2022年磨煤机CO监测系统 .pdf

磨煤机出口 CO检测系统1.主要用途和适用范围磨煤机 CO一氧化碳监测系统对磨煤机以及煤料仓提供早期火灾预警。该系统专门设计用于探测煤粉/煤料阴燃或燃烧产生的CO。系统使用采样泵通过硬质探头抽取磨煤机或煤料仓内的气样。气样经预处理后流经工业级CO传感器，快速检测CO气体浓度的变化。CO气体浓度的升高，即使很小，都是早期火警的迹象，系统据此进行报警。特别应用于：?磨煤机?煤粉仓?原煤仓?输煤机料斗?煤粉分离器?输煤系统?输粉管2.磨煤机 CO监测系统的作用与工作原理美国 Forney 磨煤机 CO监测系统是对CO浓度高的早期预警系统。对明火产生前CO 含量的变化有十分迅速的反应。该系统能够根据不完全燃烧过程中所产生的CO 浓度对磨机火警提供一个预先报警，以防止对设备的损伤和人体伤害。自动连续、准确、可靠、及时地分析出 CO 的成分含量，输出与CO 含量成线性的4-20mA标准电流信号到中控室用于报警和控制。对即将产生的危险进行有效的处理，把损失降到最低点。CO检测是安全系统的一部分，但用户仍然应提供相应的消防方案。电厂磨煤机作为锅炉燃烧制粉系统的核心设备，是电厂重要的铺机，其工作状况对整个电厂系统运行的安全和经济性具有重要影响。煤是火力发电厂的主要燃料，提高设备运行的安全、稳定性，发展监测与诊断相关的技术，实施状态检修，是电厂的必然要求。电厂的燃煤制粉系统-磨煤机是一种典型的燃料粉碎系统。在这里，自然状态下化学性质相当稳定的块状煤炭经过研磨并与空气混合之后，就形成一种氧化剂(空气中的氧气)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 9 页 -与还原剂(煤粉中的炭)的混合体-煤粉流。为了提高燃料的使用效率，技术人员总是在不断尝试着将煤粉研磨得尽可能细小。目前的加工水平已经将煤粉直径减小到了微米以下。这样一来，就大大提高了煤粉流中氧化剂与还原剂的接触面积，使之转变为一种对明火极其敏感的易燃易爆性混合体。在这种情况下，一旦煤粉流接触到明火、磨煤机内CO的浓度或磨煤机的某一局部温度升高到煤粉的燃点以上，制粉系统中最常见的现象-闪爆，就发生了。轻者将造成设备破坏、生产过程中断；重者将有可能造成机毁人亡的严重事故。在发电厂磨煤机对煤进行破碎、研磨成粉和处理时，有可能发生着火和爆炸。当磨煤机的内部条件发生变化，尤其是在起动、停机，以及在负载发生显著变化时，将可能导致现场煤的自升温速率高于向周围环境中散热的速率，因而引发自燃现象的发生。在磨煤机正常运转的起动或停机阶段，爆炸条件经常会达到最高值。如果磨煤机也同时达到爆炸条件的话，只要有点火源（凡能引起可燃物质燃烧的能源，统称为点火源。如明火、撞击、摩擦高温表面、电火花、光和射线、化学反应热等。）存在（可能产生于煤的自燃）将会导致爆炸发生。运行工况不稳定，如起停制粉系统或断煤，煤粉自燃和爆炸的可能性较大，所以运行人员应加强监督调整均匀给煤，防止堵煤断煤，以保证制粉系统安全运行。CO的含量是火焰发生的一个重要指示值。煤主要由碳组成，在存在氧气和温度足够的条件下，将会起反应开始氧化过程。如果该反应持续下去，结果是进一步的氧化将导致自燃和 CO的产生。如果 CO被监测出来，它将可以在上述的反应因自燃而发展成明火之前，用作火灾的前期报警。它可以在实际火灾发生之前，就监测出潜在危险。当然，着火原因有较多，其中 煤磨系统的接地处理，使用防爆电动机，除尘器使用的是防静电布袋。静电、电气火花的产生方面众所周知，发生爆炸或者燃烧必须同时具备三个条件-可燃物质、助燃物质和火源。从磨煤机系统的工作特点我们可以看出：改变煤粉流的性质是不可能的，也就是说煤粉流作为一种包含可燃物质和助燃物质的混合体的化学成份不能被改变。所以我们只能从消灭火源的角度来考虑磨煤机系统的防爆问题。（磨煤机内进口温度300 多度，出口70-100 度，磨内 100 多度。CO 燃点为 641-658 度。从预热器来的一次风温高达250以上）分析显示，磨煤机系统绝大多数故障都来自于煤粉的异常累积，通常发生在研磨系统内部或者是煤粉出/入口处。一旦发生煤粉沉积，煤粉就开始氧化，放出热量促使温度升高，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 9 页 -又加快氧化、放热、升温。经一定时间后温度就能达到自燃温度并发生自燃，（由于磨煤机是一种连续运转的加工设备，系统的相应部位也会因为长时间重复摩擦而产生大量的热量，从而导致局部温度迅速升高。）当煤粉达到爆炸危险浓度时便引发自燃煤粉爆炸。一旦超过了煤粉的燃点，就会引起系统或者煤仓发生闪爆，事故就发生了。发生煤粉累积后，相应会产生 CO 的累积，从而导致相应部位其CO 浓度增高。磨煤机 CO监测系统就是一种保障磨煤机安全、稳定运行的重要措施。它可通过检测磨煤机内 CO的浓度预知爆炸的时间。磨煤机出口CO监测系统是根据不完全燃烧过程将产生大量的一氧化碳(CO)这一原理进行工作的。其取样原则是理论上所有有CO大量囤积的地方都是危险源，对人身及财产都带来了极大的危害。通常我们建议在这里安装CO分析仪，对CO的浓度进行检测来判断危险是否存在。磨煤机系统一旦发生煤粉异常累积，在其局部温度开始发生明显变化之前，摩擦产生的热量将首先引起煤粉的不完全燃烧，从而产生大量的一氧化碳。Forney 采用的先进的技术能够非常灵敏的检测到煤粉流中一氧化碳含量的细微变化并据此发出故障报警信号。磨煤机的工作特点决定了维护人员在系统发生故障时不可能立即停机检修-必须首先逐步将喂煤量减小到一个合适的值(这一过程对排障工作来讲非常漫长)，然后才能停机。否则将极大地提高后期维护工作的难度。也就是说，报警系统必须能够预留给工作人员足够长的故障反应时间。而磨煤机 CO监测系统所提供的报警时对危险发生的预报警，并不代表危险已经发生。报警后危险的发生大约应该在45 分钟以后（最长 90 分钟），所以用户有充足的时间来选择排除危险的方式，以及排除危险。磨煤机 CO监测系统专门用于探测磨煤机起火，能带给我们的好处；首先是人身的安全得到保障。其次减少了停车的次数减少关机的维修附件。再次提高了设计的最大输出。避免可能发生的磨煤机爆炸报警系统，对磨煤机起到综合控制和监测的保障作用。3.系统简介紧凑的结构、耐腐蚀探头、维护简单等都完全满足磨煤系统的特殊工艺要求。一般来说，当 CO监测系统系统发出报警信号时，工作人员应采取如下措施：1疏散相关工作人员，确保人身安全；2检查 分析仪 系统工作状态，排除误报的可能；3通过给料口给磨煤机系统通入保护气，一般为氮气(N2)，防止系统发生燃烧或者闪爆；(如果没有配名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 9 页 -备加氮系统则直接执行后续操作)4逐步减少喂煤量，加大进风量，直到系统解除报警状态 5根据具体情况决定停机检修或者继续运行。如果故障是由于偶然原因引起，通常采取以上步骤就可以使系统恢复正常。4.一些常见概念定义：常用概念：单位ppm ppm 浓度ppm 是英文 parts per million 的缩写，译意是每百万分中的一部分，即表示百万分之（几），或称百万分率。如1ppm 即一百万千克的溶液中含有1 千克溶质。ppm 与百分率（）所表示的内容一样，只是它的比例数比百分率大而已。ppm 就是百万分率或百万分之几，现根据国际规定百万分率已不再使用ppm 来表示，而统一用微克毫升或毫克升或克立方米来百万分率与百分率之间的换算公式为：百万分率百分率/10 000 目前，在大多数科技期刊中，已经不使用ppm，而改用“”，ppm换算成 为：1ppm=0.001。1ppm=1*10(-6)和毫克/L 的换算要具体看物质的密度。严格讲不是单位,也不很明确的.其分子与分母可以分别是重量及体积单位.毫克每升,毫克每公斤都可以说ppm,所以目前国际上规定取消ppm的写法,应写成mg/l 或 mg/kg或 ug/ml 等等.浓度单位ppm 与 mg/m3 的换算：mg/m3=(M/22.4)*ppm*273/(273+T)*（Ba/101325）由 ppm 换算成 mg/m3:A(mg/m3)=M*E(ppm)/22.4 注：M 为相对分子量，A 为浓度（mg/m3),E 为 ppm 数一氧化碳熔点为-199C，沸点为-191。5C，其在空气中混合爆炸极限为12、5%74%，产生的热值大约在1000C 左右。比空气略轻，密度0.97 燃点641-658 1、爆炸下限：指单位体积空气中能够发生爆炸的最低煤尘浓度。一般取3040gm3。2、爆炸上限：指单位体积空气中能够发生爆炸的最高煤尘浓度为10002000gm3。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 9 页 -3、煤尘爆炸是在爆炸下限和爆炸上限之间的浓度范围内发生的。产生爆炸威力最强的浓度范围为 300400gm3。小于 300gm3直到爆炸下限，爆炸强度依次变弱。大于400gm3直到爆炸上限，爆炸强度缓慢趋弱。国家安全卫生标准规定：环境中CO 允许浓度为 30mg/m3(美国和日本规定为 50ppm)。人在 CO 含量为 50ppm 的环境中连续工作 8 小时，无不良反应。人处于 CO 含量为 200ppm 的环境中 50 分钟、500ppm 的环境中 20 分钟后会出现头痛、中毒现象，人在CO 含量为 1000ppm 的环境中连续工作 2 小时，出现神志不清、昏迷、呼吸脉搏加快、间歇性痉挛等现象。当CO 浓度增加到一定值后，就会引起人体CO 中毒直至死亡。当环境中 CO的浓度超过 100 ppm(100 10-6)时，人体就会产生头晕、乏力等不适感；随着 CO浓度的增加，会进一步产生头痛、呕吐、昏迷等症状；当CO浓度超过 600 ppm时，短期内会引起窒息死亡。煤粉为什么有爆炸的可能性？它的爆炸性与哪些因素有关？煤粉很细，相对表面积很大，能吸附大量空气，随时都在进行着氧化。氧化放热使煤粉温度升高，氧化加强。如果散热条件不良，煤粉温度升高一定程度后，即可能自燃爆炸。煤粉的爆炸性与许多因素有关，主要的有：1、挥发分含量挥发分高，产生爆炸的可能性大，而对于Vdar19%的煤质，煤粉可形成易爆的气粉混合物，即制粉系统中有潜在的爆炸隐患，这就要求我们根据煤质特性，结合锅炉炉膛结构及电厂检修运行等因素，确定出科学的制粉系统，以达到磨煤机制粉系统与锅炉设计的匹配，保证机组的安全、经济运行。爆炸部位的分析燃烧高挥发分煤的电厂，制粉系统虽然易爆，但不是其任何部位都会爆炸，有的部位多，有的部位少，甚至有的部位从来也不爆。磨煤机进出口的防爆门爆炸的情况复杂、种类多，在起动、跳闸、停机、切换运行中都有可能发生。粗粉分离器 本体倒锥体内不可避免地积粉，容易发生氧化反应，形成自燃，迅速着火，尤其是挥发分较高的烟煤、褐煤，一旦爆炸后果非常严重。细粉分离器本体内煤粉粒度较小，煤粉与氧的接触面较大，积粉时发生氧化反应快，当运行人员监视不及时，煤粉中还有些杂物，很容易堵住下粉管造成积粉，一般爆后细粉分离器上防爆门全开，严重时将整个制粉系统防爆门全震开。停止制粉系统时,要防止吹扫时间过长,造成停后系统内温度过高。煤粉与空气中的氧长期接触氧化时，会发热使温度升高，而温度的升高又会加剧煤粉的进一步氧化，若散热不良时会使氧化过程不断加剧，最后使温度达到煤的燃点而引起煤粉的自燃。一般说来挥发分含量VR25 的煤粉（如烟煤等），很容易自燃，爆炸的可能性也很大。煤粉的自燃温度因煤质不同差别很大。挥发分越高,煤粉的自燃温度就愈低,发生自燃的可能性就愈大。当挥发分大于35%时,即使在常温下长时间堆放,煤粉也能发生自燃。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 9 页 -煤粉越细越容易自燃和爆炸，粗煤粉爆炸的可能性较小。例如烟煤粒度大于0.1 毫米几乎不会爆炸。因此，挥发分大的煤不能磨得过细。煤粉浓度是影响煤粉爆炸的重要因素。实践证明，最危险得浓度在1.2 2.0kg/m3,大于或小于该浓度时爆炸的可能性都会减小。在实际运行中一般是很难避免危险浓度的。制粉设备中沉积煤粉的自燃性往往是引爆的火源。气粉混合物温度越高，危险性就越大。煤粉爆炸的实质是一个强烈的燃烧过程，是在 0.01 0.15s 的瞬间大量煤粉突然燃烧产生大量高温烟气因急速膨胀而形成的压力波以及高速向外传播而产生的很大的冲击力和声音。当制粉系统内爆炸时,表现为系统内压力骤然升高,使系统遭到了严重破坏,火焰喷射到外面,具体表现为:检查门处有火星;管壁温度异常升高;煤粉温度异常升高;制粉系统负压突然变为正压;爆炸时有响声,从系统不严密处向外冒黑烟,防爆门鼓起或损坏;炉膛内负压变正压,燃烧火焰发暗,严重时可能出现火焰跳动或灭火。磨煤机出口最高允许温度()采用空气干燥采用烟气(空气)混合干燥贫煤褐煤 烟煤褐煤烟煤130 70 90 120 磨煤机出口允许最高温度磨煤机类型用空气作干燥剂用烟气空气混合作干燥剂风扇磨（直吹式制粉系统，在粗粉分离器后的温度）贫 煤 150烟 煤 130褐煤和页岩100烟 煤褐 煤 和 页 岩180200钢球磨（中储式制粉系统，在磨煤机出口的温度）贫煤130烟煤、褐煤 70烟煤 120褐煤 90中速磨（直吹式制粉系统，在分离器后的温度）当可燃基挥发分V r-12%40%时：12070将物质在空气中加热时，开始并继续燃烧的最低温度叫做燃点。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 9 页 -氮气虽不是惰性气体但它的化学性质并不活泼并不是惰性气体才可称为保护气化学性质不活泼的都可以成为保护气磨煤机应设有消防介质(惰性气体、烟气或水蒸气)的引入口。中速磨煤机和直吹式制粉系统的钢球磨煤机，应配有快速隔断阀。紧急停炉后，如在一定时间内不再启动，应保持最大自然通风量，避免可 燃气体积聚。磨煤机紧急停用后，对易着火的燃料(烟煤等)应采取通入惰性气体或其它措施，防止积粉自燃。如果锅炉仍在运行，磨煤机可再启动，投入点火器或助燃油枪将磨煤机内积粉排入炉膛烧掉。否则，应在磨煤机冷却到环境温度后，用人工(或机械)方法将积煤清除。打开磨煤机前应注意检查有无积粉自燃，清扫时要小心进行，避免被阴燃煤粉烧伤。对停用时间较长的煤粉仓，也应将积粉抽空。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 9 页 -