CN108917380A - 一种抑制煤炭滚筒干燥系统内煤尘爆炸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抑制煤炭滚筒干燥系统内煤尘爆炸的方法，属于煤矿安全技术领域。技术方案是：通过有效控制滚筒干燥机内含氧量及煤尘浓度，消除煤尘爆炸的充要条件，抑制煤尘事故爆炸的发生。本发明的积极效果是：对产生爆炸的三个要素均加以控制，通过控制系统漏风率，有效地防止空气的混入，使滚筒干燥机内含氧量在15%以下，远远低于煤尘爆炸对含氧量的需要。通过改造优化滚筒干燥机内部尾端的扬料装置，避免二次扬尘，大幅度降低了煤粉尘浓度及其含量。再通过调整优化系统运行工况，杜绝系统煤炭过于干燥引起煤粉尘浓度骤增的现象，消除煤尘爆炸的充要条件，抑制煤尘事故爆炸的发生。

Description

一种抑制煤炭滚筒干燥系统内煤尘爆炸的方法

技术领域

本发明涉及一种抑制煤炭滚筒干燥系统内煤尘爆炸的方法，属于煤矿防爆安全技术领域。

背景技术

煤炭在干燥过程中会产生一定量的煤粉尘，而煤粉尘本身具有爆炸危险性，影响其爆炸的三个要素为：1）煤尘必须悬浮于空中，且要达到一定的爆炸极限浓度：下限为30-50g/m³,上限为1500—2000g/m³；2）要具有点燃引爆煤尘的高温热源，煤尘爆炸的引爆温度为610℃-1050℃；3）充足的氧气，氧的含量大于18%，若此三要素同时具备则产生煤尘爆炸。

煤炭滚筒干燥系统主要由高温热风炉、滚筒干燥机、除尘以及鼓、引风装置组成，滚筒干燥机的给料口上方设有刮板机或胶带输送机，滚筒干燥机的内部尾端设有扬料装置。其工作原理就是通过引风机将热风炉内高温热烟气吸入干燥机内与煤炭进行置热交换，蒸发其水分并提高煤炭发热量。煤炭在干燥机内进行抛落碰撞运动，随着水分的降低，产生大量煤粉尘，极易达到爆炸极限浓度，加之由于煤炭干燥系统是高负压运行，800℃-900℃的高温热烟气被吸入干燥机的同时，通过不密封的系统入煤口吸入大量空气，增加了干燥机内的氧含量，工程实测干燥机内的氧含量达18%-19%，煤尘爆炸条件具备，所以，在这种环境下煤炭滚筒干燥系统极易发生煤尘爆炸事故。控制滚筒干燥系统内的含氧量及煤尘浓度从而实现抑制煤尘爆燃、爆炸，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明目的是提供一种抑制煤炭滚筒干燥系统内煤尘爆炸的方法，对产生爆炸的三个要素均加以控制，通过控制煤炭滚筒干燥系统内的含氧量及煤尘浓度，并对煤炭滚筒干燥系统关键运行参数进行控制，实现抑制煤尘爆燃、爆炸，消除煤尘爆炸的充要条件，抑制煤尘爆炸事故的发生，解决了背景技术中存在的上述问题。

一种抑制煤炭滚筒干燥系统内煤尘爆炸的方法，通过有效控制滚筒干燥机内含氧量及煤尘浓度，消除煤尘爆炸的充要条件，抑制煤尘爆炸事故的发生；包含如下步骤：

①在煤炭滚筒干燥系统的给料口与刮板机或胶带输送机之间设置密闭隔氧给料装置，该密闭隔氧给料装置包含旋转轴、弧形旋转叶片和封闭罩，封闭罩位于刮板机或胶带输送机下方、滚筒干燥机的给料口上方，封闭罩内部为圆弧腔，设有旋转轴，旋转轴的圆周上设有多个弧形旋转叶片，弧形旋转叶片为弧线段与直线段组合，与旋转轴连接的根部为直线段，与封闭罩内部圆弧腔匹配的端部为圆弧段，相邻的两个弧形旋转叶片的根部通过弧形板连接在一起，弧形旋转叶片的旋转半径与封闭罩的内腔圆弧半径相匹配；封闭罩的上端口通过下料溜槽与刮板机或胶带输送机连通，封闭罩的下端口与滚筒干燥机的给料口连通；全部弧形旋转叶片的弯曲方向和弯曲弧度相同，弧形旋转叶片的弯曲方向向下；旋转轴不与动力装置连接；旋转轴的轴线与刮板机或胶带输送机的头轮轴线平行，旋转轴中心与刮板机或胶带输送机的头轮轴中心不在同一垂线上；封闭罩的上端口中心和下端口中心均与旋转轴中心不在同一垂线上；封闭罩与下料溜槽密闭连接，成为一体，防止弧形旋转叶片旋转时带入冷空气进入；旋转轴上弧形旋转叶片沿圆周方向均匀布置，弧形旋转叶片的圆弧向下弯曲，物料下落时直接落在圆弧面上，沿圆弧表面下滑，并使弧形旋转叶片旋转，弧形旋转叶片通过旋转进行隔绝，有效地阻止空气进入滚筒干燥机；有效控制滚筒干燥机内含氧量；

②滚筒干燥机内部尾端的扬料装置，包含底部圆钢、连接钢板、弧形圆钢、弧形侧板一、链条和弧形侧板二；连接钢板的两端部分别与弧形侧板一和弧形侧板二的上端部连接，弧形侧板一和弧形侧板二的下端部分别与底部圆钢的两端连接，弧形侧板一和弧形侧板二的弧度相同、长度相等，并均与底部圆钢和连接钢板垂直，底部圆钢、连接钢板、弧形侧板一和弧形侧板二构成矩形框架，矩形框架设有多根弧形圆钢，弧形圆钢与弧形侧板一和弧形侧板二的弧度相同、长度相等，并与弧形侧板一和弧形侧板二平行，在相邻的弧形圆钢之间、弧形圆钢与弧形侧板一和弧形侧板二之间设有链条，链条的一端固定在连接钢板上，另一端固定在底部圆钢上，构成链条式扬料板；连接钢板固定在滚筒干燥机内部尾端的内壁上；滚筒干燥机内部尾端设置多个链条式扬料板，使物料下落时在链条中间穿过，禁止其扬起，且链条式扬料板大小不等，间隔布置，链条式扬料板布置在滚筒干燥机内部尾端，为使物料快速导出，链条式扬料板安装时与滚筒干燥机中心线呈一定夹角，不平行；链条式扬料板避免二次扬尘，降低粉尘浓度及其含量。

本发明还对煤炭滚筒干燥系统关键运行参数进行控制，煤炭滚筒干燥系统关键运行参数包括鼓、引风机转速、高温热风炉炉膛温度、滚筒干燥机入口温度、滚筒干燥机转速及出口温度、入料温度及入料量、系统运行个节点负压值；通过调整鼓、引风机转速来保证滚筒干燥机内煤炭干燥所需的热风量及温度；煤炭滚筒干燥系统启动时根据滚筒干燥机入口温度控制煤炭给料时间及给料量，运行过程中根据煤炭给料量调整鼓、引风机转速；煤炭滚筒干燥系统停止运行过程中，逐渐降低炉温、鼓引风量以及煤炭入料量，确保煤炭滚筒干燥系统运行各个阶段煤炭干燥质量，避免大量产尘现象发生。

所述密闭隔氧给料装置，当弧形旋转叶片与下料溜槽中心线呈180°时，弧形旋转叶片距下料溜槽侧板的间隙达到最小，弧形旋转叶片顶端设计成圆弧段，弧形旋转叶片尾端设计成直线段，弧形旋转叶片的宽度比封闭罩内腔稍窄，保证弧形旋转叶片在封闭罩内部旋转顺畅。为防止物料下落时落入两弧形旋转叶片之间，清理难度增大，故在两叶片之间增设弧形板。两个支撑架分别安装在封闭罩两侧外壁上，支撑架上设有轴承座，旋转轴的两端分别设置在各自的轴承座上；弧形旋转叶片与旋转轴之间采用双面角焊接连接，弧形旋转叶片及弧形板均采用耐高温材质制成。

所述下料溜槽上部与刮板机底部或胶带输送机的头部漏斗通过法兰连接。

所述链条式扬料板两侧的弧形侧板一和弧形侧板二为具有圆弧的不规则圆弧型板，弧形侧板一和弧形侧板二的上部与滚筒干燥机内部尾端内壁相接触的部分较宽，起加强的作用，下部较窄，防止其带料，弧形侧板一和弧形侧板二之间上方的连接钢板将它们连接成一体，连接钢板与滚筒干燥机内壁焊接；链条式扬料板的多条链条与多根弧形圆钢间隔布置，链条固定后具有下垂度，当滚筒干燥机旋转时，物料若粘连到链条的环链上，通过链条的抖动或振打将其击落，整个链条式扬料板材质均采用耐高温材料。

本发明的积极效果是：对产生爆炸的三个要素均加以控制，通过控制系统漏风率，有效地防止了空气的混入，使滚筒干燥机内含氧量在15%以下，远远低于煤尘爆炸对含氧量的需要；无需动力控制，完全采用煤炭下落的重力进行驱动，减少了故障率及维修率；通过改造优化滚筒干燥机内部尾端的扬料装置，避免二次扬尘，大幅度降低了煤粉尘浓度及其含量；再通过调整优化系统运行工况，杜绝系统煤炭过于干燥引起煤粉尘浓度骤增的现象，消除煤尘爆炸的充要条件，抑制煤尘爆炸事故的发生。

附图说明

图1为本发明实施例密闭隔氧给料装置结构示意图；

图2为本发明实施例密闭隔氧给料装置侧视结构示意图；

图3为本发明实施例扬料装置布置结构侧视示意图；

图4为本发明实施例扬料装置正面结构示意图；

图中：刮板机1、下料溜槽2、弧形旋转叶片3、滚筒干燥机4、支撑架5、旋转轴6、轴承座7、弧形板8、给料口9、底部圆钢10、连接钢板11、弧形圆钢12、弧形侧板一13、链条14、弧形侧板二15、封闭罩16。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。

一种抑制煤炭滚筒干燥系统内煤尘爆炸的方法，通过有效控制滚筒干燥机内含氧量及煤尘浓度，消除煤尘爆炸的充要条件，抑制煤尘爆炸事故的发生；包含如下步骤：

①在煤炭滚筒干燥系统的给料口9与刮板机或胶带输送机之间设置密闭隔氧给料装置，该密闭隔氧给料装置包含旋转轴6、弧形旋转叶片3和封闭罩16，封闭罩16位于刮板机或胶带输送机下方、滚筒干燥机4的给料口9上方，封闭罩16内部为圆弧腔，设有旋转轴6，旋转轴6的圆周上设有多个弧形旋转叶片3，弧形旋转叶片3为弧线段与直线段组合，与旋转轴6连接的根部为直线段，与封闭罩16内部圆弧腔匹配的端部为圆弧段，相邻的两个弧形旋转叶片3的根部通过弧形板8连接在一起，弧形旋转叶片3的旋转半径与封闭罩16的内腔圆弧半径相匹配；封闭罩16的上端口通过下料溜槽2与刮板机或胶带输送机连通，封闭罩16的下端口与滚筒干燥机4的给料口9连通；全部弧形旋转叶片3的弯曲方向和弯曲弧度相同，弧形旋转叶片3的弯曲方向向下；旋转轴6不与动力装置连接；旋转轴的轴线与刮板机或胶带输送机的头轮轴线平行，旋转轴中心与刮板机或胶带输送机的头轮轴中心不在同一垂线上；封闭罩16的上端口中心和下端口中心均与旋转轴中心不在同一垂线上；封闭罩16与下料溜槽密闭连接，成为一体，防止弧形旋转叶片旋转时带入冷空气进入；旋转轴上弧形旋转叶片沿圆周方向均匀布置，弧形旋转叶片的圆弧向下弯曲，物料下落时直接落在圆弧面上，沿圆弧表面下滑，并使弧形旋转叶片旋转，弧形旋转叶片通过旋转进行隔绝，有效地阻止空气进入滚筒干燥机4；有效控制滚筒干燥机内含氧量；

②滚筒干燥机4内部尾端的扬料装置，包含底部圆钢10、连接钢板11、弧形圆钢12、弧形侧板一13、链条14和弧形侧板二15；连接钢板11的两端部分别与弧形侧板一13和弧形侧板二15的上端部连接，弧形侧板一13和弧形侧板二15的下端部分别与底部圆钢10的两端连接，弧形侧板一13和弧形侧板二15的弧度相同、长度相等，并均与底部圆钢10和连接钢板11垂直，底部圆钢10、连接钢板11、弧形侧板一13和弧形侧板二15构成矩形框架，矩形框架设有多根弧形圆钢12，弧形圆钢12与弧形侧板一13和弧形侧板二15的弧度相同、长度相等，并与弧形侧板一13和弧形侧板二15平行，在相邻的弧形圆钢12之间、弧形圆钢与弧形侧板一13和弧形侧板二15之间设有链条14，链条14的一端固定在连接钢板11上，另一端固定在底部圆钢10上，构成链条式扬料板；连接钢板11固定在滚筒干燥机4内部尾端的内壁上；滚筒干燥机4内部尾端设置多个链条式扬料板，使物料下落时在链条中间穿过，禁止其扬起，且链条式扬料板大小不等，间隔布置，链条式扬料板布置在滚筒干燥机内部尾端，为使物料快速导出，链条式扬料板安装时与滚筒干燥机中心线呈一定夹角，不平行；链条式扬料板避免二次扬尘，降低粉尘浓度及其含量。

煤炭滚筒干燥系统关键运行参数包括鼓、引风机转速、高温热风炉炉膛温度、滚筒干燥机入口温度、滚筒干燥机转速及出口温度、入料温度及入料量、系统运行个节点负压值；通过调整鼓、引风机转速来保证滚筒干燥机内煤炭干燥所需的热风量及温度；煤炭滚筒干燥系统启动时根据滚筒干燥机入口温度控制煤炭给料时间及给料量，运行过程中根据煤炭给料量调整鼓、引风机转速；煤炭滚筒干燥系统停止运行过程中，逐渐降低炉温、鼓引风量以及煤炭入料量，确保煤炭滚筒干燥系统运行各个阶段煤炭干燥质量，避免大量产尘现象发生。

所述密闭隔氧给料装置，当弧形旋转叶片与下料溜槽中心线呈180°时，弧形旋转叶片距下料溜槽侧板的间隙达到最小，弧形旋转叶片顶端设计成圆弧段，弧形旋转叶片尾端设计成直线段，弧形旋转叶片的宽度比封闭罩内腔稍窄，保证弧形旋转叶片在封闭罩内部旋转顺畅。为防止物料下落时落入两弧形旋转叶片之间，清理难度增大，故在两叶片之间增设弧形板。两个支撑架5分别安装在封闭罩两侧外壁上，支撑架5上设有轴承座7，旋转轴6的两端分别设置在各自的轴承座7上；弧形旋转叶片与旋转轴之间采用双面角焊接连接，弧形旋转叶片及弧形板均采用耐高温材质制成。

所述下料溜槽上部与刮板机底部或胶带输送机的头部漏斗通过法兰连接。

所述链条式扬料板两侧的弧形侧板一13和弧形侧板二15为具有圆弧的不规则圆弧型板，弧形侧板一13和弧形侧板二15的上部与滚筒干燥机4内部尾端内壁相接触的部分较宽，起加强的作用，下部较窄，防止其带料，弧形侧板一13和弧形侧板二15之间上方的连接钢板11将它们连接成一体，连接钢板11与滚筒干燥机内壁焊接；链条式扬料板的多条链条与多根弧形圆钢间隔布置，链条固定后具有下垂度，当滚筒干燥机旋转时，物料若粘连到链条的环链上，通过链条的抖动或振打将其击落，整个链条式扬料板材质均采用耐高温材料。

在实施例中，煤炭通过上游设备给入到刮板机1上，然后被运输到机头卸料进入下料溜槽2，当煤炭下落到弧形旋转叶片3上时，物料的重力促使弧形旋转叶片旋转，当第一个弧形旋转叶片转到下方开始落料时，下一个弧形旋转叶片也随之旋转到达下料溜槽底部，将下料溜槽2完全封住，然后继续重复上一动作，由于两个弧形旋转叶片衔接较紧，故能成功地阻止空气通过给料设备被吸入进入滚筒干燥机，煤炭也随着弧形旋转叶片的转动被带到下方的滚筒干燥机给料口9，进入滚筒干燥机，进行干燥。

煤炭进入滚筒干燥机4后，被前端内部的篦条式扬料板扬起，形成料幕与热烟气充分接触进行置热交换，蒸发水分达到干燥的目的，当煤炭到滚筒干燥机尾部时，已完全干燥，无需再扬起，因此当滚筒干燥机旋转时，尾部干燥后的煤炭随着滚筒干燥机的旋转从链条式扬料板中间穿过，避免了二次扬尘，降低了煤尘的产生，同时也减轻了干燥系统后部除尘设备的负担，延长了设备的寿命。

基于被干燥煤炭的水份、灰份、挥发份以及干后产品质量要求等工业指标，结合干燥系统技术工艺特点，确定当滚筒干燥机入口温度达到350℃-450℃左右时，煤炭开始进入系统，此时利用上游给料设备的变频或采用螺旋给料来控制给料量，并保证给料的连续性，不可出现断料的现象，此时炉温要保持恒定，不能忽高忽低，煤炭给料水分要控制在一个范围内，禁止水分过高或过低，滚筒干燥机的转速在4-6r/min左右，其内部的气流设计速度值为5m/s，在此风速下，煤尘不会飞扬，气流的速度要通过鼓、引风机的配合来调整，既要保证干燥系统内的负压，又要保证出料水分在15%左右，同时滚筒干燥机出口的温度要控制在100℃左右，出口温度太低则出现“结露”现象，温度太高则产生过干燥，使煤尘浓度增加。

密闭隔氧装置与扬料板的改进以及系统运行工况的优化，直接抑制了煤炭干燥系统内的煤尘爆炸，消除了危险隐患，同时也改善了工人的工作环境。

滚筒干燥机内扬料装置沿滚筒干燥机轴向分六个区间，第一区间为大倾角导料板；第二区间为倾斜扬料板；第三区间为带清扫装置的扬料板；第四区间为带有自动清扫装置的蓖条式扬料板；第五区间为无扬料板区，以控制粉尘飞扬；本发明将滚筒干燥机内部第四区间靠近尾端的扬料板进行改进。

Claims (2)

1.一种抑制煤炭滚筒干燥系统内煤尘爆炸的方法，其特征在于通过有效控制滚筒干燥机内含氧量及煤尘浓度，消除煤尘爆炸的充要条件，抑制煤尘事故爆炸的发生；包含如下步骤：

①在煤炭滚筒干燥系统的给料口（9）与刮板机或胶带输送机之间设置密闭隔氧给料装置，该密闭隔氧给料装置包含旋转轴（6）、弧形旋转叶片（3）和封闭罩（16），封闭罩（16）位于刮板机或胶带输送机下方、滚筒干燥机（4）的给料口（9）上方，封闭罩（16）内部为圆弧腔，设有旋转轴（6），旋转轴（6）的圆周上设有多个弧形旋转叶片（3），弧形旋转叶片（3）为弧线段与直线段组合，与旋转轴（6）连接的根部为直线段，与封闭罩（16）内部圆弧腔匹配的端部为圆弧段，相邻的两个弧形旋转叶片（3）的根部通过弧形板（8）连接在一起，弧形旋转叶片（3）的旋转半径与封闭罩（16）的内腔圆弧半径相匹配；封闭罩（16）的上端口通过下料溜槽（2）与刮板机或胶带输送机连通，封闭罩（16）的下端口与滚筒干燥机（4）的给料口（9）连通；全部弧形旋转叶片（3）的弯曲方向和弯曲弧度相同，弧形旋转叶片（3）的弯曲方向向下；旋转轴（6）不与动力装置连接；旋转轴的轴线与刮板机或胶带输送机的头轮轴线平行，旋转轴中心与刮板机或胶带输送机的头轮轴中心不在同一垂线上；封闭罩（16）的上端口中心和下端口中心均与旋转轴中心不在同一垂线上；封闭罩（16）与下料溜槽密闭连接，成为一体，防止弧形旋转叶片旋转时带入冷空气进入；旋转轴上弧形旋转叶片沿圆周方向均匀布置，弧形旋转叶片的圆弧向下弯曲，物料下落时直接落在圆弧面上，沿圆弧表面下滑，并使弧形旋转叶片旋转，弧形旋转叶片通过旋转进行隔绝，有效地阻止空气进入滚筒干燥机（4）；有效控制滚筒干燥机内含氧量；

②滚筒干燥机（4）内部尾端的扬料装置，包含底部圆钢（10）、连接钢板（11）、弧形圆钢（12）、弧形侧板一（13）、链条（14）和弧形侧板二（15）；连接钢板（11）的两端部分别与弧形侧板一（13）和弧形侧板二（15）的上端部连接，弧形侧板一（13）和弧形侧板二（15）的下端部分别与底部圆钢（10）的两端连接，弧形侧板一（13）和弧形侧板二（15）的弧度相同、长度相等，并均与底部圆钢（10）和连接钢板（11）垂直，底部圆钢（10）、连接钢板（11）、弧形侧板一（13）和弧形侧板二（15）构成矩形框架，矩形框架设有多根弧形圆钢（12），弧形圆钢（12）与弧形侧板一（13）和弧形侧板二（15）的弧度相同、长度相等，并与弧形侧板一（13）和弧形侧板二（15）平行，在相邻的弧形圆钢（12）之间、弧形圆钢与弧形侧板一（13）和弧形侧板二（15）之间设有链条（14），链条（14）的一端固定在连接钢板（11）上，另一端固定在底部圆钢（10）上，构成链条式扬料板；连接钢板（11）固定在滚筒干燥机（4）内部尾端的内壁上；滚筒干燥机（4）内部尾端设置多个链条式扬料板，使物料下落时在链条中间穿过，禁止其扬起，且链条式扬料板大小不等，间隔布置，链条式扬料板布置在滚筒干燥机内部尾端，为使物料快速导出，链条式扬料板安装时与滚筒干燥机中心线呈一定夹角，不平行；链条式扬料板避免二次扬尘，降低粉尘浓度及其含量。

2.根据权利要求1所述的一种抑制煤炭滚筒干燥系统内煤尘爆炸的方法，其特征在于：通过调整鼓、引风机转速来保证滚筒干燥机内煤炭干燥所需的热风量及温度；煤炭滚筒干燥系统启动时根据滚筒干燥机入口温度控制煤炭给料时间及给料量，运行过程中根据煤炭给料量调整鼓、引风机转速；煤炭滚筒干燥系统停止运行过程中，逐渐降低炉温、鼓引风量以及煤炭入料量，确保煤炭滚筒干燥系统运行各个阶段煤炭干燥质量，避免大量产尘现象发生。