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摘要：高爐噴吹煙煤煤一個(gè)重要的限制環(huán)節(jié)是安全問(wèn)題，本文系統(tǒng)介紹了噴吹煙煤似的安全控制問(wèn)題，包括系統(tǒng)參數(shù)的控制，事故的預(yù)防與處理。

高爐噴吹煙煤是高爐噴煤發(fā)展的趨勢(shì)，也是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，從高爐冶煉工藝角度看，煙煤更適合噴吹，因?yàn)樗瑩]發(fā)物質(zhì)高，所以燃燒率高，帶入高爐的氫氣也多。而氫氣既有利于高爐的還原過(guò)程，又有利于提高煤氣熱值。實(shí)踐證明噴煙煤有利于提高置換比和增加噴吹量。此外，煙煤一般比無(wú)煙煤質(zhì)軟、好磨，可以降低磨煤電耗。各廠可就近噴吹。但由于防火防爆問(wèn)題，噴吹煙煤時(shí)對(duì)系統(tǒng)的安全控制提出了更高的要求，主要包括系統(tǒng)安全控制與事故的處理。

合理控制參數(shù)是保證生產(chǎn)安全的關(guān)鍵。只要控制好其中的重要參數(shù)，安全生產(chǎn)是完全可以實(shí)現(xiàn)的。

1. 系統(tǒng)氧含量和溫度的控制

根據(jù)煤粉爆炸必要條件，煤粉燃燒、爆炸的必要條件包括以下幾項(xiàng)

(1) 可燃粉塵濃度處于爆炸下限與上限之間的爆炸區(qū)；

(2) 有足夠氧化劑支持燃燒；

(3) 有足夠能量的點(diǎn)火源點(diǎn)燃粉塵；

(4) 粉塵處于分散懸浮狀態(tài)，即粉塵云狀態(tài)。

在制備、輸送煤粉的過(guò)程中，懸浮濃度很難控制，所以控制系統(tǒng)內(nèi)部氣氛中氧含量和火源是防止煤粉爆炸的關(guān)鍵。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載的實(shí)驗(yàn)也表明：在空氣中的懸浮煤粉濃度為0.02-2 kg/m³時(shí)為煤粉爆炸區(qū)間。當(dāng)氣相中氧濃度降至14 % 以下時(shí)，煤粉濃度雖在上述范圍，即使煤粉達(dá)到煤的燃點(diǎn)以上也無(wú)爆炸發(fā)生。所以在實(shí)際生產(chǎn)中，要求制粉系統(tǒng)含氧濃度小于12 %，以保證整個(gè)系統(tǒng)氧含量遠(yuǎn)離煤粉燃燒爆炸的氧濃度的臨界值。

噴煤系統(tǒng)控制氧含量的辦法是利用高爐熱風(fēng)爐廢氣，由于熱風(fēng)爐廢氣氧含量比較低，一般低于4%，同時(shí)含有一定熱量，可以做為噴煤制粉系統(tǒng)的干燥劑和惰化劑。安鋼高爐噴煤系統(tǒng)所用的干燥氣為混合干燥氣。它由90~95 %的熱風(fēng)爐煙氣和5~10 %的燃燒爐煙氣組成。經(jīng)過(guò)在磨機(jī)入口處實(shí)測(cè)其氧含量濃度在6 %以下， 收塵器出口氧含量濃度在12 %以下，能夠滿足制粉系統(tǒng)的安全需要。

系統(tǒng)溫度的控制受煤種、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)環(huán)境等因素影響。煙煤的著火點(diǎn)在一般在300℃~400℃之間，所以磨機(jī)入口溫度要低于此值，現(xiàn)在一般最高控制在260℃~290℃。出口溫度：夏季控制在90%uB15℃；冬季由于環(huán)境溫度低，加之原煤水分含量較高，一般控制在95%uB15℃。另外，煤粉倉(cāng)是煤粉停留時(shí)間較長(zhǎng)的地方。如果儲(chǔ)存的煤粉溫度較高，煤粉氧化速度較快，易在粉倉(cāng)中發(fā)生煤粉自燃現(xiàn)象。所以粉倉(cāng)溫度應(yīng)控制在70℃以下。當(dāng)發(fā)現(xiàn)粉倉(cāng)溫度高于70℃并繼續(xù)上升時(shí)，要盡快將倉(cāng)中煤粉噴出并用氮?dú)膺M(jìn)行吹掃。待溫度下降到正常范圍后，再接受新煤粉。

根據(jù)煤粉自燃時(shí)首先釋放出CO的原理，通過(guò)對(duì)CO濃度監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)煤粉的自燃，和溫度相比CO濃度監(jiān)測(cè)更加靈敏。通過(guò)對(duì)粉倉(cāng)、布袋箱CO濃度監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)煤粉自燃的現(xiàn)象，生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)CO的濃度增加到一定值時(shí)可自動(dòng)報(bào)警并聯(lián)鎖打開粉倉(cāng)、布袋箱的充氮系統(tǒng)以確保安全。

與防止煤粉自燃

開機(jī)時(shí)應(yīng)先降低系統(tǒng)氧含量。具體如下：在磨機(jī)開啟之前，首先把熱風(fēng)爐廢氣引過(guò)來(lái)，降低系統(tǒng)氧含量到12 %以下，然后再開煙氣爐升溫，當(dāng)磨機(jī)出口到95 ℃左右時(shí)再開啟球磨機(jī)，進(jìn)入正常生產(chǎn)狀態(tài)。這樣在系統(tǒng)生產(chǎn)之前，驅(qū)除了制粉系統(tǒng)內(nèi)的空氣，降低系統(tǒng)氧含量，保證了系統(tǒng)的安全生產(chǎn)。

在噴煤系統(tǒng)中制粉系統(tǒng)生產(chǎn)能力一般均大于噴吹系統(tǒng)能力，以保證穩(wěn)定噴吹，所以每天制粉系統(tǒng)都有或長(zhǎng)或短的停車時(shí)間，停車時(shí)系統(tǒng)參數(shù)和開車時(shí)會(huì)有較大變化，首先表現(xiàn)在系統(tǒng)氧含量會(huì)有所提高。由于停車時(shí)，煙氣爐一般都要停止燒爐，打開放散進(jìn)入保溫狀態(tài),這時(shí)，外部冷風(fēng)會(huì)由于其內(nèi)部熱風(fēng)造成的負(fù)壓進(jìn)入系統(tǒng)，造成系統(tǒng)內(nèi)氧含量升高。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如果沒有特殊措施，半個(gè)小時(shí)后，系統(tǒng)氧含量可達(dá)18 %左右。其次系統(tǒng)內(nèi)煤粉停止流動(dòng)，進(jìn)入靜止?fàn)顟B(tài)，布帶箱、磨機(jī)、部分水平管內(nèi)會(huì)殘存一些煤粉，同時(shí)停車后系統(tǒng)本身還具備一定的溫度。如果條件合適，系統(tǒng)內(nèi)殘存煤粉易發(fā)生氧化自燃。

煤粉氧化自燃可分為四個(gè)階段

— 緩慢氧化期。在此階段，其溫度不超過(guò)100 ℃。在緩慢氧化期，由于溫度較低，化學(xué)反應(yīng)速度慢，所以對(duì)煤粉噴吹來(lái)說(shuō)是安全期。

— 水分蒸發(fā)期。在此階段，煤粉溫度值隨含水量不同而不同，但仍是煤粉噴吹的安全期。

— 氧化加速期。在此階段，煤粉的溫度為120~140 ℃。

— 劇烈氧化自燃期。進(jìn)入此階段，煤粉溫度上升極快，有可能很快發(fā)生自燃，乃至爆炸。氧化加速期和劇烈氧化自燃期對(duì)煤粉噴吹至為危險(xiǎn)，如進(jìn)入這兩個(gè)階段，應(yīng)馬上采取措施。

根據(jù)以上情況，這時(shí)危險(xiǎn)主要是高溫環(huán)境下存留的煤粉。圖1 為某種煙煤在環(huán)境溫度為50 ℃氧含量為21 %的環(huán)境條件下儲(chǔ)存時(shí)間與表面溫度的關(guān)系。

影響煤粉氧化自燃的主要因素是煤粉的揮發(fā)含量。揮發(fā)份含量高，煤粉在升溫氧化過(guò)程逸出的易燃揮發(fā)份越多，而揮發(fā)份與煤粉存貯空間空氣的化學(xué)反應(yīng)速度與揮發(fā)份濃度成正比，因而導(dǎo)致煤粉易于氧化自燃。

煤粉溫度是促使其自燃的外在原因。煤粉溫度越高，越有利于氧化反應(yīng)的進(jìn)行，如果貯煤倉(cāng)的散熱條件不好，并且煤倉(cāng)內(nèi)具備一定的氧的條件，就容易發(fā)生自燃或爆炸。

煤粉的存貯狀態(tài)及氣氛是決定煤粉是否能自燃的決定因素。相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)論是揮發(fā)分高的褐煤還是中等揮發(fā)分的煙煤，不管煤粉溫度是否已達(dá)到著火點(diǎn)，如果氧濃度不達(dá)到某一值，自燃不會(huì)發(fā)生。

根據(jù)以上性質(zhì)，為保證安全，如果煤粉揮發(fā)份高，存放時(shí)間長(zhǎng)，這時(shí)應(yīng)盡量利用放散風(fēng)機(jī)引入熱風(fēng)爐廢氣控制系統(tǒng)氧含量，或降低存煤環(huán)境溫度與時(shí)間，以保證系統(tǒng)安全。

有時(shí)由于檢修等原因系統(tǒng)需長(zhǎng)時(shí)間停車或需人員進(jìn)入系統(tǒng)，這時(shí)系統(tǒng)內(nèi)氧含量將不可避免地達(dá)到空氣氧含量濃度。這時(shí)控制安全的主要措施是利用各種方法清除系統(tǒng)內(nèi)積粉，消除安全隱患。清除煤粉的辦法為停車前使系統(tǒng)空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，同時(shí)對(duì)布袋除塵器加強(qiáng)反吹，必要時(shí)人員進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部檢查，確保清除積粉。

我們這里還有材料檢測(cè)、燒樣檢測(cè)，目前成立了專業(yè)的檢測(cè)研究室。