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高温风机爆炸原因分析和预防措施探讨

发表时间:2020-07-09 11:20:12

                          高温风机爆炸原因分析和预防措施探讨

                                                

                                               付孟古   广州花都水泥有限公司(510820)




高温风机是水泥厂熟料生产系统的主要设备之一,它的 作用是输送窑尾废气。由于高温风机是在高速度、高温度、含 粉尘的恶劣条件下长期连续运行,安全威胁较大,一旦发生故 障或事故,将导致整条熟料生产线停产,所以,高温风机的安 全运行是个十分重要的问题。一般情况下,髙温风机发生重大 事故的几率较小,但在特定条件下,髙温风机可能产生诸如爆 炸之类的重大事故。我公司2#窑生产线窑尾W6-29N021.5 高温风机在1995年曾发生一次爆炸,设备受到严重破坏:底 架跷曲变形,地脚螺栓拉断,风机轴承座破裂,上下机壳连接 螺栓大部分崩裂飞散,机壳裂缝长达数米,叶轮破裂成数块, 风机主轴弯曲变形,实际上风机已破碎解体,无法修复,只能 购置新机,重新安装,导致整条生产线停产20天,直接经济损 失约四十万元,并减产熟料约HOOOt,损失惨重。

1,爆炸原因分析

任何生产设备发生燃烧爆炸,必须同时具备三个条件,缺 一不可。这三个条件是:易燃易爆物质,氧气和火源。在回转窑 正常运转操作时,这三个条件一般不会同时存在,但是,当回转 窑热工制度不稳定,操作不正常时,这三个条件就可能同时存 在,2#高温风机爆炸时即为三个条件同时存在。

1.1存在易燃易爆物质

高温风机是用来输送窑内废气的,机壳内总是有大量废 气通过,而废气的组成成份和浓度含量与回转窑的燃烧有着 直接的、十分紧密的联系。从理论上说,当喷入回转窑的煤粉 过多、空气量不足、燃烧温度低,煤粉与空气混合不充分时造 成不完全燃烧,生成大量的可燃易爆气体CO,还可能产生容 易氧化的活性物质,如:氢和甲烷等等。这些活性物质燃点低, 即使一氧化碳含量较低,也可能发生燃烧爆炸。

另外,由于不完全燃烧,从预热器排出进入高温风机的废 气中,还存在有微细的固体碳粒子煤粉尘,当煤粉尘粒度小于 75|1、挥发分大于20%、浓度大于20g/m3时,爆炸危险性很 大,而且随着废气温度升高,含氧量增加和压力增大,爆炸危 险性迅速增大。

据查,2#高温风机在爆炸前一段时间,热工制度很不稳 定,操作不太正常,烟囱常常冒黑烟,“跑煤”现象较多,而且查 阅当时的煤粉化验数据,入窑煤粉细度为80上筛余7%左右, 小于75卬的煤粉尘自然不少,而且,其挥发份常常为25%左 右。以上情况表明,机壳内存在多种气体易燃易爆物质和固体 微粒易燃易爆物质。

1.2存在着足够的氧气

根据有关资料,氧气浓度小于6%无爆炸危险,含氧量增 大,燃爆危险也随之增大,含氧量达到或超过14% ,燃爆危险 很大,极可能发生爆炸。

在热工制度稳定,回转窑正常操作的情况下,窑尾废气基 本上是惰性气体,含氧量按体积而言一般低于4%至6%。

2#窑在爆炸前一段时间,热工制度很不稳定,经了解当时 窑尾废气含氧量一般为8% ~ 10%,少数时候超过10%。因为 回转窑是负压操作,预热器、风管、高温风机内的废气都是负 压,由于窑尾固定摩擦环和活动摩擦环间隙大、密封不良,预 热器捅料口、翻板阀风管法兰等处接触或连接不严密,同时由 于2#高温风机在爆炸前热风管内废气曾发生燃烧,造成构件 变形,上下机壳接合面贴合不紧,形成空隙,而且风机主轴两 端密封遭受破坏,所有这些因素均造成漏风,外界新鲜空气不 断进入高温风机,使含氧量大增加,具备了助燃条件,其数值 达到甚至超过燃爆下限。

1.3存在着火源

高温风机机壳内存在两方面着火源

1.3. 1存在自然着火源

机壳内既有易燃易爆气体CO,又有氢和甲烷等活性气 体,这些活性气体燃点低,引燃后可以释放岀极大的能量。此 外,机壳内还有悬浮在废气中极易燃烧的碳粒子煤粉尘,这些 物质在一定温度中不用明火就可以自燃。我厂高温风机工作 温度为<350Y,但据调査2#高温风机爆炸前一段时间,废气 温度常常超过工作温度允许值,短时间甚至超过450Y由于燃 烧爆炸浓度下限随温度升高而降低,在超过工作温度的情况 下,自燃成为爆炸的火源。

1.3. 2存在着摩擦起火的着火源

2#高温风机和热风管内在爆炸前曾发生过一次起火燃 烧,机壳和热风管都被烧红,构件变形,零件间的相对位置或 间隙不再具有设计规定的数值,主轴叶轮组的动平衡受到破 坏,运转时,振动剧烈,在远离风机近10m的地面已能感觉到风 机的振动,由于没有及时消除振动源,振动越来越剧烈,有可能 当振动频率与叶轮组的固有频率相同时产生共振动,使叶轮组破坏碎裂,碰撞形成火花。也有可能在振动没有达到共振频率 时,受偏心力作用摇摇晃晃转动的叶轮在高速旋转中与其它变 形的零件碰撞摩擦产生火花,引燃在机壳内的易燃易爆物质。

综上所述,2#高温风机内存在爆炸所必要的三个条件同 时存在的可能和现实,所以产生了爆炸。

2.预防爆炸措施

由于生产设备的爆炸只有在三个条件同时都存在的条件 下才可能发生,所以,如果回转窑的燃烧情况良好,热工制度 稳定,看火工、岗位工、巡检工素质高,责任心强,再科学利用 灵敏可靠的检测仪表,加强设备维修,提高完好状况,高温风 机的爆炸是完全可以避免的。

建议釆取以下预防措施:

2.1提高看火工的素质,改善回转窑的工艺操作,稳定热工制 度,避免煤粉不完全燃烧是防止爆炸事故的关键措施。要从提 高思想素质和技术素质两方面着手,既加强责任心,又提高操 作水平,严格按操作规程和规定的参数操作,在增大煤粉供给 的时候要十分谨慎,切忌在热工制度尚不稳定时急于提高窑 温增大喂煤量。当仪表显示废气中的易燃易爆物质如CO和 氧气达到一定数值时,应减少喂煤量或停窑。

2.2控制煤粉成份、粒度和浓度

影响易燃易爆物质的因素较多,为避免燃爆,要严格控制 入窑煤粉的挥发分、细度和窑尾废气中煤粉尘的浓度。

资料表明,通常挥发分小于10%的煤粉没有爆炸危险, 挥发分越大燃爆危险越大,当挥发分大于20%时,燃爆可能 性大大增加。据资料,我公司入窑煤粉的挥发分一般都大于 20% ,大多都在24% ~ 26%左右,为了消除燃爆隐患,建议采 购挥发分低于20%的烟煤,或在高挥发分煤粉中掺入低挥发 分的煤粉,使入窑煤粉的挥发分控制在20%以下。

资料表明,煤粉细度大于0. 1mm时爆炸可能性小,煤粉越细 越容易自燃爆炸,煤粉粒度小于75诉时比较危险。为了消除燃爆 危险,建议适当加大煤粉粒度,尽量控制在80p. -90^或稍大。

煤粉浓度是燃爆的重要条件。实践证明,煤粉燃爆的最低 浓度下限为20~30g/m',因此,要尽量避免入窑煤粉的不完 全燃烧,发生不完全燃烧时应减少喂煤量,增大入窑空气总 量,使煤粉与空气均匀混合充分燃烧,使窑尾废气中的煤粉尘 浓度小于20g/m3,消除煤粉尘浓度方面的燃爆隐患。

2.3依靠可靠的仪器监测窑尾废气的控制设备运转

为避免发生燃爆事故,要依靠CO分析仪、氧气分析仪和 温度测定仪等可靠准确的仪表对窑尾废气中的C0、氧气和温 度进行监测,并根据数据变化调整操作。

co分析仪是显示人窑煤粉是否完全燃烧的有效仪表, co分析仪不但要与声光信号设施和电收尘高压电源联锁,也 要与窑的喷煤供料系统联锁。当窑尾废气中co含量达到 1.5%时应能自动发出灯光和声音信号,引超操作人员注意。 当CO含量达到4%时,窑的喷煤供料系统应自动停止喷煤人 窑,并停止生料入窑。

氧分析仪是检测窑尾废气含氧量的有效仪表,和CO分析 仪一样,氧分析仪除了应与声光信号设施、电收尘高压电源联 锁外,也要与窑的喷煤供料系统联锁。当窑尾废气中氧气含量 达到8%时发出声光报警信号,氧气含量达到12%时自动切断 电收尘器高压电源,达到14%时自动切断煤粉和生料供给。

在高温风机进风口前应安装温度测定仪表,并与安装在 窑头控制室的温度控制器联锁,当窑尾废气温度达到450Y时 切断煤粉和生料供给,消除燃爆隐患。

2.4加强高温风机维护检修,保证风机正常运转

风机长期在高温度、高速度、高粉尘的恶劣条件下工作,所 以,应该特别注意加强维护检修。要保证联接零件的牢固联接, 保证密封部位的可靠密封,不漏风、不漏油、不让新鲜空气进入 机壳增加含氧量。要保证高温风机的良好润滑,做到油路畅通、 油质合格、油量充足,更要保证叶轮转子组的动平衡。每季度或 至少每半年要清理一次叶轮上粘结的粉尘,避免因叶轮重心偏 移造成振动,要经常用测振仪检查叶轮转子组的振动情况,当风 机主轴两端轴承振幅达到0. 150mm时,应每天加强观察检测, 密切注意变化情况。当风机两端轴承振幅达到0. 25mm时,应停 机检修,找岀破坏动平衡的原因,更换磨损超差的轴承,消除振 动源。釆取有效措施恢复叶轮转子组的动平衡,避免零件间不应 有的磨擦或碰撞,保证高温风机正常运转。

2.5搞好检测仪表的维修校正、确保准确灵敏可靠

利用窑尾废气仪表检测废气成份含量,并根据检测数据 调整操作是防止燃爆事故发生的有效手段。为了防患于未然, 要切实保证CO分析仪、氧气分析仪、温度测定仪、温度控制器 和与之联锁的声光信号装置和其它控制装置数值显示准确, 动作灵敏可靠,如有故障,应及时修理和校正,避免误操作、误 动作或不显示、不动作。

3.结束语

我公司2#高温风机爆炸后,吸取了教训。从努力提高职工 素质入手,严格执行操作规程,稳定热工制度,科学使用检测 仪表,进一步搞好设备维修,提高完好状况。五年来,2台高温 风机运转正常,未再发生事故。实践证明,只要思想重视,措施 得力,高温风机的爆炸是完全可以避免的。



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