給水裝置。

4.2.2 電氣設(shè)備選型

煤粉制備車間應(yīng)嚴禁各類明火和火花產(chǎn)生，必須按《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》規(guī)定安裝、使用防爆電氣設(shè)備。根據(jù)《水泥工廠設(shè)計規(guī)范》，煤粉制備車間火災(zāi)危險環(huán)境劃為22區(qū)，設(shè)備保護級別（EPL）應(yīng)為Da、Db或Dc。電氣設(shè)備防護級別與電氣設(shè)備防爆結(jié)構(gòu)的關(guān)系應(yīng)符合表2的規(guī)定。

表2 電氣設(shè)備防護級別與電氣設(shè)備防爆結(jié)構(gòu)的關(guān)系

4.2.3 控制著火源煤粉制備車間廠房必須按《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》規(guī)定設(shè)置防雷系統(tǒng)，并可靠接地。所有工藝設(shè)備、風管及溜子均應(yīng)采取接地措施。采用輥磨時，原煤入磨前應(yīng)設(shè)置金屬探測儀和除鐵器，防止金屬進入煤磨進行摩擦，產(chǎn)生火花，引起系統(tǒng)燃爆。在檢修和清理作業(yè)過程中禁止違規(guī)使用易發(fā)生碰撞火花的鐵質(zhì)作業(yè)工具。

4.3 安全管理對策措施

4.3.1 建立安全組織機構(gòu)

建立以主要負責人為領(lǐng)導(dǎo)的安全生產(chǎn)管理機構(gòu)，配備專職安全管理人員，制定安全生產(chǎn)責任制、安全管理制度和安全操作規(guī)程等，并根據(jù)《安全生產(chǎn)法》的要求不斷完善安全生產(chǎn)責任體系和安全生產(chǎn)規(guī)章制度。

4.3.2 開展安全教育

應(yīng)對全員開展安全生產(chǎn)和煤粉防爆教育，普及煤粉防爆知識，使員工了解煤粉制備車間危險性和安全防治措施。對危險崗位的員工應(yīng)進行專門的安全技術(shù)和業(yè)務(wù)培訓(xùn)，經(jīng)考試合格后上崗。

4.3.3 開展安全檢查

應(yīng)結(jié)合煤粉制備車間危險源辨識結(jié)果，制定安全檢查方案，重點檢查堆場、料倉、除塵器等存在煤粉火災(zāi)爆炸隱患的生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域，從源頭上采取安全措施，防范事故發(fā)生。

4.3.4 嚴格執(zhí)行安全操作規(guī)程

應(yīng)嚴格執(zhí)行煤粉制備系統(tǒng)開機、運行、巡檢、停機、檢修等安全操作規(guī)程。在煤粉制備車間進行電焊、氣割等動火作業(yè)，應(yīng)辦理動火安全作業(yè)證。進入原煤倉、煤磨、選粉機、煤粉倉、除塵器等設(shè)備內(nèi)作業(yè)，應(yīng)辦理受限空間安全作業(yè)證。

4.3.5 應(yīng)急管理

應(yīng)制定煤粉制備車間事故應(yīng)急救援預(yù)案，配備應(yīng)急救援人員和應(yīng)急救援器材、設(shè)備，定期組織演練，提高員工應(yīng)急處置能力.

5 結(jié)束語

水泥廠煤粉制備系統(tǒng)存在多種危險因素，易發(fā)生自燃、爆炸事故。應(yīng)從建筑防火、工藝設(shè)計、安全技術(shù)和安全管理等方面做好安全對策措施，確保煤粉制備系統(tǒng)安全生產(chǎn)，有效控制生產(chǎn)安全事故。

[1] GB50295—2008《水泥工廠設(shè)計規(guī)范》[S].

[2] GB15577-2007《粉塵防爆安全規(guī)程》[S].

[3] GB50577-2010 《水泥工程職業(yè)安全衛(wèi)士設(shè)計規(guī)范》[S].

[4] GB50058-2014《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》[S].

[5] 陸樹標，林紅星，淺析水泥廠煤粉制備系統(tǒng)防火防爆設(shè)計[J].新世紀水泥導(dǎo)報,2013,(5)∶43-46.

[6] 王春廣，煤粉制備車間的安全防護[J].水泥,2006,(5)∶26-27.

TU714

B

1007-6344（2017）01-0240-01