Котельные установки

Взрывобезопасность пылевоздушных смесей

Пылевидное топливо способно при лежании самовозгораться (особенно топлива с большим выходом летучих). Самовозгорание происходит вследствие соединения горючих элементов с кислородом воздуха. Если на каком-либо участке пылеприготовительной установки пыль залеживается (горизонтальные участки, тупики, коллекторы), то здесь могут возникнуть очаги воспламене­ния. Чем система проще по конструкции, чем она имеет меньше мертвых уча­стков, тем система менее взрывоопасна.

Опыт показал, что слежавшаяся пыль не взрывается. Взрыв может про­изойти только при взрыхлении. Чаще всего это происходит при неустановив­шейся работе системы (пуск, остановка и т. д.). Пыль оседает, слеживается, начинает тлеть. При взрыхлении происходит взрыв.

По правилам ПТЭ, после остановки и перед пуском всю систему пыле­приготовления необходимо провентилировать холодным воздухом.

Взрывоопасность увеличивается при следующих обстоятельствах:

1) с увеличением выхода летучих веществ. При содержании летучих меньше 10 % на горючую массу пыль практически невзрываема и в эксплуата­ции безопасна. Ощутимая опасность появляется при топливах, содержащих более 25 % летучих на горячую массу;

2) при пересушках топлива;

3) с увеличением тонкости помола;

4) при невысокой концентрации порошка в воздухе. Наиболее опасная концентрация 0,4-0,6 кг/м ;

5) присосы воздуха повышают опасность взрыва, так как при этом по­вышается процент содержания кислорода в системе;

6) высокая температура пылевоздушной смеси.

Одним из самых надежных способов предотвращения взрыва является применение для сушки топлива и транспортировки пыли смеси воздуха с газа­ми, отбираемыми из газохода.

Практически установлено, что при взрыве в системе пылеприготовления развивается максимальное давление не более 2,2-2,5 атм. Если элементы пы - лесистемы рассчитать на давление более 3 атм, то система будет безопасной.

Однако увеличение толщины стенок пылепроводов и других удорожает установку. Поэтому систему рассчитывают на давление 1,5 атм и устанавли­вают в различных частях системы пылеприготовления взрывные клапаны. Эти клапаны изготовляют из алюминиевого листа (0,5 мм). Сечение клапанов вы-

Г~ 2 3

Бирают из расчета 0,07 м" сечения клапана на 1 м емкости системы.

Для соблюдения мер предосторожности должны иметься в наличии средства для тушения горящей пыли (углекислотой, паром). Предельное со­держание 02 в сушильном агенте, ниже которого топливная пыль не взрывает­ся, равно:

Для пыли бурых углей - 18 %; для пыли каменных углей - 19 %.

Средствами гашения пыли являются: полное прекращение доступа воз­духа к тлеющей пыли и подача пара или углекислоты в систему.

Для установки с промбункером пыли при сушке воздухом предельная температура пылегазовой смеси за мельницей составляет: тощий уголь - 130 °С; экибастузский - 110 °С каменный и бурый уголь - 70 °С; при сушке смесью топочных газов и воздуха при каменных углях - 80°С. Прямое вдувание:

А) сушка воздухом: каменные угли - 130 °С;

Бурые угли и сланцы - 100 °С;

Б) сушка смесью воздух + газ: каменные угли - 170 °С;

Бурые угли - 140 °С. Угли Канско-Ачинского бассейна весьма взрывоопасны. Поэтому при их использовании особенно важно создание взрывобезопасных условий при всех возможных режимах работы оборудования.

На пылезаводе блока 500 МВт Назаровской ГРЭС произошло несколько хлопков и взрывов пыли, которые привели к разрушению оборудования (кор­пусов мельниц и циклонов) и повреждению здания, выполненного из сборного железобетона.

Тщательное обследование показало, что одной из главных причин воз­никновения взрывов является загорание угля, застревающего в трубах суши­лок. В них были установлены неподвижные винтовые вставки для повышения интенсивности сушки топлива. Застревание угля происходило из-за наличия в нем крупных кусков (59-70 мм). Они перекрывали свободное сечение трубы, движение угля в них прекращалось, уголь быстро высыхал, загорался и вместе с отработавшим воздухом из сушилки выносились горящие частицы, которые попадали в циклоны для очистки этого воздуха или в мельницы вместе с уг­лем. Если в это время воздух, находящийся в сушильной или мельничной сис­теме, был недостаточно забалластирован парами влаги и концентрация пыли или продуктов ее разложения была достаточной, происходил взрыв.

Второй причиной возникновения хлопков и взрывов являлись отложения пыли, которые были обнаружены во многих местах сушильных и мельничных систем: в воздуховодах перед вентиляторами и циклонами, в мельницах, на клапанах мигалок, в шнеках в месте разрыва лопастей около подшипников. Кроме того, не были выполнены подводы воды в мельницы и блокировка за­крытия пара, поступающего в сушилку при остановке питателя и при повыше­нии температуры отработавшего воздуха более 130 °С.

Для создания взрывобезопасных условий работы сушилок в первую оче­редь были удалены винтовые вставки из труб (при этом влажность сушенки повысилась с 16 до 20-26 %). Кроме того, были поданы вода и пар в разгру­зочные камеры и на них установлены по 3 взрывных клапана диаметром 1 м.

Для устранения отложений пыли в трубопроводах скорость воздуха на этих участках была увеличена в 1,5 раза. Конусные мигалки заменены шлю­зовыми затворами.

Радикальным средством устранения самовоспламенения сырого угля и пыли в бункерах оказалась подача в них углекислого газа или азота. Более эф­фективен углекислый газ. Подача инвертных газов ликвидирует очаги горения и снижает температуру топлива в бункере, если начался процесс самовозгора­ния. На бункер вместительностью 150 т расходуется Уі баллона ССЬ или 1 бал­лон

Сырой назаровский уголь начинает разогреваться при хранении в бунке­рах через 12-20 часов, а при подаче инертного газа были случаи хранения его в течение более месяца.

Водяной пар, находящийся в воздухе, является также инертным газом и балластирует воздух. Паровоздушная смесь становится полностью взрыво­опасной (объемное содержание кислорода 16 %) при влагосодержании, равном 200 г/кг, что соответствует температуре точки росы 64 °С. Таким образом, ус­ловия взрывоопасности работы сушилок и мельниц в прямой степени зависят от количества испаряемой из топлива влаги. В этом отношении наиболее опасными являются пуск и останов сушилок и мельниц, во время которых в них поступает уменьшенное количество топлива, и содержание кислорода в проходящем через них воздухе может мало отличаться от содержания его в наружном воздухе.

Для получения взрывобезопасных условий работы мельниц во время пуска или останова было предложено подавать в вентиляционные системы мельниц отходящие газы парогенераторов вместо свежего воздуха, поступаю­щего из цеха. Использование отходящих газов в вентиляционных системах мельниц дает небольшую экономию топлива в связи с тем, что они уходят при более низкой температуре.