技术 | 水泥企业煤磨系统的安全生产

引言

现阶段，水泥工业是消耗大量燃料的工业，燃料费用占水泥生产成本的 20%左右。我国是一个水泥工业大国，对水泥的需求量很大，水泥生产过程中，煤是主要燃料。以煤作燃料的回转窑系统通常配有煤粉制备系统，在这个系统运行过程中始终蕴藏着某种自燃和爆炸的可能性和危险性。

纵观当前水泥工厂煤磨系统生产的实际情况，生产过程中产生的危害主要有两个方面，一个是自燃引发的危害，另一个是爆炸引发的危害。 

1.1 自燃 

通常情况下，自燃又称之为“阴燃”或者“闷火”。水泥企业煤磨系统运行期间，需要使用到大量的燃煤，通常燃煤都会提前备好，以防止因为煤的补充不足而引发系统问题。因此，水泥工厂需要储存一定量燃煤，在燃煤存储过程中，煤会与空气发生接触，产生氧化作用，发生化学反应。

大量的煤堆积在一起，氧化作用会非常强，氧化放热的速率会保持在较高的状态。如果放热速率无法有效控制而超过散热速率，自燃现象便会产生。

1.2 爆炸 

水泥企业生产时，需要对燃煤进行研磨，由于煤粉较细，如果密闭收尘效果不好，粉末状煤粉就会悬浮在空气中，与空气产生“亲密”接触，一旦引燃将会立即发生氧化反应，从而造成爆炸。

水泥企业煤磨系统运行时爆炸的出现与煤粉浓度、环境温度以及氧气含量有着直接的关系。相关研究表明，煤粉发生爆炸时其浓度的下限点为13g/m3，温度在60℃以上就会存在爆炸威胁。对于水泥企业煤磨系统中控操作与现场工人而言，必须要严格根据标准规范操作，以降低爆炸的可能性。

2.1 把握好生产过程中要点

水泥企业煤磨系统生产运行时，工作人员必须要把握生产中的要点，具体包括以下几个方面：

首先，燃煤堆的堆放。在设计燃料堆棚时，必须要对煤的粗细程度进行研究，同时还要分析煤的挥发分情况，并在管理中落实相关要求和规定。

通常情况下，很细并且挥发分很高的煤堆应当压实并且限制高度。其次，稳定状态的维持。稳定状态的维持主要指通过常规检查确定仪表良好运行以及相关设备功能完善。

再有，控制好煤磨系统废气的排放。应通过常规性检查控制系统漏风，这样做的目的是避免生产过程中的过热起火。

还有，如果烘干条件得到满足，应当在最低温度环境下操作煤磨，磨机进口温度的控制需要根据挥发分比例的不同尽可能地限定在200-250℃范围内。

同时，要对原煤仓及煤粉仓的一氧化碳浓度进行监测，通过对一氧化碳浓度检测，可以及早发现问题并进行预防，磨机操作要有一氧化碳浓度的联锁控制。

最后，安装防爆阀门。防爆阀门的安装过程中，必须要有专业人员参与，以保证防爆阀门能够正常发挥作用。 

2.2 正确使用高危燃料

以当前的生产技术水平来看，燃料是水泥工厂生产过程中不可缺少的一部分。

水泥企业煤磨系统运行过程中，会涉及到一定高危燃料的使用。何为高危燃料？所谓高危燃料用科学术语解释是：空气干基挥发分在36%以上的燃料。那么，什么又是高危操作呢？高危操作是指操作粉磨挥发分在20%以上的燃料。由于高危燃料的使用要求非常高，如果使用不合理、不科学，极易引发自燃和爆炸危险。

因此，煤磨系统工作人员可以根据高危燃料和高危操作的含义，做好以下几个方面的工作。

(1)利用专业第三方设备对系统的防爆压力进行检测；

(2)每一个泄爆阀门必须要保持在自复位型状态，同时还要引至室外；

(3)正确使用并检查磨机、收尘器等装置；

(4)对燃料特性进行检验，如粉尘气体与其表面接触的着火温度、燃料粉尘气体中含氧量等。粉尘气体与表面温度接触的着火温度测定可以用于确定磨机进口气体温度报警值并设定联锁，燃料粉尘气体中含氧量测定，可用于设定收尘器出口氧含量值。

(5)只使用液态散装罐存储二氧化碳的灭火系统，并且该系统还要能够进行远程控制操作。 

2.3 正确控制温度

前文笔者已经提及到，水泥企业煤磨系统运行过程中存在的安全威胁主要有自燃和爆炸两种，会给工人的安全和企业财产安全造成严重威胁。

煤磨系统生产运行时，一定要降低煤磨系统爆炸或火灾风险，因而必须要对温度进行严格的控制，一般包括以下两个方面：正常操作下的高位报警温度和极限阀门关闭温度。

温度的控制操作必须正确，应将煤磨系统运行时的温度控制在标准范围内。高位报警温度指的是达到承受极限时的温度，如果超过极限范围，系统阀门将会自动关闭。

极限温度将是诱发自燃或爆炸的导火索，控制好极限温度能够降低自燃或爆炸发生的可能。目前，高位报警温度一般设定为 65℃，极限温度设定为 75℃。 

2.4 原煤处理及煤堆控制

为了避免煤堆自燃，在 20℃以上存储的原煤，存期与挥发分的关系一般为：挥发分≤15%的原煤及无烟煤、石油焦，存储期4个月；15%＜挥发分≤25%的原煤，存储期 2-3 个月；25%＜挥发分≤35%的原煤，存储期1个月；挥发分＞35%的原煤，存储期1-4个周。另外，水泥工厂原煤堆的高度控制需要遵循一定的原则。

15%＜挥发分≤25%的煤度堆高度控制在 8-10m；25%＜挥发分≤35%的煤堆高度控制在 6-8m；挥发分＞35%的煤堆高度控制在6m以下。 

2.5 防止自燃的对策

首先，煤的堆放应当符合标准要求，切忌“分崩离析”，坚持“堆成水平层”的原则，有条件的企业可用煤料辊压机压实，杜绝孔隙出现，防止空气进入发生氧化反应。

其次，防止原煤存储和使用过程中形成死料区。另外，煤粉仓应当进行有效处理，可以在死料区设置一定的角度，保证死料区光滑、平整。

再有，控制好煤风管和水平面的夹角，采用水平管道。需要注意的是，为了防止煤粉因角度过平出现积存问题，特殊情况下可以考虑设置一定的夹角，但是夹角的角度必须要科学合理，最大不能超过5°。

还有，在煤粉仓上部和集尘斗中装设温度监控装置，这样能够更好地实现对温度的监控，防止煤粉制备系统中发生自燃现象。

同时，在煤粉制备过程中如果粉磨和收尘系统发生自燃现象，可以采取降低入磨气体温度和喂入大量冷煤的方法进行灭火。

最后，在煤磨厂房装设泡沫灭火装置，用在磨机的进料端和收尘器上，但是不能用在煤粉仓中，以防止泡沫灭火装置中的泡沫和煤粉混合，影响到煤粉的纯度。如果粉煤仓发生自燃现象，可打入二氧化碳，使得粉煤仓处于缺氧状态，防止进一步燃烧。 

2.6 防止爆炸的对策

通常情况下，水泥企业煤磨系统运行发生爆炸需要满足一定的条件：第一，可燃性物质高度分散；第二，空气中可燃性物质的浓度超过了可爆炸范围；第三，可爆气炸体达到危险量；第四，火源存在。如果不能同时满足以上条件，爆炸便不会发生。

应建立防爆阀定期检查制度，防爆阀通常采用铝质薄板，当薄板为Φ600mm、厚0.5mm 时，破裂压力为23-29kpa，当薄板为Φ600mm、厚0.3mm 时，破裂压力为11-15kpa。另外，煤粉制备系统的收尘应当采用防爆带式袋式收尘器。

综上所述，水泥企业煤磨系统的安全生产非常重要，但是由于各种主客观因素的存在，导致生产过程中仍然存在一定的安全威胁，主要表现为自燃和爆炸。

为了保证生产的安全性，一定要把握好生产过程中的要点，正确使用高危燃料并做好温度等方面的控制，从自燃和爆炸的诱发因素出发，采取相应预防措施，以降低自燃和爆炸发生的可能性。

作者：魏金华

来源：《昌黎冀东水泥有限公司》

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