氣體濃度監測在煤粉制備系統火災預警中的應用
2021.02.02
煤粉制備在工業生產中有重要作用,被廣泛應用于冶金、化工、電力、水泥等行業。就煤粉制備工藝而言,煤粉制備系統是工藝控制的核心。此系統的作用在于生產和噴吹回轉窯燃燒的原料煤粉;其生產過程是將原煤安全加工成符合要求的煤粉,主要是煤粉細度和水分要達到要求,并將制備好的煤粉輸送到煤粉倉儲存,為回轉窯的生產過程提供燃料。在系統運行的過程中,氣體濃度的檢測,對于火災的預警有著重要的提示作用。一旦煤粉濃度達到臨界值,其潛在的設備和人身安全隱患不言而喻。
1煤粉制備系統
1.1煤粉的火災危險性
煤粉和空氣混合物,當燃料干燥無灰基揮發分<10%時,一般沒有自燃和爆炸的危險;當燃料揮發份>20%時,由于屬于反應能力強的煤,此時燃料揮發份析出和著火溫度均較低,容易發生自燃和爆炸事故。煙煤氣粉混合物濃度只有在0.324.0kg/m3范圍內才會發生爆炸,而濃度在1.22.0kg/m3范圍時爆炸危險性最大。當氣粉混合物中氧含量<15%時,一般沒有爆炸危險。若采用具有自燃爆炸特性的煤種,則在爆炸范圍內的氣粉混合物,如遇足夠的點火能源就能引起爆炸事故。在制粉系統中,凡是發生煤粉沉積的地方,就能成為氣粉混合物自燃和爆炸的發源地。在制粉系統中容易產生積粉處,包括系統管道、制粉設備及煤粉倉。一旦發生煤粉沉積,煤粉就開始氧化,放出熱量促使溫度升高,又加快氧化、放熱、升溫。經一定時間后溫度就能達到自燃溫度并發生自燃,就有可能出現爆炸事故。因此,積粉、自燃是制粉系統爆炸的主要原因。
1.2煤粉制備系統的流程
目前,在煤粉制備的過程中,煤經過篩選,輸送至球磨機研磨成煤粉,在研磨過程中,粗粉將分離,難以研磨的雜質進入排渣箱內,而細煤粉則經過螺旋輸送機運送至煤粉倉儲存。
2氣體濃度監測在煤粉制備系統的應用
2.1氣體濃度監測的簡介
在煤粉制備的過程中,檢測管道內可燃氣體和粉塵的濃度是至關重要的,可以起到有效的預警作用。天禹智控的煤粉制備濃度監測系統，它的結構主要包括儀表柜,反吹箱和取樣探頭。在儀表柜內隔膜抽氣泵的工作下,工藝管道中的煙氣被分離,一部分樣氣進入取樣探頭,經由取樣管道進入儀表柜內。在氣水過濾裝置中除去樣氣中的水份和微小塵粒子。在抽氣泵的帶動下,樣氣進入氣體干燥器中進行冷凝脫水,進一步除去樣氣中的水份。冷凝水經由蠕動泵排出,樣氣由抽氣泵出口再經過三通手動閥、轉子流量計進入分析儀表中進行分析。
2.2天禹智控氣體濃度監測在煤粉制備系統的效用
通過檢測氣體粉塵的濃度,使得煤粉制備系統的工藝流程更加完善,可減輕事故的嚴重性與經濟損失。煤粉是可燃物之一,化學活性高,且燃燒性強。在接觸水分、光照等情況,它將有所變化,或團聚,或分解。為實時監控氣體粉塵濃度的大小,我們磨機出口和煤粉倉處,對氣體粉塵濃度加以監控。
在工業生產中,我們必須重視煤粉與粉塵之間的爆炸濃度,它的爆炸下限質量濃度為30mg/ml。煤粉粒度越小,比表能越大,其在空氣中的分散度將越高。不僅如此,原煤與高溫氣體一并進入球磨機,經研磨的煤粉因粒度較小,最低的著火點偏低于煤塊。煤粉在單位體積中懸浮的時間較長,吸附高溫氣體中的氧可能性就越高,粉塵爆炸的可能性就越大。通過氣體檢測,我們可實時檢測系統內部的煤塵的濃度大小。除此之外,在系統停止運行的狀態下,系統積粉自燃的情況時有發生。系統停運,熱風門的熱風仍將部分轉移至研磨機內部，入口的溫度高達100℃，此時入口干燥管處將積塵，煤粉進入球磨機內部，可能引致嚴重的爆炸事故。為此，在系統停運后，我們仍需測量研磨機內部粉塵的濃度，可在干燥管處設置檢測口，監控粉塵濃度的變化。
在煤粉制備過程中，煤粉氣化主要通過系統高壓壓縮氣，在升溫的過程中，與煤粉一并進入球磨機內部。造成流動煤粉爆炸的主要原因是風粉氣流中的含氧量、煤粉細度、風粉混合物的濃度和溫度等。粉塵著火點在300℃~500℃之間，爆炸下限濃度34g/m3~47g/m3，（粉塵平均粒徑：5μm~10μm），高溫表面堆積粉塵（5mm厚）的引燃溫度；225℃~285℃，實踐證實，最危險的粉塵濃度在1.2~2.0kg/m3，可燃氣體濃度與空氣混合的爆炸極限為12.5%~74.2%，煤粉堆積的自燃特性往往是引爆的火源。
在氣體監測結果的基礎上，我們可適當的控制高溫氣體的流入量，不僅如此，通過充氮的方式，稀釋氣體中氧的濃度，并對氧含量加以監測。因煤粉粒度較小，流動性較大，與空氣中的水分結團可能性較高，可通過控制粉塵的濃度、空氣中的水分，適當降低其濕度，使其反應性降低，從而減少爆炸可能性。
3 結論
以氣體監測在煤粉系統火災預警中的應用為研究對象，分析現階段的煤粉制備工藝流程，在增加氣體監測儀的基礎上，優化現有的工藝流程，制出相應的火災預防措施。因煤粉粒度小、水分含量低、流動性高、比表能大，一旦爆炸，氣破壞力將難以想象。經過天禹智控氣體濃度的監測，我們可加以預防，最大限度的降低煤粉自燃或爆炸的可能性。在火災預警中，盡管氣體監測只是第一步，但可確定火災爆炸的系數，有效地評價系統內部的火災爆炸的潛在危險。以可燃氣體濃度作為測量指標，我們可以增加安全管理的對策，進一步的預防煤粉爆炸事故。
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