技术 | 立式煤磨系统燃爆原因分析及控制措施

一、煤粉燃烧爆炸的基本条件

1.1 气体中物质的着火特性

煤粉是一种易燃、易爆的物质，煤粉的着火特性和易爆性与它的细度、挥发分质量分数及气体中的煤粉浓度和CO体积分数等有关，其中许多因素是生产条件所决定的，如煤粉细度是根据回转窑的燃烧要求决定。研究表明，当煤粉浓度小于100g/m3 或大于1500g/m3时，煤粉均不会发生燃爆。此极限范围的波动区间较大，它随着煤粉的挥发分、灰分、分散度等的变化而变化。

据煤炭科研部门的试验，我国煤粉的爆炸下限浓度范围（标况下）一般为：褐煤45～55 g/m3，烟煤110～335g/m3，上限浓度范围（标况下）均在1500～2000g/m3。煤粉越细，分散度越高，越易爆炸。其爆炸下限随粒径的减小而降低。煤粉粒度在75μm以下时就更危险，粒径大于1mm的煤粉爆炸的可能性很小。因实际生产中煤粉的粒径大部分都在75μm以下，必须重视防爆问题。

煤粉的挥发分质量分数也是影响爆炸的重要因素。挥发分越高，爆炸的可能性越大，挥发分＜10％没有危险，挥发分＞20％时，爆炸的可能性大大增加。实际生产中煤粉的挥发分均＞20％。另外，气体中 φ（CO）达到0.7％时也易燃爆。

1.2 气体中氧气的体积分数

气体中氧气的体积分数越高，煤粉氧化生热速度越快，系统燃爆的可能性相对较大，特别是在富氧条件下这种燃爆的概率也越大。

1.3气体的温度（或火源）

煤粉氧化速度就越快，燃爆的可 能性就越大。特别是窑头取气更危险。在煤粉及空气 混合物中，如果有火源在某一局部地方点火引起燃 烧，就会向其它地方传播，使整个混合物着火燃烧。

火源一般由以下几个方面引起：磨内金属结构的硬 性摩擦产生火花：金属物敲击煤粉仓等部位产生火花；焊接时产生的明火；由于运动气体与构件强烈摩擦产生静电，当静电量积聚到一定程度时，便会发生 煤粉的自燃。

二、预防系统燃爆的控制措施

由上可知，在系统各环节中采取相应措施来消除或控制燃爆条件的形成，才能预防和抑制煤粉的燃爆。

2.1对温度的操作控制

燃料及其混合气体在超过着火温度、富氧的条件下，不需外界作用便会着火。燃料中挥发分含量越 高，其着火温度越低。烟煤的着火温度是350～500℃。实际生产中，如果磨机入口温度超过300℃时．在刮板腔内就可能看到有火星出现。这是部分煤粒在高温废气的作用下着火造成的，这些火星如被带人袋除尘器或磨腔内就可能引起煤粉的燃爆（只是落人刮板腔内的煤粒一般不易再被带入磨腔内）。所以要通过降低气体温度来防止煤粉的燃爆。

（1）控制人磨气体温度。尽量控制磨机人口热风温度＜220—260℃，一般不超过300℃。在具体生产中，可根据入磨原煤水分的变化，调节热风阀门和冷风阀门的开度大小来控制人磨气体温度，使其既满足烘干的要求又不至造成出磨气体温度过高，以保证安全。

（2）控制出磨气体温度。磨机出口温度应控制在65～75℃，不超过85℃，否则磨机及排风机将自动跳停。当喂料量过大或过小时，更要严格控制气体温度，防止系统自燃爆炸。 

（3）控制袋除尘器温度。袋除尘器温度应控制在露点温度之上。正常情况下，袋除尘器出口温度略低于进口温度，要密切注意袋除尘器灰斗锥部温度的变化，宜控制在小于65℃（超过65℃将报警，超过80℃将跳停）。跳停时系统应停车关闭阀门，喷入惰性气体，外排煤粉，检查滤袋。 

（4）控制煤粉仓温度。正常情况下煤粉仓锥部 温度控制在50℃左右，保持高料位（85％）状态进行生产；如仓锥部温度持续上升，应降低仓内料位；超过85℃且还有上升趋势，表明煤粉已自燃，应立即喷人隋性气体，阻止燃烧，采取放仓等处理措施。

（5）控制系统主排风机出口温度。在具体操作 中，应该根据入磨原煤水分的变化，在保证产、质量的条件下，合理用风，特别要保证出磨气体温度小于 75℃。在对各厂家袋除尘器燃爆事故的调查分析中发现，有的煤磨操作人员，在窑操作过程中一味强调煤烘干效果的要求，将出磨气体温度调整到100℃ 以上，在其它条件的配合下，发生了燃爆事故，造成损失。

在这里要着重注意的是：可以根据原煤水分的变化，对磨机出口温度做小幅度的调整。如出口温度达到80℃左右，煤粉水分仍不合格，就要考虑可能是原煤中结合水含量过多造成的。结合水在干燥时很难去除。所以，不能采用调高出磨气体温度的办法来解决，应该根据煤粉的燃烧过程，适当降低细度来调整火焰的温度、长度和形状，满足煅烧的要求。（可通过调整选粉机转速、喂料量、系统通风量来控制煤粉细度）。

2.2控制系统内煤粉的沉降、粘附，防止自燃 

立磨系统煤粉浓度在650g/m3左右，一般不会发生燃爆，但当煤粉在某些部位沉降、粘附、氧化，就会自燃，造成系统燃爆事故。实际生产中袋除尘的燃爆大多是这个原因造成的。煤粉的比表面积较大，具有较强的氧化生热能力。氧化生热速度随废气中的煤粉含量及可燃物浓度（尤其是挥发分）的增高和煤粉在系统内积存量、分散度、比表面积的增加而加大。根据实验室检定，80℃以下时，其反应速率随温升反而下降：高于80℃其活性随温度上升而上升。 

另外，煤中水分的量及变化也是影响煤自发热的一个主要因素，理论上讲，含水量增加1％将使煤温上升17℃。同时，高速流通的废气在携带煤粉的同时也会带走大量的热。而低速则恰好相反，不能带走其自燃产生的热量。具体可以从下面几个方面进行控制： 

（1）加强系统的密封，防止因漏风结露和渗人雨水而造成燃爆事故。由于磨损、地基沉降等原因， 造成密封不严而漏风，系统温度降低，进而结露；在阴雨天雨水随漏风进入系统，降低了系统温度，还使煤粉粘附在系统的器壁上，条件一旦合适，就会造成局部氧化自燃，烧毁除尘器滤袋。调查中有两个厂家的三次燃爆事故都是在阴雨天后发生的。

（2）经常巡检排灰阀，防止其因磨损或卡死造成灰斗积煤、氧化自燃事故。

（3）加强系统保温，防止系统温度降低造成结露，使煤粉粘结。

（4）试生产时，系统各死角要用不可燃物（如石灰石粉）填充完全，防止生产时堆积煤粉，造成自燃。另外，对灰斗下的卸料装置，应采用连续卸料和输送装置，并且能力要大于灰斗积灰能力，防止灰斗内堆积粉煤发生氧化自燃。

2.3防止在系统中产生火源或带进明火定操作。但要注意系统密封，防止漏风现象。

（1）防止红热熟料颗粒被热风带入磨内。若煤粉制备所需的热风从冷却机内抽取，应注意当冷却机工作不正常时，一些红热细小熟料颗粒被抽入煤磨系统而造成明火燃烧，特别是当停磨后，若没有排空系统内的煤粉和可燃气体，重新开磨抽风时，容易引起明火燃烧。

（2）防止静电火花产生。将滤袋和管道、器壁连接起来一起接地，以防止产生静电火花而引起燃爆。

（3）防止硬摩擦产生火花。加强巡检，防止金属 操作规程操作，加强现场和窑的中控操作人员的联物件进入磨盘和磨辊之间硬性摩擦产生火花而引起，发现异常问题及时报告处理。

（4）防止设备检修时带人明火。应严格按操作规程进行煤磨系统检修，在系统存在燃烧危险的情立式煤磨系统的安全稳定运行，关系到全厂生况下，不允许进行焊接作业。

2.4改进系统工艺设计，消除燃爆隐患水泥生产系统瘫痪，造成极大的经济损失和人员伤

（1）改进窑头取风工艺。所以，要从思想上加以重视，在系统的设计中要对已采取窑头取风的厂，可在取风管道和篦冷充分考虑各种因素的相互影响，避免不合理的工艺机接口处，加挂链条；在热风管道上加装旋风筒；将设计在中控操作过程中，要注意各参数的动态平取风位置放在窑头电除尘器后面，这样就能够保证衡；在现场管理过程中，严格遵循现场操作规程，使烘干气体的洁净，防止细小的红热熟料颗粒进入磨煤磨系统安全稳定运行得到有效保证。

（2）在系统设计中采用窑尾取风方案。因为窑尾废气温度一般在350℃左右，φ（O₂）在 4％左右，基本上是惰性气体，有利于安全生产和稳患。

（3）管道避免水平铺设上升管道倾角至少大于70°，下降管道倾角至少大于70°。（煤粉静止堆积角为25°～30°），管道内壁应光滑；选取管内风速要适当，既要考虑避免管内堆 ，容易积煤粉，又要考虑节省能源，减少磨内磨损及对袋除尘器的损坏；管道和袋除尘器壳体应敷设保温层。

来源：《立式磨机神海制造的博客》

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