煤磨袋式除塵器的設(shè)計(jì)、操作及事故應(yīng)急

目前煤粉作為水泥廠生產(chǎn)熟料的主要燃料，大都是通過自身的煤粉制備系統(tǒng)加工出來的，由于煤粉易燃易爆，該系統(tǒng)的所有設(shè)備都存在燃爆的危險(xiǎn)，對(duì)于收塵設(shè)備來說也不例外，故此收塵設(shè)備在設(shè)計(jì)、操作和事故應(yīng)急方面都必須充分考慮這一特殊情況，才能保證整條水泥生產(chǎn)線的正常運(yùn)行。對(duì)目前應(yīng)用越來越多的新型干法水泥生產(chǎn)線來說，煤磨的廢氣不能全部入窯，必須要收塵放風(fēng)，而根據(jù)目前國家環(huán)保法律法規(guī)和粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，煤磨廢氣治理就顯得更為重要。

隨著粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，原來的濕法收塵或煤磨電收塵器都因?yàn)槎挝廴尽①Y源浪費(fèi)、投資太大、排放不能達(dá)標(biāo)等原因被逐步淘汰，取而代之的正是目前在大氣除塵行業(yè)應(yīng)用廣泛的高效煤磨袋式除塵器。

1 新型干法水泥生產(chǎn)線煤磨廢氣及粉塵特性

要進(jìn)行煤磨廢氣收塵，就必須明確煤磨廢氣和粉塵的特性。目前部分水泥廠雖然開始使用無煙煤，但是，據(jù)報(bào)道國內(nèi)外已投產(chǎn)的100%燃燒無煙煤生產(chǎn)水泥的預(yù)分解窯生產(chǎn)線尚不是很多，應(yīng)用較多的還是煙煤，這種情況下煤磨廢氣和粉塵就不可避免地具有易燃易爆的特點(diǎn)。

1.1 煙氣溫度 

目前新型干法水泥生產(chǎn)線中煤磨廢氣溫度一般在60～80 ℃，露點(diǎn)溫度在40～50 ℃。

1.2 廢氣含塵濃度

隨著技術(shù)的發(fā)展，近年來取消了細(xì)粉分離器，含塵氣體直接進(jìn)入袋式除塵器，一般能達(dá)到600～800 g/m3（標(biāo)），高可達(dá)1 000 g/m3（標(biāo)），屬于粉塵濃度較高的含塵氣體。 

1.3 袋式除塵器工作負(fù)壓 

根據(jù)系統(tǒng)工藝布置而定，有的可高達(dá)9 000～14 000 Pa。 

1.4 粉塵密度 

新制煤粉密度大概為0.5 t/m3，相對(duì)水泥廠窯頭、窯尾粉塵來說較輕。

1.5 粉塵粒度

粒度細(xì)，粉塵粒徑一般＜0.1 mm（粒徑小于10 μm的粉塵重量比占40%～80%），容易自燃和爆炸。

1.6 比表面積

比表面積大，爆炸性強(qiáng)。 

1.7 安息角

 一般安息角能達(dá)到45°，有的大于45°，流動(dòng)性較差。 

1.8 爆炸極限 

爆炸極限一般在40～1 000 g/m3，有的時(shí)候爆炸下限能達(dá)到35 g/m3， 目前新型干法水泥生產(chǎn)線中煤磨粉塵濃度處于爆炸極限內(nèi)。

2 袋式除塵器在煤磨除塵中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

燃燒和爆炸的發(fā)生要同時(shí)具備三個(gè)條件——可燃物、足夠的氧氣和火源。結(jié)合煤磨廢氣和粉塵的特性，煤磨袋式除塵器在設(shè)計(jì)時(shí)必須要充分考慮防燃防爆，但是因?yàn)榉蹓m濃度處于爆炸極限內(nèi)，故此應(yīng)著重從控制火源和氧含量兩方面考慮。目前應(yīng)用較多的煤磨袋式除塵器有氣箱脈沖式和脈沖噴吹式兩種，其中脈沖噴吹式袋式除塵器以其收塵效率高、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)得到用戶的青睞，見圖1。

2.1 控制內(nèi)部溫度

內(nèi)部煙氣溫度過高容易引起煤粉自燃，過低又容易結(jié)露，造成煤粉粘接、堆積而悶火，故此一般應(yīng)該對(duì)內(nèi)部正常工作溫度進(jìn)行控制，應(yīng)大于露點(diǎn)20～30 ℃，一般在70～90 ℃之間?？稍诨叶吠獗谏习惭b加熱裝置；灰斗內(nèi)設(shè)置溫度監(jiān)控裝置，且監(jiān)控裝置要隔爆；對(duì)灰斗內(nèi)溫度，如達(dá)到100 ℃，應(yīng)迅速采取措施。

2.2 特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

 
（1）內(nèi)部不能有煤粉堆積?；叶返榷繁谂c水平面夾角不能小于70°，灰斗相鄰側(cè)板間（即灰斗棱內(nèi)側(cè)）應(yīng)焊接半徑大于100 mm的圓弧形鋼板（見圖2）；灰斗外壁可設(shè)置振動(dòng)器進(jìn)行定期振動(dòng)，以防止灰斗內(nèi)煤粉起拱棚料；灰斗下口要足夠大，以保證收集下來的粉塵灰能順暢下泄；內(nèi)部板材所有加強(qiáng)筋均應(yīng)該設(shè)置防積灰板，防積灰板與水平面傾斜角度也不能小于70°；采用淺斗型回轉(zhuǎn)下料器（見圖3），既能防止煤粉粘接又能有效泄灰、鎖風(fēng)和防止結(jié)露，下料器要設(shè)有速度感應(yīng)器，將下料器的運(yùn)行情況傳送到中控室，以便及時(shí)了解下料器的運(yùn)行情況。

（2）設(shè)置防爆閥。在煤磨袋式除塵器中，防爆閥是不可缺少的。防爆閥的作用是在除塵器發(fā)生爆炸時(shí)能有效地將沖擊波的壓力釋放掉，而不至于破壞收塵器的整體結(jié)構(gòu)，使除塵器爆炸后經(jīng)過簡單休整能盡快滿足生產(chǎn)的需要。防爆閥設(shè)計(jì)要點(diǎn)有防爆面積的計(jì)算、開啟靈活能及時(shí)有效地釋放壓力和爆炸后能迅速封住爆破口防止大量空氣進(jìn)入收塵器內(nèi)部后助燃；對(duì)于防爆面積的計(jì)算簡單易行的方法就是采用孔積比的方法，但是這種方法經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)，得出的結(jié)果往往差別很大，所以應(yīng)用較廣泛的是德國VDI3673中的列線圖。目前常用的一種膜片式的防爆閥是一種不錯(cuò)的選擇。

（3）設(shè)置滅火裝置。一般煤磨袋式除塵器在灰斗和袋室部位均應(yīng)設(shè)置CO2或N2滅火裝置，主要是防止萬一出現(xiàn)著火事故時(shí)能及時(shí)滅火，以保護(hù)收塵器自身。滅火裝置所用惰性氣體的噴射量根據(jù)除塵器容積的大小確定。

（4）采用抗靜電、阻燃、拒水、防油濾料。在袋式除塵器內(nèi)部，由于煤粉隨空氣流動(dòng)，粉塵與濾布的沖擊摩擦等都能產(chǎn)生靜電，靜電的積累會(huì)產(chǎn)生火花從而引起燃燒和爆炸，故此濾料的選擇要注意：首先要防靜電，可采用含有導(dǎo)電纖維的抗靜電濾料，濾料的體電阻要小于109 Ω，同時(shí)對(duì)除塵器殼體開展接地，確保接地電阻小于4 Ω，消除靜電效應(yīng)，這是消除除塵器內(nèi)部火源一個(gè)重要的方面；另外還要求濾料是阻燃型濾料，好是氧指數(shù)大于30的纖維濾料，對(duì)于氧指數(shù)小于30的纖維濾料要用阻燃劑進(jìn)行浸漬處理；而要求拒水、防油主要是因?yàn)槊耗ハ到y(tǒng)相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)率不是很高，經(jīng)常開開停停，特別是有時(shí)原煤水分較高和設(shè)備漏風(fēng)，容易造成煙氣結(jié)露。對(duì)于煤粉這種粒度較細(xì)的粉塵來說，為了排放達(dá)標(biāo)和收塵器低阻力的控制，還應(yīng)該選用纖維較細(xì)、較短、卷曲形的針刺氈濾料或是采用通過噴涂、浸漬或覆膜等技術(shù)處理的復(fù)合濾料。目前采用較多的是抗靜電、阻燃滌綸針刺氈覆膜濾料，性價(jià)比較高。 

（5）袋式除塵器要有良好的密封。前面所說兩種袋式除塵器均采用負(fù)壓操作，這就意味著含氧量可能因漏風(fēng)而增加，也就是使自燃和爆炸的危險(xiǎn)性加大，故此所有可能存在外部空氣進(jìn)入的地方的焊縫必須連續(xù)密封焊，而且現(xiàn)場安裝完成后要進(jìn)行滲透實(shí)驗(yàn)，以嚴(yán)格檢查焊縫的密封性；所有檢修門的地方也要有良好的密封，這里關(guān)鍵是密封材料和密封門壓緊裝置的選擇，密封材料要選擇密封性好、不是太硬、經(jīng)久耐用的密封材料，壓緊裝置要保證每一點(diǎn)的密封材料都能被壓緊。 

（6）袋式除塵器殼體設(shè)計(jì)要按照防爆型設(shè)計(jì)，即殼體要能承受爆炸力而不變形。 

（7）袋式除塵器的保溫。不僅要對(duì)殼體靜止部件設(shè)計(jì)保溫層，而且對(duì)人孔門、檢修門、防爆門均要設(shè)計(jì)保溫層。

（8）清灰用壓縮空氣。清灰用壓縮空氣要進(jìn)行油、水分離和穩(wěn)壓，以防損壞清灰脈沖閥和影響清灰效果。其中可能要用到過濾器、減壓閥等配件。 

（9）設(shè)置CO監(jiān)測裝置。在袋式除塵器出口應(yīng)該設(shè)置CO濃度測試儀，當(dāng)CO濃度達(dá)到100 ppm，是開始有悶燃的征兆，超過700 ppm，說明悶火嚴(yán)重，當(dāng)CO含量達(dá)到800 ppm時(shí)應(yīng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，當(dāng)CO含量超過1 500 ppm應(yīng)立即關(guān)閉收塵器進(jìn)出口閥門，同時(shí)收塵器應(yīng)啟動(dòng)滅火裝置。 

（10）設(shè)置O2監(jiān)測裝置。當(dāng)O2濃度超過10%時(shí)應(yīng)馬上發(fā)出報(bào)警信息，采取措施。 

（11）袋式除塵器控制系統(tǒng)。除了應(yīng)具有普通袋式除塵器定時(shí)或定壓清灰控制等功能外，還必須具有為了防止除塵器的內(nèi)部產(chǎn)生煤粉的自燃和爆炸，通過智能數(shù)控儀對(duì)除塵器入口、出口、灰斗的溫度、灰斗料位、出口CO濃度、內(nèi)部O2濃度、下料器運(yùn)行狀況等異常情況進(jìn)行超限報(bào)警，并將控制信號(hào)反饋給相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能，從而保證除塵器的安全運(yùn)行。 

3 煤磨袋式除塵器的操作 

（1）在煤磨啟動(dòng)前，應(yīng)先啟動(dòng)除塵器出口側(cè)風(fēng)機(jī)，要抽熱風(fēng)進(jìn)入收塵器，預(yù)熱除塵器殼體，以防含濕含塵熱氣體進(jìn)入除塵器與冷殼體相遇發(fā)生結(jié)露。 

（2）在運(yùn)行過程中，不能隨意打開人孔門、蓋、通灰孔等，以免大量空氣進(jìn)入除塵器內(nèi)部，造成氧含量升高而導(dǎo)致燃燒和爆炸。

（3）在煤磨停機(jī)之后，除塵器風(fēng)機(jī)應(yīng)繼續(xù)運(yùn)行足夠的時(shí)間，抽空管道中的含塵氣體和除塵器內(nèi)的濕氣體。清除濾袋上的積灰和排空灰斗中的余灰。 

（4）泄壓閥等安全裝置應(yīng)該定期檢查，確保泄壓閥等安全裝置處于良好工作狀態(tài)；在運(yùn)行過程中人員不能隨意靠近防爆閥，以免爆炸傷人。 

（5）滅火裝置啟動(dòng)時(shí)要同時(shí)關(guān)閉除塵器煙道閥門，切斷煙氣，否則滅火用惰性氣體被稀釋，起不到滅火效果。 

（6）人員在進(jìn)行除塵器修理之前，要關(guān)閉除塵器進(jìn)出口閥門，讓除塵器自身自燃冷卻，而不能向內(nèi)鼓冷風(fēng)，修理部位的煤灰一定要清掃干凈才能進(jìn)行焊、割等操作。

（7）要時(shí)刻監(jiān)測收塵器進(jìn)、出口溫度的變化。當(dāng)溫度接近露點(diǎn)溫度時(shí)，應(yīng)少投料來提高溫度，當(dāng)溫度超過100 ℃時(shí)，則超過安全極限，應(yīng)采取多投料等措施。如果溫度繼續(xù)上升，進(jìn)口溫度比出口溫度還低的話，這就是除塵器中煤粉不完全燃燒的信號(hào)，應(yīng)該停機(jī)進(jìn)行處理。 

4 煤磨袋式除塵器的事故應(yīng)急

煤磨袋式除塵器應(yīng)制定爆炸事故應(yīng)急預(yù)案，包括應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)及職責(zé)、危急事件的預(yù)防、應(yīng)急預(yù)案的啟動(dòng)、危急事件的應(yīng)對(duì)、生產(chǎn)和生活維持或恢復(fù)方案等，并應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)演練。另外操作、維護(hù)人員的培訓(xùn)也很重要，具體可以根據(jù)本單位的具體情況制定。

5 結(jié)束語

煤磨袋式除塵器的特殊情況需要各個(gè)環(huán)節(jié)的特殊對(duì)待，包括設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行、維護(hù)、操作、應(yīng)急等等，每個(gè)環(huán)節(jié)都做好了才能保證整個(gè)煤磨系統(tǒng)的正常運(yùn)行，也才能保證整條干法水泥生產(chǎn)線的正常運(yùn)行。