煤粉倉自燃原因分析及其預防措施

引言  

某公司3號生產(chǎn)線于2001年投產(chǎn)，其中煤粉制備系統(tǒng)采用風掃式管磨。長期以來，煤粉倉內(nèi)部頻繁出現(xiàn)煤粉自燃現(xiàn)象，影響窯系統(tǒng)正常生產(chǎn)運行的情況時有發(fā)生。特別是近幾年，燃煤采購難度不斷加大后，煤質(zhì)波動頻繁，自燃問題更為突出，僅2017年就發(fā)生了13次，直接造成停窯2次，在對生產(chǎn)造成影響的同時，更為重要的是造成了很大的生產(chǎn)安全風險，處置難度較大。為此，2018年以來，公司把“消除煤粉倉自燃安全隱患”作為精益課題項目進行攻關(guān)。本文結(jié)合攻關(guān)全過程，把有關(guān)情況進行簡要總結(jié)，供同仁們參考。  

1 設(shè)計與管理缺陷  

1.1 設(shè)計存在明顯的結(jié)構(gòu)缺陷  

主要表現(xiàn)在：一是煤粉倉設(shè)計時理論容量僅有30m3，約21t左右，日常生產(chǎn)中倉壓不足，造成下煤穩(wěn)定性較差；二是煤粉倉柱體與錐體之間連接時設(shè)置了一個寬度為25mm的水平圓環(huán)臺段，即柱體直徑為ф3.0m，但與之對接的錐體口徑只有ф2.5m，這樣的對接方式對于煤粉倉設(shè)計是大忌；三是煤粉倉錐體壁面與水平面的交角只有65°左右，與當前煤粉倉錐體“長腿褲”式設(shè)計理念有明顯差距，極易加重下煤阻力，形成煤粉滯留邊壁粘附問題。  

1.2 生產(chǎn)管理存在的缺陷  

多年來，行動上“重生產(chǎn)、輕安全”：一是沒有形成良好的定期放倉清理內(nèi)部結(jié)塊積料制度；二是長時間停窯時對煤粉倉與空氣隔離密封措施做不到位；三是為改善倉內(nèi)下煤順暢度而不斷在增加鼓入空氣的點和量；四是故障停窯或檢修后點火升溫恢復生產(chǎn)過程經(jīng)常低風溫開磨制備煤粉入倉；五是輸煤管道及秤體各部位出現(xiàn)磨損后處理過于簡單而改變了內(nèi)部結(jié)構(gòu)；六是對送煤風量的控制在理解上存在偏差。  

2 煤粉倉內(nèi)部自燃原因分析  

為了排查清楚頻繁發(fā)生自燃之根源，我們采取了不同的途徑進行探索。首先，采取把出煤磨風溫由正常的60～65℃下調(diào)為40～45℃，以降低入倉煤粉溫度，為期一個月，結(jié)果證明基本無效；其次，采用適當降低煤粉倉重，增加煤磨開停次數(shù)，加快煤粉置換速率，結(jié)果同樣無效。  

從煤粉引起自燃的一般性原理方面來講，積存的煤粉與空氣中的氧長期接觸氧化時，會發(fā)熱使溫度升高，而溫度的升高又會加劇煤粉的進一步氧化，若散熱不良時會使氧化過程不斷加劇，最后使溫度達到煤的燃點而引起煤粉的自燃。對照我公司3號生產(chǎn)線煤粉倉及其喂煤秤系統(tǒng)狀況可知，首先有引自送煤羅茨風機約70℃的大量空氣被引入喂煤秤及其錐體內(nèi)部，自下而上經(jīng)過倉錐體、柱體、收塵管道排入收塵器；其次是煤粉倉錐體邊壁結(jié)煤結(jié)塊較為嚴重，有部分煤粉滯留在上方，長時間與來自送煤風機約70℃的純凈空氣接觸，熱量集聚到一定程度后就形成了自燃?？偠灾褪菧舻拿悍酆凸娜氲目諝庾罱K造成了自燃，缺一不可。  

為了驗證以上自燃原因的成立，公司進行了相應試驗，先把煤粉倉內(nèi)部清理干凈，然后恢復生產(chǎn)，把鼓入倉錐體、喂煤秤的所有進風點全部打開，出磨風溫正?？刂疲掷m(xù)了大約一周，結(jié)果證明在倉錐體內(nèi)邊壁未形成粘附滯留、倉內(nèi)煤粉正常置換使用的情況下，始終未出現(xiàn)自燃現(xiàn)象。  

3號生產(chǎn)線喂煤秤系統(tǒng)現(xiàn)場布置情況由圖1、圖2上下疊加即是，圖中標注了取自送煤風機的純凈風從各部位鼓入的情況。  

圖1喂煤秤各個進氣點示意圖  

圖2喂煤秤測量及輸送區(qū)域示意圖  

3 消除自燃的技術(shù)措施  

從上述情況可知，設(shè)計缺陷不少，但是從現(xiàn)場混凝土框架及其樓層布置情況來看，現(xiàn)場無法改變已成為定局，只能是在現(xiàn)有條件下進行局部優(yōu)化改造和強化管理。  

3.1 形成定期清倉制度  

通過生產(chǎn)實踐證明，雖然倉本身存在結(jié)構(gòu)缺陷，但是內(nèi)部結(jié)皮結(jié)塊清干凈以后，下煤順暢度不存在問題，無需任何外部鼓入的助流氣體即可滿足正常生產(chǎn)。因此，凡是遇停窯大修或長時間停機，都要求放空煤粉倉進行檢查和清理內(nèi)邊壁，努力減少煤粉滯留現(xiàn)象，做到先進先出，及時置換。  

3.2 改造熱風管道，避免冷風制備煤粉  

水分較高的煤粉粘附性能較強，入倉后極易粘結(jié)在錐體內(nèi)邊壁造成煤粉滯留，因此低溫開煤磨是生產(chǎn)之大忌，也是煤粉發(fā)生滯留自燃的重要根源。針對入煤磨風溫總體偏低的實際情況，將篦冷機抽風口位置朝高溫方向移動了1.3m，以提高風溫。原工藝設(shè)計時并未考慮停窯磨煤供熱風問題，靠相對原始的在篦冷機內(nèi)部燒柴供風，從根本上滿足不了需要。根據(jù)現(xiàn)場狀況，我們把靠近窯平臺的其中一段熱風管改造為簡易熱風爐，內(nèi)部鑲砌耐火材料，實現(xiàn)了燒柴油供熱風，可根據(jù)需要靈活控制風溫，杜絕了冷風制備煤粉的情況，倉錐體內(nèi)壁粘結(jié)現(xiàn)象大幅度減少。  

3.3 加大煤粉倉容量  

根據(jù)現(xiàn)場空間極限，把頭煤倉、尾煤倉柱體部分分別加高2m，加高后倉容量比原設(shè)計時增加了大約47％，增大倉壓后有利于改善下煤狀況，同時還能更好地應對故障停窯恢復生產(chǎn)時用煤需要。  

3.4 規(guī)范煤粉倉密封制度  

針對以往長時間停窯時對煤粉倉密封工作管理較為粗放的問題，出臺了相應的管理制度，形成密封工作任務(wù)單、拆除工作任務(wù)單、什么人負責、用什么材料、如何密封等具體規(guī)定，確保停運期間倉內(nèi)煤粉從根本上與空氣隔離。  

3.5 停止使用空氣助流  

通過定期清倉、改善熱風溫度等措施，尤其是杜絕了冷風制備煤粉的現(xiàn)象以后，煤粉倉錐體內(nèi)部粘結(jié)滯留問題得到明顯改觀，下煤順暢，能滿足正常生產(chǎn)需要。因此，鼓入測量輪、喂料倉、攪拌倉、錐體等各部位的羅茨風機氣體逐步被關(guān)閉，最終實現(xiàn)了“人為鼓入空氣量為零”的管理目標。  

3.6 喂煤秤系統(tǒng)檢修形成規(guī)范化  

喂煤秤作為水泥熟料生產(chǎn)線的精密設(shè)備，各部位出現(xiàn)損壞時，要避免采用簡單化“補丁式”處理，應訂購原模原樣的備品備件進行更換或修復。比如煤粉經(jīng)計量后與送煤風混合的初始段是最容易磨通的部位，磨通后一旦采用打背包式處理，內(nèi)部就會形成凹槽，阻礙正常輸送，產(chǎn)生返風入煤粉倉現(xiàn)象，增加了自燃幾率。發(fā)現(xiàn)此問題后，我們及時對相應部位都進行了更換恢復原狀。  

3.7 優(yōu)化輸送煤粉用風  

對于尾煤來講，由于輸送距離相對較長，垂直提升高度大，對管內(nèi)風速要求較高，一般宜大不宜小，不能在輸送管道內(nèi)部形成沉降股狀流，否則會造成輸送不流暢促使送煤風返混到喂煤秤里面后入倉，因此將尾煤放風全部關(guān)閉。故障停窯實施強制保溫時，窯系統(tǒng)內(nèi)部熱煙氣也會順著管路進入喂煤系統(tǒng)，因此窯系統(tǒng)處于強制保溫時，送煤風機不能停運。  

4 結(jié)束語  

在仔細排查原因及分析的基礎(chǔ)上，在客觀條件無法進行大的改變的情況下，我們通過采取以上7個方面的措施后，公司煤粉倉頻繁自燃的生產(chǎn)安全隱患得到了管控。2018年全年僅出現(xiàn)了一次煤粉倉錐體內(nèi)部自燃現(xiàn)象，并且是在未影響到窯系統(tǒng)運行的情況下將其消除，應該說做到了對癥下藥，采取的預防措施效果明顯，今后將繼續(xù)固化有關(guān)措施，使煤粉倉生產(chǎn)安全管控實現(xiàn)良性循環(huán)。