0 引言
煤粉具有明显特性,比如,分散性、悬浮性、易燃性等,并且运输方便、快捷,基于这些特点煤粉被广泛应用在电厂、水泥厂、镍铁合金厂、工业锅炉等生产领域,作为主要的供热能源。与过去原煤相比,煤粉粒径更小、表面积大,这些都符合爆炸特性。而煤粉仓则是非常重要的存储料仓,如果不能做好爆炸防护将非常容易发生爆炸事故造成人员伤亡。由此,研究煤粉特性与爆炸机理,提出防爆措施才是关键。
1 煤粉特性与爆炸机理
煤粉经过机械破碎、筛选、干燥、磨制以后产生的一种燃料,形态大小不一的颗粒是最重要组成原料。新磨制出来的煤粉密度非常小,仅为堆积密度的0.36～0.60t/m3。煤粉中还有非常微小的颗粒,单位质量下的煤粉表面积很大,其表面能够吸附大量空气介质,与空气一起组成混合物,性质与流体基本一致。煤粉爆炸需要助燃气体,比如,氧气、空气等,能够接触到煤粉后迅速发生化学反应。刚刚研磨出来的煤粉表面带有静电荷,能够吸附空气,使表面能量增达,状态非常不稳定。积存中的煤粉在空气中发生氧化反应,并释放出大量热量,如果散热不好将使温度迅速升高并使混合物发生爆炸燃烧,最高爆炸压力能达到0.210～0.320MPa。
2 煤粉爆炸的关键因素
煤粉特性与爆炸原理决定了煤粉爆炸的影响因素,通过总结实践与实验经验煤粉爆炸主要与以下几个因素相关[1]。
煤粉挥发分。通常来说,如果煤粉挥发分较高,则挥发速度越快,发热就越快活性则越强,活化能降低,这样就越容易发生爆炸。挥发分Vdaf<5.6%,煤粉此时不会发生爆炸,而Vdaf>30%时将发生自燃,具有较大的爆炸可能性。煤粉挥发与爆炸特性对应关系如表1所示。
煤粉细度。煤粉越细,说明与空气接触的面积越大,就越有可能发生爆炸。如果煤粉粒度dp>0.2mm,煤粉不会出现爆炸,但dp>75um将非常容易出现爆炸。各种实验表示煤粉大小会使用细度单位,煤粉细度还能将煤粉中不同尺寸颗粒的质量分数表示出来,然后用标准筛选法筛选出剩余粉量。电厂生产中就会考虑到各种煤粉可能发生爆炸的因素,褐煤细度为30%～65%,孔径为80um,筛选概率为30%～70%,烟煤煤粉细度为20%～35%,无烟煤煤粉细度则为7%～15%,这些电煤粉粒度都在危险爆炸范围内[2]。
煤粉浓度。当煤粉与空气混合或者接触时,当达到一定浓度将使煤粉沉积物发生自燃直接引发爆炸。煤粉浓度会随空气变化而超出指标,当浓度增加到规定限度时爆炸性会降低。烟煤与褐煤粉爆炸浓度极限与爆炸压力见表1所示。
煤粉堆积时间和温度,煤粉堆积时间较长,与空气混合发生氧化反应,温度逐渐升高,当温度升高到一定温度,就有引发瞬间燃烧爆炸的可能,通常,煤粉空气混合物不能超过规定温度,比如,褐煤水分<25,烟煤≤60。要求磨煤机出口温度不能超过80℃,如果煤粉仓内温度超过85℃,必须考虑全氮气输煤或喷吹。
3 煤粉仓防爆措施
煤粉特性决定了煤粉是否容易发生爆炸,这就要求各级部门做好防爆措施。煤粉仓通常设置在制粉系统与供粉系统中间,为制作煤粉、存储煤粉提供燃料的设备。具体生产中经常发生煤粉仓爆炸或者自燃事故。主要原因体现在以下几方面:仓底搅拌器通常设置在积煤处,这样将出现煤粉大量积压,使仓底部空间内的氧含量升高,煤粉水分含量则会减少。不完善的基础施工也会造成料仓封闭不严,出现漏风。煤粉具有较高挥发性,仓储不严密不能及时向仓内注入CO2或者N2保护。外部保温条件不良,室内温度高造成煤粉温度升高[3]。
3.1 优化设计煤粉仓与施工
保持煤粉仓的密闭性。按照技术流程与规范设计煤粉仓,煤粉仓应该实施密封,将开孔量减少。煤粉与外界空气隔绝开,使仓内气体量得到控制。防止煤粉仓出现积压;煤粉仓内部设计需平整、耐磨、光滑。煤粉仓设计时还要考虑到几何形态与结构特征,确保煤粉顺利沿着仓口自流,防止出现煤粉在死角区域大量沉积、积压,因为长时间堆积、摩擦将使煤粉出现自燃;还要做好煤粉仓保温,在选材上尽量选择抗压性强的材料。煤粉仓设计需按照规定与额定压力设计,额定操作压力为1～12KPa,还要确保结构承载力符合要求;防爆门也要合理设计,如果位置不合理将在煤粉仓出现爆炸时动作不及时,不能充分发挥防爆功能;在煤粉仓中安装测量温度、煤位的装置,还要配备灭火、吸潮设施。这些设施配备的作用是针对爆炸前兆发出预警,使相关人员及时采取正确措施处理;根据煤粉仓施工质量验收标准规定,完成煤粉仓的施工以后,就要及时开展气密性试验,使煤粉仓上部压力不超过90mm水柱,对有质量隐患的位置全面检查,使煤仓严密性达到指标。
3.2 煤粉仓日常维护操作
煤粉仓的日常操作是否规范也是重点,需注意以下事项。首先,定期对煤粉仓进行清理,将煤粉仓彻底排空,使用清理积粉的工具、铁具等,防止煤粉出现积压,防止受潮出现板结发生自燃;做好煤粉仓的密封,防止外界空气的进入,漏进煤粉仓的空气将使煤粉的含氧量增加,使煤粉飞扬更加严重,影响到正常的仓内温、湿条件,当煤粉水分超标还会使煤仓仓位出现变化,由此,要想防止出现煤粉仓位变化,减少波动就要做好煤粉仓的密封;建立起定期巡查制度,可以通过看、听、闻、摸等方式检查仓位是否存在危险爆炸源,如果发现需及时处理。交接班时也要对应急消防器与设施做好检查[4]。
3.3 安全技术做好保障
惰性气体保护系统。煤粉仓会不断释放一些可燃气体,比如,CO、CH4等,想防止可燃性气体积聚或者浓度超标,必要时可增加气体流化器,使用惰性气体,氮气或者二氧化碳等,消除煤粉仓可能出现的积粉,对可燃性气体进行稀释,将煤仓氧含量降低;煤粉如果发生自燃可以使用灭火装置,比如,二氧化碳系统就是最常见的灭火装置,喷射出气化体积增大很多倍,降低可燃气体与氧浓度。
4 结语
本文主要对煤粉特性以及爆炸原理进行了分析,并结合这些内容提出了几点防爆措施,可见,煤粉仓作为重要的燃料存储设备关系到各项生产的安全与稳定,必须提高防爆重视度,优化防爆措施。
摘要：随着我国经济发展水平的不断提高,煤矿资源在各领域得到了广泛应用,已经成为各项生产不可缺少的能源,也是利用率最高的能源之一,本文将重点介绍煤粉特性与爆炸机理,探究煤粉细度、介质含氧量以及挥发性对煤粉爆炸的影响。基于这些问题并结合具体的安全事故提出几点煤粉仓设计要点,使煤粉仓保持良好的严密性,防爆门合理布局,做好煤粉保温,选择好煤粉仓材料介质,定期对仓内温度、湿度进行测量,最后提出几点安全防爆措施,希望为相关部门提供一些借鉴。
关键词：煤粉仓,防爆措施,安全事故
参考文献
[1] 黄鑫,秘义行,陈彦菲,等.煤制油工程中煤粉制备系统的火灾危险性分析[J].消防科学与技术,2010,29(3):179-183.
[2] 黄国舵.粤泷发电公司#1、#2炉中储式制粉系统防爆的综合治理[J].科技与企业,2014,(4):286-286.
[3] 陈群芳.400t/h燃煤锅炉粉仓爆炸的原因分析及防止对策[J].锅炉制造,2012,(1):34-35,38.
[4] 李晓杰.影响制粉系统爆炸与粉仓温度高的原因分析及防范措施[J].华北电力技术,2013,(3):42-44.