燃煤火電廠制粉系統(tǒng)爆炸原因分析與防范對策

毛光周

摘 要：制粉系統(tǒng)作為煤粉鍋爐火電廠的重要設(shè)備，其主要作用是將原煤磨制成煤粉后送至鍋爐內(nèi)燃燒以提供熱量。但在一些燃燒煙煤的火電廠中，制粉系統(tǒng)不是已出現(xiàn)爆燃事件發(fā)生，嚴(yán)重影響安全發(fā)電和人身安全。本文通過分析查找引起制粉系統(tǒng)爆燃的原因，提出防范對策與建議。

關(guān)鍵詞： 制粉系統(tǒng) 煙煤 爆炸

某電廠Ⅰ、Ⅱ期從2011年至2012年間，鍋爐逐臺由燒無煙煤改為純燒煙煤，制粉系統(tǒng)的安全性做了相關(guān)改進(jìn)，主要改進(jìn)方面有：1）、增加制粉系統(tǒng)防爆門面積2），增設(shè)粉倉滅火管，3）、增加抽吸爐煙風(fēng)設(shè)備，降低制粉系統(tǒng)含氧量；4）制粉系統(tǒng)嚴(yán)密性整治。 制粉系統(tǒng)改造后已兩次發(fā)生爆炸和多次粉倉超溫等情況，既造成設(shè)備損壞，又嚴(yán)重威脅人身的安全及正常發(fā)電。

1、 制粉系統(tǒng)爆燃的危害

影響人員安全和設(shè)備損壞，嚴(yán)重時(shí)可能造成人員傷亡事故；影響設(shè)備正常運(yùn)行和正常發(fā)電。

2、 制粉系統(tǒng)爆燃的原因分析

1） 煤的揮高發(fā)分特性

無煙煤：含碳量很高，揮發(fā)分含量很小，一般<10%，故不易點(diǎn)燃，燃燒緩慢，燃燒時(shí)無煙且火焰很短，儲存時(shí)不會自燃；煙煤：含碳量較無煙煤低，揮發(fā)分含量較多，一般20%-40%，易點(diǎn)燃且燃燒快，儲存時(shí)容易自燃。以前燃燒無煙煤，制粉系統(tǒng)無出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象；改造后燃燒煙煤出現(xiàn)兩次爆炸，相比較改造前后燃用兩種不同特性的煤種而言，煤種的揮發(fā)分高是引起制粉系統(tǒng)爆炸的最根本原因。

2） 系統(tǒng)內(nèi)含氧濃度

氧氣是一種助燃?xì)怏w，在一定溫度下一定濃度的氧與煤粉混合就會發(fā)現(xiàn)爆炸，氧濃度高是發(fā)現(xiàn)爆炸的重要原因。制粉系統(tǒng)中的氧氣來自多方面，作為干燥劑的熱風(fēng)、冷風(fēng)、煙氣和系統(tǒng)漏風(fēng)均含有不同程度的氧氣。如果制粉系統(tǒng)內(nèi)的煤粉混合物中含濃度不足也不會引爆炸，但對于煙煤來說由于其高揮發(fā)分的易燃性，因此對制粉系統(tǒng)含氧濃度要求需小于12% 。

3） 煤粉的流動(dòng)性

積存的煤粉與空氣中的氧長期接觸氧化時(shí)，會發(fā)熱使溫度升高，而溫度的升高又會加劇煤粉的進(jìn)一步氧化，若散熱不良時(shí)會使氧化過程不斷加劇，最后使溫度達(dá)到煤的燃點(diǎn)而引起煤粉的自燃。煤粉爆炸的前期往往是局部自燃，一定濃度的風(fēng)粉氣流吹向自燃點(diǎn)時(shí)，不僅加劇自燃，還會引起燃燒，而接觸到明火的風(fēng)粉氣流隨時(shí)會產(chǎn)生爆炸。因此，制粉系統(tǒng)內(nèi)積粉的存在也是引起爆炸的原因之一。在制粉系統(tǒng)中的粗粉分離器、細(xì)粉分離器、木塊分離器、鎖氣、再循環(huán)風(fēng)門等設(shè)備由于其設(shè)備結(jié)構(gòu)原因較容易積粉。

4） 系統(tǒng)內(nèi)溫度

煤中碳元素的著火點(diǎn)很高，而揮發(fā)分元素的著火點(diǎn)很低，因此氣粉混合物溫度（即磨出口溫度）越高，煤中揮發(fā)份越易析出，也就越容易爆炸，因此系統(tǒng)超溫也是發(fā)現(xiàn)爆炸的原因之一。所以要嚴(yán)格控制制粉系統(tǒng)內(nèi)溫度，特別是磨制煙煤磨煤機(jī)出口溫度不應(yīng)超過70℃。

5） 煤粉濃度

煤粉的濃度是影響煤粉爆炸的重要因素。當(dāng)煤粉濃度大于3-4kg/m3（空氣）或小于0.32-0.47kg/m3時(shí)不輕易引起爆炸。因?yàn)槊悍蹪舛忍撸鯘舛忍。欢悍蹪舛忍停鄙倏扇嘉?。只有煤粉濃度?.2-2.0kg/m3時(shí)最輕易發(fā)生爆炸，因?yàn)樵谠摑舛认禄鹧娴膫鞑ニ俣茸羁?，大于或小于該濃度時(shí)爆炸可能性較小，但實(shí)際運(yùn)行中一般很難避開這一危險(xiǎn)濃度。

6） 煤粉細(xì)度

煤粉越細(xì)，其單位體積的表面積就越大，吸附氧量就越多，爆炸的危險(xiǎn)性就越大，粗煤粉爆炸的可能性就小些，當(dāng)煤粉粒度大于0.1mm時(shí)幾乎不會爆炸。因此，揮發(fā)分大的煤不能磨得過細(xì)。

3、制粉系統(tǒng)爆炸的防范對策

1）加強(qiáng)制粉系統(tǒng)運(yùn)行管理

加強(qiáng)制粉系統(tǒng)內(nèi)氧氣濃度監(jiān)視與調(diào)整，制粉系統(tǒng)含氧量不得超12%，盡量增加爐煙風(fēng)的比例以降低系統(tǒng)含氧量；盡可能使給煤均勻及連續(xù)，防止堵斷煤；啟停磨煤機(jī)嚴(yán)格按照操作票執(zhí)行，合理調(diào)整干燥風(fēng)溫，控制磨煤機(jī)進(jìn)口溫度和出口溫度在規(guī)定范圍內(nèi)（不超70℃）；在保證煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度的前提下，結(jié)合實(shí)際燃煤特點(diǎn)，調(diào)整粗粉分離器擋板，使煤粉細(xì)度R90維持在24-28%運(yùn)行；制粉系統(tǒng)啟停時(shí)，需充分抽走系統(tǒng)內(nèi)余粉，防止系統(tǒng)積粉自燃；加強(qiáng)木塊分離器的清理工作，防止雜堆積，造成堵塞積粉；運(yùn)行中控制粉倉粉位在3-6米范圍內(nèi)，認(rèn)真監(jiān)視粉倉溫度，嚴(yán)格執(zhí)行降粉制度，防止倉內(nèi)局部積粉自燃；及時(shí)調(diào)整粉倉吸潮氣門的開度，使粉倉負(fù)壓維持在20-30Pa，防止倉內(nèi)煤粉受潮結(jié)塊積留。

2）加強(qiáng)制粉設(shè)備檢查

制定制粉設(shè)備日常檢查制度，增加制粉設(shè)備的巡檢頻率，巡檢時(shí)應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)，及時(shí)消除磨煤機(jī)入口積煤、積粉現(xiàn)象；經(jīng)常活動(dòng)制粉系統(tǒng)鎖氣器、木塊分離器、旋轉(zhuǎn)格篩，使煤粉流動(dòng)暢通；經(jīng)常用紅外測溫儀對制粉系統(tǒng)各重點(diǎn)部位進(jìn)行溫度測量并做好記錄，發(fā)現(xiàn)局部超溫急時(shí)檢查處理；經(jīng)常檢查煤粉倉、鎖氣器、人孔門、防爆門等部位的漏風(fēng)情況，發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)處應(yīng)及時(shí)消除。

3）加強(qiáng)制粉設(shè)備的檢修維護(hù)

定期檢查熱風(fēng)門、冷風(fēng)門的內(nèi)漏情況，及時(shí)消除內(nèi)漏；對易積煤、積粉的部位進(jìn)行定期檢查清理，如粗粉分離器、細(xì)粉分離器、木塊分離器、鎖氣器等處；經(jīng)常查找系統(tǒng)的積粉點(diǎn)及漏粉點(diǎn)并予以消除；定期檢查疏通吸潮管、吸潮閥。

4）設(shè)備改進(jìn)建議

對燒煙煤煤改造后的制粉系統(tǒng)風(fēng)溫和含氧量較難以調(diào)節(jié)問題，建議增加低溫爐煙風(fēng)管道（從鍋爐尾部煙道引至爐煙風(fēng)機(jī)入口），可以降低爐煙風(fēng)溫，使磨煤機(jī)干燥風(fēng)溫調(diào)節(jié)范圍更廣，系統(tǒng)含氧濃度控制更容易。

對粉倉常超溫問題，建議在粉倉側(cè)面周圍加裝CO2氣體滅火管道并配裝相應(yīng)位置測溫點(diǎn)，與頂部CO2氣體滅火管路配合使用，當(dāng)粉倉超溫時(shí)可對應(yīng)具體位置投用滅火降溫。

對細(xì)粉分離器入口切向處的積粉問題，建議在風(fēng)道內(nèi)加裝導(dǎo)流板，增強(qiáng)局部擾動(dòng)，提高該處的流速，增強(qiáng)氣流對下部積粉的沖刷。同時(shí)，加裝導(dǎo)流板后，風(fēng)粉氣流分布更加均勻，使分離效果得到進(jìn)一步提高。

對吸潮管經(jīng)常堵塞問題，建議將管道通徑由￠108改粗為￠133平時(shí)定期檢查發(fā)現(xiàn)有堵及時(shí)疏通。

4、 總結(jié)語

對燃煤電廠制粉系統(tǒng)爆炸的安全性問題，我們應(yīng)該在技術(shù)上和制度上制定措施和對策，加強(qiáng)對制粉系統(tǒng)的設(shè)備管理，解決問題、消除隱患，為電廠持續(xù)安全發(fā)電增添正能量，給社會更多光明。

（參考文獻(xiàn) 《 電廠鍋爐》 中國電力出版社 金維強(qiáng) ）