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干熄焦环境除尘器爆炸原因与对策

干熄焦环境除尘站通常由除尘管道、阵发性高温烟尘分离冷却阻火器(以下称阻火器)、布袋式除尘器、除尘风机、清灰设备及卸灰设备组成。与工艺装置的紧 密联系,烟气中可燃成分的存在,使除尘器存在发生爆 炸的可能性。

1、干熄焦环境除尘器爆炸事故经过
2016 年 月 10 日 时 55 分,某厂干熄焦装置正 在装焦的过程中,从装入装置上部和下部水封罩处先 后冒出黄烟,紧接着火焰从装入装置顶部喷出。同时预 存室压力由 - 32 Pa 升至 226 Pa。稍后环境除尘站处传 出较大响声并冒出大量黑烟。现场检查,发现布袋除尘器 12 个仓的防爆阀均有起跳迹象,部分仓的布袋严重 破损,而除尘器箱体、阻火器箱体及各除尘管道未出现 损伤。这些现象表明除尘器内部发生了爆炸。另外中控发现除尘风机也已停机,操作画面上显示“变频器重故 障”,“高压跳闸”。
通过检查参数记录及监控记录得知:事故过程中 最先发生的是除尘风机电机高压变频器重故障(后查 明系变频器功率单元故障),该故障直接导致除尘风机 停机;装入装置冒黄烟、喷火及预存室压力急剧升高的现象随后出现。

爆炸原因分析

2.1 可燃物存在分析
干熄焦含尘气体中的焦粉为可燃物,在一定浓度 范围内有发生爆炸的可能性。进入环境除尘器的含尘 气体共三个来源,一是运焦皮带落料点产生的烟尘,其 中没有可燃气体;二是预存室压力调节放散管中的放 散气体和排焦装置出口的逸出气体,其中的氢和一氧 化碳可以用干熄焦循环气体分析仪示值表征。趋势显 示事故发生前其测量值均在安全范围内;三是装焦时 从干熄炉口进入除尘器的高温气体,该部分气体的可 燃成分与焦炭成熟度直接相关。从装入装置冒出黄烟的现象可知此炉焦炭成熟度差,可燃挥发分较高。另外 装焦后循环气体中一氧化碳由 3.2%升至 8.3%,氢由2.32%升至 10.26(最大量程),也证明这炉焦炭中的可 燃挥发分偏高,因而装焦时从干熄炉口吸入除尘器的高温气体中的可燃成分也较高。
2.2 可燃物达到爆炸极限分析 
文献指出,焦粉尘的爆炸下限质量浓度为 37~50g/m3。由于未设置检测点,事故发生时除尘器内焦粉浓 度已无法追溯,但不能排除焦粉浓度达到爆炸极限的 可能性。事故发生时进入除尘器的可燃气体成分浓度 高,且由于除尘风机突然停机后,风机虽逐渐降速但仍 然惯性运动,导致大量焦粉、可燃气体被吸入并滞留、 聚积在除尘器内,单独或同时达到了爆炸极限。
2.3 助燃物存在分析 
上述各尘源点与除尘器的接口均与大气连通,因 而必然有空气进入除尘器中,特别是装焦开始后除尘风机高速运转,进入除尘器的空气量大幅增加。
2.4 点火源存在分析
事故发生时,除尘器各部未进行任何动火作业;预 存室压力调节放散管、排焦装置处排放烟气温度约为130 ,远未达到焦粉、氢、一氧化碳的着火温度;除尘器使用的布袋均为防静电布袋,流动烟气与布袋摩擦产生静电的可能性可以排除。
焦炭在装入干熄炉时会置换出炉内的大量高温气 体,在热浮力的作用下高温气体能携带大量焦粉逸出炉口,此时除尘风机高速运转,装入装置处吸力增大, 温度近 1000 的焦粉以“火星”的形态进入除尘管道。通常除尘器前设置的阻火器不仅能降低高温烟气温 度,而且通过合理布置钢板组蓄热体,使烟气中的明火 颗粒与钢板碰撞,在惯性作用下脱离烟气进入集灰斗 内,避免其进入除尘器。事故发生时,由于变频器重故 障停机,除尘风机转速逐步降低,除尘管道中的含尘气 体的流速开始降低,烟气中的高温焦粉与阻火器蓄热 体碰撞机率减小,而风机仍在惯性下运转,部分高温焦粉随含尘气体进入除尘器内,成为爆炸发生时的点火源,导致除尘器爆炸事故的发生。综合上述分析,除尘风机故障停机和焦炭成熟度差是爆炸事故发生的主要原因。
预防除尘器爆炸的对策 
1)对于变频调速的除尘风机,必须保证变频器功 率单元等重要部件的可靠性,防止除尘风机突然停机。 
2)在进阻火器的除尘管道上增加一快速切断阀,使其 与除尘风机的运行联锁。当除尘风机突然故障停机时,系统自动关闭该阀,阻止含有可燃成分的含尘气体及 携带火星的高温烟气进入除尘器。
3)脉冲阀的喷吹气 体应使用氮气,以减小除尘器内部氧的浓度。
4)炼焦 工序应优化焦炉温度控制,提高焦炭成熟度。设备故 障、上道工序的影响,往往会在偶然情况下促使干熄焦环境除尘器爆炸条件的形成,因此必须重点从抑制可 燃物达到爆炸极限和防止明火进入除尘器着手,防止爆炸事故的发生,实现干熄焦的安全、稳定生产。


(责任编辑:zgltw)