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煤粉以其具有分散性、悬浮性、易燃性及便于运输等特点作为原料广泛地应用于电厂锅炉、水泥行业、新型煤粉工业锅炉等燃烧设备中。与原煤相比，煤粉粒径小、比表面积大，表面能高，具有一定的爆炸性。作为煤粉制备、储存和供给的重要设备的煤粉仓，如果防爆措施不到位，不仅影响设备的正常运行，还可能造成财产损失和人身伤亡，所以有必要认识煤粉爆炸机理，并掌握足够的煤粉仓防爆措施。




目前，煤粉仓最棘手的问题就是如何避免燃烧和爆炸。多数人把煤粉仓爆炸的原因仅仅归咎于一氧化碳（CO）气体上，是失之偏颇的，更有甚者，把煤粉仓内可燃气体的爆炸和煤尘爆炸混为一谈，而事实上，可燃气体的爆炸和煤尘爆炸是两个不同的概念。

1、煤粉特性及爆炸机理

煤粉是经过制粉系统机械破碎、筛分、干燥磨制后的燃料，是由尺寸不同、形状不规则的颗粒所组成。煤粉的密度较小，新磨制的煤粉堆积密度仅为0.45~0.50t/m³。煤粉颗粒很细，单位质量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同的静电荷，具有吸附大量空气的能力，比表面积能量过大，处于一种不稳定状态。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，放出的热一时无法散开，促使温度急剧上升，引发周围气粉混合物爆燃，在短时间内即可导致煤粉的爆炸，最大的爆炸压力可达到0.250~0.313MPa。

2、影响煤粉爆炸的主要因素

通过对煤粉特性及爆炸原理的分析，在分析大量数量的前提下，根据生产实践和试验研究，证明影响煤粉爆炸的主要因素有以下5点。

（1）煤粉的挥发分。一般来讲，挥发分越高、发热量越高、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，爆炸的危险性增强。煤粉的挥发性和爆炸特性之间的对应关系见表1。



（2）煤粉细度。煤粉越细，与空气接触面越大，爆炸性也越大。当煤粉粒度（煤粉等效直径）dp＞0.1mm时，煤粉几乎不爆炸，而当dp＜74μm时，爆炸的危险非常大。实践中常用细度来定量表示煤粉的大小，煤粉细度是表示煤粉中不同直径的颗粒所占的质量分数，通常是用标准筛进行筛分，用留在筛子上的剩余煤粉量与总煤粉量的百分比表示。电厂常用煤粉考虑到各方面的因素，褐煤的煤粉细度为40%~60%（煤粉通过孔径为90μm筛子的概率是40%~60%，以下意义相同），烟煤的煤粉细度为25%~40%，无烟煤的煤粉细度为6%~14%，此类煤粉粒度都处在爆炸危险的范围内。

（3）煤粉浓度。煤粉和空气混合在一定浓度时，由于明火或煤粉沉积物自燃而引起爆炸。煤粉爆炸性随着它在空气中的浓度增大而变大，当浓度增加到一定限度时，爆炸性又开始减小。表2列出了烟煤和褐煤煤粉爆炸的浓度极限及爆炸压力。



（4）介质的含氧量。由于煤粉的自燃和爆炸均需要与氧气发生反应，所以介质的含氧量也是影响煤粉爆炸的一个因素。表2页表明煤粉的爆炸有最低氧浓度的要求。悬浮在含氧量大的气体介质中的煤粉，可爆性大并且爆炸力强。

（5）混合物温度。煤粉空气混合物温度越高，爆炸的可能性越大。一般煤粉空气混合物不宜超过表3中的温度。



3、煤粉的特性使得煤粉容易自燃甚至爆炸，这要求在煤粉生产和储运过程中做好防爆措施。煤粉仓一般设立在制粉系统和供粉系统中，是煤粉制备、储存和供给的重要设备。

在煤粉煤质一定的情况下，与煤粉仓自燃及爆炸相关的因素如下：煤粉仓设计与施工、煤粉仓日常维护和安全技术保障设施。针对此因素，可采取以下措施来预防和处理煤粉仓自燃事故的发生。

3.1煤粉仓设计与施工

（1）保证煤粉仓的严密性。按照防爆技术规程：“煤粉仓内应封闭严封，减少开孔”，可将煤粉和外界空气隔绝，有效控制仓内的气体氛围。

（2）防止煤粉仓积粉。煤粉仓的内表面应平整、光滑、耐磨和不积粉。

（3）做好煤粉仓的保温。

（4）煤粉仓材质的选择要按照标准选择抗压材料。

（5）防爆门合理布局。

（6）在煤粉仓中安装合适的测量煤粉温度、粉位、舱内气体浓度以及灭火、吸潮的设施。有便于及时了解粉仓内部情况，对危险情况的预防报警提供手段，当有自燃和爆炸前兆时，及时采取合适的措施进行处理。

（7）制定煤粉仓施工质量验收标准。

3.2煤粉仓的日常维护操作

煤粉仓日常维护操作主要有以下注意事项。

（1）煤粉仓应定期降粉，清理积粉。

（2）注意煤粉仓的密封，防止空气从未关严部分漏进粉仓。

（3）规范定时巡查制度及实施情况，注意各处设备细节，及时发现险情，做好气体浓度及温度监控，当出现异常时及时采取措施进行处理。

3.3安全技术保障设施

（1）惰性气体保护系统。煤粉在煤仓中放置的过程中会不断释放CO、CH4等可燃气体，为了防止可燃性气体积聚、避免浓度超标，可以采用惰性气体例如氮气、二氧化碳气体作为保护气体，这样既可以不断稀释可燃气体的浓度，又能降低煤仓的氧含量。

（2）温度调节监控系统。煤粉仓要具备温度调节措施，防止温度骤变，保证煤粉仓在一定范围内的恒温状态。

（3）灭火系统。煤粉一旦发生自燃，要充分利用灭火装置。二氧化碳系统是常用的灭火装置：加压储存的二氧化碳呈液体状态，喷射出来气化时的体积增大约450倍，能及时充满粉仓，降低可燃气体和氧浓度，二氧化碳气化还可吸收大量热量，组织燃烧的蔓延。

（4）气体浓度分析监测系统。天禹智控自主研发的在线防爆红外煤气热值分析系统TY-8330EX，可在线实时监测分析煤粉仓复杂工况下气体，包括CO、O2、CO2、H2、CH4、CnHm等气体浓度，含采样探头、伴热管线、分析仪、预处理系统、标定单元等，也可以根据客户需求定制。针对多个煤粉仓共用一套分析系统，天禹智控也有丰富的项目经验和行业案例。

天禹智控气体分析系统案例




       4、结语

       煤粉的挥发分、细度、浓度、介质的含氧量及混合物温度等因素构成对煤粉爆炸的影响。基于煤粉的爆炸机理并结合煤粉仓安全事故，煤粉仓防爆措施必须谨慎严密。煤粉作为重要燃料正日益广泛应用于生产和生活各个方面，煤粉仓是煤粉储运过程中的重要设备之一，正确认识煤粉爆炸机理并以此制定科学规范的防爆措施，才能确保煤粉仓的安全可靠。

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