太倉蘇安消防設備有限公司

粉塵事業部介紹

　　粉塵事業部成立于2006年，在集團公司優質專業技術的基礎上，整合技術、生產、工程安裝、售后服務等部門，集中優勢資源專業從事粉塵環境的消防系統設計、性能化應用和優化，專業為客戶提供設備供應、工程安裝、調試、系統集成、技術咨詢、服務、維修保養和培訓等全方位解決方案，憑著熟練的專業技術、完善的售后服務，以及公司優良的銷售業績、良好的商業信譽，事業部贏得了廣大客戶及軋機成套供應商的信任與支持。粉塵事業部經過多年努力，與南方水泥、山水、聲威、京蘭、甕福、鳳凰、郎溪特種、潤基、中聯、三嶺、美亞、千業、蒙西、陸良化工等國內一流品牌建立了良好的合作關系。事業部立足江蘇太倉，輻射全國，力爭打造中國消防高端消防品牌。

太倉蘇安消防設備有限公司粉塵事業部：

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煤粉制備二氧化碳滅火、冷卻、稀釋系統技術淺談

● 煤粉制備工藝簡介及著火邊界條件分析

　　目前在煤粉制備生產工藝中，讓很多企業頭疼的一件事情即----煤粉火災，更為嚴重的是極有可能引起爆炸,導致人員傷亡等。如何來防止類似事故的發生,是每一個設計人員的當務之急。

　　要防止類似事故的發生, 首先需要了解的是煤粉制備設備的工藝流程,從中分析引起火災或爆炸的主要起因。

　　一般來講，煤粉在經原煤倉、定量由料機喂入煤磨系統，在磨機進行烘干與粉磨，煤粉由出磨氣體帶入煤磨動態選粉機，分離出的粗粉返回磨頭再次粉磨，細粉隨氣體進入高濃度煤磨專用袋式除塵器，收集下的煤粉送入帶有荷重傳感器的煤粉倉。

　　從消防燃燒學的角度來講,火災或火災爆炸發生必須滿足以下條件,即可燃物,助燃物,點火源(三個條件稱為火災三要素)。三個條件中破壞任何一個條件,火災事故將不會發生。針對煤粉制備設備工藝,我們依次分析引起爆炸或火災的具體因素。

　　可燃物：煤粉制備工藝中可燃物為煤粉，而由于煤粉為生產工藝中必不可少的原料，顯然不能杜絕或減少。另外一個可燃物即一氧化碳,由于煤粉長期受到高溫和研磨作用，一部分煤粉會熱解產生一氧化碳氣體，當一氧化碳濃度在爆炸極限范圍內時，遇到明火即會燃燒或爆炸。目前市場上常用的方法是采用一氧化碳在線分析儀對工藝環境中的一氧化碳濃度進行檢測，并將信號傳輸至中央控制室。

　　助燃物：即空氣中的大量氧氣，煤粉制備工藝是一種在厭氧環境條件下工作的工藝,所以減少氧氣是一種可取的防火方法，那么如何才能做到呢？目前市場上已經有很成熟的方法----反吹系統采用氮氣氣源，以此來降低工藝環境中氧氣的濃度，并用運氧濃度監測儀來隨時監測工藝環境中氧氣的濃度，將氧氣的濃度控制在可燃氧濃度下限以下。

　　點火源：對于煤粉制備工藝來講，點火源多種多樣：有磨煤機出口處的大量熱氣源，球磨在研磨過程中產生的火花，煤粉在煤粉倉中因積壓陰燃而產生熱氣源以及靜電火花等等。顯然，我們要杜絕以上所有的點火源是不可能的---因為投資太高，我們只能檢測并杜絕其中的一部分點火源。目前常用的是方法是采用溫度傳感器采集溫度數據，并通過控制入口溫度的方法將溫度控制在工藝條件允許的范圍內。

● 火災探測及滅火技術詳解

　　嚴格意義上講“消防”應該說是“防消”，因為消防的理念是“以防為主，防消結合”, “消”畢竟是我們無奈的手段，而如何在火災出現前“防”住火災、并將其消滅在萌芽狀態是我們主要探索的方向。

火災探測目前市場上有很多種類：如溫度探測、煙氣濃度探測、火焰光學探測、火焰成形探測等等，而針對煤粉制備工藝來講，主要的探測有溫度探測、煙氣濃度探測、氧濃度探測三種，將以上探測數據傳送至中央控制室，達到“以防為主”的目的。下文將詳細分析這幾種煤粉制備設備中用到的探測方法。

　　溫度探測：在傳統的設計中,煤粉制備設備采用的溫度探測設備主要是插桿式溫度探測器，插桿式溫度探測器最大的優點是可以在惡劣的環境中使用,且探測范圍從0℃～800℃，屬于寬量程探測器，基本滿足設計及使用的要求,但根據本人以前在蘇安公司水泥事業部5年工作期間的一些實際經驗和客戶反饋情況來看，設計部分仍然有很大不足。

　　設計人員在設計時，單純的考慮了選用什么類型的探測器，但如何將探測器于實際的生產工藝相關聯，任然有很多不足之處，我們以煤粉倉溫度測定來分析。

　　很多二氧化碳生產廠家在配套溫度探測裝置時，選用傳統的熱電偶或熱電阻探測器，其長度一般在250cm—400cm 之間，一般安裝在倉壁上。也就是說，這類探測器探測到的溫度為倉壁附近溫度。但在實際煤粉制備生產工藝中，倉內著火往往是由倉的中心部位、拐彎部位等煤粉容易長期滯留部位以及容易出現陰燃的部位向外圍擴散，等火源點溫度傳播到倉壁時，火勢已經發展到不可控制的程度。因此我們需要選用“加長型”溫度探測器，這樣才能夠真實的測定著火時火源起點真實的溫度。

　　一氧化碳 / 氧氣濃度探測：不論是水泥廠還是電廠或者化工廠，一氧化碳（含氧氣濃度分析）分析已經是比較成熟的產品，這里將不再深入談論。

　　二氧化碳設計用量及主要作用：在以往的許多設計中,很多設計單位千篇一律的采用傳統的設計思路進行設計，但卻忽略了三個很重要的因素：

　　一是二氧化碳設備使用環境,由于煤粉制備設備長期處于高溫環境，尤其是磨煤機進口溫度高到250～300℃，實驗測定顯示高溫會嚴重影響滅火藥劑的滅火效率。因此在設計時，一定要加大設計用量；

　　另外一個重要的原因就是在實際的運用中,很多煤粉制備設備與設備之間的連接管路相互連通，在火災條件下二氧化碳噴灑過程中，藥劑往往會有流失，因此在加大設計用量的同時，必須采用隔離設備，防止滅火藥劑流失。

　　第三點也是最關鍵的一點，很多設計單位包括使用單位都知道二氧化碳滅火效果非常理想，但卻忽略了二氧化碳的另一個重要作用，冷卻降溫和稀釋。下文就二氧化碳冷卻降溫和稀釋做詳細的論述。

　　冷卻降溫：二氧化碳在噴灑時出現“升華”現象，狀態由液態直接轉化為氣態，在此過程中二氧化碳能夠吸收空氣中大量的熱量，因此在煤粉制備設備出現間歇性的溫度超高現象時，開啟若干瓶二氧化碳，能夠起到很好的降溫效果。關于這一點，已經在很多單位的實踐經驗中得到證實。

　　稀釋：上文講述可燃物時提到，一氧化碳是引起粉塵爆炸的很重要原因，但不是所有的一氧化碳都能引起爆炸，根據相關實驗數據表明，空氣中一氧化碳濃度濃度在12.5%～74%才會發生爆炸，因此我們可以利用一氧化碳在線分析儀，測定一氧化碳濃度，一旦其濃度值超過一氧化碳爆炸濃度的下限，立即向保護區內噴灑一定量的二氧化碳，便可以稀釋一氧化碳濃度值，防止爆炸事故的發生。

　　消防系統與一氧化碳分析系統相關聯：任何聯動設備光有“眼睛”還不夠，必須將“眼睛”觀察到的信息反饋到“大腦”----消防主機與中央控制系統，而就目前市場上已投入使用的二氧化碳滅火系統來看，“眼睛”和“大腦”是分隔開的、相互獨立的。很多廠家花錢采購了一氧化碳分析系統及溫度探測系統，但由于二氧化碳滅火設備廠家與一氧化碳分析儀廠家牽扯到很多對接技術緣故，一氧化碳分析系統探測到的信號往往只進入到中控室DCS系統，卻沒有將一氧化碳分析儀報警信號和二氧化碳控制系統相關聯，促成了“有勞無獲”的尷尬局面。

　　可能有人產生懷疑，溫度探測信號怎么不能及時發現火災呢?這里我們需要對溫度探測器和一氧化碳探測器的反應時間做簡單說明，在火災成長階段，煙氣的傳播速度遠大于溫度的傳播速度，因此從理論上講，一氧化碳分析系統的反應時間要比溫度探測器的反應時間快。

水泥工廠煤粉制備如何防火防爆

● 前言

　　水泥行業是建材行業的主體部分，與經濟建設密切相關。煤炭是水泥生產中使用最普遍的一種燃料，特別是自1973年世界性的石油危機以來，國際水泥工業的燃料構成發生了進一步變化，許多原來以石油作為水泥工業主要燃料的國家也轉變為以原煤為燃料。中國能源結構表現為多煤、貧油、少氣，因此我國通用硅酸鹽水泥熟料的生產都以煤炭為燃料進行生產。

　　采用預分解窯生產水泥熟料時，通常每生產1噸水泥熟料需要消耗100-110千克的標準煤。為加快煤炭燃燒過程的化學反應速度，達到要求的燃燒溫度，形成生料煅燒成熟料要求的高溫狀態和環境，原煤必須粉磨成細粉。因此，煤粉的細度是保證燃燒速度和穩定燃燒的控制因素之一。

　　在煤粉制備系統中，涉及粉磨、儲存、輸送和除塵設備等，粉磨設備一般采用立式磨或風掃管磨來磨制煤粉。

　　在水泥工廠煤粉制備系統設計時，盡管采取了防燃、防爆、泄爆、抑爆，止爆、防靜電等措施，設置了先進的壓力、溫度、CO濃度檢測和報警裝置，對煤粉制備系統各重點環節進行監測預警，同時設置了C02或N2自動滅火系統，但由于煤粉容易燃燒、爆炸的特性，其制備、輸送、儲存和使用過程中易出現自燃或爆炸事故，以及煤粉制備過程中誤操作存在誘發事故的因素，使得煤粉制備系統成為水泥工廠發生安全生產事故頻率較高的環節。

● 事故案例

　　2003年8月，某水泥生產企業4000t/d熟料生產線，由于操作人員失誤，煤粉制備系統發生爆炸，釀成3人死亡，多人受傷的慘劇。

　　2009年3月，某水泥生產企業煤磨系統，在停機過程中，由于風掃磨磨頭與管道堆積煤粉，分別于27日上午7時30分和31日中午1時30分接連發生2次燃爆。煤磨除塵器布袋被燒毀，磨頭，磨尾管道變形移位。

　　2010年1月24日，某水泥生產企業6名維修工進行煤磨袋除塵器檢修作業，其中4人在頂樓，另外2人在頂樓下一層平臺接應。下午2時20分，煤磨袋除塵器內動火作業引發燃爆，頂樓的4名維修工受氣浪沖擊從高空摔落地上死亡。

　　2010年9月19日，某水泥生產企業中控室煤磨操作員，發現1#煤磨袋除塵器頂部管道漏風，馬上通知崗位工和維修工到1#煤磨袋收塵器頂部查看管道漏風情況。崗位工和維修工二人就在現對漏風管道進行維修。凌晨1時58分左右，正在運行的2#煤磨袋除塵器、因灰斗內積聚的煤粉自燃引發燃爆，熱氣浪將相距7米正在1#煤磨袋收塵器頂部維修的崗位工和維修工二人燙傷，其中1人經搶救無效死亡。

　　2011年1月18日20時45分，某水泥生產企業5000t/d熟料生產線，煤粉倉裝滿后煤磨正常停機。19日0時18分，中控室煤磨操作員按操作規程開機。0時1 9分，煤磨袋除塵器灰斗溫度迅速上升，發生燃燒爆炸。袋除塵器3個泄爆門被打開，第2室、第3室的布袋被燒毀。幸運的是無人員傷亡。

　　2012年1月14日23時30分，某水泥生產企業煤磨袋除塵器發生爆炸。15日凌晨1時，明火被熄滅，崗位工開始逐個打開灰斗檢修門清理煤粉；凌晨2時40分左右，清理到2#灰斗時，一打開檢修門，暗埋的明火突然騰起（新鮮空氣進入，發生二次燃爆），火焰瞬間向外噴出，現場入員被嚴重燒傷。

● 防火防爆安全措施

一、基本要求

（1）水泥工廠應建立煤粉制備系統防火防爆相關安全管理制度。

（2）煤粉制備系統崗位人員，必須經過崗位操作規程、隱患排查、緊急救援和事故應急處理等知識的培訓，考核合格后方能上崗。

（3）煤粉制備車間應設置警戒區域，禁止存放易燃易爆物品，未經許可禁止無關人員進入。

（4）煤粉制備車間應按GB 50016的要求配置足夠的消防設備設施，滅火器配置應符合GB50140的要求，現場和控制室應設置火災報警裝置。消防設備設施應定期檢查，并保持完好有效。煤粉制備車間應設置符合GB 13495要求的“禁止煙火”等消防安全警示標志。

（5）水泥工廠應制定符合GB/T 29639要求的煤粉制備系統防火防爆專項應急預案，并組織相關人員進行培訓和演練。

二、設備設施要求

（1）煤粉制備系統設計應符合GB 50016和GB 50116、GB 50295、GB 50577、GB 15577的要求。

（2）煤磨車間每層平面設置消火栓不少于兩個。

（3）煤磨、選粉機、煤粉倉、煤磨除塵器及進除塵器工藝管道，均應設置泄爆閥。泄爆閥宜選用自動啟閉式，安裝位置應便于檢修，并應避免爆炸后的噴出物噴向控制室、電氧設備、電纜橋架、樓梯口和主要通道。

（4）煤粉制備系統除塵設備應選用煤磨專用的袋式除塵器，應有防燃、防爆、防雷、防靜電及防結露等設施。除塵器進、出口應設置停電狀態下自動動作的快速截斷閥，排灰回轉下料器應設測速裝置。

（5）煤磨利用燒成系統余熱作為烘干熱源時，熱風進入煤磨前應有調節閥和旋風除塵器（或沉降室）。煤磨烘干熱源宜采用窯尾廢氣余熱。

（6）煤磨進出風管、煤粉倉、煤磨除塵器（進出風管、灰斗）應設置溫度監測裝置，煤粉倉、煤磨除塵器出風管應設置CO監測裝置，并配置溫度、CO自動報警裝置。在系統運行和檢修期間，監測、報警裝置均應處于開啟狀態。

（7）煤磨，煤粉倉和煤磨除塵器，應設置干粉滅火器和氣體自動滅火系統。

（8）氣體自動滅火系統通向各個防護區的氣體管道應分別設置控制閥門，控制閥門應集中布置。自動控制系統應設置自動、手動模式轉換開關和手動控制閥門；氣體滅火系統應設置火災報警裝置。除氣體滅火系統關聯設備檢修作業外，氣體滅火系統應始終處于自動控制狀態。

（9）煤粉制備系統封閉式廠房內的電氣設備應采用防爆型。

（10）煤粉制備系統所有設備和管道均應可靠接地。

（11）煤粉倉錐體斜度應不小于70°，宜設置煤粉外排裝置。

三、安全運行要求

1. 開機要求

（1）煤粉制備系統開機前，應對系統進行全面檢查，確認生產設備、消防及其他安全防護設施完好，各測點溫度。CO濃度正常，具備開機條件。

（2）當煤粉制備系統采用窯頭或窯尾廢氣作為烘干熱源時，如果預分解系統進行清堵作業，應先停止煤粉制備系統運行，關閉通往煤磨的熱風閥門。

（3）煤磨開機前，應先開啟煤磨除塵系統。

2. 運行要求

（1）水泥工廠應根據煤的品質和煤粉制備系統生產工藝確定合理的運行控制參數。

（2）粉磨煙煤時，入磨氣體溫度不宜超過260℃，出磨氣體、煤粉倉、煤磨除塵器入口氣體及灰斗溫度不應超過70℃；粉磨無煙煤時，入磨氣體溫度不宜超過300℃，出磨氣體，煤粉倉、煤磨除塵器入口氣體及灰斗溫度不應超過75℃。

（3）煤粉倉和煤磨除塵器內CO濃度不應超過800ppm。煤粉倉料位宜保持在80%左右。

（4）煤粉制備系統運行過程中應保持良好的氣密性。禁止打開設備的檢修門、孔。

3. 巡檢要求

正常生產時，巡檢人員應定期對系統進行檢查，生產設備、消防及其他安全防護設施應完好，發現參數異常和“跑、冒、滴、漏”現象，應及時處理。巡檢人員不應靠近泄爆閥的正前方。

4. 停機要求

（1）選粉機、除塵器及輸送設備停機前，應將其內部煤粉排空。

（2）計劃停機3天以上時，應將煤粉倉排空。因故不能排空時，應在倉內煤粉表層鋪蓋厚度不小于150mm的生料粉，關閉助流氣體，定時記錄溫度、CO濃度及其變化情況。計劃停機15天以上時，還應將磨頭倉原煤排空。

（3）球磨停止喂煤10分鐘后應停機。

（4）煤粉制備系統停機后，應關閉煤磨除塵器的進出口閥門。

四、檢修要求

1. 檢修要求

（1）設備檢修應在停機狀態下進行，并采取設備斷電、“掛牌”、上鎖”，專人監護措施。

（2）檢修人員應佩戴符合GB/T 11651要求的具有防靜電的勞動保護用品，靜電防護措施應符合G8 12158的要求。

（3）檢修使用的照明燈、對講機、報警器應為防爆型。設備內檢修照明電壓不應超過12V，宜采用不帶電源線的直流照明燈具。

2. 動火作業要求

（1）在煤粉制備車間進行電焊、氣割等動火作業，所有作業人員應參與火災爆炸等危險有害因素分析，制定相應控制措施，辦理危險區域動火作業申請許可。

（2）動火作業現場不得有易燃易爆物品，并應配置足量的滅火器。

（3）進入設備內部動火作業前，應排空設備內部的煤粉或原煤，并清掃干凈。

3. 進入設備內部作業

（1）打開煤粉制備系統設備檢修門和進入設備內部作業之前，所有作業人員應參與有限空間，作業危險有害因素分析，辦理有限空間作業申請許可。

（2）檢修人員進入原煤倉、煤磨、選粉機、煤粉倉、除塵器等設備，應確保：

① 關閉入煤磨熱風閥，先通風，再檢測設備內部的有害氣體和氧氣濃度，有害氣體濃度不超標。當CO氣體濃度大于0.0024%.或硫化氫氣體濃度大于0. 00066%.或氧氣濃度低于19.5%時，禁止人員入內。

② 關閉氣體滅火系統，進入煤磨除塵器內部檢修前，應關閉清灰系統氣源。

③ 使用符合GB/T 1165T要求的安全帽、防毒口罩、隉燃防護服、焊接手套、防熱阻燃鞋，所選用的安全防護用品應具有防靜電功能。

④ 作業過程中，應保持通風，定時或連續監測有害氣體濃度、氧氣濃度。

⑤ 在設備內部連續作業時間不超過30min。當設備內部環境溫度超過35℃時，應根據GBZ 1的要求采取局部降溫和綜合防暑措施，并應減少作業時間。

（3）原煤倉、煤粉倉清倉作業應使用木質等不易產生靜電、火花的工具，作業應符合AQ2047的要求。

（4）檢修完畢。確認設備內人員全部撤出、無遺留物品后，方可關閉人孔門。

五、應急處理要求

（1）當煤粉制備系統設備外部發生初起火災時，應發出報警信號，并利用就近的滅火器滅火。對于電氣火災應采用適用E類火災的滅火器?；饎葺^大時，應緊急停機，切斷系統電源，利用就近的消火栓滅火。

（2）煤磨、煤粉倉、除塵器設備內部著火時，應緊急停機、關閉進出料閥門和進出口氣體閥門，然后啟動相應設備的氣體滅火系統。

（3）原煤倉、煤粉倉清倉時，如發現倉內原煤、煤粉自燃，清倉人員應立即撤到倉外，關閉倉頂除塵器入口閥門及配套引風機。在確認倉內無人后，采取滅火措施。

（4）當煤粉制備系統發生火災，爆炸事故時，應緊急停車，切斷系統電源，采取滅火措施，并啟動事故應急預案?；馂膿錅绾?，打開設、備檢修門前，應辦理有限空間作業許可。

● 結語

　　堆積狀態下的煤粉，如除塵器內某些死角、灰斗沉積的細煤粉等，當氧化速率超過散熱速率時，所產生熱量積蓄，引起煤粉自燃甚至爆炸現象。煤粉的自燃溫度受煤粉自身氧化程度、周圍介質成分等影響，雖低于煤粉正常著火溫度，但并不是固定值，V.Fierro研究表明：煤粉自燃臨界溫度在60℃～80℃。因此，防止煤粉制備系統中的煤粉沉積是預防自燃的重要措施。

　　當煤粉很細時，在懸浮狀態下直接與空氣接觸，一旦引燃就會迅速發生氧化反應而發生爆炸。一般說來，煤塵爆炸的下限濃度為30-50g/m3，上限濃度為1000-2000g/m3。煤粉制備過程中，原煤的部分揮發組分因受烘干用的熱氣體和粉磨的雙重作用，會析出而產生CO進入系統風路內。當燃燒和爆炸的基本條件--氧氣、可燃物（煤粉或CO）、火源（火星或電火花）同時存在的情況下，將發生燃燒甚至爆炸。因此，煤粉制備系統的操作應特別重視防燃和防爆問題。

　　當氧氣的濃度小于14%時，視為惰性氣體，此時煤粉制備系統是相對安全的。因此，當水泥工廠煤粉制備系統布置在窯尾，利用窯尾煙氣作為烘干介質時，煙氣中的含氧量低，有抑制燃爆的作用--對煤粉的防燃防爆要求低；當水泥工廠煤粉制備系統布置在窯頭，利用窯頭篦冷機的熱風或利用熱風爐的熱風作為烘干介質時，熱風中含氧量將高達21%.具備燃爆條件。

　　一般情況下，煤的揮發分在10%以下時不易燃爆，25%- 35%時易燃爆。35%以上時極易燃爆。因此，制備無煙煤煤粉時，可以選擇窯頭篦冷機的熱風作為烘干熱源；制備煙煤煤粉時，宜選用窯尾廢氣作為烘干熱源；制備褐煤煤粉時，應選用窯尾煙氣作為烘干介質，并且為減小煤粉制備系統的燃爆風險，應盡量避免選用褐煤作為燃料。

　　總之，水泥工廠煤粉制備系統的防火防爆是一項系統工程，應包括煤種選擇、系統設計、運行操作、檢修作業、安全防護、人員管理、應角處理等方面。