覃寧寧(廣西柳州鋼鐵(集團)有限公司，廣西 柳州 545000)

0 引言

煤粉制備對高爐噴煤而言是非常重要的一個環(huán)節(jié)，制粉系統(tǒng)的生產(chǎn)穩(wěn)定很大程度上也會影響到高爐的穩(wěn)定順行。煙氣爐熄火的現(xiàn)象在噴吹車間制粉崗位時有發(fā)生，煙氣爐熄火后可能會導(dǎo)致制粉系統(tǒng)內(nèi)部的煤氣與空氣混合后遇高溫發(fā)生爆炸以及未燃煤氣泄漏、中毒等事故，這對整個制粉系統(tǒng)的安全生產(chǎn)是一個很大的安全隱患，為避免類似事件發(fā)生，噴吹車間針對煙氣爐熄火的情況組織了攻關(guān)小隊進行了分析并提出了一系列的改進措施，現(xiàn)將車間近兩年關(guān)于煙氣爐熄火的研究、改進情況進行分析總結(jié)。

1 制粉系統(tǒng)煙氣爐熄火的危害和原因分析

1.1 煙氣爐的結(jié)構(gòu)和熄火的危害

目前噴吹車間使用的煙氣爐均為臥式煙氣爐，其由燃燒器(燒嘴)、阻火墻、燃燒室及混合室等組成，其中，燃燒器由高爐煤氣進口、助燃空氣進口組成，同時設(shè)有用焦?fàn)t煤氣入口[1]。燃燒室作為燃燒的主要部位，由耐火磚砌筑而成，燃燒室設(shè)有熱電偶及傳感器，對爐膛溫度、壓力進行在線實時監(jiān)測。混合室為高溫?zé)煔馀c低溫廢氣(熱風(fēng)爐廢氣)混合場所，混合均勻后的合格煙氣經(jīng)煙氣總管進入磨煤機。煙氣爐燃燒采用的是焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣。高爐煤氣無色、無味、有劇毒、易燃易爆。一旦煤氣在與空氣(或氧氣)混合達到一定比例，在一定條件下瞬間燃燒發(fā)出光和熱，燃燒生成的氣體受高熱作用溫度急劇上升，體積猛烈膨脹，造成壓力沖擊波，也就是會發(fā)生燃燒爆炸。煙氣爐熄火不僅會造成制粉系統(tǒng)內(nèi)部的煤氣與空氣混合后遇高溫發(fā)生爆炸，使整個制粉系統(tǒng)受到破壞甚至是產(chǎn)生二次爆炸；另外煤氣中的一氧化碳泄漏到系統(tǒng)外部，還會造成周圍人員煤氣中毒事故，危及人的生命安全。所以在整個制粉系統(tǒng)的生產(chǎn)中如何避免因煙氣爐熄火而發(fā)生事故顯得尤為重要。高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣爆炸濃度極限和著火溫度如表1所示。

表1 高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣爆炸濃度極限和著火溫度表

煙氣爐的工藝流程圖如圖1所示。

圖1 煙氣爐的工藝流程圖

1.2 煙氣爐熄火的原因分析

根據(jù)煤氣的性質(zhì)和燃燒的條件以及實際生產(chǎn)的情況我們總結(jié)出了以下六個煙氣爐熄火的原因：

(1)人為操作因素：操作工在操作過程中制粉系統(tǒng)負壓太大、煤氣閥門開度過大(氧含量不足)或者過小(煤氣量不足)等造成煙氣爐熄火。

(2)高爐煤氣管路內(nèi)煤氣壓力變化大造成煙氣爐熄火。高爐煤氣管道內(nèi)煤氣壓力太小，煙氣爐內(nèi)煤氣量不足造成煙氣爐熄火或者高爐煤氣管路內(nèi)煤氣壓力太大，煙氣爐內(nèi)煤氣量富余大造成熄火。

(3)煙氣爐燒嘴的維護。煙氣爐燒嘴長期不清理，雜質(zhì)堵塞，造成煙氣爐熄火。

(4)助燃風(fēng)機進風(fēng)閥門開過大吹滅燒嘴火焰或者閥門開度太小造成煙氣爐內(nèi)供氧不足造成熄火(開、停機時易出現(xiàn)該情況)。

(5)焦?fàn)t煤氣管路堵塞，焦?fàn)t煤氣壓力不足，造成煙氣爐熄火(系統(tǒng)停機狀態(tài)下易出現(xiàn)該情況)。

(6)煙氣爐本身故障(爐膛蓄熱不足、磚墻坍塌等情況)。

2 改進措施

2.1 崗位人員素質(zhì)提高

所有制粉崗位人員均重新培訓(xùn)并經(jīng)煤氣知識的理論和實踐考核，合格后方可上崗。定期組織崗位工學(xué)習(xí)安全操作規(guī)程、技術(shù)操作規(guī)程并考試，強化職業(yè)素質(zhì)教育，對危險源進行重新辨識，要求各制粉班組將各應(yīng)急操作內(nèi)容紙質(zhì)化放到崗位顯眼處，方便職工隨時學(xué)習(xí)，進一步提高職工安全意識、職業(yè)操作素質(zhì)和應(yīng)急處理能力，避免職工誤操作的出現(xiàn)。同時每季度至少進行一次應(yīng)急安全操作演練，提升職工的實踐技能。

2.2 設(shè)置聲光報警程序

在程序中設(shè)定煤氣壓力聲光報警，高爐煤氣壓力小于2 kPa、煤氣壓力波動大于5 kPa時發(fā)出聲光報警并文字閃爍提示操作人員注意查看煤氣壓力情況和煙氣爐燃燒情況，并根據(jù)實際情況作出相應(yīng)操作。

2.3 增加煙氣爐熄火連鎖保護

(1)當(dāng)煙氣爐低于650 ℃或高爐煤氣壓力低于2 kPa時，發(fā)出聲光報警并文字閃爍提示操作人員及時調(diào)整煙氣爐參數(shù)。

(2)當(dāng)煙氣爐溫度低于600 ℃時或高爐煤氣壓力低于1.5 kPa時(時間大于5 s時)發(fā)出聲光報警并連鎖：

①關(guān)閉高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣切斷閥；

②高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥開度關(guān)到3%；

③助燃風(fēng)機和引風(fēng)機停機；

④煙氣總管切斷閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥關(guān)至5%；

⑤打開煙囪、旁通切斷閥、廢氣自循環(huán)調(diào)節(jié)閥；

⑥同時全停給料機、磨機。以上連鎖可以達到保護整個制粉系統(tǒng)，防止爆炸發(fā)生的目的。

2.4 完善現(xiàn)有的技術(shù)操作規(guī)程

完善現(xiàn)有的技術(shù)操作規(guī)程，尤其是煙氣爐火熄滅后的吹掃具體步驟逐一細化，增加煙氣爐火熄滅后應(yīng)急處理措施預(yù)案，并定期進行安全操作演練[2]?；謴?fù)使用氮氣吹掃裝置：煙氣爐熄火后，先用氮氣吹掃15 min，置換出煙氣爐內(nèi)殘余煤氣后，再用空氣吹掃15 min置換出氮氣后方可進行重新點火。

2.5 避免煙氣爐蓄熱不足熄火

在制粉系統(tǒng)的開、停機過程中，系統(tǒng)內(nèi)易出現(xiàn)負壓波動大的情況，特別是開機前煙氣爐未能得到充分燃燒蓄熱時，極有可能就會造成煙氣爐熄火的情況，所以在整個制粉系統(tǒng)開機前一定要考慮到煙氣爐的燃燒蓄熱情況，盡可能的采用低負壓操作，保持整個開機過程中負壓平穩(wěn)，慢慢將整個制粉系統(tǒng)內(nèi)部的空氣置換掉，降低系統(tǒng)內(nèi)氧含量，同時保持煙氣爐穩(wěn)定順行[3]。制粉系統(tǒng)在正常生產(chǎn)狀態(tài)下煙氣爐的溫度應(yīng)不低于800 ℃。

2.6 調(diào)節(jié)爐內(nèi)最佳空燃比

定期對磨機入口處的干燥氣進行取樣分析，對干燥氣異常情況作出及時調(diào)整，優(yōu)化各項操作參數(shù)；同時增加熱風(fēng)爐廢氣流量報警，防止熱風(fēng)爐廢氣量變化導(dǎo)致噴煤煙氣爐煙氣溫度異常上升，保持煙氣爐穩(wěn)定燃燒，供氣均勻平穩(wěn)，爐內(nèi)壓力呈微負壓狀態(tài)，磨機入口氧含量在規(guī)程范圍內(nèi)。

2.7 加強設(shè)備點檢和維護

加強對煙氣爐燒嘴燃燒情況的檢查，定期清理燒嘴，防止雜質(zhì)堵塞，做好維護記錄；經(jīng)常檢查焦?fàn)t煤氣壓力、點火槍情況；保持各閥門開關(guān)靈活、到位，儀表指示靈敏；另外發(fā)現(xiàn)爐區(qū)周圍所有易燃易爆物品，要及時清理，消除隱患，保持爐區(qū)整潔。

3 結(jié)語

經(jīng)過不斷的完善和改進后，我車間已持續(xù)一年多未發(fā)生過制粉煙氣爐熄火的現(xiàn)象，磨機入口氧含量均在規(guī)程范圍內(nèi)。采用煙氣爐熄火連鎖保護程序，避免了因煙氣爐熄火后各煤氣閥門不及時關(guān)閉造成系統(tǒng)燃爆或者煤氣中毒事故發(fā)生。

要求實現(xiàn)煙氣爐火焰成像監(jiān)控，實現(xiàn)自動點火，系統(tǒng)采用紅外CCD攝像機，通過特種耐高溫寶石鏡頭，基于小孔成像原理，通過氣冷/水冷等保護措施和高溫固化處理等技術(shù)，實現(xiàn)對煙氣爐的燃燒工況進行實時視頻監(jiān)視與分析。攝像槍能夠長時間在高溫狀態(tài)下連續(xù)監(jiān)控，煙氣爐內(nèi)燃燒狀況可通過視頻圖像實時監(jiān)控，監(jiān)測火焰在煙氣爐內(nèi)壁分布的情況，并根據(jù)分布情況進行相應(yīng)調(diào)整、改進，保證煙氣均勻穩(wěn)定。再配套專用的“計算機火焰熄火報警智能分析軟件”，可實現(xiàn)火焰熄火報警，并提供報警開關(guān)量供現(xiàn)場控制系統(tǒng)，使崗位工能夠在現(xiàn)有監(jiān)控畫面上及時發(fā)現(xiàn)火焰熄火報警信息，以及時采取正確措施，防止安全事故發(fā)生。設(shè)置煙氣爐、熱風(fēng)爐廢氣成分分析系統(tǒng)，分析成分除了現(xiàn)有的氧氣監(jiān)測，另外增加CO成分監(jiān)測(采用激光在線式檢測方式)；尋找最佳空燃比，保證制粉干燥氣成分的穩(wěn)定。