气体浓度监测在煤粉制备系统火灾预警中的应用

煤粉制备在工业生产中有重要作用,被广泛应用于冶金、化工、电力、水泥等行业。就煤粉制备工艺而言,煤粉制备系统是工艺控制的核心。此系统的作用在于生产和喷吹回转窑燃烧的原料煤粉;其生产过程是将原煤安全加工成符合要求的煤粉,主要是煤粉细度和水分要达到要求,并将制备好的煤粉输送到煤粉仓储存,为回转窑的生产过程提供燃料。在系统运行的过程中,气体浓度的检测,对于火灾的预警有着重要的提示作用。一旦煤粉浓度达到临界值,其潜在的设备和人身安全隐患不言而喻。

1煤粉制备系统

1.1煤粉的火灾危险性

煤粉和空气混合物,当燃料干燥无灰基挥发分<10%时,一般没有自燃和爆炸的危险;当燃料挥发份>20%时,由于属于反应能力强的煤,此时燃料挥发份析出和着火温度均较低,容易发生自燃和爆炸事故。烟煤气粉混合物浓度只有在0.324.0kg/m3范围内才会发生爆炸,而浓度在1.22.0kg/m3范围时爆炸危险性最大。当气粉混合物中氧含量<15%时,一般没有爆炸危险。若采用具有自燃爆炸特性的煤种,则在爆炸范围内的气粉混合物,如遇足够的点火能源就能引起爆炸事故。在制粉系统中,凡是发生煤粉沉积的地方,就能成为气粉混合物自燃和爆炸的发源地。在制粉系统中容易产生积粉处,包括系统管道、制粉设备及煤粉仓。一旦发生煤粉沉积,煤粉就开始氧化,放出热量促使温度升高,又加快氧化、放热、升温。经一定时间后温度就能达到自燃温度并发生自燃,就有可能出现爆炸事故。因此,积粉、自燃是制粉系统爆炸的主要原因。

1.2煤粉制备系统的流程

目前,在煤粉制备的过程中,煤经过筛选,输送至球磨机研磨成煤粉,在研磨过程中,粗粉将分离,难以研磨的杂质进入排渣箱内,而细煤粉则经过螺旋输送机运送至煤粉仓储存。

2气体浓度监测在煤粉制备系统的应用

2.1气体浓度监测的简介

在煤粉制备的过程中,检测管道内可燃气体和粉尘的浓度是至关重要的,可以起到有效的预警作用。天禹智控的煤粉制备浓度监测系统，它的结构主要包括仪表柜,反吹箱和取样探头。在仪表柜内隔膜抽气泵的工作下,工艺管道中的烟气被分离,一部分样气进入取样探头,经由取样管道进入仪表柜内。在气水过滤装置中除去样气中的水份和微小尘粒子。在抽气泵的带动下,样气进入气体干燥器中进行冷凝脱水,进一步除去样气中的水份。冷凝水经由蠕动泵排出,样气由抽气泵出口再经过三通手动阀、转子流量计进入分析仪表中进行分析。

2.2天禹智控气体浓度监测在煤粉制备系统的效用

通过检测气体粉尘的浓度,使得煤粉制备系统的工艺流程更加完善,可减轻事故的严重性与经济损失。煤粉是可燃物之一,化学活性高,且燃烧性强。在接触水分、光照等情况,它将有所变化,或团聚,或分解。为实时监控气体粉尘浓度的大小,我们磨机出口和煤粉仓处,对气体粉尘浓度加以监控。

在工业生产中,我们必须重视煤粉与粉尘之间的爆炸浓度,它的爆炸下限质量浓度为30mg/ml。煤粉粒度越小,比表能越大,其在空气中的分散度将越高。不仅如此,原煤与高温气体一并进入球磨机,经研磨的煤粉因粒度较小,最低的着火点偏低于煤块。煤粉在单位体积中悬浮的时间较长,吸附高温气体中的氧可能性就越高,粉尘爆炸的可能性就越大。通过气体检测,我们可实时检测系统内部的煤尘的浓度大小。除此之外,在系统停止运行的状态下,系统积粉自燃的情况时有发生。系统停运,热风门的热风仍将部分转移至研磨机内部，入口的温度高达100℃，此时入口干燥管处将积尘，煤粉进入球磨机内部，可能引致严重的爆炸事故。为此，在系统停运后，我们仍需测量研磨机内部粉尘的浓度，可在干燥管处设置检测口，监控粉尘浓度的变化。

在煤粉制备过程中，煤粉气化主要通过系统高压压缩气，在升温的过程中，与煤粉一并进入球磨机内部。造成流动煤粉爆炸的主要原因是风粉气流中的含氧量、煤粉细度、风粉混合物的浓度和温度等。粉尘着火点在300℃_{500℃之间，爆炸下限浓度34g/m³}47g/m³，（粉尘平均粒径：5μm_{10μm），高温表面堆积粉尘（5mm厚）的引燃温度；225℃}285℃，实践证实，最危险的粉尘浓度在1.2_{2.0kg/m³，可燃气体浓度与空气混合的爆炸极限为12.5%}74.2%，煤粉堆积的自燃特性往往是引爆的火源。

在气体监测结果的基础上，我们可适当的控制高温气体的流入量，不仅如此，通过充氮的方式，稀释气体中氧的浓度，并对氧含量加以监测。因煤粉粒度较小，流动性较大，与空气中的水分结团可能性较高，可通过控制粉尘的浓度、空气中的水分，适当降低其湿度，使其反应性降低，从而减少爆炸可能性。

3 结论

以气体监测在煤粉系统火灾预警中的应用为研究对象，分析现阶段的煤粉制备工艺流程，在增加气体监测仪的基础上，优化现有的工艺流程，制出相应的火灾预防措施。因煤粉粒度小、水分含量低、流动性高、比表能大，一旦爆炸，气破坏力将难以想象。经过天禹智控气体浓度的监测，我们可加以预防，最大限度的降低煤粉自燃或爆炸的可能性。在火灾预警中，尽管气体监测只是第一步，但可确定火灾爆炸的系数，有效地评价系统内部的火灾爆炸的潜在危险。以可燃气体浓度作为测量指标，我们可以增加安全管理的对策，进一步的预防煤粉爆炸事故。