烟煤安全控制与事故处理

烟煤安全控制与事故处理 摘要：高炉喷吹烟煤煤一个重要的限制环节是安全问题，本文系统介绍了喷吹烟煤似的安全控制问题，包括系统参数的控制，事故的预防与处理。高炉喷吹烟煤是高炉喷煤发展的趋势，也是近年来发展起来的新技术，从高炉冶炼工艺角度看，烟煤更适合喷吹，因为它含挥发物质高，所以燃烧率高，带入高炉的氢气也多。而氢气既有利于高炉的还原过程，又有利于提高煤气热值。实践证明喷烟煤有利于提高置换比和增加喷吹量。此外，烟煤一般比无烟煤质软、好磨，可以降低磨煤电耗。各厂可就近喷吹。但由于防火防爆问题，喷吹烟煤时对系统的安全控制提出了更高的要求，主要包括系统安全控制与事故的处理。一?喷煤系统安全控制合理控制参数是保证生产安全的关键。只要控制好其中的重要参数，安全生产是完全可以实现的。1.????? 系统氧含量和温度的控制根据煤粉爆炸必要条件，煤粉燃烧、爆炸的必要条件包括以下几项(1)?? 可燃粉尘浓度处于爆炸下限与上限之间的爆炸区；(2)?? 有足够氧化剂支持燃烧；(3)?? 有足够能量的点火源点燃粉尘；(4)?? 粉尘处于分散悬浮状态，即粉尘云状态。在制备、输送煤粉的过程中，悬浮浓度很难控制，所以控制系统内部气氛中氧含量和火源是防止煤粉爆炸的关键。根据相关文献记载的实验也表明：在空气中的悬浮煤粉浓度为0.02-2 kg/m3时为煤粉爆炸区间。当气相中氧浓度降至14 % 以下时，煤粉浓度虽在上述范围，即使煤粉达到煤的燃点以上也无爆炸发生。所以在实际生产中，要求制粉系统含氧浓度小于12 %，以保证整个系统氧含量远离煤粉燃烧爆炸的氧浓度的临界值。喷煤系统控制氧含量的办法是利用高炉热风炉废气，由于热风炉废气氧含量比较低，一般低于4%，同时含有一定热量，可以做为喷煤制粉系统的干燥剂和惰化剂。安钢高炉喷煤系统所用的干燥气为混合干燥气。它由90~95 %的热风炉烟气和5~10 %的燃烧炉烟气组成。经过在磨机入口处实测其氧含量浓度在6 %以下， 收尘器出口氧含量浓度在12 %以下，能够满足制粉系统的安全需要。系统温度的控制受煤种、生产工艺、生产环境等因素影响。烟煤的着火点在一般在300℃~400℃之间，所以磨机入口温度要低于此值，现在一般最高控制在260℃~290℃。出口温度：夏季控制在90±5℃；冬季由于环境温度低，加之原煤水分含量较高，一般控制在95±5℃。另外，煤粉仓是煤粉停留时间较长的地方。如果储存的煤粉温度较高，煤粉氧化速度较快，易在粉仓中发生煤粉自燃现象。所以粉仓温度应控制在70℃以下。当发现粉仓温度高于70℃并继续上升时，要尽快将仓中煤粉喷出并用氮气进行吹扫。待温度下降到正常范围后，再接受新煤粉。2.??????? 一氧化碳监测系统根据煤粉自燃时首先释放出CO的原理，通过对CO浓度监测，可及时发现煤粉的自燃，和温度相比CO浓度监测更加灵敏。通过对粉仓、布袋箱CO浓度监测，可以及时发现煤粉自燃的现象，生产过程中，当CO的浓度增加到一定值时可自动报警并联锁打开粉仓、布袋箱的充氮系统以确保安全。与防止煤粉自燃开机时应先降低系统氧含量。具体如下：在磨机开启之前，首先把热风炉废气引过来，降低系统氧含量到12 %以下，然后再开烟气炉升温，当磨机出口到95 ℃左右时再开启球磨机，进入正常生产状态。这样在系统生产之前，驱除了制粉系统内的空气，降低系统氧含量，保证了系统的安全生产。?在喷煤系统中制粉系统生产能力一般均大于喷吹系统能力，以保证稳定喷吹，所以每天制粉系统都有或长或短的停车时间，停车时系统参数和开车时会有较大变化，首先表现在系统氧含量会有所提高。由于停车时，烟气炉一般都要停止烧炉，打开放散进入保温状态,这时，外部冷风会由于其内部热风造成的负压进入系统，造成系统内氧含量升高。根据经验，如果没有特殊措施，半个小时后，系统氧含量可达18 %左右。其次系统内煤粉停止流动，进入静止状态，布带箱、磨机、部分水平管内会残存一些煤粉，同时停车后系统本身还具备一定的温度。如果条件合适，系统内残存煤粉易发生氧化自燃。煤粉氧化自燃可分为四个阶段— 缓慢氧化期。在此阶段，其温度不超过100 ℃。在缓慢氧化期，由于温度较低，化学反应速度慢，所以对煤粉喷吹来说是安全期。— 水分蒸发期。在此阶段，煤粉温度值随含水量不同而不同，但仍是煤粉喷吹的安全期。— 氧化加速期。在此阶段，煤粉的温度为120~140 ℃。— 剧烈氧化自燃期。进入此阶段，煤粉温度上升极快，有可能很快发生自燃，乃至爆炸。氧化加速期和剧烈氧化自燃期对煤粉喷吹至为危险，如进入这两个阶段，应马上采取措施。???根据以上情况，这时危险主要是高温环境下存留的煤粉。图1 为某种烟煤在环境温度为50 ℃氧含量为21 %的环境条件下储存时间与表面温度的关系。??影响煤粉氧化自燃的主要因素是煤粉的挥发含量。挥发份含量高，煤粉在升温氧化过程逸出的易燃挥发份越多，而挥发份与煤粉存贮空间空气的化学反应速度与挥发份浓度成正比，因而导致煤粉易于氧化自燃。煤粉温度是促使其自燃的外在原因。煤粉温度越高，越有利于氧化反应的进行，如果贮煤仓的散热条件不好，并且煤仓内具备一定的氧的条件，就容易发生自燃或爆炸。煤粉的存贮状态及气氛是决定煤粉是否能自燃的决定因素。相关的实验结果表明，无论是挥发分高的褐煤还是中等挥发分的烟煤，不管煤粉温度是否已达到着火点，如果氧浓度不达到某一值，自燃不会发生。??? 根据以上性质，为保证安全，如果煤粉挥发份高，存放时间长，这时应尽量利用放散风机引入热风炉废气控制系统氧含量，或降低存煤环境温度与时间，以保证系统安全。??? 有时由于检修等原因系统需长时间停车或需人员进入系统，这时系统内氧含量将不可避免地达到空气氧含量浓度。这时控制安全的主要措施是利用各种方法清除系统内积粉，消除安全隐患。清除煤粉的办法为停车前使系统空负荷运转一段时间，同时对布袋除尘器加强反吹，必要时人员进入系统内部检查，确保清除积粉。