一、引言
在水泥厂的生产过程中，煤磨系统起着至关重要的作用，它将原煤加工成符合生产要求的煤粉，为水泥生产中的煅烧过程提供燃料。然而，煤磨着火是该系统运行中极具危险性的事故，不仅会造成设备损坏、生产停滞，还可能引发严重的安全事故，威胁人员生命和企业财产安全。因此，深入分析煤磨着火的原因并制定有效的解决措施具有重大意义。
二、水泥厂煤磨着火的原因
（一）煤粉堆积与自燃
1. 进料问题
- 进料量波动：当煤磨的进料系统不稳定时，可能会出现进料量突然增大的情况。比如，给料机的控制装置出现故障，导致原煤大量涌入磨机。过多的煤无法及时被研磨和输送，就在磨机内部堆积起来。而且，如果进料量长期处于高于磨机设计处理能力的水平，这种堆积现象会持续加重。
- 进料不均：除了总量问题，进料不均匀也是导致积煤的重要因素。例如，由于原煤仓下料口的结构不合理或者有堵塞现象，原煤在进入磨机时可能会偏向某一侧或某一区域。这使得磨机内的部分空间煤量过多，而其他部分则可能处于空转或低负荷状态，造成局部积煤。
2. 通风不良
- 通风管道堵塞：煤磨通风管道在长期运行过程中，可能会因为煤粉的沉积而逐渐堵塞。尤其是在管道的弯头、变径处，煤粉更容易积聚。当通风管道的截面积减小，通风量就会降低，煤粉不能被及时有效地从磨机中带走，从而在磨机内堆积。
- 风机故障：风机是通风系统的关键设备，如果风机的叶轮磨损、转速降低或者电机故障，会导致通风能力下降。例如，风机叶轮长期受到煤粉的冲刷，叶片变薄、变形，其输送空气的能力减弱，无法为煤磨提供足够的通风量。此外，风机的进出口阀门如果出现故障不能完全打开，也会影响通风效果。
- 风温与风速不匹配：在一些情况下，热风温度和风速的设置不合理。如果风速过低，即使通风量正常，也无法将煤粉快速带走，煤粉容易在磨机内沉降堆积。而且，当热风温度较高时，低风速可能会使煤粉在高温环境下停留时间过长，增加自燃的可能性。
3. 煤粉特性
- 挥发分含量高：原煤的挥发分含量对煤粉的自燃倾向有重要影响。高挥发分的煤在研磨过程中，挥发分更容易析出，与空气混合形成可燃混合气。当这些混合气在一定条件下达到着火点，就会引发煤粉自燃。例如，一些优质烟煤的挥发分含量较高，在煤磨系统中需要更加注意防止自燃。
- 水分含量影响：煤粉的水分含量也与着火风险相关。如果煤粉过于干燥，其比表面积增大，吸附氧气的能力增强，氧化反应速度加快。相反，如果水分含量过高，在磨机内可能会形成结块，影响煤粉的流动性和通风效果，间接增加着火的可能性。
（二）温度异常升高
1. 研磨生热
- 研磨体级配不合理：煤磨内的研磨体级配直接影响研磨效率和生热情况。如果研磨体中大型钢球比例过高，在磨机运转时，钢球之间以及钢球与衬板、煤粉之间的碰撞和摩擦会更加剧烈，产生大量的热量。例如，在研磨硬度较低的煤时，大球过多会导致不必要的能量消耗和热量产生。
- 磨机转速与填充率：磨机的转速和研磨体填充率对研磨生热也有影响。当转速过高时，研磨体的运动过于剧烈，产生的热量增多。同时，如果填充率过高，研磨体之间的相互作用增强，摩擦生热加剧。这种因研磨参数不合理导致的热量增加，可能使磨机内温度升高到危险水平。
2. 热风系统故障
- 热风炉失控：热风炉是为煤磨提供烘干热风的关键设备。如果热风炉的温度控制系统出现故障，例如热电偶损坏、控制器失灵等，可能会导致热风温度过高。当热风温度超过煤粉的安全温度界限时，煤粉就有被点燃的危险。
- 热风管道热损失问题：热风管道在输送热风过程中，如果保温效果不好，存在热损失，可能会导致局部温度过高。例如，管道的保温层破损或者厚度不足，热量散失到周围环境中，使管道壁温度升高。这种高温可能会传递给磨机内的煤粉，引发着火。
（三）外来火源引入
1. 设备运行故障
- 机械摩擦火花：煤磨系统中的各种机械设备，如减速机、联轴器等，在运行过程中如果润滑不良或者部件磨损，可能会产生机械摩擦火花。例如，减速机中的齿轮在长期使用后，齿面磨损严重，在啮合过程中可能会产生火花。这些火花一旦接触到煤粉，就可能引发着火。
- 电气故障火花：电气设备在运行中也可能产生火花。如电机的电刷在长期使用后可能出现打火现象，电缆接头松动可能产生电弧。特别是在煤磨这种存在易燃易爆煤粉的环境中，这些电气故障产生的火花是非常危险的火源。
2. 维修与动火作业不当
- 维修过程违规操作：在对煤磨系统进行维修时，如果维修人员没有遵守安全操作规程，可能会引入火源。例如，在没有清理干净周围煤粉的情况下进行维修作业，使用金属工具敲击设备可能产生火花。
- 动火作业管理漏洞：当需要在煤磨附近进行动火作业，如焊接、气割等，如果没有严格执行动火作业审批制度和安全措施，很容易引发火灾。比如，没有设置防火隔离带、没有配备足够的灭火器材等。
（四）静电积聚与放电
1. 煤粉静电产生：煤粉在研磨、输送过程中，由于颗粒之间的相互摩擦、与设备壁面的碰撞等，会产生静电。尤其是在干燥的环境下，煤粉的导电性较差，静电更容易积聚。
2. 静电放电危险：当静电积聚到一定程度，可能会发生静电放电现象。如果放电能量足够大，且周围存在可燃的煤粉空气混合气，就可能引发着火。例如，在煤粉输送管道内，如果没有良好的静电导除措施，静电放电可能会点燃管道内的煤粉。
三、水泥厂煤磨着火的解决措施
（一）防止煤粉堆积与自燃
1. 优化进料控制
- 稳定进料量：安装先进的给料控制系统，如采用电子皮带秤等设备，精确控制原煤的进料量。定期对给料机进行校准和维护，确保其运行稳定。同时，根据磨机的生产能力和运行状况，设定合理的进料上限，防止进料量过大。
- 改善进料均匀性：对原煤仓的下料口进行改造，例如采用新型的布料器，使原煤能够均匀地进入磨机。定期检查和清理下料口，防止堵塞和偏析现象。此外，可以在磨机入口处安装物料分布监测装置，实时监控进料的均匀性。
2. 加强通风管理
- 清理通风管道：建立定期的通风管道清理制度，采用机械清灰和人工清灰相结合的方法，重点清理管道的弯头、变径等易积粉部位。可以使用压缩空气吹扫、清灰耙等工具进行清理。同时，在管道上安装清灰孔，方便日常检查和清理。
- 保障风机正常运行：加强对风机的日常维护，定期检查风机叶轮的磨损情况，及时更换磨损严重的叶轮。对风机的电机、轴承等关键部件进行定期保养，确保其性能良好。安装风机运行状态监测系统，实时监测风机的转速、风压、风量等参数，一旦出现异常及时报警和维修。
- 优化风温与风速控制：通过实验和模拟计算，确定适合不同煤种和磨机工况的热风温度和风速参数。安装高精度的温度传感器和风速仪，实时监测和调整风温、风速。在磨机出口处设置煤粉浓度监测装置，根据煤粉浓度反馈调整风速，确保煤粉能够及时被带走。
3. 煤粉特性控制
- 合理选择煤种：在满足水泥生产工艺要求的前提下，尽量选择挥发分适中、不易自燃的煤种。对于高挥发分的煤，可以采取一些预处理措施，如预混一定比例的低挥发分煤，降低整体的自燃风险。
- 控制煤粉水分：安装煤粉水分在线监测设备，根据水分含量调整烘干工艺。如果煤粉水分过低，可以适当降低热风温度或增加磨机内的湿度。如果水分过高，则要检查烘干系统是否存在问题，确保煤粉的水分在合理范围内，一般保持在 1% - 2%左右。
（二）控制温度异常升高
1. 优化研磨参数
- 合理调整研磨体级配：根据煤的硬度、粒度等特性，定期对研磨体级配进行优化。采用科学的方法，如通过实验磨机进行模拟试验，确定最佳的研磨体尺寸和比例。在研磨较软的煤时，适当减少大球数量，增加中小球比例，降低研磨过程中的能量消耗和热量产生。
- 控制磨机转速和填充率：结合磨机的规格和煤磨工艺要求，合理设定磨机转速和填充率。可以通过安装变频调速装置来精确控制磨机转速，避免转速过高导致的过度生热。同时，根据研磨体的磨损情况，定期调整填充率，保持在合理水平，一般填充率控制在 25% - 35%左右。
2. 完善热风系统
- 改进热风炉控制：安装可靠的热风炉温度控制系统，采用双冗余的温度传感器，提高温度测量的准确性。定期对控制系统进行维护和校准，确保控制器能够准确地根据设定温度调节热风炉的燃烧情况。同时，设置超温报警和联锁保护装置，当热风温度超过安全值时，能够自动切断热风炉的燃料供应或采取其他降温措施。
- 增强热风管道保温：对热风管道的保温层进行定期检查和维护，及时修复破损的保温层。对于保温效果较差的管道，可以采用新型的保温材料进行改造，如陶瓷纤维保温材料等，降低热损失，防止管道壁温度过高。
（三）消除外来火源引入
1. 设备维护与监测
- 防止机械摩擦火花：加强对煤磨系统机械设备的润滑管理，定期检查和更换润滑油，确保设备的润滑良好。建立设备磨损监测机制，采用振动监测、油液分析等技术手段，及时发现设备的磨损情况。对于磨损严重的部件，如齿轮、轴承等，及时进行更换，避免产生机械摩擦火花。
- 预防电气故障火花：定期对电气设备进行维护和检查，包括电机、电缆、配电柜等。检查电机的电刷磨损情况，及时更换磨损的电刷。对电缆进行绝缘检测，确保电缆接头连接牢固。在电气设备周围安装防火防爆外壳，防止电气故障产生的火花逸出。同时，安装电气故障监测系统，如漏电保护装置、短路保护装置等，及时发现和处理电气故障。
2. 规范维修与动火作业
- 维修作业安全规范：制定严格的煤磨系统维修作业安全规程，要求维修人员在作业前必须清理干净周围的煤粉。使用防爆工具进行维修操作，避免使用可能产生火花的金属工具。在维修过程中，设置专人监护，确保维修作业符合安全要求。
- 动火作业管理强化：对于煤磨附近的动火作业，必须严格执行动火作业审批程序。作业前要进行风险评估，制定详细的安全措施，包括设置防火隔离带、配备充足的灭火器材、安排专人现场监护等。在动火作业过程中，要持续监测周围环境的温度和煤粉浓度，确保安全。
（四）防止静电积聚与放电
1. 静电导除措施：在煤粉研磨、输送设备上安装静电导除装置，如静电接地极、静电消除器等。确保设备和管道有良好的接地，使静电能够及时导除。例如，煤粉输送管道应每隔一定距离设置接地连接点，接地电阻应符合安全要求。
2. 湿度控制：适当提高煤磨系统内的环境湿度，可以降低煤粉的静电产生和积聚。可以通过在磨机入口处或通风系统中设置加湿装置，将空气湿度控制在合适的范围内，但要注意湿度不能过高，以免影响煤粉的质量和磨机的正常运行。
四、结论
水泥厂煤磨着火是一个复杂的问题，涉及到煤粉的物理化学特性、设备运行状态、操作管理等多个方面。通过深入分析着火的原因，从防止煤粉堆积与自燃、控制温度异常升高、消除外来火源引入和防止静电积聚与放电等多个角度采取相应的解决措施，可以有效地降低煤磨着火的风险，保障水泥厂煤磨系统的安全稳定运行，减少因着火事故带来的设备损坏、生产中断和安全威胁等问题，提高企业的经济效益和安全生产水平。同时，企业应建立完善的安全管理体系，加强对员工的安全教育和培训，确保各项安全措施得到有效落实。
