動(dòng)態(tài)靜電技術(shù)在氣化爐煤粉在線(xiàn)檢測中的應用

2014年第1期分析儀器101動(dòng)態(tài)靜電技術(shù)在氣化爐煤粉在線(xiàn)檢測中的應用賀軍池常青馬鴻奎(大唐內蒙古多倫煤化工有限責任公司,多倫027300)摘要:對于煤塵爆炸的研究以前 只在井下煤礦和工藝生產(chǎn)過(guò)程方面,而生產(chǎn)裝置空間煤粉防爆方面的研究幾乎為零。本文論述了殼牌氣化爐利用褐煤制氣工藝中粉塵產(chǎn)生爆炸的條件機理、影響因素并提出了解決辦法和實(shí)施方案,達到防止粉塵泄露爆炸安全高效生產(chǎn)的目的。關(guān)鍵詞:褐煤;煤粉檢測;爆炸;氣化爐;靜電D0I :10. 3969/j. issn. 1001 - 232x.2014. 01.021Application of dynamic static technology in on-line detection of pulverized coal in gasification furmnaceHe Jun, Chi Changqing, Ma Honghui ( Datang Inner Mongolia Duolun Coal Chemical CO.. LTD.,Duolun 027300 , China)Abstract:This paper discussed in detail the factors of coal pow der ex plosion conditions ，mechanismand effect，proposed the detailed solutions and implementation plan ，to prevent dust leakage ex plosion，achieve the purpose of safety and high efficiency production .Key words: lignite; coal dust monitoring ; ex plosion ; gasification furnace ; static我公司以褐煤為原料,采用管式干燥法使原料加入一定濃度的可燃氣體時(shí),形成可燃氣體、煤塵煤預干燥,水份含量由29. 5%降至12%。然后采用與空氣的混合物,可燃性氣體在煤塵起火爆炸過(guò)程Shell煤氣化工藝(SCGP )氣化產(chǎn)生氫氣和一氧化碳中會(huì )參與反應,放出熱量,使煤塵顆粒更容易著(zhù)燃氣體。由于采用煤粉加壓輸送和產(chǎn)生的合成氣主.燒,提高反應速度,爆炸威力增大。但同時(shí),氧濃度要成分為氫氣和-氧化碳氣體,--旦泄露很容易造的降低,又不利于煤塵發(fā)生燃燒爆炸的氧化反應。成爆炸起火等安全事故。國內外目前對褐煤粉空所以,可燃氣體加入到煤塵中,對煤塵爆炸性的影.間防爆方面研究還不完善,采取何種措施預防爆炸響,應該是這兩方面作用的結果。由于可燃氣體的風(fēng)險是我們面臨的首要問(wèn)題。存在,所有煤塵最小點(diǎn)火能量都減小。特別是那些在純煤塵條件下難于點(diǎn)燃的煤塵,其最小點(diǎn)火能量1煤氣化框 架煤塵爆炸情況分析下降的幅度最大,與那些在純煤塵條件下易于點(diǎn)燃經(jīng)過(guò)對煤氣化框架煤粉易泄露區進(jìn)行廣i泛深的煤塵相差無(wú)幾。煤塵的爆炸下限濃度隨可燃氣人的研究得出如下幾點(diǎn)結論:體濃度的增加而降低。在純煤塵條件下,煤塵爆炸(1 )氣化爐框架空氣中懸浮的煤塵達到- -定濃下限濃度隨煤塵揮發(fā)分含量的增加而減小。但是度時(shí),才會(huì )引起爆炸,低于下限濃度或高于上限濃加入可燃氣體濃度達到2%后,煤塵爆炸下限濃度度的煤塵都不會(huì )發(fā)生爆炸。煤塵爆炸的濃度范圍幾乎與煤塵揮發(fā)分無(wú)關(guān),試驗煤塵的爆炸下限濃度與煤的成分、粒度、引火源的種類(lèi)和溫度及試驗條趨于相同值、根據相關(guān)資料研究,可燃氣體參與使件等有關(guān)。一般說(shuō)來(lái),煤塵爆炸的下限濃度為10~煤塵MH中國煤化工可以看出可燃氣體濃度50g/m2 ,上限濃度為1000~ 2000g/m。其中爆炸對煤CN MH G作系數越小.爆炸下限.力最強的濃度范圍為300~500g/m'。當在煤塵中越低,越容易爆炸。作者簡(jiǎn)介:賀軍,男,1975年出生,大學(xué)本科學(xué)歷,工程師,現從事在線(xiàn)分析儀表技術(shù)管理工作。E-mail :dthejun@ sina .com.102分析儀器2014年第1期表1 可燃氣體濃度對煤塵爆炸下限的影響可燃氣體濃度(% )00. 500.751.01.502.03.04.00.600.500. 350. 250.05(2)空氣中氧的含量高時(shí),點(diǎn)燃煤塵的溫度可3煤粉防爆方案以降低;氧的含量低時(shí),點(diǎn)燃煤塵困難,當氧含量低于17%時(shí),煤塵就不再爆炸。煤塵的爆炸壓力也隨防范煤粉爆炸的措施應著(zhù)眼于發(fā)爆的條件:控空氣中含氧的多少而不同。含氧高,爆炸壓力高;制粉塵濃度;杜絕起燃點(diǎn);降低空氣中氧的濃度;采含氧低,爆炸壓力低。氣化爐內以純氧作為助燃取有效降塵措施;建立預報系統;設置爆炸壓力泄劑,隨時(shí)都有泄露的可能。褐煤本身就含氧量高,放口等。此外,建立規章制度,落實(shí)管理措施也是容易自燃。非常必要的。(3)煤塵爆炸是在高溫或一定點(diǎn)火能的熱源作控制粉塵濃度首先要準確檢測煤粉濃度。目用下,空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應過(guò)程,是前測定粉塵方法有5種:(1 )濾膜采樣稱(chēng)重法;(2)光一種非常復雜的鏈式反應。煤粉為可燃物質(zhì),乙類(lèi)學(xué)透射法;(3 )光學(xué)散射法;(4 )B射線(xiàn)法;(5 )電子探火災危險品,煤塵具燃爆性,著(zhù)火點(diǎn)在300°C ~針?lè )ǖ?。根據粉塵爆炸下限最低約10 g/m2和工廠(chǎng)500°C之間,爆炸下限濃度34 g/m2 ~47g/m3 (粉塵裝置防爆區域設備防爆要求,濾膜采樣稱(chēng)重法為國平均粒徑:5μm~ 10pum)。 高溫表面堆積粉塵(5mm標檢測方法,不能夠實(shí)現在線(xiàn)連續測量,不適用于厚)的引燃溫度225°C ~ 285°C ,云狀粉塵的引燃溫.氣化爐煤粉檢測。光學(xué)法對低量程的測量比較適度580°C ~ ~610°C。點(diǎn)燃煤塵云造成煤塵爆炸,必須宜,對高濃度粉塵無(wú)法進(jìn)行準確測量并且儀表本身有一個(gè)達到或超過(guò)最低點(diǎn)燃溫度和能量的引爆熱很難做到防爆,也不符合要求。電子探針?lè )挫o電源。引爆熱源的溫度越高,能量越大,越容易點(diǎn)燃法能夠滿(mǎn)足要求,相對優(yōu)勢較大,靜電法具有以下煤塵云,而且煤塵初爆的強度也越大;反之溫度越優(yōu)點(diǎn):(1 )安裝簡(jiǎn)便,無(wú)需對中;(2 )可以測量非常小.低,能量越小,越難以點(diǎn)燃煤塵云,即使引起爆炸，的顆粒;(3 )不受振動(dòng)影響;(4 )粉塵的顏色不影響初始爆炸的強度也越小。煤塵的引燃溫度變化范測量;(5)沒(méi)有光學(xué)窗口需要保持干凈;(6)小水滴圍較大,它隨著(zhù)煤塵性質(zhì)、濃度及環(huán)境條件的不同不會(huì )影響測量;(7 )探頭.上的沾附不影響測量;(8)而變化。煤塵爆炸的最小點(diǎn)火能為4. 5~40mj。這智能算法可以濾除干擾信號;(9)可測量范圍廣。樣的溫度條件,幾乎- - 切火源均可達到。經(jīng)過(guò)多方論證最終我們選用靜電法測量粉塵,以下其它比如粒度對爆炸性的影響極大,氣化爐采為我公 司選用的英國PCME公司CNX800S。其動(dòng)用煤粉噴吹技術(shù),要求煤粉粒度10μm以下,這樣也態(tài) 電荷測量原理見(jiàn)圖1。加大了煤粉爆炸的可能性。--般說(shuō)來(lái),煤塵的可燃AirParicle Flow揮發(fā)分含量越高,爆炸性越強,即煤化作用程度低Stack/Duct的煤,其煤塵的爆炸性強，隨煤化作用程度的增高●而爆炸性減弱。褐煤由于它富含揮發(fā)份,在水分含量低的條件下也很容易自燃,所以我們使用的褐煤Sensor屬于爆炸性極強的危險物質(zhì)。水分能降低煤塵的Unit爆炸性,因為水的吸熱能力大,能促使細微塵粒聚中國煤化工To結為較大的顆粒,減少塵粒的總表面積,同時(shí)還能Control降低落塵的飛揚能力。為了達到殼牌氣化爐燃燒MHCNMHG↓ Conti要求,我們對褐煤進(jìn)行了干燥和磨煤工序,水分含|●T量降到5%左右,因此增強了褐煤的爆炸特性。圖1動(dòng)態(tài)電荷示意 圖2014年第1期分析儀器當探桿被安裝在管道的時(shí)候，空氣流中的顆粒流動(dòng)速度可達到1~ 2m/s ,比之于機械力作用產(chǎn)生物與探桿發(fā)生撞擊或者摩擦,此時(shí)會(huì )產(chǎn)生感應電的速度、熱運動(dòng)擴散速度和重力沉降速高得多,完荷,管道中的顆粒物是按照規律分布的,這樣產(chǎn)生全可以忽略重力、機械力以及布朗運動(dòng)的作用。根的感應電流與顆粒物濃度成比例。與靜電摩擦系據以上粉塵運動(dòng)特性,如果發(fā)生泄露,粉塵很容易統不同,動(dòng)態(tài)電荷系統過(guò)濾出在顆粒物撞擊過(guò)程中就擴散到四周,所以對于測塵點(diǎn)的選擇可以采用點(diǎn)產(chǎn)生的直流信號,在這--過(guò)程中,能保證測量的質(zhì)型方式進(jìn)行煤粉監測，在空間布點(diǎn)上同時(shí)采用對角量不受探桿粘附污染物的影響,否則此影響將會(huì )導線(xiàn)錯開(kāi)- -定角度方式設置監測點(diǎn);為了提高煤粉監致零漂和校準漂移。電荷動(dòng)態(tài)測量原理的優(yōu)點(diǎn)是測的可靠性,我們在相關(guān)樓層還設置了圖像監測系檢測范圍廣,很低濃度的顆粒物仍可以被測出。電統來(lái)監控煤粉泄漏,- .旦發(fā)現有泄漏也可采用手動(dòng)荷動(dòng)態(tài)測量技術(shù)也可使用專(zhuān)利絕緣探頭，更加適合方式啟動(dòng)消防噴霧系統。在采用靜電粉塵檢測儀在濕度高的條件下應用(在處理或者噴干后),且此監測時(shí),為了保證粉塵儀測量需要煤粉流動(dòng)的要應用伴隨高性能的有傳導性粉塵負荷。CNX800S求,特意設置了一個(gè)取樣系統,做了一個(gè)直30em、長(cháng)精度:土1%的測量值;測量范圍:0.1mg/m*~1米的風(fēng)筒,在風(fēng)筒的一-端安裝--臺防爆軸流風(fēng)機1 kg/m2 ;響應時(shí)間:ls ,完全滿(mǎn)足現場(chǎng)泄露檢測。用于粉塵的采集,另--端采用喇叭口的形式盡量擴煤粉一旦泄露,粉塵依靠熱運動(dòng)和重力作用而大采樣的空間,這樣滿(mǎn)足了測量要求又可擴大采樣得到的運動(dòng)速度很小,不能成為粉塵擴散和飛揚的范圍,當系統檢測到粉塵泄露,就立即停止框架內主要原因，只是在粉塵粒子小于0. 5μm的情況下才通 風(fēng)設施運行，防止粉塵的進(jìn)- -步擴散,同時(shí)啟動(dòng)有意義。那么粉塵的擴散和飛揚只能由室內和設水噴霧降塵,這樣就可有效防止爆炸的發(fā)生。備內部的空氣流動(dòng)而產(chǎn)生。因而粉塵本身沒(méi)有離CNX80OS粉塵儀具有強大的通訊功能,- -臺處理單開(kāi)空氣的作用力而獨立運動(dòng)的能力,只能隨風(fēng)飄元最大帶64個(gè)檢測器的功能,為了保證系統可靠揚,這就說(shuō)明在這些作用力中,起著(zhù)決定性作用的性,我們在配置時(shí)設置了檢測分站,這樣既提高了是空氣的流動(dòng)。室內的空氣流動(dòng)速度,-般控制在檢測可靠性同時(shí)又取得了經(jīng)濟性,具體布置和配置0.2~0.5m/s間,通過(guò)送風(fēng)裝置送人車(chē)間內的空氣見(jiàn)圖2。0米粉塵檢測78米粉塵檢測85米粉塵檢測92米粉塵檢測(設2個(gè)監測點(diǎn))(設3個(gè)監測點(diǎn))檢測分站↓粉塵儀中央控制單元上位機TT風(fēng)機聯(lián)鎖系統PLC (設手動(dòng)按鈕)消防水噴霧系統中國煤化工圖2煤氣化框架粉塵檢MHCNMHG對于我們的檢測系統,確定量程為0~ 10g/m2 ，示濃度,并通過(guò)PLC自動(dòng)聯(lián)鎖驅動(dòng)現場(chǎng)的水噴霧系按照爆炸下限的25%設置高報5g/m2,高高報為統,同時(shí)還具有手動(dòng)啟停噴霧系統功能。8g/m3 ,檢測器檢測信號信號在氣體檢測系統中顯104分析儀器2014年第1期應該加大對這方面的投資研究,開(kāi)發(fā)出合適的應用4結論產(chǎn)品。(1 )煤粉檢測和防爆工程需要相關(guān)部門(mén)和行業(yè)(4 )對于氣化爐粉塵防爆測量檢測,國家沒(méi)有共同努力。本文只是對煤粉檢測方面進(jìn)行闡述,針相關(guān)標準,相關(guān)部門(mén)應盡快出臺相關(guān)法律法規和對如何防止煤粉泄露,以及具體的除塵方式都未進(jìn)標準。行論述。粉塵爆炸事故隨年呈起伏前進(jìn)的趨勢說(shuō)粉塵爆炸事故特點(diǎn)容易造成人們思想麻痹,但明當生產(chǎn)發(fā)展而防護意識與措施沒(méi)跟上時(shí),爆炸事偶發(fā)的特大事故又時(shí)刻提醒我們粉塵爆炸事故不故及嚴重性將增大,加強防護措施后又使爆炸頻率容忽視,需要我們重視預防,警鐘長(cháng)鳴。降低。本文有些相關(guān)數據參照了礦井等研究數據。參考文獻(2)目前我們采用空間檢測布點(diǎn)方式,其可靠.性還有待相關(guān)實(shí)驗數據佐證,相關(guān)自動(dòng)控制系統的[1]煤礦重大瓦斯煤塵爆炸事故預測與控制技術(shù)手冊.吉安全性和可靠性也有待進(jìn)--步的試驗。如何提高林:銀聲音像出版社, 2004.整個(gè)檢測和控制系統的穩定性,都是我們以后應關(guān)[2]司榮軍王春秋.瓦斯對煤塵爆炸特性影響的實(shí)驗研究.中國安全科學(xué)學(xué)報,2006 ,12.注和研究的課題。收稿日期:2013-06-07(3)采用進(jìn)口設備投資大成本高,國內企業(yè)也中國煤化工MHCNMHG