煤粉仓自燃原因分析及其预防措施

水泥云南红塔滇西水泥股份有限公司何文明 2021-11-25

长期以来，煤粉仓内部频繁出现煤粉自燃现象，影响窑系统正常生产运行的情况时有发生。

引言

某公司3号生产线于2001年投产，其中煤粉制备系统采用风扫式管磨。长期以来，煤粉仓内部频繁出现煤粉自燃现象，影响窑系统正常生产运行的情况时有发生。特别是近几年，燃煤采购难度不断加大后，煤质波动频繁，自燃问题更为突出，仅2017年就发生了13次，直接造成停窑2次，在对生产造成影响的同时，更为重要的是造成了很大的生产安全风险，处置难度较大。为此，2018年以来，公司把“消除煤粉仓自燃安全隐患”作为精益课题项目进行攻关。本文结合攻关全过程，把有关情况进行简要总结，供同仁们参考。

1 设计与管理缺陷

1.1 设计存在明显的结构缺陷

主要表现在：一是煤粉仓设计时理论容量仅有30m³，约21t左右，日常生产中仓压不足，造成下煤稳定性较差；二是煤粉仓柱体与锥体之间连接时设置了一个宽度为25mm的水平圆环台段，即柱体直径为ф3.0m，但与之对接的锥体口径只有ф2.5m，这样的对接方式对于煤粉仓设计是大忌；三是煤粉仓锥体壁面与水平面的交角只有65°左右，与当前煤粉仓锥体“长腿裤”式设计理念有明显差距，极易加重下煤阻力，形成煤粉滞留边壁粘附问题。

1.2 生产管理存在的缺陷

多年来，行动上“重生产、轻安全”：一是没有形成良好的定期放仓清理内部结块积料制度；二是长时间停窑时对煤粉仓与空气隔离密封措施做不到位；三是为改善仓内下煤顺畅度而不断在增加鼓入空气的点和量；四是故障停窑或检修后点火升温恢复生产过程经常低风温开磨制备煤粉入仓；五是输煤管道及秤体各部位出现磨损后处理过于简单而改变了内部结构；六是对送煤风量的控制在理解上存在偏差。

2 煤粉仓内部自燃原因分析

为了排查清楚频繁发生自燃之根源，我们采取了不同的途径进行探索。首先，采取把出煤磨风温由正常的60～65℃下调为40～45℃，以降低入仓煤粉温度，为期一个月，结果证明基本无效；其次，采用适当降低煤粉仓重，增加煤磨开停次数，加快煤粉置换速率，结果同样无效。

从煤粉引起自燃的一般性原理方面来讲，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。对照我公司3号生产线煤粉仓及其喂煤秤系统状况可知，首先有引自送煤罗茨风机约70℃的大量空气被引入喂煤秤及其锥体内部，自下而上经过仓锥体、柱体、收尘管道排入收尘器；其次是煤粉仓锥体边壁结煤结块较为严重，有部分煤粉滞留在上方，长时间与来自送煤风机约70℃的纯净空气接触，热量集聚到一定程度后就形成了自燃。总而言之就是滞留的煤粉和鼓入的空气最终造成了自燃，缺一不可。

为了验证以上自燃原因的成立，公司进行了相应试验，先把煤粉仓内部清理干净，然后恢复生产，把鼓入仓锥体、喂煤秤的所有进风点全部打开，出磨风温正常控制，持续了大约一周，结果证明在仓锥体内边壁未形成粘附滞留、仓内煤粉正常置换使用的情况下，始终未出现自燃现象。

3号生产线喂煤秤系统现场布置情况由图1、图2上下叠加即是，图中标注了取自送煤风机的纯净风从各部位鼓入的情况。

图1喂煤秤各个进气点示意图

图2喂煤秤测量及输送区域示意图

3 消除自燃的技术措施

从上述情况可知，设计缺陷不少，但是从现场混凝土框架及其楼层布置情况来看，现场无法改变已成为定局，只能是在现有条件下进行局部优化改造和强化管理。

3.1 形成定期清仓制度

通过生产实践证明，虽然仓本身存在结构缺陷，但是内部结皮结块清干净以后，下煤顺畅度不存在问题，无需任何外部鼓入的助流气体即可满足正常生产。因此，凡是遇停窑大修或长时间停机，都要求放空煤粉仓进行检查和清理内边壁，努力减少煤粉滞留现象，做到先进先出，及时置换。

3.2 改造热风管道，避免冷风制备煤粉

水分较高的煤粉粘附性能较强，入仓后极易粘结在锥体内边壁造成煤粉滞留，因此低温开煤磨是生产之大忌，也是煤粉发生滞留自燃的重要根源。针对入煤磨风温总体偏低的实际情况，将篦冷机抽风口位置朝高温方向移动了1.3m，以提高风温。原工艺设计时并未考虑停窑磨煤供热风问题，靠相对原始的在篦冷机内部烧柴供风，从根本上满足不了需要。根据现场状况，我们把靠近窑平台的其中一段热风管改造为简易热风炉，内部镶砌耐火材料，实现了烧柴油供热风，可根据需要灵活控制风温，杜绝了冷风制备煤粉的情况，仓锥体内壁粘结现象大幅度减少。

3.3 加大煤粉仓容量

根据现场空间极限，把头煤仓、尾煤仓柱体部分分别加高2m，加高后仓容量比原设计时增加了大约47％，增大仓压后有利于改善下煤状况，同时还能更好地应对故障停窑恢复生产时用煤需要。

3.4 规范煤粉仓密封制度

针对以往长时间停窑时对煤粉仓密封工作管理较为粗放的问题，出台了相应的管理制度，形成密封工作任务单、拆除工作任务单、什么人负责、用什么材料、如何密封等具体规定，确保停运期间仓内煤粉从根本上与空气隔离。

3.5 停止使用空气助流

通过定期清仓、改善热风温度等措施，尤其是杜绝了冷风制备煤粉的现象以后，煤粉仓锥体内部粘结滞留问题得到明显改观，下煤顺畅，能满足正常生产需要。因此，鼓入测量轮、喂料仓、搅拌仓、锥体等各部位的罗茨风机气体逐步被关闭，最终实现了“人为鼓入空气量为零”的管理目标。

3.6 喂煤秤系统检修形成规范化

喂煤秤作为水泥熟料生产线的精密设备，各部位出现损坏时，要避免采用简单化“补丁式”处理，应订购原模原样的备品备件进行更换或修复。比如煤粉经计量后与送煤风混合的初始段是最容易磨通的部位，磨通后一旦采用打背包式处理，内部就会形成凹槽，阻碍正常输送，产生返风入煤粉仓现象，增加了自燃几率。发现此问题后，我们及时对相应部位都进行了更换恢复原状。

3.7 优化输送煤粉用风

对于尾煤来讲，由于输送距离相对较长，垂直提升高度大，对管内风速要求较高，一般宜大不宜小，不能在输送管道内部形成沉降股状流，否则会造成输送不流畅促使送煤风返混到喂煤秤里面后入仓，因此将尾煤放风全部关闭。故障停窑实施强制保温时，窑系统内部热烟气也会顺着管路进入喂煤系统，因此窑系统处于强制保温时，送煤风机不能停运。

4 结束语

在仔细排查原因及分析的基础上，在客观条件无法进行大的改变的情况下，我们通过采取以上7个方面的措施后，公司煤粉仓频繁自燃的生产安全隐患得到了管控。2018年全年仅出现了一次煤粉仓锥体内部自燃现象，并且是在未影响到窑系统运行的情况下将其消除，应该说做到了对症下药，采取的预防措施效果明显，今后将继续固化有关措施，使煤粉仓生产安全管控实现良性循环。

编辑：孙蕾

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