煤粉仓火灾事故的预防和处置

作者：朱华

来源：《中国房地产业》 2017年第6期

文/ 朱华 河南省巩义市公安消防大队 河南巩义 451200

【摘要】某厂2016 年9 月份煤粉仓发生燃爆，作者参加了火灾扑救和事故原因调查。了解到本市存在大量的煤粉加工企业，由于企业不重视煤粉仓的火灾防控，人防、物防、技防措施都无法有效防控火灾。作者就根据实例进行深入分析，对煤粉仓火灾事故的原因进行深入探 讨，并提出相应对策。

【关键词】火灾；煤粉仓；自燃；分析

煤粉是钢铁冶炼、铸件制造等工业生产不可缺少的元素，属于易燃易爆的物质，煤粉仓是煤粉燃料的中转站，也是火灾高发区。在生产过程中仓内积聚的煤粉容易缓慢自燃，突然爆燃，发生事故后扑救难度大，容易造成人员伤亡和煤磨系统设备损坏，严重影响生产，并造成重大的经济损失。本文就煤粉仓爆炸原因进行分析、并提出火灾防范和扑救措施。

1、煤粉燃烧和爆炸的原因

1.1 煤粉燃烧和爆炸的条件·煤粉在制作过程中能否产生爆炸，与煤粉的浓度、细度、挥发分含量有关。煤粉比表面积大，积聚大量积聚在仓内，与空气接触后容易氧化和自燃。（1）煤粉的浓度。煤粉和空气混合到一定浓度时会因明火或煤粉沉积物自燃而引起爆炸。但只要多灰、多水、挥发分小于10% 煤粉就不易爆炸。（2）煤粉细度。煤粉越细，爆炸危险性越大。对于烟煤，其粒径大于0.1mm 时几乎不会发生爆炸；但在煤粉制备过程中，除尘器及管道内积聚的烟煤粉粒，其粒径小于0.833mm 时处于燃爆范围。（3）挥发分含量。挥发分高，产生爆炸可能性大。对于无烟煤，因其挥发分小于10％，一般可不考虑其爆炸性。但当挥发分大于25％时，爆炸危险性增大；挥发分愈高，爆炸危险性越大。

1.2 氧气浓度

燃料要充分燃烧，要有充足的氧气。通常若氧气的浓度小于14％，煤粉不能继续燃烧；但若氧气的浓度在16％以上，就易引起燃爆事故。注意当煤粉烘干介质采用熟料冷却机的热风时，因其氧含量约为21％，须采取配套的防燃爆措施。多起事故总结：煤粉制备中在没有安全防护的情况下开仓卸煤，煤粉仓内氧含量陡增，极易产生燃爆，伤害工人。

1.3 引燃( 爆) 能量

煤粉制备中，引燃( 爆) 能量就是火花或明火； 而浓度范围在1200 ～ 20009 ／ m3之间，在这一浓度范围其火源隐患主要有：(1) 烘干热风带来的火源；(2) 长期堆积的煤粉氧化后使局部温度升高而自燃起火；(3) 系统固静电积累引起的火花；(4) 其它外部火源。如果煤粉料层堆积较厚，煤粉会在较低的温度下发生自燃。当达到煤粉的着火温度时，会急剧燃烧，若热量不能及时散发，会产生爆炸。因此在煤粉制备系统中，必须严格控制有关部位的温度指标。如煤磨入口热风温度应小于300℃，煤磨出口气粉混合物的温度应控制在高于露点30—50℃范围内。此外，气粉混合物流速也应控制在合适的范围。因为若流速过低，气粉流动不畅，会产生沉积而引起自燃；流速过高，会引起静电火花而导致煤粉爆炸。

2、煤粉仓火灾事故的预防

依据煤粉仓的燃烧和爆炸条件，在火灾事故防控中我们只要控制三个条件中的一条，爆炸便不会发生。所以预防煤粉仓爆炸的措施也主要是从以下三条入手。

2.1 降低煤粉仓内可燃气体浓度

控制煤粉仓中的瓦斯等烷烃气体是煤粉在升温过程中解析、氧化分解而来的可燃气体。煤粉仓内的主要可燃气体CO 的来源有两处：①煤粉在仓内低温氧化产生；②熟料煅烧过程中，由输送给煤磨的热源带入。所以预防的措施至少要有以下几条：(1) 抽风设备要在煤粉仓锥体和项部产生的高温混合可燃气体时能够及时排出，确保其浓度控制在报警设定指标以内；(2) 保证搅拌设备正常运转以使煤粉在仓内不留死角，不为煤粉提供足够长的氧化时间。

2.2 烘干热源温度的控制措施

煤磨的供热有一定的温度变化范围，这就要求负压下的热风速度和供给量也要有一个变化范围，所以输送给煤磨的热源必须有一个内锥体设计合理的沉降室( 干扰式分离器)，使其热风中带火星尘粒能够在其内部旋转并被有效收留，防止火源进入煤磨内。同时，进风管道与沉降室的连接处要偏离沉降室筒体中心线，这有利于热风在沉降室内能够产生较好的旋流状态。

至于管道本身，也应设计成带一定角度防止大颗粒火星料进入煤磨。实验数据表明，煤炭在常温下就有CO 出现，其量随着煤温的升高而急剧上升，一旦超过自热的临界温度(60 ～ 800℃ )，煤温急剧地上升，特别在自燃过程中( 烟煤着火点为320--380℃ )，CO 产生的量较多、产生的速度较快。所以煤磨出磨风温在( 烟) 煤质比较干燥、挥发分较高、灰分较低30％的情况下，要小于60℃。实验证明，在CO 呈缓慢增加现象时，说明煤的自热温度还在100℃以下；如果增加得比较快，那么可能就是100 ～ 160℃之间：如果是急剧上升，那么就可能在160℃以上了，并且很快就会发展到明火燃烧。

2.3 氧气浓度的控制措施

在确认煤粉仓热电偶没有故障的情况下，一旦温度超过报警设定值60℃，并且有上升趋势，应立即启动应急预案，止煤停磨对煤粉仓进行安全处理。处理方案可参考如下：第一步：关闭烘干热风阀门，止煤、停煤磨，开始排空煤粉仓工作( 此时窑投料量应随煤仓吨位和转子负荷率下降而逐渐减少)，无关人员撤离到安全地带。

第二步：仓内煤粉还剩下正常仓重的l/3时，关闭煤仓锥体压缩空气吹风阀，停止向仓内供风，减少氧气浓度，观察各热电偶温度升高情况，并做好记录。煤粉仓位下降的过程中，一般仓内温度还将继续升高。当快要达到80℃时，关停煤粉仓小袋收尘器和煤磨系统主排风机，迅速向仓内喷入高压二氧化碳气体，继续观察仓温。如果仓温还在高位或通二氧化碳气体管道表面的凝霜消退，说明二氧化碳的气体量不够，或者前面喷入的气体已用完，此时需要重新继续喷灌，直到煤粉仓温度下降到不超过环境温度lO℃以内时，方可重新开启煤磨生产。在这里务必强调一点，即煤粉仓温度虽然在下降，但如果不低于自热临界温度60℃就重新开磨制备煤粉，以此希望用低温煤粉来降低仓温，可能照样会发生爆炸事故! 因开启风机后，可能将喷入仓内的二氧化碳气体排出，同时将新鲜空气带入，煤粉可能重新产生自燃现象，而新制备的煤粉弥漫悬浮于仓内整个空间，极易释放出可燃成份，从而改变了气体发生爆炸的下位界限，一旦同时具备了爆炸的三个条件，爆炸是不可避免的。

3、煤粉仓火灾事故的处理

3.1 隔绝空气降低氧浓度。发现仓内温度升高或者着火要将氮气通过胶管充入煤粉仓内，不要过于靠近煤粉表面，以免扰动静态的煤粉，引起爆炸。既起到了隔绝空气的作用，又迅速降低了煤粉表面温度。

3.2 外部降温降低仓内温度。发现着火要对煤粉仓的表面壳体喷水降温，表面壳体保持湿润，利于水分的蒸发，有助于煤粉热量的散失。待煤粉仓壳体温度正常稳定，不再有燃烧迹象时，提前开磨，在无热风条件下生产部分煤粉，继续存储，并正常使用。

3.3 仓内喷水直接灭火降温。将雾化较好的水通过防爆阀，尽量均匀向仓内喷洒，水分在煤粉表面得到蒸发，降温效果会非常显著。但不可用水流直接喷洒，这样回转窑点火升温时煤粉使用会非常困难。

3.4 加强监控提前处置。在煤粉仓上部增加一个测温点，便于掌握仓内煤粉温度是否得到控制和变化。出现临时性停止生产超过12h，中控操作员应密切注意煤粉仓温度的变化，出现高温和着火要每隔4 小时投入半瓶液态氮气，并将两个煤粉输入口密封，壳体开始洒水。

结语：

4.1 企业在重新启用煤粉制备和储存系统时，必须清理易积煤的死角，要对工人的操作规程和安全防范措施进行再强调再学习。确保发生火灾能够及时处置，灭早、灭小。

4.2 煤粉仓的火灾事故，要提前预警，及时处理。企业要开展经常性的应急演练，特别对于煤粉制备系统不得马虎，岗位人员要熟知设备故障征兆，发现问题，要正确分析原因，迅速拿出意见，采取行动，以保障人员安全。

4.3 火灾事故预防为主。处理煤粉仓着火不是最佳办法，企业加强物防和技防手段防范火灾，一线工人在平时操作中要严格按规程操作，确保不发生火灾。

参考文献：

[1] 邹德普. 引起制粉系统煤粉的原因探讨[ Ｊ ]. 东北电力技术.

[2] 吕新锋，郑大鹏. 煤粉仓着火的处理经验[ Ｊ ]. 新世纪水泥导报.

[3] 中文军，王广强，靳军. 谈煤粉仓的爆炸及预防处理措施[ Ｊ ]. 四川水泥 .