煤粉自燃 在线分析系统

联系人:郭堃*********** 本过程气体分析成套系统（以下简称系统）是磨煤过程中产生的煤烟气， 分析仪器与取样预处理装置及其附属的应用保障部分（标准气）；通过针对现场应用条件和工艺气样条件的系统设计，所实现的正确匹配与合理组合，使 分析仪器能很好适应电厂项目磨煤过程中产生气体分析的特殊工艺条件。系统能自动、连续、准确、可靠地分析磨煤过程中产生煤烟气中 的浓度含量。采用PLC可编程序控制器自动控制系统的采样、排水、探头自动吹扫、故障监测双路巡检自动切换并处理等操作。系统正常运行期间能提供 的4~20mA标准输出信号；并根据 测量组份的含量值输出超限报警状态信号。该系统的分析仪器的传感器采用进口红外传感器。结构简明、部件性能可靠、自动化程度高、操作简便、维护量小、是分析电厂磨煤过程产生煤烟气中 含量的理想设备。 主要技术特性 分析仪表单元采用卓宇佳创研制的气体分析仪，完成样气 在线连续分析。分析仪性能稳定可靠，响应时间快，智能化程度高。 分析参数： 分析仪采用红外传感器连续测量的工业固定式现场安装仪器，能连续自动检测流程气样中待测组份 的体积浓度。 仪器特点 独特的传感器设计，响应快，线性好，稳定性高 触摸屏操作（零点、满度、线性校准、参数设置等），操作灵活方便 重要工作电源自诊断功能 仪器部件单元化，维护、检修方便 标准信号隔离输出4—20mA RS485 modbus 通讯 合金机箱 部件单元化，维护、检修方便 主要技术性能 零点漂移：≤±1%FS/7d 量程漂移：≤±1%FS/7d 测量范围： CO:0-1000ppm 线性误差：≤±1%FS 重复性误差：Cv≤±0.5% 输出波动：≤±1%FS 响应时间： T90≤10s 输出信号： 4～20mA 500Ω 系统的滞后时间：T90≦20S 样气温度：≦700℃ 样气含尘量：≦500g/Nm3 环境温度：5～45℃ 环境压力：70~160kPa(海拔低于2000m) 相对湿度：不大于85%(年平均) 电源：220±22VAC；50±0.5Hz 系统的绝缘电阻不小于5兆欧 影响煤粉爆炸的要紧成分 通过对煤粉特征及爆炸道理的剖析，在剖析大量数量的条件下，根据生产实际和实验研究，证明影响煤粉爆炸的要紧成分有以下5点。 （1）煤粉的挥发分。普通来讲，挥发分越高、发烧量越高、活性越高、活化能越低，越容易爆炸。挥发分Vdaf＜6.5%，煤粉几乎不爆炸，Vdaf＞25%时煤粉就容易发生自燃，爆炸的凶险性增强。煤粉的挥发性和爆炸特征之间的对应关系见表1。 当前，煤粉仓很棘手的问题就是怎样以免燃烧和爆炸。多数人把煤粉仓爆炸的原因仅仅归咎于 （CO）气体上，是失之左袒的，更有甚者，把煤粉仓内可燃气体的爆炸和煤尘爆炸等量齐观，而事实上，可燃气体的爆炸和煤尘爆炸是两个差别的概念。 煤粉特征及爆炸机理 煤粉是经过制粉体系机器破碎、筛分、干枯磨制后的燃料，是由尺寸差别、风格不规律的颗粒所构成。煤粉的密度较小，新磨制的煤粉集会密度仅为0.45~0.50t/m?。煤粉颗粒很细，单位品格的煤粉具有较大的表面积，在其表面可吸附大量的空气，因此它和空气结合在一起形成混合物，具有和流体一样的性质。煤粉爆炸是煤粉和助燃气体（氧气或空气）的快速化学反应。由于刚磨制的煤粉粒子带有极性相像的静电荷，具有吸附大量空气的才气，比表面积能量过大，处于一种不巩固状态。这样积蓄的煤粉受空气中氧的好处，容易氧化放出热量。当散热条件欠好时，放出的热一时无法散开，促使温度急剧上升，引发四周气粉混合物爆燃，在短时间内即可导致煤粉的爆炸，很大的爆炸压力可抵达0.250~0.313MPa。 概述 本过程气体分析成套系统（以下简称系统）是磨煤过程中产生的煤烟气， 分析仪器与取样预处理装置及其附属的应用保障部分（标准气）；通过针对现场应用条件和工艺气样条件的系统设计，所实现的正确匹配与合理组合，使 分析仪器能很好适应电厂项目磨煤过程中产生气体分析的特殊工艺条件。系统能自动、连续、准确、可靠地分析磨煤过程中产生煤烟气中 的浓度含量。 制粉系统是燃煤电厂的主要辅机之一，其运行稳定性直接影响锅炉的燃烧状况。直吹式制粉系统的爆燃不仅会损坏磨煤机及其附件，还会威胁锅炉的安全。因此，对煤磨机气体燃爆原因分析和防止爆燃成为磨煤机运行的主要防治项目。另外，由于煤粉会在高温状态下分解产生 CO、甲烷CH4和氢气H2等可燃易爆气体，为了防止泄漏的气体发生燃爆事故，需要在现场安装使用煤磨机厂房气体检测报警仪器。 中速磨煤机入口氧含量要低于6％，出口 不能高于800，这是为了安全考虑。 中速磨煤机中，煤炭是属于可燃性物质，在高速粉碎的情况下，产生大量粉尘，同时产生大量的热量，粉碎机和煤炭碰撞，也会产生大量的火花。如果磨煤机不控制氧含量，很容易发生粉尘爆炸，从而导致生产事故。因此控制磨煤机入口氧含量低于6％，低于煤炭燃烧的氧指数，即可确保磨煤机中产生的火花不会引起煤粉尘的爆炸，从而确保生产安全。控制 的含量也是同样的道理， 含量过高，说明煤炭已经和氧发生少量反应，此时磨煤机内温度过高，需要冷却降温后，再重新启动，避免出现事故。 （1）探头伴热与反吹系统 近年来，对磨煤机出口烟气取样大部分采用直接抽取法，直接抽取法又可分为冷-干直接抽取和热-湿直接抽取。根据我国排放标准，要求烟气浓度以标态干基为准，因此冷-干直接抽取法成为我国烟气取样监测主导。典型的冷-干直接抽取法包括取样探头、取样管线、过滤、除湿系统和采样泵等部分，其中探头与过滤分别可对粉尘进行一级过滤与二级过滤，除湿系统则用于对样气的冷凝脱水，由于整套预处理系统中除尘与脱水 为关键，所以其核心部件为探头除尘取样和除湿系统，做好这两种预处理部件的选型，可保证磨煤机出口CO浓度测量结果的可靠性。 由于烟气中含有大量的水分与粉尘，通过采样探头对烟气进行取样时，如若不采取措施，高温烟气中的水分遇冷发生凝结，并与样气处理过程中所沉积下来的粉尘接触，极易造成结垢堵塞，致使探头无法正常工作甚至损坏。针对探头堵塞问题，一般建议在取样探头中采用加热器与反吹系统。因此，目前 适用于高粉尘、高温度磨煤机出口烟气的采样探头一般需由取样管、滤芯、加热器、反吹系统构成。探头通过取样管采集管路中的样气，滤芯对样气的粉尘进行一级过滤后，利用加热器对样气进行加热，使烟气温度控制在150~200℃间，保证在露点温度之上，防止样气出现凝结。对于样气处理过程中所沉积下来的粉尘，设置内反吹系统对探头进行吹扫，清除探头滤芯中的粉尘，可有效防止探头出现堵塞。 煤磨利用窑尾烟气作为烘干介质，立磨入口温度一般在150℃左右，出口烟气温度高于露点温度15～30℃，一般控制在75℃左右。煤磨出口烟气温度均在着火或自燃温度范围外（煤粉的着火温度：500～530℃，自燃温度：140～350℃）。 2着火原因分析 2.1火源 除尘滤袋材质如果不防水、不防静电、不抗结露，会因原煤含水分偏高，出磨煤粉水分在3%左右，造成滤袋“板结”破损；除尘器内煤粉不能正常排空致使煤粉积聚，滤袋外表面煤粉附着严重而且存留时间长，当滤袋表面积聚的静电荷较多而不能释放时易产生静电火花，同时袋除尘器内温度过高，这时如有一定的氧气存在，就会使滞留的煤粉自燃。 2.2氧气 煤磨系统采用的窑尾废气，含氧量可控制在12%以下。但在生产过程中还存在以下问题： 1）系统风量调整不好，如果除尘器排风机拉风不够或者除尘器管道积灰较多造成废气排放系统不畅，而通过煤磨热风机鼓入的窑尾废气不断地进入煤磨和除尘器内，系统明显出现压力不平衡，并造成煤磨和除尘器内部正压，这样，进入除尘器内部空气在不断地增加，使得含氧量也在不断地增加。 2）袋除尘器使用的喷吹气源，为高压压缩空气，当除尘器内出现火源时，它便能加速煤粉的燃烧，使火势迅速扩大。2.3 CO 气体 当时该除尘器在线气体分析仪检测的其内部 CO气体浓度没有超限，没能及时发出报警信息，误导了中控操作员的操作。 2.4 工艺操作 岗位人员发现袋除尘器卸灰一室分格轮跳停并发现有冒烟现象，说明滤袋已燃烧，这时中控操作员未果断采取关闭除尘器入口阀、提升阀、喷吹系统以及停止排风机等措施， 使燃烧火焰进入其它各室，造成收尘滤袋全部烧损。 3 处理及措施 3.1 改进工艺设备及参数 1)做好对在线气体分析仪的日常维护，定期进行校验，保证各气体成分分析结果的准确性，为工艺控制提供有效参考数据。 2)针对煤粉制备系统的防燃、防爆要求 ，配备高灵敏度的温度预警装置和 CO2自动灭火装置，将目前灭火器控制方式由手动操作改为自动喷出方式，提高可靠性，降低事故发生的几率。 CO2自动灭火装置由固定的 CO2供给源，通过与之相连的带喷嘴的固定管道，在气体分析仪检测 CO 浓度到达爆炸极限或除尘器内部温度高于煤粉燃点值时，迅速向除尘器内部释放 CO2灭火剂，以达到防止煤粉燃烧爆炸的目的。 3)严格控制滤袋的产品质量，将其全部更换成抗静电、防水、抗结露的滤袋。 4)为减少煤粉在灰斗壁上的沉积，通过修改西门子 PLC 程序，适当缩短滤袋喷吹间隔时间，防止滤袋煤磨袋除尘器着火原因分析及处理煤粉积聚而“板结”。 3.2 改进工艺操作 1） 根据实际情况 ， 控制出磨煤粉水分在 0.5%～1.5%之间，增大磨机系统通风量，降低出磨气体的湿含量， 将磨机出口温度由原来的 75～80℃调整为65～70℃，使入煤粉仓的煤粉温度在 60℃以下。 2） 完善煤磨操作规程， 在停磨更换滤袋或进入除尘器内部检修前， 停机时则先停煤磨工艺系统设备，保持除尘器和排风机继续运行一段时间，再停排风机。 停排风机后再经过一段时间，将除尘器滤袋上的积灰清除干净，同时将灰斗内的积灰排净，才能关停除尘器， 以防止停机后积灰积聚在滤袋和灰斗内，产生煤粉堆积自然爆炸的危险。除尘器下部的煤粉输送设备也应充分排空