煤粉倉(cāng)自燃原因分析及其預(yù)防措施

引言  

某公司3號(hào)生產(chǎn)線(xiàn)于2001年投產(chǎn)，其中煤粉制備系統(tǒng)采用風(fēng)掃式管磨。長(zhǎng)期以來(lái)，煤粉倉(cāng)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(yùn)行的情況時(shí)有發(fā)生。特別是近幾年，燃煤采購(gòu)難度不斷加大后，煤質(zhì)波動(dòng)頻繁，自燃問(wèn)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(duì)生產(chǎn)造成影響的同時(shí)，更為重要的是造成了很大的生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)，處置難度較大。為此，2018年以來(lái)，公司把“消除煤粉倉(cāng)自燃安全隱患”作為精益課題項(xiàng)目進(jìn)行攻關(guān)。本文結(jié)合攻關(guān)全過(guò)程，把有關(guān)情況進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)，供同仁們參考。  

1 設(shè)計(jì)與管理缺陷  

1.1 設(shè)計(jì)存在明顯的結(jié)構(gòu)缺陷  

主要表現(xiàn)在：一是煤粉倉(cāng)設(shè)計(jì)時(shí)理論容量?jī)H有30m3，約21t左右，日常生產(chǎn)中倉(cāng)壓不足，造成下煤穩(wěn)定性較差；二是煤粉倉(cāng)柱體與錐體之間連接時(shí)設(shè)置了一個(gè)寬度為25mm的水平圓環(huán)臺(tái)段，即柱體直徑為ф3.0m，但與之對(duì)接的錐體口徑只有ф2.5m，這樣的對(duì)接方式對(duì)于煤粉倉(cāng)設(shè)計(jì)是大忌；三是煤粉倉(cāng)錐體壁面與水平面的交角只有65°左右，與當(dāng)前煤粉倉(cāng)錐體“長(zhǎng)腿褲”式設(shè)計(jì)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(wèn)題。  

1.2 生產(chǎn)管理存在的缺陷  

多年來(lái)，行動(dòng)上“重生產(chǎn)、輕安全”：一是沒(méi)有形成良好的定期放倉(cāng)清理內(nèi)部結(jié)塊積料制度；二是長(zhǎng)時(shí)間停窯時(shí)對(duì)煤粉倉(cāng)與空氣隔離密封措施做不到位；三是為改善倉(cāng)內(nèi)下煤順暢度而不斷在增加鼓入空氣的點(diǎn)和量；四是故障停窯或檢修后點(diǎn)火升溫恢復(fù)生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)常低風(fēng)溫開(kāi)磨制備煤粉入倉(cāng)；五是輸煤管道及秤體各部位出現(xiàn)磨損后處理過(guò)于簡(jiǎn)單而改變了內(nèi)部結(jié)構(gòu)；六是對(duì)送煤風(fēng)量的控制在理解上存在偏差。  

2 煤粉倉(cāng)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(jìn)行探索。首先，采取把出煤磨風(fēng)溫由正常的60～65℃下調(diào)為40～45℃，以降低入倉(cāng)煤粉溫度，為期一個(gè)月，結(jié)果證明基本無(wú)效；其次，采用適當(dāng)降低煤粉倉(cāng)重，增加煤磨開(kāi)停次數(shù)，加快煤粉置換速率，結(jié)果同樣無(wú)效。  

從煤粉引起自燃的一般性原理方面來(lái)講，積存的煤粉與空氣中的氧長(zhǎng)期接觸氧化時(shí)，會(huì)發(fā)熱使溫度升高，而溫度的升高又會(huì)加劇煤粉的進(jìn)一步氧化，若散熱不良時(shí)會(huì)使氧化過(guò)程不斷加劇，最后使溫度達(dá)到煤的燃點(diǎn)而引起煤粉的自燃。對(duì)照我公司3號(hào)生產(chǎn)線(xiàn)煤粉倉(cāng)及其喂煤秤系統(tǒng)狀況可知，首先有引自送煤羅茨風(fēng)機(jī)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(guò)倉(cāng)錐體、柱體、收塵管道排入收塵器；其次是煤粉倉(cāng)錐體邊壁結(jié)煤結(jié)塊較為嚴(yán)重，有部分煤粉滯留在上方，長(zhǎng)時(shí)間與來(lái)自送煤風(fēng)機(jī)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。總而言之就是滯留的煤粉和鼓入的空氣最終造成了自燃，缺一不可。  

為了驗(yàn)證以上自燃原因的成立，公司進(jìn)行了相應(yīng)試驗(yàn)，先把煤粉倉(cāng)內(nèi)部清理干凈，然后恢復(fù)生產(chǎn)，把鼓入倉(cāng)錐體、喂煤秤的所有進(jìn)風(fēng)點(diǎn)全部打開(kāi)，出磨風(fēng)溫正?？刂疲掷m(xù)了大約一周，結(jié)果證明在倉(cāng)錐體內(nèi)邊壁未形成粘附滯留、倉(cāng)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(hào)生產(chǎn)線(xiàn)喂煤秤系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)布置情況由圖1、圖2上下疊加即是，圖中標(biāo)注了取自送煤風(fēng)機(jī)的純凈風(fēng)從各部位鼓入的情況。  

圖1喂煤秤各個(gè)進(jìn)氣點(diǎn)示意圖  

圖2喂煤秤測(cè)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(jì)缺陷不少，但是從現(xiàn)場(chǎng)混凝土框架及其樓層布置情況來(lái)看，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法改變已成為定局，只能是在現(xiàn)有條件下進(jìn)行局部?jī)?yōu)化改造和強(qiáng)化管理。  

3.1 形成定期清倉(cāng)制度  

通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明，雖然倉(cāng)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(wèn)題，無(wú)需任何外部鼓入的助流氣體即可滿(mǎn)足正常生產(chǎn)。因此，凡是遇停窯大修或長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，都要求放空煤粉倉(cāng)進(jìn)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(jìn)先出，及時(shí)置換。  

3.2 改造熱風(fēng)管道，避免冷風(fēng)制備煤粉  

水分較高的煤粉粘附性能較強(qiáng)，入倉(cāng)后極易粘結(jié)在錐體內(nèi)邊壁造成煤粉滯留，因此低溫開(kāi)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(duì)入煤磨風(fēng)溫總體偏低的實(shí)際情況，將篦冷機(jī)抽風(fēng)口位置朝高溫方向移動(dòng)了1.3m，以提高風(fēng)溫。原工藝設(shè)計(jì)時(shí)并未考慮停窯磨煤供熱風(fēng)問(wèn)題，靠相對(duì)原始的在篦冷機(jī)內(nèi)部燒柴供風(fēng)，從根本上滿(mǎn)足不了需要。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況，我們把靠近窯平臺(tái)的其中一段熱風(fēng)管改造為簡(jiǎn)易熱風(fēng)爐，內(nèi)部鑲砌耐火材料，實(shí)現(xiàn)了燒柴油供熱風(fēng)，可根據(jù)需要靈活控制風(fēng)溫，杜絕了冷風(fēng)制備煤粉的情況，倉(cāng)錐體內(nèi)壁粘結(jié)現(xiàn)象大幅度減少。  

3.3 加大煤粉倉(cāng)容量  

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空間極限，把頭煤倉(cāng)、尾煤倉(cāng)柱體部分分別加高2m，加高后倉(cāng)容量比原設(shè)計(jì)時(shí)增加了大約47％，增大倉(cāng)壓后有利于改善下煤狀況，同時(shí)還能更好地應(yīng)對(duì)故障停窯恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)用煤需要。  

3.4 規(guī)范煤粉倉(cāng)密封制度  

針對(duì)以往長(zhǎng)時(shí)間停窯時(shí)對(duì)煤粉倉(cāng)密封工作管理較為粗放的問(wèn)題，出臺(tái)了相應(yīng)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(fù)責(zé)、用什么材料、如何密封等具體規(guī)定，確保停運(yùn)期間倉(cāng)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(guò)定期清倉(cāng)、改善熱風(fēng)溫度等措施，尤其是杜絕了冷風(fēng)制備煤粉的現(xiàn)象以后，煤粉倉(cāng)錐體內(nèi)部粘結(jié)滯留問(wèn)題得到明顯改觀，下煤順暢，能滿(mǎn)足正常生產(chǎn)需要。因此，鼓入測(cè)量輪、喂料倉(cāng)、攪拌倉(cāng)、錐體等各部位的羅茨風(fēng)機(jī)氣體逐步被關(guān)閉，最終實(shí)現(xiàn)了“人為鼓入空氣量為零”的管理目標(biāo)。  

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(xiàn)的精密設(shè)備，各部位出現(xiàn)損壞時(shí)，要避免采用簡(jiǎn)單化“補(bǔ)丁式”處理，應(yīng)訂購(gòu)原模原樣的備品備件進(jìn)行更換或修復(fù)。比如煤粉經(jīng)計(jì)量后與送煤風(fēng)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(huì)形成凹槽，阻礙正常輸送，產(chǎn)生返風(fēng)入煤粉倉(cāng)現(xiàn)象，增加了自燃幾率。發(fā)現(xiàn)此問(wèn)題后，我們及時(shí)對(duì)相應(yīng)部位都進(jìn)行了更換恢復(fù)原狀。  

3.7 優(yōu)化輸送煤粉用風(fēng)  

對(duì)于尾煤來(lái)講，由于輸送距離相對(duì)較長(zhǎng)，垂直提升高度大，對(duì)管內(nèi)風(fēng)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(huì)造成輸送不流暢促使送煤風(fēng)返混到喂煤秤里面后入倉(cāng)，因此將尾煤放風(fēng)全部關(guān)閉。故障停窯實(shí)施強(qiáng)制保溫時(shí)，窯系統(tǒng)內(nèi)部熱煙氣也會(huì)順著管路進(jìn)入喂煤系統(tǒng)，因此窯系統(tǒng)處于強(qiáng)制保溫時(shí)，送煤風(fēng)機(jī)不能停運(yùn)。  

4 結(jié)束語(yǔ)  

在仔細(xì)排查原因及分析的基礎(chǔ)上，在客觀條件無(wú)法進(jìn)行大的改變的情況下，我們通過(guò)采取以上7個(gè)方面的措施后，公司煤粉倉(cāng)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(cāng)錐體內(nèi)部自燃現(xiàn)象，并且是在未影響到窯系統(tǒng)運(yùn)行的情況下將其消除，應(yīng)該說(shuō)做到了對(duì)癥下藥，采取的預(yù)防措施效果明顯，今后將繼續(xù)固化有關(guān)措施，使煤粉倉(cāng)生產(chǎn)安全管控實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。