煤粉特性及自燃爆炸的条件(知识资料)

1 煤粉特性及自燃爆炸的条件

煤粉发生自燃和爆炸是由于煤的特性在加工成煤粉后所具有的特性以及煤粉所处的环境条件所决定的。

1.1煤粉的流动性

它的尺寸一般为0~50微米，其中20~50微米的颗粒占多数。干的煤粉能吸附大量的空气，它的流动性很好，就像流体一样很轻易在管道内输送。由于干的煤粉流动性很好，它可以流过很小的空隙。因此，制粉系统的严密性要好。1.2煤粉的自燃与爆炸

积存的煤粉与空气中的氧长期接触氧化时，会发热使温度升高，而温度的升高又会加剧煤粉的进一步氧化，若散热不良时会使氧化过程不断加剧，最后使温度达到煤的燃点而引起煤粉的自燃。在制粉系统中，煤粉是由输送煤粉的气体和煤粉混合成的云雾状的混合物，它一旦碰到火花就会使火源扩大而产生较大的压力（2~3倍大气压），从而造成煤粉的爆炸。

影响煤粉爆炸的因素很多，如挥发分含量，煤粉细度，气粉混合物的浓度，温度湿度和输送煤粉的气体中氧的成分比例等。

一般说来挥发分含量VR<10％(无烟煤)，是没有爆炸危险的。而VR>25％的煤粉（如烟煤等），很轻易自燃，爆炸的可能性也很大。

煤粉越细越轻易自燃和爆炸，粗煤粉爆炸的可能性较小。例如烟煤粒度大于0.1毫米几乎不会爆炸。因此，挥发分大的煤不能磨得过细。

煤粉浓度是影响煤粉爆炸的重要因素。实践证实，最危险得浓度在1.2~2.0kg/m3,大于或小于该浓度时爆炸的可能性都会减小。在实际运行中一般是很难避免危险浓度的。制粉设备中沉积煤粉的自燃性往往是引爆的火源。气粉混合物温度越高，危险性就越大。煤粉爆炸的实质是一个强烈的燃烧过程，是在0.01~0.15s的瞬间大量煤粉忽然燃烧产生大量高温烟气因急速膨胀而形成的压力波以及高速向外传播而产生的很大的冲击力和声音。

潮湿煤粉的爆炸性较小，对于褐煤和烟煤，当煤粉水分稍大于固有水分时一般没有爆炸危险。

2制粉系统爆炸原因分析

引爆点主要在轻易长期积煤或积粉的位置，制粉系统处于封闭状态，引爆的火源主要是磨煤机入口积煤，细粉分离器水平段入口管积粉，粗粉分离器积粉自燃，根据制粉系统的运行工况和爆炸情况分析，主要原因如下。

2.1 煤粉细度，风粉浓度及燃煤成分

煤粉爆炸的前期往往是自燃。一定浓度的风粉气流吹向自燃点时。不仅加剧了自燃，而且会引起燃烧，而接触到明火的风粉气流随时都会产生爆炸。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。

煤粉越细，爆炸的危险性就越大。粗煤粉爆炸的可能性就小些，当煤粉粒度大于0.1mm时几乎不会爆炸。当煤粉浓度大于3~4kg/m3（空气）或小于0.32－0.47kg/m3时不轻易引起爆炸。因为煤粉浓度太高，氧浓度太小；而煤粉浓度太低，缺少可燃物。只有煤粉浓度为1.2~2.0kg/m3时最轻易发

生爆炸。而佳木斯发电厂制粉浓度在0.3~0.6kg/m3范围内变动，因此发生制粉系统爆炸的可能性较大。

一般挥发份VR>25％，发热量高的煤粉爆炸的可能性就大，而佳木斯发电厂的煤源中，有相当一部分为长焰煤，设计煤种的挥发份为42.6％，所以轻易发生爆炸。

2.2 磨煤机入口积煤自燃

磨煤机处积煤发生在入口上部管道上，热风管道接口处以及空心轴颈斜管上，有的进入入口防爆门处，在此处开有三个孔分别与回粉管，再循环管和防爆门连接。从一侧过来的热风与对应的风粉形成涡流，从给煤机落下来的湿煤就被冲击并被粘在开孔上方管道的内壁上，防爆门处或粘在空心轴斜管上，有时也会落入热风接口管内。运行中人工无法清除此处的积煤，同时从预热器来的一次风温高达300℃以上，在制粉系统停止运行后，由于磨煤机入口风门不严，漏过的热风使磨煤机入口处温度达100℃以上，很轻易将入口处的积煤引燃，燃烧的煤进入磨煤机就会引起爆炸。另外有的磨煤机入口不光滑，有的存在夹层，也轻易积煤着火。

2.3 细粉分离器处积粉自燃

细粉分离器中积粉主要发生在入口方形管道下部的水平段，因为水平段正上方有两个防爆门，因而使该处的通流面积增大，风粉气流的流速下降，增大了积粉的可能性。从历来发生的制粉系统爆炸事故中可以看出，半数以上都是由水平段积粉引起的。

2.4 热风门内漏

由于近年来四台炉启停调峰过于频繁，制粉系统启停也过于频繁，故热风门磨损较为严重。有时热风门只能关至

30~40％，以致大量热风内漏造成磨煤机内存煤自燃，再次启动时引起制粉系统爆炸。

2.5 再循环风门处积粉自燃

乏气中较细的煤粉，轻易积存在排粉机出口的再循环风门处。由于此系统不经常使用，在制粉系统停运时，从磨煤机热风门漏过的热风经再循环门流向排粉机会引起该处积粉自燃。燃烧的焦块掉入排粉机或磨煤机内，就会引起爆炸。

2.6 粉仓漏风和系统漏风

煤粉仓时钢板焊接的倒方锥体结构。因季节和制粉系统内介质温度变化的影响，粉仓钢板伸缩性大，与厂房混凝土框架的结合面存在漏风问题，致使粉仓经常出现温度高现象（200℃~300℃）。

2.7 粗粉分离器内堆积煤粉自燃

粗粉分离器的细粉内锥体下部和固定帽锥之间的环形缝隙有时被杂物堵塞而造成大量的积粉，此类原因引起的制粉系统爆炸也有多次。

2.8防爆门设计不合理

由于老式防爆门面积小，结构设计不合理，当制粉系统爆炸后，不利于爆炸气流的导出，有的开口方向朝向近距离电缆，有时易导致事故扩大或造成设备的严重损坏和人身伤亡。

2.9 运行人员操作不当

制粉系统运行过程中运行人员控制磨煤机出口风粉混合物的温度不严，频繁超温。磨煤机的运行过程属于变工况运行，此时若出口温度控制不当，很轻易使温度超过极限而导致煤粉爆炸。

制粉系统运行时残存的煤粉假如没有抽净就会发生缓慢氧化，在启动通风时会使自燃的煤粉疏松和扬起，温度适当时便会引发爆炸。

运行中的磨煤机入口已发生积粉自燃，停止前又没有及时发现，停止给煤机的抽粉过程中回粉管继续抽粉，使煤粉磨得更细，加上温度控制不当，也可以引起爆炸。

运行人员应该针对以上原因采取相应措施，切实引起重视，防患于未然。