防止制粉系統(tǒng)爆燃的全自動(dòng)滅火裝置在超超臨界鍋爐的應(yīng)用

姚友工，胡木林，江 永，陳韶華，張家寬，王 碩

(華能海門(mén)電廠，廣東 汕頭 515132)

華能海門(mén)電廠4×1 036 MW機(jī)組鍋爐型式為高效超超臨界參數(shù)變壓直流爐、對(duì)沖燃燒方式、固態(tài)排渣、采用單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。每臺(tái)鍋爐配置6臺(tái)由上海重型機(jī)械廠生產(chǎn)的HP1203/Dyn中速磨煤機(jī)。鍋爐燃燒設(shè)計(jì)煤種為神府東勝煙煤，校核煤種1為50%神府東勝煙煤+50%澳大利亞蒙托煤，校核煤種2為晉北煙煤。

受煤炭市場(chǎng)變化影響，電廠一直燃用非設(shè)計(jì)煤種，近年來(lái)大量燃用易燃易爆的印尼煤，燃用比例達(dá)到了85%以上，對(duì)制粉系統(tǒng)安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅，先后發(fā)生過(guò)磨煤機(jī)爆燃事件，造成磨煤機(jī)入口一次風(fēng)管爆燃、煤粉管著火等安全事件。

1 技術(shù)方案

1.1 磨煤機(jī)消防蒸汽系統(tǒng)汽源及系統(tǒng)優(yōu)化

制粉系統(tǒng)根據(jù)鍋爐燃用煤種設(shè)置了消防滅火蒸汽系統(tǒng)，汽源為采用機(jī)組4抽供汽的輔汽汽源，壓力1.1 MPa，溫度達(dá)到了320℃以上，溫度偏高，接近了燃用印尼煤析出揮發(fā)分的最低燃點(diǎn)，在應(yīng)用極易造成二次爆燃，雖然系統(tǒng)也設(shè)置了降溫降壓系統(tǒng)，但是投運(yùn)降溫需要時(shí)間，無(wú)法滿足實(shí)際快速投運(yùn)控制爆燃需要[1-3]。為確保安全，通入磨煤機(jī)消防蒸汽溫度宜控制在160～200℃之間較為安全。

1.1.1磨煤機(jī)消防蒸汽汽源的選擇

機(jī)組設(shè)置的8級(jí)抽汽參數(shù)會(huì)出現(xiàn)壓力過(guò)高或蒸汽溫度過(guò)高，無(wú)法滿足磨煤機(jī)消防蒸汽需要。在使用中需降溫降壓后方能使用，同時(shí)高品質(zhì)蒸汽的使用也是一種不節(jié)能的選擇[4-5]。

通過(guò)分析，除氧器壓力在機(jī)組日常40%～100%出力調(diào)峰過(guò)程中，除氧器壓力0.4～1.0 MPa，溫度在150～180℃之間滑壓運(yùn)行，并且除氧器運(yùn)行中就是在飽和溫度下運(yùn)行，分析各參數(shù)可滿足磨煤機(jī)消防蒸汽系統(tǒng)所需參數(shù)要求。因此，采用在除氧器汽側(cè)排氣管上接出一路汽源并入磨煤機(jī)消防滅火系統(tǒng)使用，原消防滅火蒸汽系統(tǒng)仍作為備用系統(tǒng)。

1.1.2消防蒸汽系統(tǒng)的優(yōu)化

原設(shè)計(jì)磨煤機(jī)消防滅火系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)安裝不合理形成系統(tǒng)死角積水，造成日常磨煤機(jī)運(yùn)行中石子煤帶水、投運(yùn)滅火蒸汽時(shí)實(shí)際為噴水無(wú)法排除空氣滅火等隱患，對(duì)消防滅火蒸汽管道進(jìn)行優(yōu)化及疏水優(yōu)化，具體優(yōu)化方案見(jiàn)圖1。

圖1 制粉系統(tǒng)消防蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化

1.2 磨煤機(jī)爆燃的自動(dòng)判斷

磨煤機(jī)運(yùn)行中發(fā)生爆燃，必然引起制粉系統(tǒng)本身各參數(shù)的大幅波動(dòng)。通過(guò)分析總結(jié)，爆燃時(shí)有以下明顯參數(shù)變化特征：(1)磨煤機(jī)磨出口壓力突升(>6.5 kPa)；A磨為6.0 kPa；(2)磨進(jìn)口一次風(fēng)量突降；(3)磨煤機(jī)出口壓力突升>2 kPa；(4)分離器電流突降(15 A)；(5)磨煤機(jī)出口溫度可能快速上升。

通過(guò)分析優(yōu)化，對(duì)制粉系統(tǒng)爆燃采用準(zhǔn)確度、可靠性較高的選擇，對(duì)爆燃判斷如下。

(1)爆燃判斷條件一(相與)：給煤機(jī)煤量>20 t/h；磨煤機(jī)正常運(yùn)行中，入口一次風(fēng)量突降>30 t/h以上。

磨煤機(jī)正常運(yùn)行中，出口壓力突變>2 kPa。

(2)爆燃判斷條件二(相與)，并發(fā)出爆燃聲光報(bào)警：給煤機(jī)煤量>20 t/h；磨煤機(jī)出口溫度>97℃。

磨煤機(jī)B/C/D/E/F出口壓力>6.5 kPa或磨煤機(jī)A出口壓力>6.0 kPa

1.3 制粉爆燃后的自動(dòng)處理方案

電廠通過(guò)對(duì)制粉系統(tǒng)爆燃分析時(shí)的實(shí)際處理過(guò)程，并結(jié)合實(shí)際設(shè)備情況，采用的爆燃處理思路是：切斷燃料，投入滅火蒸汽，確保吹空風(fēng)量。具體內(nèi)容如下。

(1)自動(dòng)跳閘爆燃磨的給煤機(jī)切斷燃料供給，確保燃燒無(wú)法持續(xù)。

(2)自動(dòng)以10%/s速率全開(kāi)爆燃磨冷風(fēng)調(diào)門(mén)、閘板門(mén)，確保足夠的磨一次風(fēng)量將磨內(nèi)部殘余著火煤粉快速吹入爐膛中。

(3)以3%/s速率自動(dòng)關(guān)閉熱風(fēng)調(diào)門(mén)，隔絕熱源，降低磨輸入熱量，降低燃燒速率。

聯(lián)開(kāi)磨煤機(jī)消防蒸汽滅火電動(dòng)總門(mén)及爆燃磨煤機(jī)消防蒸汽電動(dòng)門(mén)，聯(lián)鎖開(kāi)啟消防蒸汽降溫水電動(dòng)隔離門(mén)，降溫水調(diào)門(mén)投入自動(dòng)，設(shè)定溫度160℃。確保采用高溫汽源時(shí)有效及時(shí)降溫。

(4)A磨正常運(yùn)行中，等離子自動(dòng)拉弧。對(duì)機(jī)組進(jìn)行穩(wěn)燃，防止擾動(dòng)滅火。

(5)關(guān)閉磨煤機(jī)出口管冷一次風(fēng)密封風(fēng)電動(dòng)門(mén)。避免磨煤機(jī)出粉管中的供氧造成燃燒持續(xù)。

(6)閉鎖磨煤機(jī)出口門(mén)關(guān)閉。作為泄壓通道，防止磨煤機(jī)內(nèi)部形成封閉空間，出現(xiàn)二次爆燃損害設(shè)備。

2 經(jīng)濟(jì)及安全效益

在進(jìn)行上硬件及邏輯優(yōu)化后，在機(jī)組運(yùn)行中進(jìn)行各項(xiàng)調(diào)試后投入使用。在使用應(yīng)用中動(dòng)作正確，處理及時(shí)，目前已經(jīng)在海門(mén)電廠1、2、3、4號(hào)機(jī)組進(jìn)行推廣應(yīng)用，有效應(yīng)對(duì)制粉系統(tǒng)大量燃用高揮發(fā)分易燃易爆煤種的不安全現(xiàn)狀，起到了提前控制、自動(dòng)快速、及時(shí)準(zhǔn)確處理，有效地減輕人員壓力、防止設(shè)備損壞。按照每臺(tái)機(jī)組每年正確處理2次制粉系統(tǒng)爆燃，避免了磨煤機(jī)內(nèi)部設(shè)備損壞及人工費(fèi)用，設(shè)備維修時(shí)間3天影響機(jī)組出力150 MW，0.45元/kWh計(jì)算，每臺(tái)機(jī)組年產(chǎn)生直接效益為 24 萬(wàn)元。每臺(tái)機(jī)組年產(chǎn)生間接效益為486萬(wàn)元。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)制粉系統(tǒng)消防滅火蒸汽參數(shù)過(guò)高造成使用引起爆燃進(jìn)行分析，提出將原汽源進(jìn)行改造，利用除氧器汽側(cè)飽和蒸汽降壓形成過(guò)熱蒸汽作為消防滅火蒸汽，并對(duì)沿程管道疏水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，保證了消防滅火蒸汽了投運(yùn)安全。針對(duì)磨煤機(jī)出口主要積粉的可調(diào)縮孔進(jìn)行封堵，消除自燃隱患。對(duì)爆燃引起的系統(tǒng)參數(shù)一次風(fēng)量、磨碗差壓、一次風(fēng)壓等變化過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)分析，提出并實(shí)施了制粉系統(tǒng)的一系列爆燃自動(dòng)判斷方法，在實(shí)際應(yīng)用實(shí)施中達(dá)到了及時(shí)、準(zhǔn)確判斷，可有效提醒運(yùn)行人員，避免運(yùn)行人員的誤判、晚判，造成事故的擴(kuò)大。本文提出了一種制粉系統(tǒng)爆燃的全自動(dòng)處理系統(tǒng)，從制粉系統(tǒng)爆燃的防止、自動(dòng)判斷、自動(dòng)處理等方面實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制處理，有效地控制了制粉系統(tǒng)爆燃的影響

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