煤粉仓袋收尘红外气体分析系统

随着国家对安全生产的逐步重视，各种的安全生产保障和监控手段越来越严格和规范，在水泥、火电等行业，煤粉作为生产燃料应用非常的广泛，煤粉仓安全就变得尤为重要。

煤粉仓的安全问题主要来自CO可燃气爆炸和粉尘爆炸两种安全隐患；燃煤经过磨煤机制粉时会产生大量的CO气体， 如果磨煤机中CO浓度过高，遇到高温或者机械摩擦的火花会燃烧甚至爆炸；煤粉颗粒非常的细具有很大的表面积，当煤粉表面吸附大量的空气后形成混合物，这样积存的煤粉受空气中氧的作用，容易氧化放出热量，当散热条件不好时会使温度急剧上升，引发周围气粉混合物爆燃导致粉尘爆炸。

磨煤机煤粉仓气体分析系统相关国家标准及规范：

根据国家应急管理部2022年10月20日发布的，关于“关于公开征求《建材行业安全生产术语（征求意见稿）》等7项行业标准意见的函”中“4.水泥工厂煤粉制备系统防火防爆安全规程（征求意见稿）和编制说明”一文中明确提出了，建议在磨煤进出风管、煤粉仓、除尘器等位置安装CO在线监测系统。

根据煤粉爆炸的机理，进入磨煤机的热空气与原煤接触，使原煤热分解出CO、CH4、H2等气体。在室温下，CO气体的爆炸极限体积浓度为12.5% ~ 74%，着火温度为609℃，CH4的爆炸极限体积浓度为5% ~ 15%，着火温度为540℃。此时能量充足的火源会引起燃烧，然后加速挥发分析引起连锁反应，发生爆炸。出口温度越高，磨煤机内部温度越高，挥发分分析越多，越容易引起爆炸。

磨煤机气体燃爆的主要原因如下:
1、磨煤机出口温度过高，磨煤机分离器出口温度过高，是爆燃的主要原因；
2、气体中氧气的体积分数越高，煤粉氧化的产热速率越快，系统爆炸的可能性越大，尤其是在富氧条件下。
3、磨煤机通流部分阻力过大，如一次风道入口、分离器间隙、出口主管弯头等。，造成煤粉的堵塞和堆积，导致煤粉自燃。
4、气体温度越高，煤粉氧化速度越快，爆炸的可能性越大。
5、热空气进入磨煤机后，与原煤接触，导致原煤热分解出的CO、CH4、H2等气体燃烧爆炸。
6、磨煤机的一些密闭空间，如排渣箱、风环室等。，都是由于密封元件损坏引起的可燃材料长期受热而着火。
7、煤粉的挥发分含量也是影响爆炸的重要因素。挥发物含量越高，爆炸的可能性越大。当挥发物含量小于10%时，没有危险。当挥发分含量大于20%时，爆炸的可能性大大增加。在实际生产中，煤粉的挥发分大于20%。另外，当气体中(CO)达到0.7%时，也是易燃易爆的。
8、一次风室刮刀损坏，会导致煤渣落入排渣箱，逐渐堵塞一次风室。磨盘与煤的不断摩擦会产生大量的热量，导致煤爆燃。

一般而言，煤磨机气体发生燃爆的主要原因为煤磨机出口温度过高，而发生燃爆的物质除了煤粉之外，还包括可燃易爆气体氢气、甲烷和一氧化碳等。在现场安装使用煤磨机厂房气体检测报警仪器主要就是为了能够实现连续实时在线监测煤磨机泄漏积聚的可燃易爆气体，防止其发生爆炸事故。

磨煤机内部CO气体的分布是均匀的，而温度的分布是不均匀的，CO气体的浓度变化比温度更能真实、全面反应磨煤机内部的燃烧情况。事实上CO气体浓度的增加往往发生在可视烟火前的1.5h左右，因此在局部温度开始发生明显变化之前，磨煤机的CO气体浓度监测是防止磨煤机着火或爆炸的有效手段。
《DLT5203-2005火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》要求：燃烧爆炸感度和挥发分较高的烟煤和褐煤采用中速磨或双进双出磨煤机直吹式制粉系统时，宜设置磨煤机CO气体浓度监测设备——CO气体分析仪。
同时，由于磨煤机出口烟气成分复杂，除了SO2、NOx、CO、CO2、O2等气体成分外，还含有大量的水分与粉尘，水分对CO浓度的测量结果有影响，且烟气粉尘颗粒较大，极易堆积堵塞管路，致使CO分析仪器不能正常工作甚至故障，因此，在进行样气浓度测量前，需对取样烟气进行除尘、脱水预处理，保证磨煤机出口CO浓度监测的连续性与可靠性。

煤粉制备是水泥企业的一个重要工序，在生产过程中由于煤粉的特性可能存在粉尘爆炸、积热自燃 CO、浓度超标中毒甚至爆作的危险。煤粉燃烧或爆炸需要引火源，氧气。所以作为中控操作员我们生产过程中一定要熟知煤粉的特性、熟知煤磨的工艺流程，注意控制好各参数，做到安全操作。
首先在煤磨的操作中一定要注意入磨热风温度的控制。入磨风温一般不超过280℃。煤中的水份在 100℃逸出，110℃逸尽，化合水200℃逸出，250℃煤中的成份开始第一次热，350℃会产生煤焦油所以入磨风温不宜太高。一般控制在230℃。
第二结合入磨风温控制好出磨风温。出磨风温低煤粉水份大。在袋收尘内容易粘袋糊袋、使袋收尘压差大通风差降低磨机台时。而且贴壁积久自燃。在煤粉仓内易贴壁，积久易自燃或是使转子称卡住跳仃。当然出磨风温也不宜控制过高。否则容易自燃甚至发生爆炸的危险。如果出磨风温高，根据磨机压差判断是否饱磨，是否断煤，是否煤质发生变化。
如果上面一切正常如果出磨风温还是高。立即关闭热风阀开启冷风阀。如果出磨风温降到正常，则调整好冷热风阀的开度比例继续生产。如果出磨风温还在不断升高,则考虑磨内的煤粉己经自燃。则立即关闭冷风隔绝空气，停主排风机。采取应急措施向磨内喷消防气体。 所以控制好出磨风温很重要。一般控制在70℃。但这一切的判断都要准确快速、以免发生更大的危险。及时把隐患消灭掉，确保生产安全正常的运行。
第三注意关注CO浓度的变化。煤磨系统在袋收尘器和煤粉仓设有CO浓度检测系统。袋收尘CO的浓度一般不超过1000ppm。而且正常情况下煤磨系统的CO来自窑尾的热风带入的。 所以如果发现袋收器CO浓度高。及时让窑系统调节，防止CO浓度过高产生自燃或爆炸。如果不是窑系统的问题，而且收尘器CO浓度不断升高，且收尘器出口温度和灰斗温度不断升高，则判断为袋子着火。 那就要快速关闭冷热风阀、袋收尘入口阀、停主排风机停磨。快速通知现场采取应急措施喷消防气体。
煤粉仓上的CO浓度则反应了煤粉内煤粉的安全状态。煤粉仓内的CO浓度变高，就要引起高度重视，极有可能是煤粉由于温度高或在仓内贴壁久了，积热自燃。这时要降低进入仓内煤粉的温度，使冷的新生产的煤粉盖住自燃的煤粉，降低煤粉的温度，以阻止其燃烧。且仓内温度高的煤粉在不断的用,不断减少，新生产的煤粉温度低，一般会不再自燃。当然这样结合煤粉仓内的温度、CO浓度综合快速的一判断，以免发生更严重的火灾。当燃如果CO浓度不断升高.则及时采取应急措施。向仓内喷消防气体。在处理过程中要注意不要漏入空气，以免起到助必然的作用。

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。