煤粉以其具有分散性、懸浮性、易燃性及便于運輸?shù)忍攸c作為原料廣泛地應(yīng)用于電廠鍋爐、水泥行業(yè)、新型煤粉工業(yè)鍋爐等燃燒設(shè)備中。與原煤相比，煤粉粒徑小、比表面積大，表面能高，具有一定的爆炸性。作為煤粉制備、儲存和供給的重要設(shè)備的煤粉倉，如果防爆措施不到位，不僅影響設(shè)備的正常運行，還可能造成財產(chǎn)損失和人身傷亡，所以有必要認識煤粉爆炸機理，并掌握足夠的煤粉倉防爆措施。
目前，煤粉倉最棘手的問題就是如何避免燃燒和爆炸。多數(shù)人把煤粉倉爆炸的原因僅僅歸咎于一氧化碳（CO）氣體上，是失之偏頗的，更有甚者，把煤粉倉內(nèi)可燃氣體的爆炸和煤塵爆炸混為一談，而事實上，可燃氣體的爆炸和煤塵爆炸是兩個不同的概念。
1、煤粉特性及爆炸機理
煤粉是經(jīng)過制粉系統(tǒng)機械破碎、篩分、干燥磨制后的燃料，是由尺寸不同、形狀不規(guī)則的顆粒所組成。煤粉的密度較小，新磨制的煤粉堆積密度僅為0.45~0.50t/m3。煤粉顆粒很細，單位質(zhì)量的煤粉具有較大的表面積，在其表面可吸附大量的空氣，因此它和空氣結(jié)合在一起形成混合物，具有和流體一樣的性質(zhì)。煤粉爆炸是煤粉和助燃氣體（氧氣或空氣）的快速化學(xué)反應(yīng)。由于剛磨制的煤粉粒子帶有極性相同的靜電荷，具有吸附大量空氣的能力，比表面積能量過大，處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)。這樣積存的煤粉受空氣中氧的作用，容易氧化放出熱量。當(dāng)散熱條件不好時，放出的熱一時無法散開，促使溫度急劇上升，引發(fā)周圍氣粉混合物爆燃，在短時間內(nèi)即可導(dǎo)致煤粉的爆炸，最大的爆炸壓力可達到0.250~0.313MPa。
2、影響煤粉爆炸的主要因素
通過對煤粉特性及爆炸原理的分析，在分析大量數(shù)量的前提下，根據(jù)生產(chǎn)實踐和試驗研究，證明影響煤粉爆炸的主要因素有以下5點。
（1）煤粉的揮發(fā)分。一般來講，揮發(fā)分越高、發(fā)熱量越高、活性越高、活化能越低，越容易爆炸。揮發(fā)分Vdaf＜6.5%，煤粉幾乎不爆炸，Vdaf＞25%時煤粉就容易發(fā)生自燃，爆炸的危險性增強。煤粉的揮發(fā)性和爆炸特性之間的對應(yīng)關(guān)系見表1。
（2）煤粉細度。煤粉越細，與空氣接觸面越大，爆炸性也越大。當(dāng)煤粉粒度（煤粉等效直徑）dp＞0.1mm時，煤粉幾乎不爆炸，而當(dāng)dp＜74μm時，爆炸的危險非常大。實踐中常用細度來定量表示煤粉的大小，煤粉細度是表示煤粉中不同直徑的顆粒所占的質(zhì)量分數(shù)，通常是用標(biāo)準(zhǔn)篩進行篩分，用留在篩子上的剩余煤粉量與總煤粉量的百分比表示。電廠常用煤粉考慮到各方面的因素，褐煤的煤粉細度為40%~60%（煤粉通過孔徑為90μm篩子的概率是40%~60%，以下意義相同），煙煤的煤粉細度為25%~40%，無煙煤的煤粉細度為6%~14%，此類煤粉粒度都處在爆炸危險的范圍內(nèi)。
（3）煤粉濃度。煤粉和空氣混合在一定濃度時，由于明火或煤粉沉積物自燃而引起爆炸。煤粉爆炸性隨著它在空氣中的濃度增大而變大，當(dāng)濃度增加到一定限度時，爆炸性又開始減小。表2列出了煙煤和褐煤煤粉爆炸的濃度極限及爆炸壓力。
（4）介質(zhì)的含氧量。由于煤粉的自燃和爆炸均需要與氧氣發(fā)生反應(yīng)，所以介質(zhì)的含氧量也是影響煤粉爆炸的一個因素。表2頁表明煤粉的爆炸有最低氧濃度的要求。懸浮在含氧量大的氣體介質(zhì)中的煤粉，可爆性大并且爆炸力強。
（5）混合物溫度。煤粉空氣混合物溫度越高，爆炸的可能性越大。一般煤粉空氣混合物不宜超過表3中的溫度。
3、煤粉的特性使得煤粉容易自燃甚至爆炸，這要求在煤粉生產(chǎn)和儲運過程中做好防爆措施。煤粉倉一般設(shè)立在制粉系統(tǒng)和供粉系統(tǒng)中，是煤粉制備、儲存和供給的重要設(shè)備。
在煤粉煤質(zhì)一定的情況下，與煤粉倉自燃及爆炸相關(guān)的因素如下：煤粉倉設(shè)計與施工、煤粉倉日常維護和安全技術(shù)保障設(shè)施。針對此因素，可采取以下措施來預(yù)防和處理煤粉倉自燃事故的發(fā)生。
3.1煤粉倉設(shè)計與施工
（1）保證煤粉倉的嚴密性。按照防爆技術(shù)規(guī)程：“煤粉倉內(nèi)應(yīng)封閉嚴封，減少開孔”，可將煤粉和外界空氣隔絕，有效控制倉內(nèi)的氣體氛圍。
（2）防止煤粉倉積粉。煤粉倉的內(nèi)表面應(yīng)平整、光滑、耐磨和不積粉。
（3）做好煤粉倉的保溫。
（4）煤粉倉材質(zhì)的選擇要按照標(biāo)準(zhǔn)選擇抗壓材料。
（5）防爆門合理布局。
（6）在煤粉倉中安裝合適的測量煤粉溫度、粉位、艙內(nèi)氣體濃度以及滅火、吸潮的設(shè)施。有便于及時了解粉倉內(nèi)部情況，對危險情況的預(yù)防報警提供手段，當(dāng)有自燃和爆炸前兆時，及時采取合適的措施進行處理。
（7）制定煤粉倉施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)。
3.2煤粉倉的日常維護操作
煤粉倉日常維護操作主要有以下注意事項。
（1）煤粉倉應(yīng)定期降粉，清理積粉。
（2）注意煤粉倉的密封，防止空氣從未關(guān)嚴部分漏進粉倉。
（3）規(guī)范定時巡查制度及實施情況，注意各處設(shè)備細節(jié)，及時發(fā)現(xiàn)險情，做好氣體濃度及溫度監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)異常時及時采取措施進行處理。
3.3安全技術(shù)保障設(shè)施
（1）惰性氣體保護系統(tǒng)。煤粉在煤倉中放置的過程中會不斷釋放CO、CH4等可燃氣體，為了防止可燃性氣體積聚、避免濃度超標(biāo)，可以采用惰性氣體例如氮氣、二氧化碳氣體作為保護氣體，這樣既可以不斷稀釋可燃氣體的濃度，又能降低煤倉的氧含量。
（2）溫度調(diào)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)。煤粉倉要具備溫度調(diào)節(jié)措施，防止溫度驟變，保證煤粉倉在一定范圍內(nèi)的恒溫狀態(tài)。
（3）滅火系統(tǒng)。煤粉一旦發(fā)生自燃，要充分利用滅火裝置。二氧化碳系統(tǒng)是常用的滅火裝置：加壓儲存的二氧化碳呈液體狀態(tài)，噴射出來氣化時的體積增大約450倍，能及時充滿粉倉，降低可燃氣體和氧濃度，二氧化碳氣化還可吸收大量熱量，組織燃燒的蔓延。
（4）氣體濃度分析監(jiān)測系統(tǒng)。天禹智控自主研發(fā)的在線防爆紅外煤氣熱值分析系統(tǒng)TY-8330EX，可在線實時監(jiān)測分析煤粉倉復(fù)雜工況下氣體，包括CO、O2、CO2、H2、CH4、CnHm等氣體濃度，含采樣探頭、伴熱管線、分析儀、預(yù)處理系統(tǒng)、標(biāo)定單元等，也可以根據(jù)客戶需求定制。針對多個煤粉倉共用一套分析系統(tǒng)，天禹智控也有豐富的項目經(jīng)驗和行業(yè)案例。
天禹智控氣體分析系統(tǒng)案例
4、結(jié)語
煤粉的揮發(fā)分、細度、濃度、介質(zhì)的含氧量及混合物溫度等因素構(gòu)成對煤粉爆炸的影響。基于煤粉的爆炸機理并結(jié)合煤粉倉安全事故，煤粉倉防爆措施必須謹慎嚴密。煤粉作為重要燃料正日益廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活各個方面，煤粉倉是煤粉儲運過程中的重要設(shè)備之一，正確認識煤粉爆炸機理并以此制定科學(xué)規(guī)范的防爆措施，才能確保煤粉倉的安全可靠。
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