烟气CO/O2在线监测系统

联系人:郭堃*********** 随着国家对安全生产的逐步重视，各种的安全生产保障和监控手段越来越严格和规范，在水泥、火电等行业，煤粉作为生产燃料应用非常的广泛，煤粉仓安全就变得尤为重要。 煤粉仓的安全问题主要来自CO可燃气爆炸和粉尘爆炸两种安全隐患；燃煤经过磨煤机制粉时会产生大量的CO气体， 如果磨煤机中CO浓度过高，遇到高温或者机械摩擦的火花会燃烧甚至爆炸；煤粉颗粒非常的细具有很大的表面积，当煤粉表面吸附大量的空气后形成混合物，这样积存的煤粉受空气中氧的作用，容易氧化放出热量，当散热条件不好时会使温度急剧上升，引发周围气粉混合物爆燃导致粉尘爆炸。 磨煤机煤粉仓气体分析系统相关国家标准及规范： 根据国家应急管理部2022年10月20日发布的，关于“关于公开征求《建材行业安全生产术语（征求意见稿）》等7项行业标准意见的函”中“4.水泥工厂煤粉制备系统防火防爆安全规程（征求意见稿）和编制说明”一文中明确提出了，建议在磨煤进出风管、煤粉仓、除尘器等位置安装CO在线监测系统。 影响煤粉爆炸的要紧成分 通过对煤粉特征及爆炸道理的剖析，在剖析大量数量的条件下，根据生产实际和实验研究，证明影响煤粉爆炸的要紧成分有以下5点。 （1）煤粉的挥发分。普通来讲，挥发分越高、发烧量越高、活性越高、活化能越低，越容易爆炸。挥发分Vdaf＜6.5%，煤粉几乎不爆炸，Vdaf＞25%时煤粉就容易发生自燃，爆炸的凶险性增强。煤粉的挥发性和爆炸特征之间的对应关系见表1。 当前，煤粉仓很棘手的问题就是怎样以免燃烧和爆炸。多数人把煤粉仓爆炸的原因仅仅归咎于 （CO）气体上，是失之左袒的，更有甚者，把煤粉仓内可燃气体的爆炸和煤尘爆炸等量齐观，而事实上，可燃气体的爆炸和煤尘爆炸是两个差别的概念。 煤粉特征及爆炸机理 煤粉是经过制粉体系机器破碎、筛分、干枯磨制后的燃料，是由尺寸差别、风格不规律的颗粒所构成。煤粉的密度较小，新磨制的煤粉集会密度仅为0.45~0.50t/m?。煤粉颗粒很细，单位品格的煤粉具有较大的表面积，在其表面可吸附大量的空气，因此它和空气结合在一起形成混合物，具有和流体一样的性质。煤粉爆炸是煤粉和助燃气体（氧气或空气）的快速化学反应。由于刚磨制的煤粉粒子带有极性相像的静电荷，具有吸附大量空气的才气，比表面积能量过大，处于一种不巩固状态。这样积蓄的煤粉受空气中氧的好处，容易氧化放出热量。当散热条件欠好时，放出的热一时无法散开，促使温度急剧上升，引发四周气粉混合物爆燃，在短时间内即可导致煤粉的爆炸，很大的爆炸压力可抵达0.250~0.313MPa。 概述 本过程气体分析成套系统（以下简称系统）是磨煤过程中产生的煤烟气， 分析仪器与取样预处理装置及其附属的应用保障部分（标准气）；通过针对现场应用条件和工艺气样条件的系统设计，所实现的正确匹配与合理组合，使 分析仪器能很好适应电厂项目磨煤过程中产生气体分析的特殊工艺条件。系统能自动、连续、准确、可靠地分析磨煤过程中产生煤烟气中 的浓度含量。 因为在煤粉磨制过程中会由于摩擦产生火花或自燃等情况，导致磨煤机系统的燃烧或爆炸。因此CO 含量、O2氧气含量是燃煤锅炉磨煤机内防爆的一个重要指标。一般需要同时分析co 和o2氧气的含量，co一般在0-3000ppm左右，o2一般为0-25%vol常量氧。 监测磨煤机CO的浓度通常采用红外或激光CO分析仪，采用高精度NDIR非分光红外技术，可有效检测ppm-vol级别的co含量。O2氧气可视现场情况选用电化学或激光原理进行检测。 根据煤粉爆炸的机理，进入磨煤机的热空气与原煤接触，使原煤热分解出CO、CH4、H2等气体。在室温下，CO气体的爆炸极限体积浓度为12.5% ~ 74%，着火温度为609℃，CH4的爆炸极限体积浓度为5% ~ 15%，着火温度为540℃。此时能量充足的火源会引起燃烧，然后加速挥发分析引起连锁反应，发生爆炸。出口温度越高，磨煤机内部温度越高，挥发分分析越多，越容易引起爆炸。 磨煤机气体燃爆的主要原因如下: 1、磨煤机出口温度过高，磨煤机分离器出口温度过高，是爆燃的主要原因； 2、气体中氧气的体积分数越高，煤粉氧化的产热速率越快，系统爆炸的可能性越大，尤其是在富氧条件下。 3、磨煤机通流部分阻力过大，如一次风道入口、分离器间隙、出口主管弯头等。，造成煤粉的堵塞和堆积，导致煤粉自燃。 4、气体温度越高，煤粉氧化速度越快，爆炸的可能性越大。 5、热空气进入磨煤机后，与原煤接触，导致原煤热分解出的CO、CH4、H2等气体燃烧爆炸。 6、磨煤机的一些密闭空间，如排渣箱、风环室等。，都是由于密封元件损坏引起的可燃材料长期受热而着火。 7、煤粉的挥发分含量也是影响爆炸的重要因素。挥发物含量越高，爆炸的可能性越大。当挥发物含量小于10%时，没有危险。当挥发分含量大于20%时，爆炸的可能性大大增加。在实际生产中，煤粉的挥发分大于20%。另外，当气体中(CO)达到0.7%时，也是易燃易爆的。 8、一次风室刮刀损坏，会导致煤渣落入排渣箱，逐渐堵塞一次风室。磨盘与煤的不断摩擦会产生大量的热量，导致煤爆燃。 一般而言，煤磨机气体发生燃爆的主要原因为煤磨机出口温度过高，而发生燃爆的物质除了煤粉之外，还包括可燃易爆气体氢气、甲烷和 等。在现场安装使用煤磨机厂房气体检测报警仪器主要就是为了能够实现连续实时在线监测煤磨机泄漏积聚的可燃易爆气体，防止其发生爆炸事故。 co是煤的不完全燃烧而成易燃， 在封闭空间易爆相当危险！ 检测主要是控制CO含量， 磨煤机工作时必定产生热， 甚至火星，如果CO含量过高， 遇到高温或火星就有起火或爆炸危险， 所以必须控制CO含量！ 安全第一，生产第二！ 中速磨煤机入口氧含量要低于6％，出口 不能高于800，这是为了安全考虑。 中速磨煤机中，煤炭是属于可燃性物质，在高速粉碎的情况下，产生大量粉尘，同时产生大量的热量，粉碎机和煤炭碰撞，也会产生大量的火花。如果磨煤机不控制氧含量，很容易发生粉尘爆炸，从而导致生产事故。因此控制磨煤机入口氧含量低于6％，低于煤炭燃烧的氧指数，即可确保磨煤机中产生的火花不会引起煤粉尘的爆炸，从而确保生产安全。控制 的含量也是同样的道理， 含量过高，说明煤炭已经和氧发生少量反应，此时磨煤机内温度过高，需要冷却降温后，再重新启动，避免出现事故。 经过对袋除尘器着火事故和CO浓度高隐患进行原因分析及采取措施后，至今已运行3年多，没有再发生类似事故。所以煤磨系统内部任何地方应严禁堆积原煤或煤粉，否则在较高温度环境下，原煤或煤粉会发生自燃，造成煤磨系统爆炸着火等严重的设备安全事故。另外，严格控制煤粉的挥发分指标、入磨和出磨风温，并密切监控袋除尘器的温度及CO浓度，根据煤质变化及时调整操作参数，煤磨参数出现异常及时采取措施，这样煤磨系统爆炸着火安全事故就完全可以避免。 煤磨利用窑尾烟气作为烘干介质，立磨入口温度一般在150℃左右，出口烟气温度高于露点温度15～30℃，一般控制在75℃左右。煤磨出口烟气温度均在着火或自燃温度范围外（煤粉的着火温度：500～530℃，自燃温度：140～350℃）。 2着火原因分析 2.1火源 除尘滤袋材质如果不防水、不防静电、不抗结露，会因原煤含水分偏高，出磨煤粉水分在3%左右，造成滤袋“板结”破损；除尘器内煤粉不能正常排空致使煤粉积聚，滤袋外表面煤粉附着严重而且存留时间长，当滤袋表面积聚的静电荷较多而不能释放时易产生静电火花，同时袋除尘器内温度过高，这时如有一定的氧气存在，就会使滞留的煤粉自燃。 2.2氧气 煤磨系统采用的窑尾废气，含氧量可控制在12%以下。但在生产过程中还存在以下问题： 1）系统风量调整不好，如果除尘器排风机拉风不够或者除尘器管道积灰较多造成废气排放系统不畅，而通过煤磨热风机鼓入的窑尾废气不断地进入煤磨和除尘器内，系统明显出现压力不平衡，并造成煤磨和除尘器内部正压，这样，进入除尘器内部空气在不断地增加，使得含氧量也在不断地增加。 2）袋除尘器使用的喷吹气源，为高压压缩空气，当除尘器内出现火源时，它便能加速煤粉的燃烧，使火势迅速扩大。2.3 CO 气体 当时该除尘器在线气体分析仪检测的其内部 CO气体浓度没有超限，没能及时发出报警信息，误导了中控操作员的操作。 2.4 工艺操作 岗位人员发现袋除尘器卸灰一室分格轮跳停并发现有冒烟现象，说明滤袋已燃烧，这时中控操作员未果断采取关闭除尘器入口阀、提升阀、喷吹系统以及停止排风机等措施， 使燃烧火焰进入其它各室，造成收尘滤袋全部烧损。 3 处理及措施 3.1 改进工艺设备及参数 1)做好对在线气体分析仪的日常维护，定期进行校验，保证各气体成分分析结果的准确性，为工艺控制提供有效参考数据。 2)针对煤粉制备系统的防燃、防爆要求 ，配备高灵敏度的温度预警装置和 CO2自动灭火装置，将目前灭火器控制方式由手动操作改为自动喷出方式，提高可靠性，降低事故发生的几率。 CO2自动灭火装置由固定的 CO2供给源，通过与之相连的带喷嘴的固定管道，在气体分析仪检测 CO 浓度到达爆炸极限或除尘器内部温度高于煤粉燃点值时，迅速向除尘器内部释放 CO2灭火剂，以达到防止煤粉燃烧爆炸的目的。 3)严格控制滤袋的产品质量，将其全部更换成抗静电、防水、抗结露的滤袋。 4)为减少煤粉在灰斗壁上的沉积，通过修改西门子 PLC 程序，适当缩短滤袋喷吹间隔时间，防止滤袋煤磨袋除尘器着火原因分析及处理煤粉积聚而“板结”。 3.2 改进工艺操作 1） 根据实际情况 ， 控制出磨煤粉水分在 0.5%～1.5%之间，增大磨机系统通风量，降低出磨气体的湿含量， 将磨机出口温度由原来的 75～80℃调整为65～70℃，使入煤粉仓的煤粉温度在 60℃以下。 2） 完善煤磨操作规程， 在停磨更换滤袋或进入除尘器内部检修前， 停机时则先停煤磨工艺系统设备，保持除尘器和排风机继续运行一段时间，再停排风机。 停排风机后再经过一段时间，将除尘器滤袋上的积灰清除干净，同时将灰斗内的积灰排净，才能关停除尘器， 以防止停机后积灰积聚在滤袋和灰斗内，产生煤粉堆积自然爆炸的危险。除尘器下部的煤粉输送设备也应充分排空