煤磨袋式除塵器的設計、操作及事故應急

目前煤粉作為水泥廠生產熟料的主要燃料，大都是通過自身的煤粉制備系統加工出來的，由于煤粉易燃易爆，該系統的所有設備都存在燃爆的危險，對于收塵設備來說也不例外，故此收塵設備在設計、操作和事故應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線的正常運行。對目前應用越來越多的新型干法水泥生產線來說，煤磨的廢氣不能全部入窯，必須要收塵放風，而根據目前國家環保法律法規和粉塵排放標準的要求，煤磨廢氣治理就顯得更為重要。

隨著粉塵排放標準的提高，原來的濕法收塵或煤磨電收塵器都因為二次污染、資源浪費、投資太大、排放不能達標等原因被逐步淘汰，取而代之的正是目前在大氣除塵行業應用廣泛的高效煤磨袋式除塵器。

1 新型干法水泥生產線煤磨廢氣及粉塵特性

要進行煤磨廢氣收塵，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，據報道國內外已投產的100%燃燒無煙煤生產水泥的預分解窯生產線尚不是很多，應用較多的還是煙煤，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。

1.1 煙氣溫度 

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

1.2 廢氣含塵濃度

隨著技術的發展，近年來取消了細粉分離器，含塵氣體直接進入袋式除塵器，一般能達到600～800 g/m3（標），高可達1 000 g/m3（標），屬于粉塵濃度較高的含塵氣體。 

1.3 袋式除塵器工作負壓 

根據系統工藝布置而定，有的可高達9 000～14 000 Pa。 

1.4 粉塵密度 

新制煤粉密度大概為0.5 t/m3，相對水泥廠窯頭、窯尾粉塵來說較輕。

1.5 粉塵粒度

粒度細，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。 

1.7 安息角

 一般安息角能達到45°，有的大于45°，流動性較差。 

1.8 爆炸極限 

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

2 袋式除塵器在煤磨除塵中的設計要點

燃燒和爆炸的發生要同時具備三個條件——可燃物、足夠的氧氣和火源。結合煤磨廢氣和粉塵的特性，煤磨袋式除塵器在設計時必須要充分考慮防燃防爆，但是因為粉塵濃度處于爆炸極限內，故此應著重從控制火源和氧含量兩方面考慮。目前應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、占地面積小等優點得到用戶的青睞，見圖1。

2.1 控制內部溫度

內部煙氣溫度過高容易引起煤粉自燃，過低又容易結露，造成煤粉粘接、堆積而悶火，故此一般應該對內部正常工作溫度進行控制，應大于露點20～30 ℃，一般在70～90 ℃之間。可在灰斗外壁上安裝加熱裝置；灰斗內設置溫度監控裝置，且監控裝置要隔爆；對灰斗內溫度，如達到100 ℃，應迅速采取措施。

2.2 特殊的結構設計

 
（1）內部不能有煤粉堆積。灰斗等斗壁與水平面夾角不能小于70°，灰斗相鄰側板間（即灰斗棱內側）應焊接半徑大于100 mm的圓弧形鋼板（見圖2）；灰斗外壁可設置振動器進行定期振動，以防止灰斗內煤粉起拱棚料；灰斗下口要足夠大，以保證收集下來的粉塵灰能順暢下泄；內部板材所有加強筋均應該設置防積灰板，防積灰板與水平面傾斜角度也不能小于70°；采用淺斗型回轉下料器（見圖3），既能防止煤粉粘接又能有效泄灰、鎖風和防止結露，下料器要設有速度感應器，將下料器的運行情況傳送到中控室，以便及時了解下料器的運行情況。

（2）設置防爆閥。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生爆炸時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構，使除塵器爆炸后經過簡單休整能盡快滿足生產的需要。防爆閥設計要點有防爆面積的計算、開啟靈活能及時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入收塵器內部后助燃；對于防爆面積的計算簡單易行的方法就是采用孔積比的方法，但是這種方法經驗性較強，得出的結果往往差別很大，所以應用較廣泛的是德國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的選擇。

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

（4）采用抗靜電、阻燃、拒水、防油濾料。在袋式除塵器內部，由于煤粉隨空氣流動，粉塵與濾布的沖擊摩擦等都能產生靜電，靜電的積累會產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，可采用含有導電纖維的抗靜電濾料，濾料的體電阻要小于109 Ω，同時對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，這是消除除塵器內部火源一個重要的方面；另外還要求濾料是阻燃型濾料，好是氧指數大于30的纖維濾料，對于氧指數小于30的纖維濾料要用阻燃劑進行浸漬處理；而要求拒水、防油主要是因為煤磨系統相對運轉率不是很高，經常開開停停，特別是有時原煤水分較高和設備漏風，容易造成煙氣結露。對于煤粉這種粒度較細的粉塵來說，為了排放達標和收塵器低阻力的控制，還應該選用纖維較細、較短、卷曲形的針刺氈濾料或是采用通過噴涂、浸漬或覆膜等技術處理的復合濾料。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壓操作，這就意味著含氧量可能因漏風而增加，也就是使自燃和爆炸的危險性加大，故此所有可能存在外部空氣進入的地方的焊縫必須連續密封焊，而且現場安裝完成后要進行滲透實驗，以嚴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、經久耐用的密封材料，壓緊裝置要保證每一點的密封材料都能被壓緊。 

（6）袋式除塵器殼體設計要按照防爆型設計，即殼體要能承受爆炸力而不變形。 

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

（8）清灰用壓縮空氣。清灰用壓縮空氣要進行油、水分離和穩壓，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）設置CO監測裝置。在袋式除塵器出口應該設置CO濃度測試儀，當CO濃度達到100 ppm，是開始有悶燃的征兆，超過700 ppm，說明悶火嚴重，當CO含量達到800 ppm時應發出聲光報警信號，當CO含量超過1 500 ppm應立即關閉收塵器進出口閥門，同時收塵器應啟動滅火裝置。 

（10）設置O2監測裝置。當O2濃度超過10%時應馬上發出報警信息，采取措施。 

（11）袋式除塵器控制系統。除了應具有普通袋式除塵器定時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部產生煤粉的自燃和爆炸，通過智能數控儀對除塵器入口、出口、灰斗的溫度、灰斗料位、出口CO濃度、內部O2濃度、下料器運行狀況等異常情況進行超限報警，并將控制信號反饋給相應執行機構的功能，從而保證除塵器的安全運行。 

3 煤磨袋式除塵器的操作 

（1）在煤磨啟動前，應先啟動除塵器出口側風機，要抽熱風進入收塵器，預熱除塵器殼體，以防含濕含塵熱氣體進入除塵器與冷殼體相遇發生結露。 

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

（3）在煤磨停機之后，除塵器風機應繼續運行足夠的時間，抽空管道中的含塵氣體和除塵器內的濕氣體。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該定期檢查，確保泄壓閥等安全裝置處于良好工作狀態；在運行過程中人員不能隨意靠近防爆閥，以免爆炸傷人。 

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

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

（7）要時刻監測收塵器進、出口溫度的變化。當溫度接近露點溫度時，應少投料來提高溫度，當溫度超過100 ℃時，則超過安全極限，應采取多投料等措施。如果溫度繼續上升，進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，應該停機進行處理。 

4 煤磨袋式除塵器的事故應急

煤磨袋式除塵器應制定爆炸事故應急預案，包括應急組織機構及職責、危急事件的預防、應急預案的啟動、危急事件的應對、生產和生活維持或恢復方案等，并應該進行適當演練。另外操作、維護人員的培訓也很重要，具體可以根據本單位的具體情況制定。

5 結束語

煤磨袋式除塵器的特殊情況需要各個環節的特殊對待，包括設計、制造、安裝、運行、維護、操作、應急等等，每個環節都做好了才能保證整個煤磨系統的正常運行，也才能保證整條干法水泥生產線的正常運行。