火電廠制粉系統(tǒng)爆炸研析
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【摘要】瑞明發(fā)電廠#1機(jī)組于2010年10月大修前一段時(shí)間內(nèi)，曾發(fā)生多次的制粉系統(tǒng)爆炸事故，對(duì)設(shè)備及人身安全構(gòu)成威脅，影響機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。運(yùn)行人員匯同廠有關(guān)部門通過對(duì)瑞明發(fā)電廠#1爐制粉系統(tǒng)爆炸原因分析，在組織相應(yīng)的技術(shù)措施后，基本杜絕了制粉系統(tǒng)爆炸的問題。
論文關(guān)鍵詞：制粉系統(tǒng),積粉,自燃,爆炸
瑞明發(fā)電廠#1爐的型號(hào)是SG—420/13.7—M418A。制粉系統(tǒng)是中間儲(chǔ)倉式乏氣送粉，配置兩套制粉系統(tǒng)。磨煤機(jī)型號(hào)是MTZ3560—Ⅲ的鋼球磨，粗粉分離器型號(hào)HW-CB-I，細(xì)粉分離器型號(hào)HW-XFB-I，分離器均屬防爆型；每套制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力為30T/H。設(shè)計(jì)煤種揮發(fā)份（Vy）20～22％、水份（Wy）8％、煤粉細(xì)度R9022～25％，校對(duì)煤種揮發(fā)份（Vy）25～30％、水份（Wy）9％、煤粉細(xì)度R9025～30％，屬煙煤。磨煤機(jī)出口溫度≯80℃，磨煤機(jī)停止時(shí)排粉風(fēng)機(jī)入口風(fēng)溫≯150℃。采用對(duì)于揮發(fā)份（Vy）＞20％煤粉（煙煤等），很容易發(fā)生煤粉自燃，爆炸的可能性十分大。瑞明發(fā)電廠#1爐制粉系統(tǒng)采用中間儲(chǔ)倉式，供粉的可靠性較高，但增加了制粉系統(tǒng)的復(fù)雜性，煤粉爆炸的可能性亦比直吹式要大。結(jié)合燃燒煤種及制粉系統(tǒng)方式，瑞明發(fā)電廠#1爐兩套制粉系統(tǒng)發(fā)生爆炸的可能性是較高。瑞明發(fā)電廠#1爐于2010年10月大修前一年時(shí)間內(nèi)，曾發(fā)生幾次制粉系統(tǒng)爆炸事故，對(duì)設(shè)備及人身安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，影響機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，引起廠領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)部門的高度重視。
二、爆炸的基本條件和危害
煤粉爆炸的基本條件是合適的煤粉濃度，較高的溫度或火源及有空氣擾動(dòng)。實(shí)踐證明，危險(xiǎn)濃度在1.2～2.0Kg/M3，在實(shí)際運(yùn)行中一般是很難避免危險(xiǎn)濃度的，制粉系統(tǒng)中積存的煤粉與空氣的氧長時(shí)間接觸引起氧化，會(huì)發(fā)熱使溫度升高，而溫度的升高又會(huì)加劇煤粉氧化，若散熱不良時(shí)會(huì)使氧化過程不斷加劇，最后使溫度達(dá)到煤粉的燃點(diǎn)而引起煤粉的自燃。影響煤粉爆炸的因素主要有揮發(fā)分、煤粉細(xì)度、煤粉濃度、溫度、濕度等。為此，制粉系統(tǒng)防爆是個(gè)十分重要問題。
制粉系統(tǒng)的爆炸會(huì)危及設(shè)備及人身安全。爆炸時(shí)可產(chǎn)生高達(dá)245KPa的氣壓，使制粉系統(tǒng)的防爆門破裂，制粉系統(tǒng)的設(shè)備損壞，逼使該爆炸制粉系統(tǒng)停運(yùn)進(jìn)行檢修，投入渣油槍助燃使機(jī)組出力降低經(jīng)濟(jì)性差。另會(huì)造成制粉系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重，減少磨煤機(jī)的熱風(fēng)量，使磨煤機(jī)的出力降低；漏入制粉系統(tǒng)的冷風(fēng)最終要進(jìn)爐膛，結(jié)果爐膛內(nèi)溫度水平下降，輻射傳熱量減低，對(duì)流傳熱比例增大，在維持爐膛氧量不變時(shí)，經(jīng)空預(yù)器的風(fēng)量將減少造成排煙溫度升高，降低鍋爐的效率；如爆炸現(xiàn)場(chǎng)有人作業(yè)，可能導(dǎo)致人員傷亡事故。同時(shí)，制粉系統(tǒng)的防爆門破裂，外界大量空氣漏入，排粉風(fēng)機(jī)出口壓力升高2～4倍，導(dǎo)致乏氣送粉的一次風(fēng)量增加和一次風(fēng)速升高，使煤粉著火困難及著火點(diǎn)推遲，鍋爐爐膛燃燒工況變差燃燒不穩(wěn)定，投油及調(diào)整不及時(shí)可能造成鍋爐滅火事故。
三、爆炸的原因分析
瑞明發(fā)電廠#1爐制粉系統(tǒng)發(fā)生爆炸后，我們即組織人員查看制粉系統(tǒng)爆炸前運(yùn)行工況
的有關(guān)參數(shù)，但并無異常，特別是磨煤機(jī)進(jìn)、出口溫度及排粉風(fēng)機(jī)入口溫度都在規(guī)定值內(nèi)。為此，我們查看了大量的有關(guān)書籍，對(duì)爆炸的原因作專題的分析，認(rèn)為制粉系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生了足夠的點(diǎn)火能量。
1． 制粉系統(tǒng)在啟、停及運(yùn)行過程的原因分析
磨煤機(jī)啟動(dòng)與停止：由于磨煤機(jī)出口溫度不易控制易超溫；運(yùn)行過程中因斷煤而處理又不及時(shí)，磨煤機(jī)出口溫度過高；這時(shí)磨煤機(jī)內(nèi)煤量較少，研磨部件金屬直接發(fā)生撞擊和摩擦，易產(chǎn)生火星引起煤粉爆炸。
制粉系統(tǒng)中存在積粉地方：木頭隔篩、粗粉分離器、細(xì)粉分離器、停止的磨煤機(jī)、循環(huán)門前處等位置，積粉時(shí)間長了煤粉會(huì)自然產(chǎn)生火源，當(dāng)磨煤機(jī)啟動(dòng)或停止時(shí)煤粉濃度要經(jīng)過危險(xiǎn)的爆炸濃度范圍，由于氣流的擾動(dòng)，也可能引起煤粉的爆炸。對(duì)于制粉系統(tǒng)積粉的現(xiàn)象，加強(qiáng)系統(tǒng)檢查，投產(chǎn)初期曾發(fā)現(xiàn)A制粉木頭隔篩處煤粉自燃現(xiàn)象，連木頭隔篩的門蓋燒紅，最后關(guān)閉木頭隔篩清理室上、下?lián)醢�，進(jìn)行緩慢的倒風(fēng)操作，氣流做到最少擾動(dòng)，才將A磨煤機(jī)停止運(yùn)行，進(jìn)行清理木頭隔篩。中間儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)部件多，檢修人員檢查發(fā)現(xiàn)粗、細(xì)分離器因結(jié)構(gòu)復(fù)雜易積粉；另原煤中含有油質(zhì)或雷管及外來火原也會(huì)引發(fā)制粉系統(tǒng)爆炸。
總之，煤粉濃度是產(chǎn)生爆炸的重要因素之一。磨煤機(jī)在起啟、停過程中，風(fēng)粉濃度會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)具備適合濃度又有產(chǎn)生火源的條件，發(fā)生煤粉爆炸的可能性增大。
2． 制粉系統(tǒng)不合理分析
排粉風(fēng)機(jī)再循環(huán)門安裝位置不合理：如圖（一）所示，磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)再循環(huán)的開度過小或全關(guān)，停磨煤機(jī)前如吹掃不干凈，再循環(huán)門前易發(fā)生乏氣中的煤粉沉積， 積粉易產(chǎn)生自燃而形成火源。當(dāng)磨煤機(jī)運(yùn)行中或啟動(dòng)磨煤機(jī)后開啟再循環(huán)門時(shí)，再循環(huán)門前已自然的積粉吹進(jìn)磨煤機(jī)內(nèi)，會(huì)造成爆炸。
排粉風(fēng)機(jī)入口溫度測(cè)點(diǎn)安裝位置不合理：如圖（二）所示，磨煤機(jī)停止時(shí)無法真實(shí)測(cè)得排粉風(fēng)機(jī)入口溫度。根據(jù)排粉風(fēng)機(jī)入口溫度廠家設(shè)計(jì)值≯150℃，為使煤粉著火易，一般排粉風(fēng)機(jī)入口溫度控制在（140～145）℃，此時(shí)，入口溫度實(shí)際值比測(cè)量值可要大得多，再循
環(huán)門嚴(yán)密性較差，會(huì)有較高溫度的熱風(fēng)進(jìn)入已停運(yùn)的磨煤機(jī)，磨煤機(jī)內(nèi)煤粉更易產(chǎn)生自燃。
制粉系統(tǒng)的所有風(fēng)門選型不合理：所有風(fēng)門是擋板式，嚴(yán)密性差。磨煤機(jī)停運(yùn)時(shí)，即使入口冷、熱風(fēng)及總風(fēng)門關(guān)閉，仍有熱風(fēng)進(jìn)入磨煤機(jī)，磨煤機(jī)出口溫度維持在60～70℃范圍不能降低，加劇磨煤機(jī)內(nèi)煤粉的自燃
木頭隔篩及粉篩：由于技術(shù)的因素暫無法改造，仍需人工進(jìn)行清理，存在積粉問題，如積粉來不及清理,時(shí)間長了也會(huì)產(chǎn)生自燃。
排粉風(fēng)機(jī)入口管水平安裝不合理：如圖二所示，排粉風(fēng)機(jī)冷、熱風(fēng)總電動(dòng)門與排粉風(fēng)機(jī)垂直抽風(fēng)管之間的管道為水平安裝。磨煤機(jī)在正常制粉運(yùn)行中，細(xì)粉分離器出來的乏氣中煤粉約占10％，這部分煤粉的細(xì)度比設(shè)計(jì)煤粉還要細(xì)，更易自然。乏氣進(jìn)入排粉風(fēng)機(jī)時(shí)，會(huì)有一部分的煤粉沉積在排粉風(fēng)機(jī)入口的水平管中（無風(fēng)區(qū)），如果磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)間過長，沒有定時(shí)開啟排粉風(fēng)機(jī)入口冷風(fēng)進(jìn)行吹掃，沉積在水平管的煤粉會(huì)自然而產(chǎn)生火源。當(dāng)停止磨煤機(jī)進(jìn)行倒風(fēng)操作開啟排粉風(fēng)機(jī)入口冷、熱風(fēng)門會(huì)擾動(dòng)水平管已發(fā)生自然的煤粉，而引起制粉系統(tǒng)的爆炸。
磨煤機(jī)入口管：當(dāng)原煤水分大時(shí)，原煤會(huì)在入口管處結(jié)塊，同時(shí)下煤時(shí)的摩擦以及入口風(fēng)溫高會(huì)引起原煤自燃發(fā)生爆炸。
四、防爆炸的技術(shù)措施
根據(jù)爆炸原因的分析，系統(tǒng)的不合理于2010年10月至11月份機(jī)組大修時(shí)進(jìn)行了改造 ；并對(duì)瑞明發(fā)電廠#1爐制粉系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)作了修改，并采取有效的防爆炸技術(shù)措施，不斷完善制粉系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)程。
1、運(yùn)行規(guī)程參數(shù)的修改
排粉風(fēng)機(jī)入口溫度：磨煤機(jī)停運(yùn)時(shí)，入口溫度≯100℃，以防較高的熱風(fēng)從循環(huán)門處漏入停運(yùn)的磨煤機(jī)。磨煤機(jī)出口溫度：規(guī)程規(guī)定磨煤機(jī)出口溫度≯80℃，但還須結(jié)合實(shí)際煤粉的揮發(fā)份及水份作出調(diào)整。當(dāng)原煤揮發(fā)分比設(shè)計(jì)值（Vy20～22％）較大，而原煤水分比設(shè)計(jì)值（Wy8％）較低時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低磨煤機(jī)出口溫度并不超過75℃，并保持煤粉細(xì)度和水份在規(guī)定范圍內(nèi)。
2、完善操作的規(guī)定
再循環(huán)門：?jiǎn)?dòng)磨煤機(jī)時(shí)嚴(yán)禁開啟再循環(huán)門，待磨煤機(jī)正常運(yùn)行方可且必須開啟；磨煤機(jī)停止時(shí)應(yīng)開大循環(huán)門吹掃干凈，停磨煤機(jī)前關(guān)閉再循環(huán)門。磨煤機(jī)啟動(dòng)：暖磨應(yīng)迅速，磨煤機(jī)出口溫度達(dá)60℃時(shí)啟動(dòng)磨煤機(jī)，盡快啟動(dòng)給煤機(jī)爭(zhēng)取早落煤；磨煤機(jī)空載時(shí)間不得超過5分鐘，檢修后第一次啟動(dòng)或停磨時(shí)間超過4小時(shí)而中間沒有翻過身，則啟動(dòng)時(shí)應(yīng)先翻身一次，隔30分鐘后再啟動(dòng)磨粉機(jī)。磨煤機(jī)停運(yùn)間隔：除非有檢修工作或磨煤機(jī)故障，否則磨煤機(jī)停運(yùn)時(shí)間不得超過4小時(shí)。磨煤機(jī)停運(yùn)：應(yīng)先降低磨煤機(jī)入口風(fēng)溫，后逐漸減少給煤量，保持出口溫度在70℃以下，給煤機(jī)運(yùn)行后抽粉10～15分鐘，盡量抽干爭(zhēng)制粉系統(tǒng)內(nèi)積粉方停磨煤機(jī)。風(fēng)門狀態(tài)：磨煤機(jī)停運(yùn)后應(yīng)關(guān)閉入口冷、熱風(fēng)及總風(fēng)門，防止熱風(fēng)漏入磨煤機(jī)加快積粉自燃；磨煤機(jī)正常運(yùn)行后，排粉風(fēng)機(jī)入口冷、熱風(fēng)及總風(fēng)門應(yīng)嚴(yán)密關(guān)閉。磨煤機(jī)連續(xù)運(yùn)行超過24小時(shí)，應(yīng)開啟排粉風(fēng)機(jī)總風(fēng)門及壓力冷風(fēng)門對(duì)排粉機(jī)進(jìn)口水平管進(jìn)行吹掃10分鐘后關(guān)回，以防積粉過久產(chǎn)生自燃。
3、加強(qiáng)運(yùn)行管理
木頭隔篩及粉篩：磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，木塊分離器每小時(shí)拉動(dòng)一次；木頭隔篩和粉篩每班清理三次以上，保持干爭(zhēng)無積粉。防磨襯板的檢查：檢修人員利用機(jī)組停運(yùn)時(shí)定期檢查制粉系統(tǒng)管道的防磨襯有無松脫情況，防止制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，因防磨襯板脫落的金屬撞擊產(chǎn)生火星
而引起煤粉爆炸。粉倉粉位要嚴(yán)格執(zhí)行定期降粉位工作，以防煤粉自燃。煤粉倉煤粉產(chǎn)生自燃或煤粉溫度超過90℃，應(yīng)投入CO2滅火裝置并停止磨煤機(jī)運(yùn)行進(jìn)行降粉位工作。當(dāng)原煤水分大于10％時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)檢查磨煤機(jī)入口無積煤現(xiàn)象及磨煤機(jī)入口風(fēng)溫，以防入口溫度高及原煤的摩擦引發(fā)原煤著火。停爐超過三天，應(yīng)將粉倉煤粉用盡，以防積粉自燃，；停爐后粉倉內(nèi)有存粉時(shí)，應(yīng)關(guān)閉所有閘板和吸潮門并加強(qiáng)粉倉溫度的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)超溫應(yīng)投入CO2滅火裝置。
4、系統(tǒng)的改造和完善
（1）、 排粉風(fēng)機(jī)入口溫度測(cè)點(diǎn)移位：如圖（三）所示，移位后能準(zhǔn)確指示排粉風(fēng)機(jī)入口溫度，控制好入口溫度≯100℃。磨煤機(jī)停運(yùn)時(shí)，防止經(jīng)再循環(huán)門漏入磨煤機(jī)過高的熱風(fēng)。
�。�2）、磨煤機(jī)及排粉風(fēng)機(jī)入口總風(fēng)門：考慮改造經(jīng)費(fèi)過大，只對(duì)兩套制粉系統(tǒng)的兩個(gè)入口總風(fēng)門改成嚴(yán)密性好的閘板式風(fēng)門。改造后，磨煤機(jī)停止運(yùn)行時(shí)的出口溫度得到有效的控制，可維持接近外界溫度。
�。�3）、再循環(huán)門移位：如圖（四）所示，移位后可防止乏氣中的煤粉在再循環(huán)門前沉積。
五、結(jié)后語
制粉系統(tǒng)的爆炸因素是復(fù)雜的。通過對(duì)瑞明發(fā)電廠#1爐中間儲(chǔ)倉式乏氣送粉制粉系統(tǒng)的爆炸進(jìn)行原因分析及采取防范措施后，制粉系統(tǒng)的安全運(yùn)行得到了有力保證，2010年大修后，瑞明發(fā)電廠#1爐制粉系統(tǒng)未曾發(fā)生爆炸事故。并為瑞明發(fā)電廠#2爐的制粉系統(tǒng)安全運(yùn)行提供了經(jīng)驗(yàn)。
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