煤磨系统着火事故案例深入分析,煤粉性子及煤磨车间的乌兰察布设计

事故造成两台煤粉科里奥利秤,1.1煤粉的自燃与爆炸特性,分解炉喂煤秤的事故案例分析 事故性质

煤磨系统着火事故案例分析

0前言

分解炉喂煤秤的事故案例分析 事故性质:重大设备事故 事故经过:
2006年11月20日0:18时,分解炉喂煤秤突然自停,回转窑停车。检查分解炉喂煤秤测量轮、传动系统,并未发现问题。再次开机时中控显示分解炉喂煤秤没有给定,但显示反馈上涨,实际不下煤,随即自停,以后多次试车,均为此现象。后经领导商定,0:52开窑减料运行,分解炉喂煤秤停开,并通知有关人员详细检查分解炉喂煤秤。由于设备不具备现场拆卸条件,所以先行检查电气系统,同时与申克公司联系。吉林公司自动化人员获悉后,也赶过来帮助查找问题,但由于该秤属于进口设备,对于这方面得经验较少,磐石公司和吉林公司相关人员都没有查找出真正的原因。由于SP运转对窑内及耐火材料损坏太大,12:19回转窑停止运转,同时将窑头秤与分解炉秤电气控制元件互换一部分以判断故障点,但更换后窑头秤无任何异常现象,可正常运转。后经过各方领导商定,现场手动开秤,中控利用调整给料机速度来控制喂煤量,21日19:09,回转窑开机运转。停机时间及经济损失:
此设备事故造成回转窑停机30.66小时,直接经济损失约22万元,事故引起单一依靠窑头供煤运转,减料运行给生产和工艺状况的运行也造成一定的损失。事故主要原因:
股份公司设备管理部相关专业技术人员也赶到我处,帮助查找问题的根源,经检查,怀疑—A2接线盒中的电路板损坏,更换后仍无法正常使用。由于实质性问题难以判断,虽然回转窑已经开机运行,但没有解决的对策。准确性的事故报告原因,以及相应的直接损失无法估量。我公司并未形成实质性的事故报告。德国申克秤驻北京办事处有关专家于11月29日赶到我分公司,在了解实际情况后,给出了出现问题的具体原因,认为导致这种现象的出现可能是因为申克秤空气轴承损坏。由于空气轴承损坏,开机时,荷重传感器受到影响,在没有给定时,反馈上涨,造成停机。该申克秤国内无修复地点,需返回德国修复,修复价格约为22万。事故教训及今后的防范措施:
这起事故的发生原因和处理过程给我们了深刻的影响和教训。公司工艺、电气自动化、机械人员都应加强对进口设备的认识和掌控,工艺方面在强化措施的同时,加强对各种管理和维护进口设备人员的专业培训和指导,电气自动化方面提高对进口设备的熟悉程度,机械方面应加强与电气自动化方面的合作。

事故性质:重大生产事故,同时构成特大设备事故。

无论水泥、冶金还是电力工业,都要消耗大量的燃煤作为燃料,随着煤粉制粉工艺技术的发展,煤粉制粉系统已由传统的两级收尘改为一级收尘,粉磨设备也由传统的球磨机改为效率更高的立式磨,收尘器也成为了主要的工艺设备之一。但由于煤粉其自身存在的易燃易爆特性,因此安全问题就显得至关重要。

事故经过:

1煤粉及煤粉制备系统的废气特性

2005年2月17日晚20:02,磐石公司回转窑窑头输送煤粉的科里奥利秤跳闸,有关人员立刻到现场查看并进行处理。现场经过反复盘动煤粉秤给料机,给料机的转子只是在小范围内转动,一直到2月18日凌晨1点,科里奥利秤一直没有处理好。现场技术人员判定秤内有大的异物将煤粉秤卡死,请示制造部领导研究后,决定先将煤粉仓内煤粉放出,然后拆开科里奥利秤取出异物。当时中控显示煤粉仓的温度为32℃,煤粉重量为32吨。从凌晨1点到4点半相关人员一直在做准备工作,先在煤粉仓下接一溜槽,然后关闭煤粉仓下手动闸板(手动闸板坏,无法关闭),准备把煤粉输送到封闭的煤磨房外面,用立磨排渣围好。4:35开始从煤粉仓向煤磨房外放煤粉,开始煤粉下料量很小,约5点左右因调整煤粉仓锥体风,致使煤粉放出量突然加大,在封闭的煤磨房内产生大量煤粉粉尘,引起煤粉爆燃,引发此次事故。在场作业的三名员工当场烧伤,幸好躲避及时,才没有发生更严重的后果。事后发现一个螺旋输送机轴穿钉卡在煤粉秤给料机内,是造成科里奥利秤煤粉止料并跳闸的起因。

1.1煤粉的自燃与爆炸特性

事故造成两台煤粉科里奥利秤,煤磨液压站两台控制柜,整个煤磨系统电缆,四条200米光纤损坏或报废,当场烧伤三名员工,生产被迫提前进入大修。

积存的煤粉与空气中的氧气长期接触氧化时会发热使温度升高,温度升高又会加剧煤粉的进一步氧化,在散热不良时会使氧化过程不断加剧,最后使温度达到煤的燃点而引起煤粉的自燃。在煤粉制粉系统中,煤粉是由输送煤粉的气体和煤粉混合成的云雾状的混合物,它一旦遇到火花就会使火源扩大而产生数倍大气压的大气压力,从而造成煤粉的爆炸。

停机时间及经济损失:

影响煤粉爆炸的因素很多,如挥发份含量、煤粉细度、气体混合物的浓度、温度、湿度、输送煤粉的气体中氧的成分比例等。

此设备事故造成回转窑停机达一个月余,直接经济损失130.29万元。

一般认为,挥发份大于l0%,其值越大,越易爆炸,挥发份大于25%的煤粉(如烟煤),很容易自燃,爆炸的可能性大大增加。

事故主要原因:

煤粉越细越容易自燃和爆炸,粒径小于80μm的易于燃爆。

1.现场工作人员经验不足,安全意识不强,操作措施不当,造成火灾事故,是此次事故的主要原因。

煤粉浓度是影响煤粉爆炸的重要因素。煤粉浓度大于3~4kg/m3或小于0.32~0.47㎏/m3时不容易爆炸。因为煤粉浓度太高,氧浓度太小;而煤粉浓度太低,缺少可燃物。新型煤粉制粉系统采用立式磨,煤粉浓度在0.50~1.0kg/m3之间,发生爆炸的可能性非常大。

窑头煤粉科里奥利秤被煤磨袋收尘下螺旋输送机轴穿钉卡住后,造成煤粉秤跳停。而煤粉仓下检修闸板关闭不严,只能将煤粉仓内煤粉放空后才能处理卡在煤粉秤喂料机里的异物。现场工作人员在明知闸板关不上的情况下,没有意识到放煤粉作业存在的危险性,没有采取必要的安全措施。在操作放煤的过程中,由于现场相关人员经验不足,强行操作锥体风,造成风量过大,煤粉仓内的煤粉瞬间由32吨降到16吨,煤粉放出量过大造成煤磨房内煤粉粉尘含量高,导致爆燃。事后分析,起火原因是在煤粉仓内中死角煤粉自燃,形成碳火,在煤粉放出瞬间引燃煤粉。

煤粉的着火温度:500~530℃,自燃温度:140~350℃。

2.设备检查、检修不到位,是导致此次事故的诱发原因。

1.2煤粉制粉系统废气特性

煤粉仓与煤粉秤之间的手动闸板早已损坏失效,造成闸板关闭不严。发生此类故障,只能将煤粉仓内煤粉全部放出后才能处理煤粉秤。

在新的煤粉制备系统中,收尘器已不仅是一台环保设备,而是一台重要的工艺设备,一般煤粉制备系统的废气具有以下特点:

煤磨袋收尘下长螺旋绞刀中间有穿钉螺丝,是此次事故的起因。现场察看,螺钉是由于螺帽逐渐松脱后被煤粉带入喂料机的,按照规程此螺栓在固定后应当采用铆,焊或其他止松的措施。

含尘浓度较高,不管是立式磨还是风扫磨,废气浓度一般都在爆炸范围内;

事故教训及今后的防范措施:

煤粉成品的粒度细,粒度小于80μm的占80%;

1.对煤磨车间煤粉作业,必须有高度的安全防范意识,并应制定排放煤粉安全措施,配套安全应急预案。

烟气中氧气含量视烘干热风来源不同而有差异,以水泥厂来自窑头篦冷机或窑尾预热器的热风作烘干介质,热风的成分与空气相近,含氧量两种热源不等,煤磨废气的氧气含量自然也有差异。

2.加强设备巡检,对煤粉流程中可能松脱的活动器件要及时采取措施。

1.3煤粉制粉系统火源隐患

3.恢复煤粉仓下手动闸板开关功能,确保使用灵活可靠。

在带烘干粉磨的煤粉制备系统中,存在以下几种火源隐患:

4.煤粉车间是易燃易爆场所,要保持车间整洁,不积存煤粉以及阻燃阻爆措施要得当。

来自烘干热风气流带来的火源;

5.开展加强安全教育,提高安全意识,排查安全隐患活动,杜绝此类事故再次发生。

系统中某些地方长期堆积的煤粉氧化后使局部温度升高而自燃起火;

6.认真查找自身设备,操作和安全方面存在的问题和不足,尽快制定易燃易爆,热工,高压电气等安全措施,配套相应的安全应急预案,防患于未然。

系统因静电积累引起的火花;

其它外部火源。

2工艺设计上采取的措施

影响煤粉爆炸的因素中,一个很重要的因素是输送煤粉的气体中氧的成分比例,只要很好的控制氧的比例,就能有效的降低爆炸的可能。通常情况下,煤粉烘干热源有两个地方,一是窑头篦冷机,二是窑尾。两种热源的氧含量相差很大。经分析,篦冷机废气中O2体积含量达21%,与空气中比例相近,而出磨后输送煤粉废气的比例仍高达约17%,尾废气的O2含量仅有4.5%,而出磨后输送煤粉废气的比例约7%,这样比例的气体,对爆炸能够起到很好的制约作用。因此设计中烘干用热风建议从窑尾高温风机后垂直风管上抽取。

(2

)在控制进磨风温的环节上,有两种选择,一种是掺冷风,通过电动调节阀掺入新鲜空气,可以很好地控制进磨热源风温,但热源的O2含量将会随之增加。第二种选择是掺入循环风,以控制进磨热风的温度,循环风管的废气中O2含量约为7.5%。远远小于空气中的比例。循环风从出煤粉主风机管道上抽取。这样就减少了O2的富集,降低了燃烧的可能性。流程见图1所示,煤磨系统中所用热风及所掺冷风的O2比例见表1所示。

图片 1

表1各种废气的氧气含量 %

窑尾废气

篦冷机废气

新鲜空气

循环风管废气

~4.50

~21.00

~20.94

~7.5

为防止煤磨系统发生意外爆炸及自燃,增设CO2灭火系统是非常必要的。在原煤仓、煤粉仓、袋收尘器及煤磨出风管上都考虑了CO2灭火。原煤仓设置了CO分析仪及测温装置,在煤粉仓、袋收尘器上安装了CO+O2气体分析仪以及测温装置。灭火系统的控制方式为自动启动,半自动启动,机械启动(应急手动启动),即在有人工作或值班时采用半自动启动,在无人的情况下应采用自动启动。并向中控室提供正常运行、报警、动作三个信号,故障信号采用声音报警。根据火灾产生的原因及其特点,对报警灭火区域采用管状温度探测仪(Pt100)进行探测报警,根据CO分析仪提供的常开和常闭触点信号进行自动探测和报警。当得到报警信号,在规定时间内,一定浓度的CO2喷出灭火,从而保护了设备。CO2灭火分布图见图2所示。

图片 2

一旦爆炸发生,为了使损失降低到最大限度,因此设计时在原煤仓、煤粉仓上安装了返回式卸压阀,煤粉上升管道上安装了爆破转向器。

设计时煤粉仓最好设置为两个,即分别设置窑头煤粉仓和窑尾煤粉仓,两仓互不通连,进仓煤粉溜管用气动闸板阀隔开。当一套系统发生意外,而不影响另一套系统。在煤磨袋收尘的两端安装快速截断蝶阀,以避免收尘器前的火种带入收尘器或收尘器的火种带入下一级设备。

为了防止煤粉的自燃及爆炸,在煤磨车间内设置一个2~3吨容量的小仓,仓内加干燥石灰石粉,当试运行和大修时,石灰石粉撒入煤磨或覆盖仓顶,避免煤粉和空气的直接接触,从而能够有效避免煤粉的自燃。

煤粉制备车间的混凝土楼梯设计在车间建筑物的外面,以防一旦发生爆炸时,人员能够安全的从楼梯撤离。

当煤磨袋收尘器内的煤粉发生燃烧时,会放出大量的气体及热量。为了让损失降低到最低限度,收尘器本体设置了防爆装置。防爆装置的作用就是在收尘器内气体发生燃烧爆炸时,释放爆炸所产生的压力,以防止收尘器结构的损坏。根据所要设计的收尘器的容积以及所收集煤粉的特性计算出所必需的卸压面积,再根据卸压面积合理的计算,得出防爆阀的大小及数量。一旦爆炸时,防爆阀炸开,保护了收尘器本体,有效的降低了损失。