摘要：高爐噴吹煙煤煤一個重要的限制環節是安全問題，本文系統介紹了噴吹煙煤似的安全控制問題，包括系統參數的控制，事故的預防與處理。

高爐噴吹煙煤是高爐噴煤發展的趨勢，也是近年來發展起來的新技術，從高爐冶煉工藝角度看，煙煤更適合噴吹，因為它含揮發物質高，所以燃燒率高，帶入高爐的氫氣也多。而氫氣既有利于高爐的還原過程，又有利于提高煤氣熱值。實踐證明噴煙煤有利于提高置換比和增加噴吹量。此外，煙煤一般比無煙煤質軟、好磨，可以降低磨煤電耗。各廠可就近噴吹。但由于防火防爆問題，噴吹煙煤時對系統的安全控制提出了更高的要求，主要包括系統安全控制與事故的處理。

合理控制參數是保證生產安全的關鍵。只要控制好其中的重要參數，安全生產是完全可以實現的。

1.????? 系統氧含量和溫度的控制

根據煤粉爆炸必要條件，煤粉燃燒、爆炸的必要條件包括以下幾項

(1)?? 可燃粉塵濃度處于爆炸下限與上限之間的爆炸區；

(2)?? 有足夠氧化劑支持燃燒；

(3)?? 有足夠能量的點火源點燃粉塵；

(4)?? 粉塵處于分散懸浮狀態，即粉塵云狀態。

在制備、輸送煤粉的過程中，懸浮濃度很難控制，所以控制系統內部氣氛中氧含量和火源是防止煤粉爆炸的關鍵。根據相關文獻記載的實驗也表明：在空氣中的懸浮煤粉濃度為0.02-2 kg/m³時為煤粉爆炸區間。當氣相中氧濃度降至14 % 以下時，煤粉濃度雖在上述范圍，即使煤粉達到煤的燃點以上也無爆炸發生。所以在實際生產中，要求制粉系統含氧濃度小于12 %，以保證整個系統氧含量遠離煤粉燃燒爆炸的氧濃度的臨界值。

噴煤系統控制氧含量的辦法是利用高爐熱風爐廢氣，由于熱風爐廢氣氧含量比較低，一般低于4%，同時含有一定熱量，可以做為噴煤制粉系統的干燥劑和惰化劑。安鋼高爐噴煤系統所用的干燥氣為混合干燥氣。它由90~95 %的熱風爐煙氣和5~10 %的燃燒爐煙氣組成。經過在磨機入口處實測其氧含量濃度在6 %以下， 收塵器出口氧含量濃度在12 %以下，能夠滿足制粉系統的安全需要。

系統溫度的控制受煤種、生產工藝、生產環境等因素影響。煙煤的著火點在一般在300℃~400℃之間，所以磨機入口溫度要低于此值，現在一般最高控制在260℃~290℃。出口溫度：夏季控制在90±5℃；冬季由于環境溫度低，加之原煤水分含量較高，一般控制在95±5℃。另外，煤粉倉是煤粉停留時間較長的地方。如果儲存的煤粉溫度較高，煤粉氧化速度較快，易在粉倉中發生煤粉自燃現象。所以粉倉溫度應控制在70℃以下。當發現粉倉溫度高于70℃并繼續上升時，要盡快將倉中煤粉噴出并用氮氣進行吹掃。待溫度下降到正常范圍后，再接受新煤粉。

根據煤粉自燃時首先釋放出CO的原理，通過對CO濃度監測，可及時發現煤粉的自燃，和溫度相比CO濃度監測更加靈敏。通過對粉倉、布袋箱CO濃度監測，可以及時發現煤粉自燃的現象，生產過程中，當CO的濃度增加到一定值時可自動報警并聯鎖打開粉倉、布袋箱的充氮系統以確保安全。

與防止煤粉自燃

開機時應先降低系統氧含量。具體如下：在磨機開啟之前，首先把熱風爐廢氣引過來，降低系統氧含量到12 %以下，然后再開煙氣爐升溫，當磨機出口到95 ℃左右時再開啟球磨機，進入正常生產狀態。這樣在系統生產之前，驅除了制粉系統內的空氣，降低系統氧含量，保證了系統的安全生產。

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在噴煤系統中制粉系統生產能力一般均大于噴吹系統能力，以保證穩定噴吹，所以每天制粉系統都有或長或短的停車時間，停車時系統參數和開車時會有較大變化，首先表現在系統氧含量會有所提高。由于停車時，煙氣爐一般都要停止燒爐，打開放散進入保溫狀態,這時，外部冷風會由于其內部熱風造成的負壓進入系統，造成系統內氧含量升高。根據經驗，如果沒有特殊措施，半個小時后，系統氧含量可達18 %左右。其次系統內煤粉停止流動，進入靜止狀態，布帶箱、磨機、部分水平管內會殘存一些煤粉，同時停車后系統本身還具備一定的溫度。如果條件合適，系統內殘存煤粉易發生氧化自燃。

煤粉氧化自燃可分為四個階段

— 緩慢氧化期。在此階段，其溫度不超過100 ℃。在緩慢氧化期，由于溫度較低，化學反應速度慢，所以對煤粉噴吹來說是安全期。

— 水分蒸發期。在此階段，煤粉溫度值隨含水量不同而不同，但仍是煤粉噴吹的安全期。

— 氧化加速期。在此階段，煤粉的溫度為120~140 ℃。

— 劇烈氧化自燃期。進入此階段，煤粉溫度上升極快，有可能很快發生自燃，乃至爆炸。氧化加速期和劇烈氧化自燃期對煤粉噴吹至為危險，如進入這兩個階段，應馬上采取措施。

???根據以上情況，這時危險主要是高溫環境下存留的煤粉。圖1 為某種煙煤在環境溫度為50 ℃氧含量為21 %的環境條件下儲存時間與表面溫度的關系。

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影響煤粉氧化自燃的主要因素是煤粉的揮發含量。揮發份含量高，煤粉在升溫氧化過程逸出的易燃揮發份越多，而揮發份與煤粉存貯空間空氣的化學反應速度與揮發份濃度成正比，因而導致煤粉易于氧化自燃。

煤粉溫度是促使其自燃的外在原因。煤粉溫度越高，越有利于氧化反應的進行，如果貯煤倉的散熱條件不好，并且煤倉內具備一定的氧的條件，就容易發生自燃或爆炸。

煤粉的存貯狀態及氣氛是決定煤粉是否能自燃的決定因素。相關的實驗結果表明，無論是揮發分高的褐煤還是中等揮發分的煙煤，不管煤粉溫度是否已達到著火點，如果氧濃度不達到某一值，自燃不會發生。

??? 根據以上性質，為保證安全，如果煤粉揮發份高，存放時間長，這時應盡量利用放散風機引入熱風爐廢氣控制系統氧含量，或降低存煤環境溫度與時間，以保證系統安全。

??? 有時由于檢修等原因系統需長時間停車或需人員進入系統，這時系統內氧含量將不可避免地達到空氣氧含量濃度。這時控制安全的主要措施是利用各種方法清除系統內積粉，消除安全隱患。清除煤粉的辦法為停車前使系統空負荷運轉一段時間，同時對布袋除塵器加強反吹，必要時人員進入系統內部檢查，確保清除積粉。