張　偉

TV防爆閥在煤粉制備車間的應(yīng)用

張偉

收塵器防爆閥現(xiàn)場照片

本文介紹了TV防爆閥在馬來西亞NSCI 5 000t/d水泥生產(chǎn)線煤粉制備車間的應(yīng)用情況以及TV防爆閥的規(guī)格及特點(diǎn)，對(duì)國內(nèi)常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和VDI3673標(biāo)準(zhǔn)中防爆面積計(jì)算方法進(jìn)行了對(duì)比。分析了采用TV防爆閥時(shí)，在煤粉制備車間設(shè)計(jì)、設(shè)備采購過程中的注意事項(xiàng)。

TV防爆閥；煤粉制備；防爆面積；防爆標(biāo)準(zhǔn)

1　前言

煤粉制備車間是水泥生產(chǎn)的重要組成部分，也是安全要求最為集中、安全等級(jí)最高的一個(gè)子項(xiàng)。由于煤粉的特性，導(dǎo)致了煤粉制備車間容易發(fā)生煤粉燃燒爆炸的事故。為了煤粉制備車間的安全生產(chǎn)，在設(shè)計(jì)和操作上需要采取多種措施，例如在關(guān)鍵部位加裝防爆閥；監(jiān)控各密閉設(shè)備中溫度和CO濃度，及時(shí)報(bào)警；設(shè)二氧化碳或氮?dú)庾詣?dòng)滅火系統(tǒng)等。在海外總承包工程中，越來越多的項(xiàng)目業(yè)主對(duì)煤粉制備車間的安全和防爆意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)防爆措施的要求越來越高。

2011年，我公司與馬來西亞CIMA集團(tuán)簽訂了一條5 000t/d水泥生產(chǎn)線總承包項(xiàng)目，該項(xiàng)目位于森美蘭州馬口鎮(zhèn)。項(xiàng)目范圍包含石灰石破碎至水泥包裝發(fā)運(yùn)，所用燃料是從印度尼西亞進(jìn)口的原煤。煤粉制備車間采用一臺(tái)型號(hào)為TRMC31.3的輥磨，產(chǎn)量為50t/h。業(yè)主要求煤粉制備車間的防爆閥需滿足VDI3673標(biāo)準(zhǔn)，并指定TV公司作為防爆閥供貨商。

2　TV防爆閥特點(diǎn)

TV公司服務(wù)范圍包含防爆系統(tǒng)的評(píng)估、自啟閉式防爆閥的設(shè)計(jì)及供貨。產(chǎn)品包括管道、收塵器、倉、建筑物的防爆閥，并具有ATEX防爆認(rèn)證證書、符合VDI 3673《Pressure venting of dust explosions》和EN-14491 《Dust explosion venting protective systems》標(biāo)準(zhǔn)。

TV防爆閥的主要結(jié)構(gòu)包含殼體、蓋板、緩沖板、彈簧和止動(dòng)裝置，如圖1所示。利用專用工具調(diào)整止動(dòng)裝置的鎖緊力，可以調(diào)整防爆閥的啟爆壓力，有效保證設(shè)備安全，見圖2。

TV防爆閥分圓形和矩形（見圖1、圖3）。圓形防爆閥用于保護(hù)煤磨和煤粉倉，矩形防爆閥用于保護(hù)收塵器。其規(guī)格見表1、2、3，表中泄爆效率和有效防爆面積是TV公司通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)的實(shí)際數(shù)值。規(guī)格相同的防爆閥，在使用位置、布置形式不同的情況下，其有效防爆面積也不同。因此，防爆閥選型需要以有效防爆面積為準(zhǔn)。

3　TV防爆閥的應(yīng)用

3.1煤粉制備車間基本信息

圖1　圓形防爆閥

圖2　啟爆壓力調(diào)整工具

圖3　矩形自啟閉式防爆閥

表1　煤磨圓形防爆閥規(guī)格

表2　煤粉倉圓形防爆閥規(guī)格

表3　收塵器矩形防爆閥規(guī)格

我公司NSCI 5 000t/d項(xiàng)目中，煤粉制備采用能力為50t/h的輥磨，磨盤直徑為?3100mm，設(shè)3個(gè)直徑為? 1 700mm的磨輥；粉磨后煤粉通過處理風(fēng)量為221 000m3/h的袋式收塵器收集，收塵器分20個(gè)室，每兩個(gè)室共用一個(gè)灰斗；出收塵器的煤粉通過螺旋輸送機(jī)輸送至儲(chǔ)量為180t的煤粉倉，煤粉倉直徑為?7 000mm；烘干熱風(fēng)來自窯尾廢氣。原煤化學(xué)成分如表4所示，煤粉制備車間工藝流程見圖4。

3.2防爆閥選型

3.2.1煤磨防爆閥選型

本系統(tǒng)煤磨出風(fēng)管道直徑均為?2 000mm。

按照GB 50295-2008《水泥工廠設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，煤磨出風(fēng)管道上的防爆面積最小為管道截面積的70%，即2.198m2。

按照VDI3673標(biāo)準(zhǔn)，煤磨出風(fēng)管道上的防爆面積不低于管道橫截面積，即3.14m2。根據(jù)TV公司要求，煤磨出風(fēng)管上下兩個(gè)部位需各配置2 個(gè)?1 500mm的防爆閥，每個(gè)部位的防爆面積均為3.52m2（見圖5）。

3.2.2煤粉倉防爆閥選型

本項(xiàng)目煤粉倉體積約435m3。

按照GB 50295-2008《水泥工廠設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，防爆面積可按0.01m2/（m3·倉容積）計(jì)算，那么所需防爆面積為4.35m2。

TV公司計(jì)算煤粉倉防爆面積的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：

按照VDI3673標(biāo)準(zhǔn)公式及表5中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算得出，煤粉倉所需防爆面積為3.32m2，根據(jù)TV公司產(chǎn)品，選用3個(gè)?1 400mm的防爆閥，總防爆面積為4.5m2。

根據(jù)TV公司設(shè)計(jì)要求，煤粉倉防爆閥布置必須滿足以下規(guī)定：

（1）防爆閥與煤粉倉之間的過渡段必須是直管，且盡量短；

（2）防爆閥應(yīng)向緩沖板一側(cè)傾斜，傾斜角度為5°；

（3）防爆閥上部要設(shè)導(dǎo)流板，將爆炸氣流引導(dǎo)至室外，導(dǎo)流板要有足夠強(qiáng)度，需固定在混凝土框架上；

防爆閥周圍需保持至少500mm的凈空。

導(dǎo)流板示意見圖6，煤粉倉防爆閥布置見圖7。

3.2.3收塵器防爆閥選型

本項(xiàng)目收塵器外形見圖8，體積約為920m3。

GB 50295-2008《水泥工廠設(shè)計(jì)規(guī)范》中沒有關(guān)于收塵器防爆閥的選型原則。國內(nèi)收塵器設(shè)計(jì)人員一般是按照防爆閥閥板面積和收塵器容積之比（孔機(jī)比）的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、并結(jié)合收塵器結(jié)構(gòu)來確定防爆閥規(guī)格和數(shù)量。國內(nèi)煤氣工業(yè)推薦的孔機(jī)比為1/40，美國防止火災(zāi)協(xié)會(huì)（NFPA）推薦的孔機(jī)比為1/30～1/50。

本項(xiàng)目收塵器廠家提供的方案為采用20個(gè)防爆閥，每個(gè)防爆閥泄爆面積為1.532m2，總泄爆面積為30.64m2，孔機(jī)比為1/30。

根據(jù)VDI3673標(biāo)準(zhǔn)公式及表6中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算得出，收塵器所需防爆面積為35.12m2。結(jié)合TV防爆閥規(guī)格和收塵器結(jié)構(gòu)，采用了40個(gè)800mm×1300mm的防爆閥，每個(gè)收塵室設(shè)兩個(gè)防爆閥，上下并排布置，總泄爆面積為36m2。

表4　原煤的工業(yè)分析

圖4　煤粉制備車間工藝流程圖

表5　煤粉倉防爆閥選型計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（TV選擇）

表6　收塵器防爆閥選型計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（TV選擇）

圖5　煤磨防爆閥布置圖

圖6　導(dǎo)流板示意

圖7　煤粉倉防爆閥現(xiàn)場照片

圖8　收塵器外形圖

圖9　TV建議的收塵器防爆閥布置方案

TV公司根據(jù)收塵器外形圖，提供了防爆閥布置方案（見圖9），并且要求對(duì)收塵器結(jié)構(gòu)進(jìn)行如下調(diào)整，以保證泄爆時(shí)氣流不受阻礙：

（1）將收塵器殼體向外擴(kuò)展，增加過渡段；

（2）完全移除靠近防爆閥的2排濾袋；

（3）將第3～5排濾袋長度由3 050mm縮短為1 500mm。

由于防爆閥的采購?fù)碛谑諌m器，當(dāng)廠家提供防爆閥布置方案時(shí)，收塵器已經(jīng)加工完成，如果完全按廠家要求修改收塵器結(jié)構(gòu)，將帶來收塵器殼體重新加工；收塵器過濾面積減小較多，無法保證粉塵排放濃度≤20mg/ m3（標(biāo)）的要求；項(xiàng)目成本增加，工期拖延。

經(jīng)與TV多次討論，最終決定在收塵器殼體上適量增加了過渡段、將靠近殼體的兩排濾袋長度縮短至1 500mm。此方案雖然使濾袋總面積有所減小，但仍能保證排放濃度。最終收塵器防爆閥布置方案見圖10。

4　結(jié)語

根據(jù)我公司在馬來西亞NSCI 5 000t/d項(xiàng)目上的經(jīng)驗(yàn)，總承包項(xiàng)目煤粉制備車間中采用TV防爆閥，有以下幾個(gè)注意事項(xiàng)：

（1）與《水泥工廠設(shè)計(jì)規(guī)范》相比，采用VDI3673標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防爆閥選型時(shí)，計(jì)算公式更復(fù)雜、所需基本技術(shù)參數(shù)更多，不僅要計(jì)算受保護(hù)設(shè)備的體積、也要考慮受保護(hù)設(shè)備的本體特性以及爆炸介質(zhì)的特性；

（2）煤磨出風(fēng)管的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮TV防爆閥的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格及布置要求；

（3）防爆閥與收塵器應(yīng)同步采購，防爆閥規(guī)格要與收塵室尺寸相配，收塵器結(jié)構(gòu)型式、濾袋布置需滿足防爆閥泄爆要求；

（4）根據(jù)受保護(hù)設(shè)備的抗壓能力，確定防爆閥的啟爆壓力，并要求TV公司提供配套調(diào)壓工具；

（5）項(xiàng)目預(yù)算需考慮采用TV防爆閥對(duì)煤粉制備車間設(shè)計(jì)和成本的影響。

圖10　最終收塵器防爆閥布置方案

［1］VDI 3673，Pressure venting of dust explosions［S］.2002.11.

［2］EN 14491，Dust explosion venting protective systems［S］.2012.10.

［3］GB 50295-2008，水泥工廠設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］申金永.VDI3673防爆閥標(biāo)準(zhǔn)在煤粉倉設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.水泥工程，2008.1.

［5］徐立新.煤粉收塵器防爆閥門的探討［J］，水泥技術(shù)，2005.1.

［6］胡光.水泥工廠煤粉制備車間防爆閥的工藝設(shè)計(jì)［J］.水泥科技，2013.2.■

Application of TV Explosion-Proof Valve in Coal Preparation Plant

TQ172625.4

A

1001-6171（2015）02-0047-04

通訊地址：中材國際海外事業(yè)發(fā)展公司，北京100037；

2014-10-29；編輯：趙蓮