高炉喷煤系统危险因素浅析

摘 要：高炉喷煤系统一般采用中速磨加一级布袋收粉“短流程”全负压制粉工艺系统。原煤从原煤槽通过胶带机运输至原煤仓，原煤仓出口的给煤机按设定值给磨煤机加煤。磨煤机内原煤经干燥剂干燥及研磨，由磨煤机上部分离器分离出合格的煤粉。高炉喷吹系统中的磨煤机、煤贮仓、仓式泵、布袋除尘器、喷吹罐组及输送管道等，都因煤粉的存在有火灾爆炸危险性。四是喷吹罐组、仓式泵、煤粉仓、原煤仓等设角度应大于70°。

关键词：煤粉火灾爆炸特性 主要设备危险 生产过程危险 防火防爆措施

中图分类号：TQ17 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（b）-0089-01

高炉喷煤系统一般采用中速磨加一级布袋收粉“短流程”全负压制粉工艺系统。原煤从原煤槽通过胶带机运输至原煤仓，原煤仓出口的给煤机按设定值给磨煤机加煤。磨煤机内原煤经干燥剂干燥及研磨，由磨煤机上部分离器分离出合格的煤粉。再由排煤粉风机抽引，进入布袋收尘器，经气、粉分离，煤粉流入布袋灰斗，设计一般采用中间煤粉储仓平衡煤粉的生产和高炉的煤粉喷吹量。

高炉喷吹系统中的磨煤机、煤贮仓、仓式泵、布袋除尘器、喷吹罐组及输送管道等，都因煤粉的存在有火灾爆炸危险性。另外，煤粉喷吹一般还会用到热风炉的粗煤气，煤气也是具有火灾爆炸危险性的物质。因此，高炉喷煤系统设备的主要危险为火灾爆炸。

1 煤粉火灾爆炸特性分析

1.1 煤的自燃

煤是一种能自燃的物质，当达到自燃点时就会引起燃烧。煤的自燃能力一般与以下因素有关：煤化程度、存放时间、水分含量、黄铁矿（FeS2）的含量、周围环境温度、煤粉粒度等因素。

1.2 煤粉的爆炸性

煤粉与空气混合形成悬浮的雾状气粉混合物，爆炸极限范围很大，当气粉混合物的浓度在35～2000 g/m3的范围内时，遇到明火或一定的温度，会造成煤粉的爆炸。当气粉混合物的浓度在300～600 g/m3时，爆炸压力最大，可达0.306 MPa。爆炸时所产生的冲击波对设备产生猛烈冲击，甚至损坏设备，严重时可引起火灾和人身伤亡事故。

1.3 煤粉粒度对爆炸性的影响

煤粉粒度增大，爆炸性减弱。煤粉尘的燃烧爆炸特性如（表1）。

2 喷煤系统主要设备危险分析

喷煤系统一般主要设备有：立式磨、原煤仓、细粉仓、布袋除尘器和喷吹罐组。立式磨因粉碎的煤粉粒径较小，且粉碎时煤中易于混入杂物（如铁块、石子等）产生火花，从而引起爆炸，在粉煤时要在立式磨前加设磁铁等以防产生电火花。因为煤长期存积易于自燃，所以原煤仓消防一定要作好。细粉仓因储存的煤粉粒径较细，考虑到防火防爆安全，必须要做好防静电接地，以防产生电火花。布袋除尘器和喷吹罐组由于涉及的介质都是细小颗粒的煤粉，所以要充分考虑防爆要求，都应该安装防爆装置（如防薄膜、泄爆孔等）。

3 生产过程危险性分析

高炉喷煤系统一般在以下生产过程中可能引发火灾爆炸事故。

（1）干煤棚存煤时间过程可能发生自燃。

（2）喷吹罐爆破膜超期使用，容易发生爆裂。

（3）中速磨、布袋、粉仓积粉太多，遇高温或明火容易发生火灾，进而引发爆炸。

（4）储气罐超期、维护不当容易发生爆炸。

（5）煤粉仓、喷吹罐等容器内储存着煤粉，如遇致电火花等易引起煤粉自燃式爆炸。

（6）氧气管道、阀门沾上油污又没有清除干净，送氧后氧气与油脂作用可能引起燃烧式爆炸事故。

4 喷煤系统防火防爆措施

4.1 消除系统内部积粉

（1）要消除立式磨机入口积粉。立式磨机入口进煤管与水平夹角应大于58°；立式磨机热风入口中心线与球磨机筒体中心线投影成一直线；在设计上应尽量降低原煤水分，要求小于10%。

（2）要消除水平管道。制粉输送系统尽可能避免水平管道，如果设置水平管道，必须使气粉混合物流速大于25 m/s，并设置吹扫装置。

（3）输煤和喷吹管线布置应避免死角，设计和施工时，管道与水平夹角应小于45°，输煤管线曲率半径应大于2倍管道直径。

（4）喷吹罐组、仓式泵、煤粉仓、原煤仓等设角度应大于70°。原煤因含水分较高，下煤不顺，原煤仓锥体应做成双曲线形漏斗。

4.2 消除静电和明火

（1）系统电气、仪表、容器和输煤粉管道法兰要安装接地保护设施。仪表应采用防爆型。

（2）系统照明要采用防爆灯，并采用接零保护。开关也相应采用防爆型。

（3）布袋除尘装置的过滤布袋，要采用防静电材质，除尘器应有泄爆口。

（4）混合器出口安装快速切断阀，当喷吹风压力与高炉冷风压力差小于规定值时，快速切断阀自动切断，防止热风倒流。

（5）粗粉分离器回粉管道锁气器，要灵活好用，动作协调，开关到位。防止热风直接进入布袋箱。

4.3 控制系统含氧浓度

当气相中含氧浓度降至12%以下时，虽在上述煤粉浓度内，即使煤粉温度达到燃点以上，也不会引起煤粉爆炸。为确保安全，在系统设计中应保证含氧浓度比安全含氧浓度还要低。

4.4 设置防爆膜

煤粉系统仓式泵、喷吹罐组、磨煤机进出管道、细粉分离器进出口管道、布袋除尘器、煤粉仓输煤粉管道及除尘管道等均应设置防爆膜。如果在贮煤罐（中间罐）、喷吹罐、仓式泵等容器采用N2冲压，可不设防爆孔。

参考文献

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[2]杨建新.高炉系统工程项目安全管理研究：西安建筑科技大学，2008.

[3]蒋军成，韩雪峰.安全评价师[M].中国劳动社会保障出版社，2010.