2014年第1期分析儀器101動態(tài)靜電技術(shù)在氣化爐煤粉在線檢測中的應(yīng)用賀軍池常青馬鴻奎(大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司,多倫027300)摘要:對于煤塵爆炸的研究以前 只在井下煤礦和工藝生產(chǎn)過程方面,而生產(chǎn)裝置空間煤粉防爆方面的研究幾乎為零。本文論述了殼牌氣化爐利用褐煤制氣工藝中粉塵產(chǎn)生爆炸的條件機(jī)理、影響因素并提出了解決辦法和實(shí)施方案,達(dá)到防止粉塵泄露爆炸安全高效生產(chǎn)的目的。關(guān)鍵詞:褐煤;煤粉檢測;爆炸;氣化爐;靜電D0I :10. 3969/j. issn. 1001 - 232x.2014. 01.021Application of dynamic static technology in on-line detection of pulverized coal in gasification furmnaceHe Jun, Chi Changqing, Ma Honghui ( Datang Inner Mongolia Duolun Coal Chemical CO.. LTD.,Duolun 027300 , China)Abstract:This paper discussed in detail the factors of coal pow der ex plosion conditions ，mechanismand effect，proposed the detailed solutions and implementation plan ，to prevent dust leakage ex plosion，achieve the purpose of safety and high efficiency production .Key words: lignite; coal dust monitoring ; ex plosion ; gasification furnace ; static我公司以褐煤為原料,采用管式干燥法使原料加入一定濃度的可燃?xì)怏w時,形成可燃?xì)怏w、煤塵煤預(yù)干燥,水份含量由29. 5%降至12%。然后采用與空氣的混合物,可燃性氣體在煤塵起火爆炸過程Shell煤氣化工藝(SCGP )氣化產(chǎn)生氫氣和一氧化碳中會參與反應(yīng),放出熱量,使煤塵顆粒更容易著燃?xì)怏w。由于采用煤粉加壓輸送和產(chǎn)生的合成氣主.燒,提高反應(yīng)速度,爆炸威力增大。但同時,氧濃度要成分為氫氣和-氧化碳?xì)怏w,--旦泄露很容易造的降低,又不利于煤塵發(fā)生燃燒爆炸的氧化反應(yīng)。成爆炸起火等安全事故。國內(nèi)外目前對褐煤粉空所以,可燃?xì)怏w加入到煤塵中,對煤塵爆炸性的影.間防爆方面研究還不完善,采取何種措施預(yù)防爆炸響,應(yīng)該是這兩方面作用的結(jié)果。由于可燃?xì)怏w的風(fēng)險是我們面臨的首要問題。存在,所有煤塵最小點(diǎn)火能量都減小。特別是那些在純煤塵條件下難于點(diǎn)燃的煤塵,其最小點(diǎn)火能量1煤氣化框 架煤塵爆炸情況分析下降的幅度最大,與那些在純煤塵條件下易于點(diǎn)燃經(jīng)過對煤氣化框架煤粉易泄露區(qū)進(jìn)行廣i泛深的煤塵相差無幾。煤塵的爆炸下限濃度隨可燃?xì)馊说难芯康贸鋈缦聨c(diǎn)結(jié)論:體濃度的增加而降低。在純煤塵條件下,煤塵爆炸(1 )氣化爐框架空氣中懸浮的煤塵達(dá)到- -定濃下限濃度隨煤塵揮發(fā)分含量的增加而減小。但是度時,才會引起爆炸,低于下限濃度或高于上限濃加入可燃?xì)怏w濃度達(dá)到2%后,煤塵爆炸下限濃度度的煤塵都不會發(fā)生爆炸。煤塵爆炸的濃度范圍幾乎與煤塵揮發(fā)分無關(guān),試驗(yàn)煤塵的爆炸下限濃度與煤的成分、粒度、引火源的種類和溫度及試驗(yàn)條趨于相同值、根據(jù)相關(guān)資料研究,可燃?xì)怏w參與使件等有關(guān)。一般說來,煤塵爆炸的下限濃度為10~煤塵MH中國煤化工可以看出可燃?xì)怏w濃度50g/m2 ,上限濃度為1000~ 2000g/m。其中爆炸對煤CN MH G作系數(shù)越小.爆炸下限.力最強(qiáng)的濃度范圍為300~500g/m'。當(dāng)在煤塵中越低,越容易爆炸。作者簡介:賀軍,男,1975年出生,大學(xué)本科學(xué)歷,工程師,現(xiàn)從事在線分析儀表技術(shù)管理工作。E-mail :dthejun@ sina .com.102分析儀器2014年第1期表1 可燃?xì)怏w濃度對煤塵爆炸下限的影響可燃?xì)怏w濃度(% )00. 500.751.01.502.03.04.00.600.500. 350. 250.05(2)空氣中氧的含量高時,點(diǎn)燃煤塵的溫度可3煤粉防爆方案以降低;氧的含量低時,點(diǎn)燃煤塵困難,當(dāng)氧含量低于17%時,煤塵就不再爆炸。煤塵的爆炸壓力也隨防范煤粉爆炸的措施應(yīng)著眼于發(fā)爆的條件:控空氣中含氧的多少而不同。含氧高,爆炸壓力高;制粉塵濃度;杜絕起燃點(diǎn);降低空氣中氧的濃度;采含氧低,爆炸壓力低。氣化爐內(nèi)以純氧作為助燃取有效降塵措施;建立預(yù)報系統(tǒng);設(shè)置爆炸壓力泄劑,隨時都有泄露的可能。褐煤本身就含氧量高,放口等。此外,建立規(guī)章制度,落實(shí)管理措施也是容易自燃。非常必要的。(3)煤塵爆炸是在高溫或一定點(diǎn)火能的熱源作控制粉塵濃度首先要準(zhǔn)確檢測煤粉濃度。目用下,空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應(yīng)過程,是前測定粉塵方法有5種:(1 )濾膜采樣稱重法;(2)光一種非常復(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。煤粉為可燃物質(zhì),乙類學(xué)透射法;(3 )光學(xué)散射法;(4 )B射線法;(5 )電子探火災(zāi)危險品,煤塵具燃爆性,著火點(diǎn)在300°C ~針法等。根據(jù)粉塵爆炸下限最低約10 g/m2和工廠500°C之間,爆炸下限濃度34 g/m2 ~47g/m3 (粉塵裝置防爆區(qū)域設(shè)備防爆要求,濾膜采樣稱重法為國平均粒徑:5μm~ 10pum)。 高溫表面堆積粉塵(5mm標(biāo)檢測方法,不能夠?qū)崿F(xiàn)在線連續(xù)測量,不適用于厚)的引燃溫度225°C ~ 285°C ,云狀粉塵的引燃溫.氣化爐煤粉檢測。光學(xué)法對低量程的測量比較適度580°C ~ ~610°C。點(diǎn)燃煤塵云造成煤塵爆炸,必須宜,對高濃度粉塵無法進(jìn)行準(zhǔn)確測量并且儀表本身有一個達(dá)到或超過最低點(diǎn)燃溫度和能量的引爆熱很難做到防爆,也不符合要求。電子探針法即靜電源。引爆熱源的溫度越高,能量越大,越容易點(diǎn)燃法能夠滿足要求,相對優(yōu)勢較大,靜電法具有以下煤塵云,而且煤塵初爆的強(qiáng)度也越大;反之溫度越優(yōu)點(diǎn):(1 )安裝簡便,無需對中;(2 )可以測量非常小.低,能量越小,越難以點(diǎn)燃煤塵云,即使引起爆炸，的顆粒;(3 )不受振動影響;(4 )粉塵的顏色不影響初始爆炸的強(qiáng)度也越小。煤塵的引燃溫度變化范測量;(5)沒有光學(xué)窗口需要保持干凈;(6)小水滴圍較大,它隨著煤塵性質(zhì)、濃度及環(huán)境條件的不同不會影響測量;(7 )探頭.上的沾附不影響測量;(8)而變化。煤塵爆炸的最小點(diǎn)火能為4. 5~40mj。這智能算法可以濾除干擾信號;(9)可測量范圍廣。樣的溫度條件,幾乎- - 切火源均可達(dá)到。經(jīng)過多方論證最終我們選用靜電法測量粉塵,以下其它比如粒度對爆炸性的影響極大,氣化爐采為我公 司選用的英國PCME公司CNX800S。其動用煤粉噴吹技術(shù),要求煤粉粒度10μm以下,這樣也態(tài) 電荷測量原理見圖1。加大了煤粉爆炸的可能性。--般說來,煤塵的可燃AirParicle Flow揮發(fā)分含量越高,爆炸性越強(qiáng),即煤化作用程度低Stack/Duct的煤,其煤塵的爆炸性強(qiáng)，隨煤化作用程度的增高●而爆炸性減弱。褐煤由于它富含揮發(fā)份,在水分含量低的條件下也很容易自燃,所以我們使用的褐煤Sensor屬于爆炸性極強(qiáng)的危險物質(zhì)。水分能降低煤塵的Unit爆炸性,因?yàn)樗奈鼰崮芰Υ?能促使細(xì)微塵粒聚中國煤化工To結(jié)為較大的顆粒,減少塵粒的總表面積,同時還能Control降低落塵的飛揚(yáng)能力。為了達(dá)到殼牌氣化爐燃燒MHCNMHG↓ Conti要求,我們對褐煤進(jìn)行了干燥和磨煤工序,水分含|●T量降到5%左右,因此增強(qiáng)了褐煤的爆炸特性。圖1動態(tài)電荷示意 圖2014年第1期分析儀器當(dāng)探桿被安裝在管道的時候，空氣流中的顆粒流動速度可達(dá)到1~ 2m/s ,比之于機(jī)械力作用產(chǎn)生物與探桿發(fā)生撞擊或者摩擦,此時會產(chǎn)生感應(yīng)電的速度、熱運(yùn)動擴(kuò)散速度和重力沉降速高得多,完荷,管道中的顆粒物是按照規(guī)律分布的,這樣產(chǎn)生全可以忽略重力、機(jī)械力以及布朗運(yùn)動的作用。根的感應(yīng)電流與顆粒物濃度成比例。與靜電摩擦系據(jù)以上粉塵運(yùn)動特性,如果發(fā)生泄露,粉塵很容易統(tǒng)不同,動態(tài)電荷系統(tǒng)過濾出在顆粒物撞擊過程中就擴(kuò)散到四周,所以對于測塵點(diǎn)的選擇可以采用點(diǎn)產(chǎn)生的直流信號,在這--過程中,能保證測量的質(zhì)型方式進(jìn)行煤粉監(jiān)測，在空間布點(diǎn)上同時采用對角量不受探桿粘附污染物的影響,否則此影響將會導(dǎo)線錯開- -定角度方式設(shè)置監(jiān)測點(diǎn);為了提高煤粉監(jiān)致零漂和校準(zhǔn)漂移。電荷動態(tài)測量原理的優(yōu)點(diǎn)是測的可靠性,我們在相關(guān)樓層還設(shè)置了圖像監(jiān)測系檢測范圍廣,很低濃度的顆粒物仍可以被測出。電統(tǒng)來監(jiān)控煤粉泄漏,- .旦發(fā)現(xiàn)有泄漏也可采用手動荷動態(tài)測量技術(shù)也可使用專利絕緣探頭，更加適合方式啟動消防噴霧系統(tǒng)。在采用靜電粉塵檢測儀在濕度高的條件下應(yīng)用(在處理或者噴干后),且此監(jiān)測時,為了保證粉塵儀測量需要煤粉流動的要應(yīng)用伴隨高性能的有傳導(dǎo)性粉塵負(fù)荷。CNX800S求,特意設(shè)置了一個取樣系統(tǒng),做了一個直30em、長精度:土1%的測量值;測量范圍:0.1mg/m*~1米的風(fēng)筒,在風(fēng)筒的一-端安裝--臺防爆軸流風(fēng)機(jī)1 kg/m2 ;響應(yīng)時間:ls ,完全滿足現(xiàn)場泄露檢測。用于粉塵的采集,另--端采用喇叭口的形式盡量擴(kuò)煤粉一旦泄露,粉塵依靠熱運(yùn)動和重力作用而大采樣的空間,這樣滿足了測量要求又可擴(kuò)大采樣得到的運(yùn)動速度很小,不能成為粉塵擴(kuò)散和飛揚(yáng)的范圍,當(dāng)系統(tǒng)檢測到粉塵泄露,就立即停止框架內(nèi)主要原因，只是在粉塵粒子小于0. 5μm的情況下才通 風(fēng)設(shè)施運(yùn)行，防止粉塵的進(jìn)- -步擴(kuò)散,同時啟動有意義。那么粉塵的擴(kuò)散和飛揚(yáng)只能由室內(nèi)和設(shè)水噴霧降塵,這樣就可有效防止爆炸的發(fā)生。備內(nèi)部的空氣流動而產(chǎn)生。因而粉塵本身沒有離CNX80OS粉塵儀具有強(qiáng)大的通訊功能,- -臺處理單開空氣的作用力而獨(dú)立運(yùn)動的能力,只能隨風(fēng)飄元最大帶64個檢測器的功能,為了保證系統(tǒng)可靠揚(yáng),這就說明在這些作用力中,起著決定性作用的性,我們在配置時設(shè)置了檢測分站,這樣既提高了是空氣的流動。室內(nèi)的空氣流動速度,-般控制在檢測可靠性同時又取得了經(jīng)濟(jì)性,具體布置和配置0.2~0.5m/s間,通過送風(fēng)裝置送人車間內(nèi)的空氣見圖2。0米粉塵檢測78米粉塵檢測85米粉塵檢測92米粉塵檢測(設(shè)2個監(jiān)測點(diǎn))(設(shè)3個監(jiān)測點(diǎn))檢測分站↓粉塵儀中央控制單元上位機(jī)TT風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)PLC (設(shè)手動按鈕)消防水噴霧系統(tǒng)中國煤化工圖2煤氣化框架粉塵檢MHCNMHG對于我們的檢測系統(tǒng),確定量程為0~ 10g/m2 ，示濃度,并通過PLC自動聯(lián)鎖驅(qū)動現(xiàn)場的水噴霧系按照爆炸下限的25%設(shè)置高報5g/m2,高高報為統(tǒng),同時還具有手動啟停噴霧系統(tǒng)功能。8g/m3 ,檢測器檢測信號信號在氣體檢測系統(tǒng)中顯104分析儀器2014年第1期應(yīng)該加大對這方面的投資研究,開發(fā)出合適的應(yīng)用4結(jié)論產(chǎn)品。(1 )煤粉檢測和防爆工程需要相關(guān)部門和行業(yè)(4 )對于氣化爐粉塵防爆測量檢測,國家沒有共同努力。本文只是對煤粉檢測方面進(jìn)行闡述,針相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),相關(guān)部門應(yīng)盡快出臺相關(guān)法律法規(guī)和對如何防止煤粉泄露,以及具體的除塵方式都未進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。行論述。粉塵爆炸事故隨年呈起伏前進(jìn)的趨勢說粉塵爆炸事故特點(diǎn)容易造成人們思想麻痹,但明當(dāng)生產(chǎn)發(fā)展而防護(hù)意識與措施沒跟上時,爆炸事偶發(fā)的特大事故又時刻提醒我們粉塵爆炸事故不故及嚴(yán)重性將增大,加強(qiáng)防護(hù)措施后又使爆炸頻率容忽視,需要我們重視預(yù)防,警鐘長鳴。降低。本文有些相關(guān)數(shù)據(jù)參照了礦井等研究數(shù)據(jù)。參考文獻(xiàn)(2)目前我們采用空間檢測布點(diǎn)方式,其可靠.性還有待相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)佐證,相關(guān)自動控制系統(tǒng)的[1]煤礦重大瓦斯煤塵爆炸事故預(yù)測與控制技術(shù)手冊.吉安全性和可靠性也有待進(jìn)--步的試驗(yàn)。如何提高林:銀聲音像出版社, 2004.整個檢測和控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,都是我們以后應(yīng)關(guān)[2]司榮軍王春秋.瓦斯對煤塵爆炸特性影響的實(shí)驗(yàn)研究.中國安全科學(xué)學(xué)報,2006 ,12.注和研究的課題。收稿日期:2013-06-07(3)采用進(jìn)口設(shè)備投資大成本高,國內(nèi)企業(yè)也中國煤化工MHCNMHG