煤粉以其具有分散性、懸浮性、易燃性及便于運輸等特點作為原料廣泛地應用于電廠鍋爐、水泥行業、新型煤粉工業鍋爐等燃燒設備中。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備的煤粉倉，如果防爆措施不到位，不僅影響設備的正常運行，還可能造成財產損失和人身傷亡，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
煤粉是經過制粉系統機械破碎、篩分、干燥磨制后的燃料，是由尺寸不同、形狀不規則的顆粒所組成。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，因此它和空氣結合在一起形成混合物，具有和流體一樣的性質。煤粉爆炸是煤粉和助燃氣體（氧氣或空氣）的快速化學反應。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，處于一種不穩定狀態。這樣積存的煤粉受空氣中氧的作用，容易氧化放出熱量。當散熱條件不好時，放出的熱一時無法散開，促使溫度急劇上升，引發周圍氣粉混合物爆燃，在短時間內即可導致煤粉的爆炸，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，在分析大量數量的前提下，根據生產實踐和試驗研究，證明影響煤粉爆炸的主要因素有以下5點。
（1）煤粉的揮發分。一般來講，揮發分越高、發熱量越高、活性越高、活化能越低，越容易爆炸。揮發分Vdaf＜6.5%，煤粉幾乎不爆炸，Vdaf＞25%時煤粉就容易發生自燃，爆炸的危險性增強。煤粉的揮發性和爆炸特性之間的對應關系見表1。
（2）煤粉細度。煤粉越細，與空氣接觸面越大，爆炸性也越大。當煤粉粒度（煤粉等效直徑）dp＞0.1mm時，煤粉幾乎不爆炸，而當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量分數，通常是用標準篩進行篩分，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。
（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）介質的含氧量。由于煤粉的自燃和爆炸均需要與氧氣發生反應，所以介質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，這要求在煤粉生產和儲運過程中做好防爆措施。煤粉倉一般設立在制粉系統和供粉系統中，是煤粉制備、儲存和供給的重要設備。
在煤粉煤質一定的情況下，與煤粉倉自燃及爆炸相關的因素如下：煤粉倉設計與施工、煤粉倉日常維護和安全技術保障設施。針對此因素，可采取以下措施來預防和處理煤粉倉自燃事故的發生。
3.1煤粉倉設計與施工
（1）保證煤粉倉的嚴密性。按照防爆技術規程：“煤粉倉內應封閉嚴封，減少開孔”，可將煤粉和外界空氣隔絕，有效控制倉內的氣體氛圍。
（2）防止煤粉倉積粉。煤粉倉的內表面應平整、光滑、耐磨和不積粉。
（3）做好煤粉倉的保溫。
（4）煤粉倉材質的選擇要按照標準選擇抗壓材料。
（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、艙內氣體濃度以及滅火、吸潮的設施。有便于及時了解粉倉內部情況，對危險情況的預防報警提供手段，當有自燃和爆炸前兆時，及時采取合適的措施進行處理。
（7）制定煤粉倉施工質量驗收標準。
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）煤粉倉應定期降粉，清理積粉。
（2）注意煤粉倉的密封，防止空氣從未關嚴部分漏進粉倉。
（3）規范定時巡查制度及實施情況，注意各處設備細節，及時發現險情，做好氣體濃度及溫度監控，當出現異常時及時采取措施進行處理。
3.3安全技術保障設施
（1）惰性氣體保護系統。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，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）溫度調節監控系統。煤粉倉要具備溫度調節措施，防止溫度驟變，保證煤粉倉在一定范圍內的恒溫狀態。
（3）滅火系統。煤粉一旦發生自燃，要充分利用滅火裝置。二氧化碳系統是常用的滅火裝置：加壓儲存的二氧化碳呈液體狀態，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）氣體濃度分析監測系統。天禹智控自主研發的在線防爆紅外煤氣熱值分析系統TY-8330EX，可在線實時監測分析煤粉倉復雜工況下氣體，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、預處理系統、標定單元等，也可以根據客戶需求定制。針對多個煤粉倉共用一套分析系統，天禹智控也有豐富的項目經驗和行業案例。
天禹智控氣體分析系統案例
4、結語
煤粉的揮發分、細度、濃度、介質的含氧量及混合物溫度等因素構成對煤粉爆炸的影響。基于煤粉的爆炸機理并結合煤粉倉安全事故，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用于生產和生活各個方面，煤粉倉是煤粉儲運過程中的重要設備之一，正確認識煤粉爆炸機理并以此制定科學規范的防爆措施，才能確保煤粉倉的安全可靠。
咨詢氣體分析系統，可撥打027-87955899或13469970286咨詢，也可在線聯系客服。
在線咨詢
