燃煤機組磨煤機的爆燃及控制預(yù)防措施

摘要：由于燃煤具有高揮發(fā)分、易燃、易爆的特點，并且熱風(fēng)溫度達到一定溫度即會表現(xiàn)出較強的著火傾向，容易引起制粉系統(tǒng)自燃和爆炸，印度ADANI項目7號機組制粉系統(tǒng)曾多次發(fā)生爆燃事故，造成設(shè)備損壞和嚴重經(jīng)濟損失通過研究分析，提出制粉系統(tǒng)運行操作中預(yù)防爆燃措施，并在磨煤機及制粉系統(tǒng)中補充完善防爆邏輯，對預(yù)防和消除爆燃取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：燃煤機組；磨粉機；制粉系統(tǒng)；爆燃事故；爆炸原因；預(yù)防措施 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK223 文章編號：1009-2374（2016）34-0184-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.089

磨煤機的爆燃是燃煤機組運行中的較大事故，由于燃煤具有高揮發(fā)分、易燃、易爆的特點，并且熱風(fēng)溫度達300℃即表現(xiàn)出較強的著火傾向，容易引起制粉系統(tǒng)自燃和爆炸。印度ADANI項目在試運中曾發(fā)生磨煤機爆燃，造成工期延誤、設(shè)備損壞等。該項目為5×660MW超臨界燃煤機組，機組配套制粉系統(tǒng)采用上海重型機器廠HP1203磨煤機。本文通過對該項目磨煤機爆燃現(xiàn)象的研究分析，提出制粉系統(tǒng)運行操作中預(yù)防爆燃措施，并在磨煤機及制粉系統(tǒng)中補充完善防爆邏輯，對預(yù)防和消除爆燃取得了良好效果。

1 事故經(jīng)過

2011年10月26日，印度ADANI項目#7機組在負荷530MW穩(wěn)定運行，機組協(xié)調(diào)控制投入。A、B、C、E、F磨煤機投入運行，給煤機煤量分別為在59.4t/h、57.4t/h、58.2t/h、56.8t/h、56t/h。17時05分21秒F給煤機出口插板門關(guān)閉，聯(lián)跳F給煤機。17時06分14秒熱風(fēng)調(diào)門開始由30%關(guān)至0%，用時20s。在熱風(fēng)調(diào)門關(guān)閉，冷風(fēng)調(diào)門全開時，1至4號角風(fēng)速分別為35m/s、31m/s、31m/s、32m/s。17時06分39秒在集控室聽到一聲巨響，鍋爐火焰電視顯示爐膛內(nèi)火焰猛烈抖動后恢復(fù)正常，運行人員手動關(guān)閉熱風(fēng)調(diào)節(jié)門，全開冷風(fēng)調(diào)節(jié)門。17時07分36秒F磨煤機出口溫度高至95℃跳閘。運行人員將機組協(xié)調(diào)控制切至手動，調(diào)整風(fēng)煤比，穩(wěn)定機組負荷320MW，派人去現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)F磨煤機爆燃。

圖1 F磨煤機爆燃的曲線圖

爆破后的現(xiàn)象如下：（1）F制粉系統(tǒng)爆燃，造成熱一次風(fēng)入口膨脹節(jié)破裂，風(fēng)道防爆門爆開；（2）檢查F磨煤機發(fā)現(xiàn)：F2、F3煤粉管道各一個彎頭破裂，F(xiàn)2在鍋爐2號角煤粉管水平段與垂直段轉(zhuǎn)向彎頭處破裂，F(xiàn)3在鍋爐4號角煤粉管水平段轉(zhuǎn)向彎頭處破裂，兩個彎頭都掉落在17m平臺上嚴重變形；（3）F磨煤機入口熱一次風(fēng)關(guān)斷門因氣源管斷裂，就地遠方均無法操作，熱一次風(fēng)關(guān)斷門無法關(guān)閉，漏出的熱一次風(fēng)吹到附近的電纜橋架上，威脅電纜安全，機組于20時04分解列停機。

2 事故原因分析

記錄查取情況：17時05分21秒F給煤機出口插板門關(guān)閉（F給煤機出口電動門經(jīng)查看操作記錄，沒有DCS發(fā)出關(guān)閉指令，可能為就地操作關(guān)閉或繼電器誤動作。當天為印度節(jié)假日，現(xiàn)場人員稀少，可排除有人就地操作）；根據(jù)鍋爐燃用煤質(zhì)，冷風(fēng)量不足，不能有效控制磨煤機出口風(fēng)溫。

處理方式分析：給煤機跳閘以后，運行人員沒有及時投入磨煤機消防蒸汽。

F制粉系統(tǒng)由于給煤機跳閘造成磨煤機內(nèi)煤粉濃度短時間內(nèi)迅速升高，磨煤機內(nèi)部有明火或熱風(fēng)道入口有雜物著火引爆煤粉，引起制粉系統(tǒng)爆燃，F(xiàn)給煤機出口擋板異常關(guān)閉引起整個系統(tǒng)擾動是本次事故的誘因。

爆燃機理分析，制粉系統(tǒng)爆炸的三要素：（1）制粉系統(tǒng)內(nèi)部有雜物燃燒產(chǎn)生明火或引燃的煤粉；（2）制粉系統(tǒng)內(nèi)部有合適濃度的煤粉；（3）制粉系統(tǒng)內(nèi)部有充足的氧量。

在本次事故過程中，制粉系統(tǒng)斷煤后，DCS系統(tǒng)指令磨煤機熱風(fēng)門快速關(guān)閉瞬間，造成磨煤機內(nèi)煤粉濃度瞬間迅速上升，達到爆炸濃度；制粉系統(tǒng)運行時風(fēng)門維持一定開度，有合適的氧量滿足制粉系統(tǒng)爆破；在磨煤機入口風(fēng)道處，有雜物自燃，消防蒸汽管道進入磨煤機盲管處存在積粉自燃，制粉系統(tǒng)內(nèi)煤粉相互運動摩擦產(chǎn)生靜電火花以及磨輥與進入磨煤機的金屬雜物摩擦產(chǎn)生機械火花，制粉系統(tǒng)內(nèi)死角積粉造成自燃，石子煤和刮板碰撞產(chǎn)生的火花等。

3 預(yù)防措施

（1）對每天入爐煤化驗，依據(jù)煤質(zhì)化驗結(jié)果來優(yōu)化調(diào)整運行工況；（2）制粉系統(tǒng)消防蒸汽要保證長期熱備用狀態(tài)，蒸汽消防系統(tǒng)疏水保持常開，確保蒸汽消防系統(tǒng)內(nèi)無積水。在磨煤機DCS系統(tǒng)總畫面添加消防蒸汽投入快捷鍵，并對相關(guān)邏輯進行改進，當磨煤機出口溫度達到65℃時，磨煤機出口溫度高報警，當達到70℃時，消防蒸汽自動投入。另外，當給煤機停運、磨煤機運行時，自動投入消防蒸汽，優(yōu)化制粉系統(tǒng)消防蒸汽投用模式，完善運行操作規(guī)程，確保制粉系統(tǒng)無爆燃現(xiàn)象；（3）根據(jù)機組負荷情況對原煤倉進行上煤，停爐時必須燒空原煤倉的存煤，如果煤倉內(nèi)有長時間的存煤，應(yīng)嚴密監(jiān)測原煤倉溫度，發(fā)現(xiàn)原煤倉溫度升高、冒煙應(yīng)及時投入二氧化碳或噴水滅火；（4）磨煤機正常運行時，其出口風(fēng)粉混合物溫度保持在60℃～65℃，定期排放石子煤，降低引發(fā)火源的可能性。建立健全反事故預(yù)案，提高風(fēng)險防范意識和事故處理能力。加強設(shè)備維護和消缺，及時處理各種異常，不留安全隱患，確保熱工測點的準確性，以便于監(jiān)視和調(diào)整。為保證F給煤機出口電動門工作可靠性，更換新的繼電器。機組試運期間，各崗位運行人員配置齊全，能滿足現(xiàn)場需要。調(diào)試根據(jù)主蒸汽溫度，灰、渣含碳量調(diào)整煤粉細度；（5）如果磨煤機停運超過1天，則通知專業(yè)清空給煤機內(nèi)存煤；如果該制粉系統(tǒng)停運預(yù)計超過5天，則必須清空原煤倉；（6）為防止磨石子煤斗積存的煤粉在石子煤排放時造成爆燃，磨煤機石子煤在磨啟動時滅火蒸汽投入后進行石子煤的排放操作。

4 防止制粉系統(tǒng)爆燃的注意事項

為防止制粉系統(tǒng)爆燃，啟、停制粉系統(tǒng)及其正常運行時應(yīng)注意的事項如下：

4.1 啟動前檢查

4.1.1 制粉系統(tǒng)滅火蒸汽應(yīng)良好備用，自動疏水器工作正常，保持手動疏水門全開，并保證磨煤機滅火蒸汽過熱度，避免磨煤機防爆門起爆。

4.1.2 制粉系統(tǒng)啟動前應(yīng)保證磨煤機內(nèi)部及煤粉管道內(nèi)無存煤。

4.1.3 磨煤機有關(guān)儀表已調(diào)試完畢，標定完成，所有測點傳動已完成，CO分析儀測量結(jié)果準確可靠。

4.1.4 正確監(jiān)視入爐煤煤質(zhì)，每班定期必須有入爐煤化驗報告。嚴格控制入廠煤揮發(fā)分含量。當入廠煤揮發(fā)分含量超過40%時，嚴禁進入爐膛，必須摻配。入爐煤揮發(fā)分含量38%～39%時，磨出口溫度控制在57℃～60℃，嚴禁超過65℃，煤粉細度控制在R90為30%±1。

4.1.5 磨煤機入口冷、熱風(fēng)門及熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板必須可靠好用，如果漏風(fēng)較大，在熱風(fēng)門及擋板全關(guān)狀態(tài)下，磨出口溫度達60℃，應(yīng)處理正常后方可投入磨煤機運行。

4.1.6 應(yīng)避免將自燃的煤上到原煤倉，并且有計劃上煤和燒煤，防止存煤過長產(chǎn)生自燃，定期檢查原煤倉、給煤機、磨煤機外觀的溫度，發(fā)現(xiàn)自燃現(xiàn)象后及時匯報處理。

4.2 磨煤機正常運行中的監(jiān)視

4.2.1 運行人員正確監(jiān)視磨煤機的電流、進出口差壓（2.5～3.5kPa）、磨煤機出口溫度控制在60℃～65℃，進口混合后一次風(fēng)溫不大于270℃，如果冷風(fēng)量不足時，可適當提高一次風(fēng)壓力。

4.2.2 在煤量正常時，監(jiān)視磨煤機各粉管風(fēng)速30m/s

以上，煤量較低時，各粉管風(fēng)速不得低于27m/s。

4.2.3 由專人定期監(jiān)測每臺磨煤機煤粉細度并形成書面文件做好臺賬，避免由于煤粉細度過細增加爆炸幾率。

4.2.4 根據(jù)不同的給煤量，磨煤機對應(yīng)的各參數(shù)，運行人員應(yīng)嚴格按照磨煤機廠家提供的風(fēng)煤配比曲線調(diào)整。注意各臺運行磨煤機的運行參數(shù)的對比，根據(jù)電流、差壓判斷磨出力大小，并調(diào)整合適煤量運行，控制煤粉細度R90在30%左右。

4.2.5 加強磨煤機就地的巡查次數(shù)。巡操員在就地巡查時，除了檢查運行磨煤機聲音有無異常、有無異常振動外，重點檢查石子煤倉料位、溫度是否正常，如發(fā)現(xiàn)料位高或石子煤倉溫度高，立即匯報運行監(jiān)盤人員并聯(lián)系處理，防止運行時間過長引起石子煤排放管堵塞使之冒煙著火。經(jīng)處理30分鐘仍然無效，則停運該磨煤機。

4.2.6 加強對給煤機的檢查，防止給煤機內(nèi)積粉燃燒。

4.2.7 正常運行中磨煤機出現(xiàn)漏粉現(xiàn)象，及時通知處理并清理積粉，防止積粉自燃或引起粉塵爆炸。

4.2.8 運行中的磨煤機一旦內(nèi)爆，必需立即停磨并通入消防蒸汽，直到磨內(nèi)部各著火點完全熄滅，待磨溫度下降到60℃以下。檢查清理混合風(fēng)進口的積煤以及各粉管可調(diào)縮孔處積煤，還有磨煤機各部是否損壞，待各部位修復(fù)后才允許重新啟動。

4.2.9 當磨煤機出口溫度上升至70℃，立即開啟消防蒸汽，檢查是否因給煤機出口落煤管堵塞造成，還是煤量少引起，并立即調(diào)整冷熱風(fēng)配比，控制磨出口溫度。當磨煤機出口溫度上升至80℃時全開冷風(fēng)調(diào)節(jié)門，關(guān)閉熱風(fēng)調(diào)節(jié)門。當磨煤機出口溫度繼續(xù)上升至100℃或運行中磨煤機快速上升至95℃，則立即停運磨煤機，連鎖關(guān)閉冷、熱風(fēng)隔絕門、密封風(fēng)門，待磨出口溫度下降至60℃后，關(guān)閉磨出口門。

4.3 磨煤機啟動過程中的注意事項

4.3.1 磨煤機啟動前（磨煤機出口門、密封風(fēng)門、給煤機密封風(fēng)門及出口門關(guān)閉），投入消防蒸汽，控制磨煤機出口風(fēng)壓不超過0.1MPs。

4.3.2 磨煤機啟動時投入順控啟動制粉系統(tǒng)，磨出口溫度要緩慢提高設(shè)定溫度，防止磨熱風(fēng)擋板自動大幅開大，同時注意其他制粉系統(tǒng)的溫度、風(fēng)量及風(fēng)壓變化情況。造成磨煤機溫升過快，并嚴格控制磨入口混合一次風(fēng)溫不大于270℃，嚴格控制磨煤機暖磨時的出口溫度不得大于60℃。

4.3.3 觀察給煤機啟動后，注意保證本層制粉系統(tǒng)點火能量（臨層煤量或者輕重油槍投入），投入消防蒸汽小于5分鐘，注意總煤量、主汽溫度、壓力、各管壁溫度大幅上升。

4.4 磨煤機停運過程注意事項

4.4.1 逐漸降低將要停運的給煤機煤量的同時，必須適當提前降低磨煤機的出口溫度，控制磨入口混合一次風(fēng)溫在250℃以下，防止由于磨內(nèi)煤量減少使出口溫度升得太高出現(xiàn)爆燃。當給煤機煤量降至最低煤量前，必須將磨出口溫度降至50℃方允許停磨。停運投入順控步序，投入順控時必須保證本層點火條件滿足，如果無點火條件時，投入輕、重油以滿足點火能量，必須嚴格避免由于點火條件喪失造成磨跳閘情況的發(fā)生。順控停運磨時注意總煤量變化、汽壓、汽包虛假水位等參數(shù)的調(diào)整，嚴格杜絕因為停磨造成的機組停運。

4.4.2 磨煤機停運后，檢查給煤機皮帶上已無煤且將磨內(nèi)積粉已排空，否則為避免給煤機和磨內(nèi)積存煤粉引起爆炸，必須全面清理積煤。

4.4.3 如果磨煤機停運后，其出口溫度>50℃，則需開磨煤機冷風(fēng)入口隔絕檔板及冷風(fēng)調(diào)節(jié)門，如果由于熱風(fēng)擋板內(nèi)漏嚴重，使磨煤機出口升得過高，則要開啟冷風(fēng)擋板與磨煤機出口擋板以降低磨內(nèi)的溫度。

4.4.4 制粉系統(tǒng)事故情況下的防爆：（1）當CO分析儀CO含量高報警；（2）給煤機斷煤或堵煤；（3）給煤量降至10T/h以下；（4）磨出口分離器跳閘；（5）磨煤機跳閘；（6）磨煤機出口溫度大于70℃；（7）給煤機跳閘；（8）給煤機出口門關(guān)閉。

上述情況發(fā)生時，說明磨內(nèi)的氣粉混合物濃度、氣粉溫度和氧氣濃度發(fā)生了急劇變化，達到或即將達到煤粉爆炸的邊界條件，根據(jù)蒙德拉項目的實例，必須連鎖投入磨的滅火蒸汽，以蒸汽充滿磨機形成磨內(nèi)的惰性氣體環(huán)境，完全隔絕煤粉爆炸發(fā)生的必然條件之一（氧氣充足），以期最大限度地保護人員和設(shè)備安全為根本目的。

5 結(jié)語

該項目磨煤機經(jīng)常爆燃主要原因是印尼煤揮發(fā)分太高，磨煤機出口溫度高造成的，后來經(jīng)過一系列的控制措施后至今未發(fā)生磨煤機爆燃的現(xiàn)象?？梢娒嘿|(zhì)揮發(fā)分的高低和磨煤機出口溫度是影響磨煤機爆燃的主要原因，以后在運行過程中采取有效的軟件和硬件措施，加強人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，來保證制粉系統(tǒng)運行的安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定，為保障機組的運行提供有力保障。

參考文獻

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作者簡介：張學(xué)明（1980-），男，山東梁山人，青島華豐偉業(yè)電力科技工程有限公司助理工程師，研究方向：電建工程調(diào)試和性能試驗。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）