水泥、化工、电力行业煤粉制备二氧化碳灭火

　　煤粉制备工艺简介及着火边界条件分析

　　当前在煤粉制备生产工艺中，令许多企业头痛的一件事----煤粉火灾，更严重的是极有可能引起爆炸，造成人员伤亡等。怎样才能避免类似事故的发生，是每个设计者的首要任务。要防止类似事故的发生，首先要了解煤粉制备设备的工艺流程，从中分析引起火灾或爆炸的主要原因。

　　一般来说，煤粉通过原煤仓、定量由送料机送入煤粉系统，在磨机中进行干燥和粉磨，煤粉通过出磨气体送入煤粉动态选粉机，分离出的粗粉返回磨头再次粉磨，细粉随气体进入高浓度煤粉专用袋式除尘器，收集的煤粉送入带荷载传感器的煤粉仓。

　　从消防燃烧学的角度来讲,火灾或火灾爆炸发生必须满足以下条件,即可燃物,助燃物,点火源(三个条件称为火灾三要素)。三个条件中破坏任何一个条件,火灾事故将不会发生。针对煤粉制备设备工艺,我们依次分析引起爆炸或火灾的具体因素。

　　易燃材料：煤粉制备过程中的易燃材料是煤粉，而由于煤粉是生产过程中不可缺少的原料，显然无法杜绝或减少。另一种易燃材料是一氧化碳，由于煤粉长期受到高温和研磨，部分煤粉会热解产生一氧化碳气体，当一氧化碳浓度在爆炸极限范围内时，遇明火就会燃烧或爆炸。现在市场上常用的方法是用一氧化碳在线分析仪检测工艺环境中的一氧化碳浓度，并将信号传送到中央控制室。

　　助燃物：即空气中的大量氧气，煤粉制备工艺是一种在厌氧环境条件下工作的工艺,所以减少氧气是一种可取的防火方法，那么如何才能做到呢？目前市场上已经有很成熟的方法----反吹系统采用氮气气源，以此来降低工艺环境中氧气的浓度，并用运氧浓度监测仪来随时监测工艺环境中氧气的浓度，将氧气的浓度控制在可燃氧浓度下限以下。

　　点火源：对于煤粉制备工艺来讲，点火源多种多样：有磨煤机出口处的大量热气源，球磨在研磨过程中产生的火花，煤粉在煤粉仓中因积压阴燃而产生热气源以及静电火花等等。显然，我们要杜绝以上所有的点火源是不可能的---因为投资太高，我们只能检测并杜绝其中的一部分点火源。目前常用的是方法是采用温度传感器采集温度数据，并通过控制入口温度的方法将温度控制在工艺条件允许的范围内。

　　● 火灾探测及灭火技术详解

　　严格意义上讲“消防”应该说是“防消”，因为消防的理念是“以防为主，防消结合”, “消”毕竟是我们无奈的手段，而如何在火灾出现前“防”住火灾、并将其消灭在萌芽状态是我们主要探索的方向。

　　火灾探测目前市场上有很多种类：如温度探测、烟气浓度探测、火焰光学探测、火焰成形探测等等，而针对煤粉制备工艺来讲，主要的探测有温度探测、烟气浓度探测、氧浓度探测三种，将以上探测数据传送至中央控制室，达到“以防为主”的目的。下文将详细分析这几种煤粉制备设备中用到的探测方法。

　　温度探测：在传统的设计中,煤粉制备设备采用的温度探测设备主要是插杆式温度探测器，插杆式温度探测器最大的优点是可以在恶劣的环境中使用,且探测范围从0℃～800℃，属于宽量程探测器，基本满足设计及使用的要求,但根据本人以前在苏安公司水泥事业部5年工作期间的一些实际经验和客户反馈情况来看，设计部分仍然有很大不足。

　　设计人员在设计时，单纯的考虑了选用什么类型的探测器，但如何将探测器于实际的生产工艺相关联，任然有很多不足之处，我们以煤粉仓温度测定来分析。

　　很多二氧化碳生产厂家在配套温度探测装置时，选用传统的热电偶或热电阻探测器，其长度一般在250cm—400cm 之间，一般安装在仓壁上。也就是说，这类探测器探测到的温度为仓壁附近温度。但在实际煤粉制备生产工艺中，仓内着火往往是由仓的中心部位、拐弯部位等煤粉容易长期滞留部位以及容易出现阴燃的部位向外围扩散，等火源点温度传播到仓壁时，火势已经发展到不可控制的程度。因此我们需要选用“加长型”温度探测器，这样才能够真实的测定着火时火源起点真实的温度。

　　一氧化碳 / 氧气浓度探测：不论是水泥厂还是电厂或者化工厂，一氧化碳（含氧气浓度分析）分析已经是比较成熟的产品，这里将不再深入谈论。

　　二氧化碳设计用量及主要作用：在以往的许多设计中,很多设计单位千篇一律的采用传统的设计思路进行设计，但却忽略了三个很重要的因素：

　　一是二氧化碳设备使用环境,由于煤粉制备设备长期处于高温环境，尤其是磨煤机进口温度高到250～300℃，实验测定显示高温会严重影响灭火药剂的灭火效率。因此在设计时，一定要加大设计用量；

　　另外一个重要的原因就是在实际的运用中,很多煤粉制备设备与设备之间的连接管路相互连通，在火灾条件下二氧化碳喷洒过程中，药剂往往会有流失，因此在加大设计用量的同时，必须采用隔离设备，防止灭火药剂流失。

　　第三点也是最关键的一点，很多设计单位包括使用单位都知道二氧化碳灭火效果非常理想，但却忽略了二氧化碳的另一个重要作用，冷却降温和稀释。下文就二氧化碳冷却降温和稀释做详细的论述。

　　冷却降温：二氧化碳在喷洒时出现“升华”现象，状态由液态直接转化为气态，在此过程中二氧化碳能够吸收空气中大量的热量，因此在煤粉制备设备出现间歇性的温度超高现象时，开启若干瓶二氧化碳，能够起到很好的降温效果。关于这一点，已经在很多单位的实践经验中得到证实。

　　稀释：上文讲述可燃物时提到，一氧化碳是引起粉尘爆炸的很重要原因，但不是所有的一氧化碳都能引起爆炸，根据相关实验数据表明，空气中一氧化碳浓度浓度在12.5%～74%才会发生爆炸，因此我们可以利用一氧化碳在线分析仪，测定一氧化碳浓度，一旦其浓度值超过一氧化碳爆炸浓度的下限，立即向保护区内喷洒一定量的二氧化碳，便可以稀释一氧化碳浓度值，防止爆炸事故的发生。

　　消防系统与一氧化碳分析系统相关联：任何联动设备光有“眼睛”还不够，必须将“眼睛”观察到的信息反馈到“大脑”----消防主机与中央控制系统，而就目前市场上已投入使用的二氧化碳灭火系统来看，“眼睛”和“大脑”是分隔开的、相互独立的。很多厂家花钱采购了一氧化碳分析系统及温度探测系统，但由于二氧化碳灭火设备厂家与一氧化碳分析仪厂家牵扯到很多对接技术缘故，一氧化碳分析系统探测到的信号往往只进入到中控室DCS系统，却没有将一氧化碳分析仪报警信号和二氧化碳控制系统相关联，促成了“有劳无获”的尴尬局面。

　　可能有人产生怀疑，温度探测信号怎么不能及时发现火灾呢?这里我们需要对温度探测器和一氧化碳探测器的反应时间做简单说明，在火灾成长阶段，烟气的传播速度远大于温度的传播速度，因此从理论上讲，一氧化碳分析系统的反应时间要比温度探测器的反应时间快。