噴煤入口CO/O2在線監(jiān)測系統(tǒng)

隨著國家對安全生產(chǎn)的逐步重視，各種的安全生產(chǎn)保障和監(jiān)控手段越來越嚴(yán)格和規(guī)范，在水泥、火電等行業(yè)，煤粉作為生產(chǎn)燃料應(yīng)用非常的廣泛，煤粉倉安全就變得尤為重要。

煤粉倉的安全問題主要來自CO可燃?xì)獗ê头蹓m爆炸兩種安全隱患；燃煤經(jīng)過磨煤機(jī)制粉時會產(chǎn)生大量的CO氣體， 如果磨煤機(jī)中CO濃度過高，遇到高溫或者機(jī)械摩擦的火花會燃燒甚至爆炸；煤粉顆粒非常的細(xì)具有很大的表面積，當(dāng)煤粉表面吸附大量的空氣后形成混合物，這樣積存的煤粉受空氣中氧的作用，容易氧化放出熱量，當(dāng)散熱條件不好時會使溫度急劇上升，引發(fā)周圍氣粉混合物爆燃導(dǎo)致粉塵爆炸。

磨煤機(jī)煤粉倉氣體分析系統(tǒng)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范：

根據(jù)國家應(yīng)急管理部2022年10月20日發(fā)布的，關(guān)于“關(guān)于公開征求《建材行業(yè)安全生產(chǎn)術(shù)語（征求意見稿）》等7項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)意見的函”中“4.水泥工廠煤粉制備系統(tǒng)防火防爆安全規(guī)程（征求意見稿）和編制說明”一文中明確提出了，建議在磨煤進(jìn)出風(fēng)管、煤粉倉、除塵器等位置安裝CO在線監(jiān)測系統(tǒng)。

影響煤粉爆炸的要緊成分

通過對煤粉特征及爆炸道理的剖析，在剖析大量數(shù)量的條件下，根據(jù)生產(chǎn)實際和實驗研究，證明影響煤粉爆炸的要緊成分有以下5點。

（1）煤粉的揮發(fā)分。普通來講，揮發(fā)分越高、發(fā)燒量越高、活性越高、活化能越低，越容易爆炸。揮發(fā)分Vdaf＜6.5%，煤粉幾乎不爆炸，Vdaf＞25%時煤粉就容易發(fā)生自燃，爆炸的兇險性增強(qiáng)。煤粉的揮發(fā)性和爆炸特征之間的對應(yīng)關(guān)系見表1。

當(dāng)前，煤粉倉很棘手的問題就是怎樣以免燃燒和爆炸。多數(shù)人把煤粉倉爆炸的原因僅僅歸咎于一氧化碳（CO）氣體上，是失之左袒的，更有甚者，把煤粉倉內(nèi)可燃?xì)怏w的爆炸和煤塵爆炸等量齊觀，而事實上，可燃?xì)怏w的爆炸和煤塵爆炸是兩個差別的概念。

煤粉特征及爆炸機(jī)理

煤粉是經(jīng)過制粉體系機(jī)器破碎、篩分、干枯磨制后的燃料，是由尺寸差別、風(fēng)格不規(guī)律的顆粒所構(gòu)成。煤粉的密度較小，新磨制的煤粉集會密度僅為0.45~0.50t/m?。煤粉顆粒很細(xì)，單位品格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(jié)合在一起形成混合物，具有和流體一樣的性質(zhì)。煤粉爆炸是煤粉和助燃?xì)怏w（氧氣或空氣）的快速化學(xué)反應(yīng)。由于剛磨制的煤粉粒子帶有極性相像的靜電荷，具有吸附大量空氣的才氣，比表面積能量過大，處于一種不鞏固狀態(tài)。這樣積蓄的煤粉受空氣中氧的好處，容易氧化放出熱量。當(dāng)散熱條件欠好時，放出的熱一時無法散開，促使溫度急劇上升，引發(fā)四周氣粉混合物爆燃，在短時間內(nèi)即可導(dǎo)致煤粉的爆炸，很大的爆炸壓力可抵達(dá)0.250~0.313MPa。

概述

本過程氣體分析成套系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)）是磨煤過程中產(chǎn)生的煤煙氣，一氧化碳分析儀器與取樣預(yù)處理裝置及其附屬的應(yīng)用保障部分（標(biāo)準(zhǔn)氣）；通過針對現(xiàn)場應(yīng)用條件和工藝氣樣條件的系統(tǒng)設(shè)計，所實現(xiàn)的正確匹配與合理組合，使一氧化碳分析儀器能很好適應(yīng)電廠項目磨煤過程中產(chǎn)生氣體分析的特殊工藝條件。系統(tǒng)能自動、連續(xù)、準(zhǔn)確、可靠地分析磨煤過程中產(chǎn)生煤煙氣中一氧化碳的濃度含量。

因為在煤粉磨制過程中會由于摩擦產(chǎn)生火花或自燃等情況，導(dǎo)致磨煤機(jī)系統(tǒng)的燃燒或爆炸。因此CO一氧化碳含量、O2氧氣含量是燃煤鍋爐磨煤機(jī)內(nèi)防爆的一個重要指標(biāo)。一般需要同時分析co一氧化碳和o2氧氣的含量，co一般在0-3000ppm左右，o2一般為0-25%vol常量氧。
監(jiān)測磨煤機(jī)CO的濃度通常采用紅外或激光CO分析儀，采用高精度NDIR非分光紅外技術(shù)，可有效檢測ppm-vol級別的co含量。O2氧氣可視現(xiàn)場情況選用電化學(xué)或激光原理進(jìn)行檢測。

根據(jù)煤粉爆炸的機(jī)理，進(jìn)入磨煤機(jī)的熱空氣與原煤接觸，使原煤熱分解出CO、CH4、H2等氣體。在室溫下，CO氣體的爆炸極限體積濃度為12.5% ~ 74%，著火溫度為609℃，CH4的爆炸極限體積濃度為5% ~ 15%，著火溫度為540℃。此時能量充足的火源會引起燃燒，然后加速揮發(fā)分析引起連鎖反應(yīng)，發(fā)生爆炸。出口溫度越高，磨煤機(jī)內(nèi)部溫度越高，揮發(fā)分分析越多，越容易引起爆炸。

磨煤機(jī)氣體燃爆的主要原因如下:
1、磨煤機(jī)出口溫度過高，磨煤機(jī)分離器出口溫度過高，是爆燃的主要原因；
2、氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)越高，煤粉氧化的產(chǎn)熱速率越快，系統(tǒng)爆炸的可能性越大，尤其是在富氧條件下。
3、磨煤機(jī)通流部分阻力過大，如一次風(fēng)道入口、分離器間隙、出口主管彎頭等。，造成煤粉的堵塞和堆積，導(dǎo)致煤粉自燃。
4、氣體溫度越高，煤粉氧化速度越快，爆炸的可能性越大。
5、熱空氣進(jìn)入磨煤機(jī)后，與原煤接觸，導(dǎo)致原煤熱分解出的CO、CH4、H2等氣體燃燒爆炸。
6、磨煤機(jī)的一些密閉空間，如排渣箱、風(fēng)環(huán)室等。，都是由于密封元件損壞引起的可燃材料長期受熱而著火。
7、煤粉的揮發(fā)分含量也是影響爆炸的重要因素。揮發(fā)物含量越高，爆炸的可能性越大。當(dāng)揮發(fā)物含量小于10%時，沒有危險。當(dāng)揮發(fā)分含量大于20%時，爆炸的可能性大大增加。在實際生產(chǎn)中，煤粉的揮發(fā)分大于20%。另外，當(dāng)氣體中(CO)達(dá)到0.7%時，也是易燃易爆的。
8、一次風(fēng)室刮刀損壞，會導(dǎo)致煤渣落入排渣箱，逐漸堵塞一次風(fēng)室。磨盤與煤的不斷摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致煤爆燃。

一般而言，煤磨機(jī)氣體發(fā)生燃爆的主要原因為煤磨機(jī)出口溫度過高，而發(fā)生燃爆的物質(zhì)除了煤粉之外，還包括可燃易爆氣體氫氣、甲烷和一氧化碳等。在現(xiàn)場安裝使用煤磨機(jī)廠房氣體檢測報警儀器主要就是為了能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)實時在線監(jiān)測煤磨機(jī)泄漏積聚的可燃易爆氣體，防止其發(fā)生爆炸事故。

磨煤機(jī)內(nèi)部CO氣體的分布是均勻的，而溫度的分布是不均勻的，CO氣體的濃度變化比溫度更能真實、全面反應(yīng)磨煤機(jī)內(nèi)部的燃燒情況。事實上CO氣體濃度的增加往往發(fā)生在可視煙火前的1.5h左右，因此在局部溫度開始發(fā)生明顯變化之前，磨煤機(jī)的CO氣體濃度監(jiān)測是防止磨煤機(jī)著火或爆炸的有效手段。
《DLT5203-2005火力發(fā)電廠煤和制粉系統(tǒng)防爆設(shè)計技術(shù)規(guī)程》要求：燃燒爆炸感度和揮發(fā)分較高的煙煤和褐煤采用中速磨或雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)時，宜設(shè)置磨煤機(jī)CO氣體濃度監(jiān)測設(shè)備——CO氣體分析儀。
同時，由于磨煤機(jī)出口煙氣成分復(fù)雜，除了SO2、NOx、CO、CO2、O2等氣體成分外，還含有大量的水分與粉塵，水分對CO濃度的測量結(jié)果有影響，且煙氣粉塵顆粒較大，極易堆積堵塞管路，致使CO分析儀器不能正常工作甚至故障，因此，在進(jìn)行樣氣濃度測量前，需對取樣煙氣進(jìn)行除塵、脫水預(yù)處理，保證磨煤機(jī)出口CO濃度監(jiān)測的連續(xù)性與可靠性。