本节从三个方面考虑了防止火灾发生的措施：控制煤粉制备系统内部不发生煤粉着火和爆炸，防止煤粉泄漏到系统外厂房中，将万一泄漏到厂房中的煤粉及时清除。

6.3.1  向磨煤机内连续、可控制地供煤，是减少煤粉制备系统着火和爆炸的重要措施。碎煤仓结构设计不合理，将会使仓中不能形成整体流，发生起拱、堵煤、积粉而引起阴燃闷烧直至起火爆炸。

    本条参照现行国家标准《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB 50229-2019第6.2.1条并结合煤化工工程设计实际情况，对碎煤仓的设计提出了要求。与现行国家标准《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB 50229不同之处主要有：

    (1)推荐采用圆筒形钢仓，与现行行业标准《火力发电厂设计技术规程》DL/T 5000-2000第6.4.4条一致。将壁面与水平面交角从60°提高到65°。现有工程设计实际在70°以上。

    (2)仓内衬超高分子量聚乙烯板或不锈钢板，衬板的主要功能是防粘堵，要求光滑，摩擦阻力小，同时要耐磨、阻燃。

    (3)增加温度监测装置和氮气管道接口，当仓内温度或一氧化碳超过设定值时，根据要求手动或自动进入紧急充氮状态。

    (4)对于褐煤和挥发分高的易自燃煤种，在碎煤仓中储存时间过长(如系统事故停车后碎煤仓中存有较多煤)，容易阴燃闷烧，引发火灾。本条增加了一氧化碳分析的要求，如果超过设定值，则自动紧急通入氮气等惰性气体进行保护。

    (5)预干燥后的褐煤，水分降低到12％以下，极易自燃，危险性大，本条要求储存经过预干燥的褐煤的碎煤仓采取充氮保护。

    本标准中“充氮保护”是指连续通入氮气等惰性气体，使其气氛基本为氮气等惰性气体，即无氧状态或微氧状态，系统内氧含量在1％以下，不致于发生氧化燃烧而引起爆炸。“紧急充氮”是指在系统已监测到发生煤氧化及自燃，如温度或一氧化碳浓度超过设定值时，通入较大量的氮气等惰性气体，阻断煤与氧气的接触，抑制煤粉的氧化及自燃，而不是连续通入氮气等惰性气体。因为煤化工工程一般设有空分装置，具备提供氮气条件，本节系统内(指设备或者管道内)惰性气体一般优先选用氮气，但不局限于氮气。

    (6)本条碎煤仓的设计规定包括油煤浆、水煤浆的碎煤仓。

    如果工程需要设计非圆筒形碎煤仓时，应符合现行国家标准《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB 50229-2006第6.2.1条的关于原煤仓的规定。

    高挥发分煤种，按国家煤炭分类，干燥无灰基挥发分大于37％的长烟煤属高挥发分易自燃煤种。对于干燥无灰基挥发分为28％～37％的烟煤，在实际使用中因其具有自燃性，本标准亦视作高挥发分易自燃煤种。

6.3.2  本条提出了煤粉制备系统应在惰性气氛下运行的要求。“惰性气氛”亦称“惰性化”，就是加入一定量的惰性气体，以控制其氧气含量在某一设定值，使煤粉不致发生燃烧爆炸。煤化工的煤粉制备系统与电力锅炉的制粉系统最大的不同是，对煤粉的细度和水分的要求不同。例如，不论煤种，煤化工的煤粉制备系统要求煤粉水分不大于2％(褐煤为5％～7％)。经西安热工院磨煤试验检测，要达到此要求，中速磨煤机出口的气粉混合物温度应在75℃～110℃之间(因煤种不同而不同)。工程设计为适应煤源变更严格的惰性化要求。现有的煤化工工程都是按此设计的，运行证明是安全的。

    惰性气氛的最高允许氧含量与煤种(主要是挥发分高低)、煤粉细度、煤粉水分、磨煤机出口温度等因素有关。对惰性气氛的最高允许氧含量的控制，德国标准《粉磨固体燃料的制粉系统的防爆规范》TRD 413(2000版)规定大气环境条件下，硬煤为14％(湿基，体积分数)，褐煤为12％(湿基，体积分数)，见表4。

    国内电力行业按上述要求设计，实践证明是安全的，未曾出现过爆炸现象。在煤化工工程设计中，国外公司结合煤化工煤粉的特点，提出惰性气氛的最高允许氧含量(湿基，体积分数)，对于硬煤为8％，对于褐煤为6％。多项工程均按照此要求进行设计，实际运行是安全的。根据经验，着火爆炸多发生在系统开车、停车和事故停车后再启动时，这些情况下危险性更大。因此在这些工况下其氧含量必须严格保证。

    煤粉制备系统设置必要的监测仪表(如温度、压力、流量、料位及氧分析、一氧化碳分析等)及完整的控制联锁系统，是保证煤粉制备系统正常运行的关键因素，万一发生设备及操作事故，报警联锁并按正确的程序停车，避免事故扩大而引发火灾爆炸事故。由于煤粉制备系统各工程均有差异，在这里未一一列出在何处设何种监测仪表及如何联锁，应在工程设计时按工艺流程具体确定。

6.3.3  本标准虽未对煤粉制备系统磨煤机出口的气粉混合物的最高温度做出限制，但其最高温度不允许超过煤粉分离收集器的滤袋材料的允许使用温度。煤粉制备系统是一个闭路循环系统，介质的水蒸气含量较高，其露点在70℃左右，为防止温度过低，水蒸气凝结，使滤袋上的煤粉黏结，或使煤粉黏附在设备管道上，或结块，影响煤粉输送，必须使煤粉制备系统介质末端温度高于水蒸气的露点。

    电力行业规定中间储仓系统磨煤机出口温度比水蒸气的露点高15℃。本标准结合煤化工行业煤粉制备系统的特点，推荐磨煤机出口温度比水蒸气的露点高20℃～35℃。

6.3.4  参照现行国家标准《高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程》GB 16543-2008第5.1.2条编写。

    煤化工煤粉制备系统是一个磨煤机入口为正压、出口为负压的闭路循环系统，如果密封性不好，正压部分将会使煤粉泄漏，负压部分将会漏入空气，提高了系统氧含量，这些都不利于防火，故提出气密性要求。

    国内外的有关标准规定，按惰性气氛设计的系统，抗爆设计压力可不按0.35MPa设计。考虑到目前国内的中速磨及给煤机产品均已按0.35MPa设计。系统运行时，可能出现氧含量超过允许最高值的情况，故本条仍要求抗爆设计压力为0.35MPa。已有的工程设计均是按此要求进行的。

6.3.5  煤化工煤粉制备系统采用高浓度袋式过滤器一次分离收集，由于煤粉是属于导电可燃爆炸性粉尘，因此应符合现行国家标准《粉尘爆炸危险场所用收尘器防爆导则》GB/T 17919的规定。同时结合煤化工煤粉制备系统特点，补充和强调了具体要求：

    1  箱体和灰斗一般为非圆筒形，参照电力行业对煤粉仓的要求，相邻两壁交角的内侧(包括箱体、灰斗)应制成圆弧半径不小于200mm的圆弧形，以防止积粉。灰斗壁面与水平面的交角一般不小于65°，对黏接性强的煤粉，灰斗壁面与水平面不小于70°。

    2  煤粉阴燃闷烧将会进一步起火爆炸，损坏滤袋，为防止万一收尘器内堆积煤粉阴燃闷烧(如停车后清灰不彻底)，要求其气体出口设置一氧化碳检测报警设施，同时当仓内一氧化碳、温度等超过设定值时，采取自动紧急通入氮气保护。

    3  进入袋式过滤器的气粉混合物中水蒸气含量高，露点在70℃左右，袋式过滤器散热降温如低于露点，将会产生粘袋、堵塞引发事故，故要求其外表面设伴热保温，控制温度在80℃(高于露点)。

    4  某工程曾发生过因清灰氮气气源压力不稳定，有时低于要求值、清灰强度不够，使部分滤袋上煤粉过厚，使滤袋碳化，发生着火事故。故提出气源压力稳定、清灰可靠的要求。

    6  灰斗积料堵塞漫至滤袋同样会引发上述事故。灰斗温度异常亦可反映灰斗料位情况。选择可靠的料位计很关键，电容式料位计经实验证明可靠性差，射线料位计可靠性很高，但其使用受限。本标准未指明用什么型式的料位计，但要求可靠性高。

6.3.6  煤化工用的煤粉的水分低、粒度细、易燃易爆，因此无论是送至煤气化的加压给料，还是送至煤液化的油煤浆制备，煤粉输送必须是密闭输送。输送和处理煤粉的机械，如称重给煤机、旋转给料机、螺旋输送机、埋刮板输送机、纤维分离器等，都应是气密性良好的，保证煤粉不外漏，空气又漏不进去，因此要求其轴封处喷吹密封氮气，使密封可靠。密封气的选择方法是：主要进入系统内部的密封气采用氮气，主要逸至环境的密封气，为保证人身安全、不被窒息而采用空气。注意这类设备内部应没有物料积聚的部位，并能排尽。经过预干燥后的褐煤粒度小、易燃易爆，可参照本条执行。

6.3.7  参考电力行业煤粉仓的有关规定，并结合煤化工工程设计实际情况，提出了本条要求。实际煤化工项目中，煤粉仓及其锁斗、给料仓等，壁面与水平面的交角按75°设计，本条规定不应小于70°，比电力行业规定大5°～10°。根据煤化工煤粉的特点，提出了连续充氮保护、外表面伴热保温及出口助流要求。

    煤化工所用煤粉粒度细、水分低、温度高，其自燃爆炸危险性较高，只要煤粉仓中存有煤粉，不论系统是否处于运行状态，煤粉仓都要充氮保护，控制氧气含量。

    为了实时监控煤粉仓的运行状态，应设置料位、温度等检测仪表。温度过低，煤粉流动性变差，容易堵塞；温度超高，表明煤粉阴燃或着火，均应采取防范措施。

6.3.8  本条是强制性条文，必须严格执行。为了防止空气等含氧气体侵入煤粉仓，煤粉仓的进粉口和出粉口必须具有锁气功能。

6.3.9  电力行业规定，当制粉系统设置有中间煤储仓时，宜设置该系统停止运行后的放粉系统。煤化工煤粉制备系统设置有中间煤粉储仓，正常运行时充氮保护。系统停止运行后，煤粉仓若存有煤，长期充氮保护是不经济的，故也应设放粉系统，放粉系统应同(加压)给料系统或给料系统一并考虑。

6.3.10  煤种不同，煤粉产生自燃的情况也会不同。某工程采用Vdaf约为12％的次烟煤，发生严重的煤粉泄漏事件，未发生起火现象，而另一工程采用Vdaf为38％以上的长焰煤，煤粉喷出即着火。经过预干燥的褐煤粉在大气中几个小时后即阴燃直至起火。及时将万一泄漏出来的煤粉清走是重要的防火措施之一。适宜的清扫方法，国外推荐干法——(负压)真空清扫，国内电力行业在运煤系统推荐用湿法——水力清扫，而对煤仓间(不宜水冲洗部位)则应采用真空清扫设施。

    煤化工煤粉制备系统及其他系统正常操作不会有煤粉泄漏，万一设备及管件、阀门发生故障，有可能会有煤粉泄漏。本条推荐采用负压吸尘清扫设施。没有强制一定采用真空清扫设施，是兼顾国内工程的不同条件，某些已运行的工程未设负压清扫的现状。用压缩空气吹扫聚积的煤粉将会引起二次扬尘，爆炸起火很危险，因此严禁采用压缩空气吹扫。

    负压吸尘清扫设施的管道都是固定式的，机械动力部分一般分为固定干式吸尘机组和移动式负压吸尘车两种类型。用户在2个及以上的宜选用移动式负压吸尘类型(可节省投资)，单独用户宜选用固定干式吸尘机。

    对于褐煤或易自燃高挥发分煤种，因其自燃容易起火，本条规定必须设负压吸尘清扫设施。

6.3.11  本条为管道结构及配置上防止煤粉堆积和煤粉泄漏的要求。法兰连接是泄漏事故点之一。煤粉制粉系统操作压力低，连接法兰必须有足够的强度和刚性以保证不泄漏。可以不用法兰连接的地方一律采用焊接，如煤粉收集袋式过滤器，气粉混合物进口和气体出口法兰大且多为矩形，建议采用焊接。

    煤粉制备系统尽量减少水平管道布置和弯头数量，减少煤粉在系统内堆积的可能性。

6.3.12  煤粉堆积时间过长容易引起自燃和二次扬尘，故要求煤粉制粉系统的设备和管道以及与制粉系统同厂房布置的设备和管道的保温表面要光洁，方便及时清扫堆积的煤粉。

6.3.13  本条对煤粉制备系统需要设置防爆门的部位和防爆门的设计做出了规定。

    (1)本条要求煤粉制备系统中的煤粉收集袋式过滤器和可能超压的煤粉仓，应设置防爆门：

    1)按照电力行业规定，在惰性气氛下运行的煤粉制备系统，可不设防爆门。煤化工行业虽在惰性气氛下运行，但为了安全起见，防止氧含量超过允许值或煤粉堆积阴燃引发的事故，在煤粉收集袋式过滤器上设置防爆门。

    2)煤气化装置的常压煤粉仓属于非常情况下可能超压的煤粉仓。煤气化煤粉仓是在充氮下运行，不会发生爆炸，而在煤粉仓上设置爆破板的目的在于防止煤粉仓装料袋式过滤器堵塞，或者煤粉仓至袋式过滤器的气流量过大，流速过高，而引起管道阻力过大憋压而引起煤粉仓超压。煤气化工程多起煤粉仓爆破板破裂的原因是因为煤粉仓至袋式过滤器的管径过小，在煤粉循环或气化炉开停车时气体流量大、阻力过高。解决途径是增大管径，此爆破片一般不会破裂。

    3)现行行业标准《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》DL/T 5203-2005规定的防爆门设计，均是按可能渗入空气引起爆炸的情况来考虑泄压(泄爆)面积。煤化工工程均采用氮气保护，不存在这种情况。故本标准未提及。

    (2)防爆门的设计参照国家现行标准《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB 50229-2006第6.2.6条及《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》DL/T 5203-2005编写。

    1)在煤粉收集袋式过滤器的防爆门推荐膜板式，为了防止爆炸引起膜板破裂压力泄出后空气大量漏入过滤器内氧气突增而引发更大的爆炸事故，膜板外应带自动启闭的门，泄压时开启，压力泄完后立即关闭，阻止空气漏入过滤器。

    2)为了防止在非正常条件下有可能超压的煤粉仓防爆门不被破坏，其爆破膜的设计爆破压力应等同于煤粉仓的设计压力。其泄压面积应按煤粉仓出口堵塞时能从爆破门(膜破后)将所有进入煤粉仓的气体引起的超压及时泄放出去考虑。

    3)在防爆门后加很长的带弯头引出管或在防爆门前加根部阀，或在防爆门后加挡板的做法，都是违反现行行业标准《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》DL/T 5203的规定的，因此本条提出了引出管的原则要求，具体要求需查现行行业标准《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》DL/T 5203的有关规定。