制粉系統煙氣爐熄火的原因及改進措施

覃寧寧(廣西柳州鋼鐵(集團)有限公司，廣西 柳州 545000)

0 引言

煤粉制備對高爐噴煤而言是非常重要的一個環節，制粉系統的生產穩定很大程度上也會影響到高爐的穩定順行。煙氣爐熄火的現象在噴吹車間制粉崗位時有發生，煙氣爐熄火后可能會導致制粉系統內部的煤氣與空氣混合后遇高溫發生爆炸以及未燃煤氣泄漏、中毒等事故，這對整個制粉系統的安全生產是一個很大的安全隱患，為避免類似事件發生，噴吹車間針對煙氣爐熄火的情況組織了攻關小隊進行了分析并提出了一系列的改進措施，現將車間近兩年關于煙氣爐熄火的研究、改進情況進行分析總結。

1 制粉系統煙氣爐熄火的危害和原因分析

1.1 煙氣爐的結構和熄火的危害

目前噴吹車間使用的煙氣爐均為臥式煙氣爐，其由燃燒器(燒嘴)、阻火墻、燃燒室及混合室等組成，其中，燃燒器由高爐煤氣進口、助燃空氣進口組成，同時設有用焦爐煤氣入口[1]。燃燒室作為燃燒的主要部位，由耐火磚砌筑而成，燃燒室設有熱電偶及傳感器，對爐膛溫度、壓力進行在線實時監測。混合室為高溫煙氣與低溫廢氣(熱風爐廢氣)混合場所，混合均勻后的合格煙氣經煙氣總管進入磨煤機。煙氣爐燃燒采用的是焦爐煤氣和高爐煤氣。高爐煤氣無色、無味、有劇毒、易燃易爆。一旦煤氣在與空氣(或氧氣)混合達到一定比例，在一定條件下瞬間燃燒發出光和熱，燃燒生成的氣體受高熱作用溫度急劇上升，體積猛烈膨脹，造成壓力沖擊波，也就是會發生燃燒爆炸。煙氣爐熄火不僅會造成制粉系統內部的煤氣與空氣混合后遇高溫發生爆炸，使整個制粉系統受到破壞甚至是產生二次爆炸；另外煤氣中的一氧化碳泄漏到系統外部，還會造成周圍人員煤氣中毒事故，危及人的生命安全。所以在整個制粉系統的生產中如何避免因煙氣爐熄火而發生事故顯得尤為重要。高爐煤氣和焦爐煤氣爆炸濃度極限和著火溫度如表1所示。

表1 高爐煤氣和焦爐煤氣爆炸濃度極限和著火溫度表

煙氣爐的工藝流程圖如圖1所示。

圖1 煙氣爐的工藝流程圖

1.2 煙氣爐熄火的原因分析

根據煤氣的性質和燃燒的條件以及實際生產的情況我們總結出了以下六個煙氣爐熄火的原因：

(1)人為操作因素：操作工在操作過程中制粉系統負壓太大、煤氣閥門開度過大(氧含量不足)或者過小(煤氣量不足)等造成煙氣爐熄火。

(2)高爐煤氣管路內煤氣壓力變化大造成煙氣爐熄火。高爐煤氣管道內煤氣壓力太小，煙氣爐內煤氣量不足造成煙氣爐熄火或者高爐煤氣管路內煤氣壓力太大，煙氣爐內煤氣量富余大造成熄火。

(3)煙氣爐燒嘴的維護。煙氣爐燒嘴長期不清理，雜質堵塞，造成煙氣爐熄火。

(4)助燃風機進風閥門開過大吹滅燒嘴火焰或者閥門開度太小造成煙氣爐內供氧不足造成熄火(開、停機時易出現該情況)。

(5)焦爐煤氣管路堵塞，焦爐煤氣壓力不足，造成煙氣爐熄火(系統停機狀態下易出現該情況)。

(6)煙氣爐本身故障(爐膛蓄熱不足、磚墻坍塌等情況)。

2 改進措施

2.1 崗位人員素質提高

所有制粉崗位人員均重新培訓并經煤氣知識的理論和實踐考核，合格后方可上崗。定期組織崗位工學習安全操作規程、技術操作規程并考試，強化職業素質教育，對危險源進行重新辨識，要求各制粉班組將各應急操作內容紙質化放到崗位顯眼處，方便職工隨時學習，進一步提高職工安全意識、職業操作素質和應急處理能力，避免職工誤操作的出現。同時每季度至少進行一次應急安全操作演練，提升職工的實踐技能。

2.2 設置聲光報警程序

在程序中設定煤氣壓力聲光報警，高爐煤氣壓力小于2 kPa、煤氣壓力波動大于5 kPa時發出聲光報警并文字閃爍提示操作人員注意查看煤氣壓力情況和煙氣爐燃燒情況，并根據實際情況作出相應操作。

2.3 增加煙氣爐熄火連鎖保護

(1)當煙氣爐低于650 ℃或高爐煤氣壓力低于2 kPa時，發出聲光報警并文字閃爍提示操作人員及時調整煙氣爐參數。

(2)當煙氣爐溫度低于600 ℃時或高爐煤氣壓力低于1.5 kPa時(時間大于5 s時)發出聲光報警并連鎖：

①關閉高爐煤氣、焦爐煤氣切斷閥；

②高爐煤氣、焦爐煤氣調節閥開度關到3%；

③助燃風機和引風機停機；

④煙氣總管切斷閥關閉，調節閥關至5%；

⑤打開煙囪、旁通切斷閥、廢氣自循環調節閥；

⑥同時全停給料機、磨機。以上連鎖可以達到保護整個制粉系統，防止爆炸發生的目的。

2.4 完善現有的技術操作規程

完善現有的技術操作規程，尤其是煙氣爐火熄滅后的吹掃具體步驟逐一細化，增加煙氣爐火熄滅后應急處理措施預案，并定期進行安全操作演練[2]。恢復使用氮氣吹掃裝置：煙氣爐熄火后，先用氮氣吹掃15 min，置換出煙氣爐內殘余煤氣后，再用空氣吹掃15 min置換出氮氣后方可進行重新點火。

2.5 避免煙氣爐蓄熱不足熄火

在制粉系統的開、停機過程中，系統內易出現負壓波動大的情況，特別是開機前煙氣爐未能得到充分燃燒蓄熱時，極有可能就會造成煙氣爐熄火的情況，所以在整個制粉系統開機前一定要考慮到煙氣爐的燃燒蓄熱情況，盡可能的采用低負壓操作，保持整個開機過程中負壓平穩，慢慢將整個制粉系統內部的空氣置換掉，降低系統內氧含量，同時保持煙氣爐穩定順行[3]。制粉系統在正常生產狀態下煙氣爐的溫度應不低于800 ℃。

2.6 調節爐內最佳空燃比

定期對磨機入口處的干燥氣進行取樣分析，對干燥氣異常情況作出及時調整，優化各項操作參數；同時增加熱風爐廢氣流量報警，防止熱風爐廢氣量變化導致噴煤煙氣爐煙氣溫度異常上升，保持煙氣爐穩定燃燒，供氣均勻平穩，爐內壓力呈微負壓狀態，磨機入口氧含量在規程范圍內。

2.7 加強設備點檢和維護

加強對煙氣爐燒嘴燃燒情況的檢查，定期清理燒嘴，防止雜質堵塞，做好維護記錄；經常檢查焦爐煤氣壓力、點火槍情況；保持各閥門開關靈活、到位，儀表指示靈敏；另外發現爐區周圍所有易燃易爆物品，要及時清理，消除隱患，保持爐區整潔。

3 結語

經過不斷的完善和改進后，我車間已持續一年多未發生過制粉煙氣爐熄火的現象，磨機入口氧含量均在規程范圍內。采用煙氣爐熄火連鎖保護程序，避免了因煙氣爐熄火后各煤氣閥門不及時關閉造成系統燃爆或者煤氣中毒事故發生。

要求實現煙氣爐火焰成像監控，實現自動點火，系統采用紅外CCD攝像機，通過特種耐高溫寶石鏡頭，基于小孔成像原理，通過氣冷/水冷等保護措施和高溫固化處理等技術，實現對煙氣爐的燃燒工況進行實時視頻監視與分析。攝像槍能夠長時間在高溫狀態下連續監控，煙氣爐內燃燒狀況可通過視頻圖像實時監控，監測火焰在煙氣爐內壁分布的情況，并根據分布情況進行相應調整、改進，保證煙氣均勻穩定。再配套專用的“計算機火焰熄火報警智能分析軟件”，可實現火焰熄火報警，并提供報警開關量供現場控制系統，使崗位工能夠在現有監控畫面上及時發現火焰熄火報警信息，以及時采取正確措施，防止安全事故發生。設置煙氣爐、熱風爐廢氣成分分析系統，分析成分除了現有的氧氣監測，另外增加CO成分監測(采用激光在線式檢測方式)；尋找最佳空燃比，保證制粉干燥氣成分的穩定。