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火电厂制粉系统爆炸的原因分析及防范措施

时间:2015-08-23  作者:黄志雄

【摘要】瑞明发电厂#1机组于2010年10月大修前一段时间内,曾发生多次的制粉系统爆炸事故,对设备及人身安全构成威胁,影响机组的安全、经济运行。运行人员汇同厂有关部门通过对瑞明发电厂#1炉制粉系统爆炸原因分析,在组织相应的技术措施后,基本杜绝了制粉系统爆炸的问题。
论文关键词:制粉系统,积粉,自燃,爆炸

瑞明发电厂#1炉的型号是SG—420/13.7—M418A。制粉系统是中间储仓式乏气送粉,配置两套制粉系统。磨煤机型号是MTZ3560—Ⅲ的钢球磨,粗粉分离器型号HW-CB-I,细粉分离器型号HW-XFB-I,分离器均属防爆型;每套制粉系统设计出力为30T/H。设计煤种挥发份(Vy)20~22%、水份(Wy)8%、煤粉细度R9022~25%,校对煤种挥发份(Vy)25~30%、水份(Wy)9%、煤粉细度R9025~30%,属烟煤。磨煤机出口温度≯80℃,磨煤机停止时排粉风机入口风温≯150℃。采用对于挥发份(Vy)>20%煤粉(烟煤等),很容易发生煤粉自燃,爆炸的可能性十分大。瑞明发电厂#1炉制粉系统采用中间储仓式,供粉的可靠性较高,但增加了制粉系统的复杂性,煤粉爆炸的可能性亦比直吹式要大。结合燃烧煤种及制粉系统方式,瑞明发电厂#1炉两套制粉系统发生爆炸的可能性是较高。瑞明发电厂#1炉于2010年10月大修前一年时间内,曾发生几次制粉系统爆炸事故,对设备及人身安全构成严重威胁,影响机组的安全、经济运行,引起厂领导及有关部门的高度重视。

二、爆炸的基本条件和危害

煤粉爆炸的基本条件是合适的煤粉浓度,较高的温度或火源及有空气扰动。实践证明,危险浓度在1.2~2.0Kg/M3,在实际运行中一般是很难避免危险浓度的,制粉系统中积存的煤粉与空气的氧长时间接触引起氧化,会发热使温度升高,而温度的升高又会加剧煤粉氧化,若散热不良时会使氧化过程不断加剧,最后使温度达到煤粉的燃点而引起煤粉的自燃。影响煤粉爆炸的因素主要有挥发分、煤粉细度、煤粉浓度、温度、湿度等。为此,制粉系统防爆是个十分重要问题。

制粉系统的爆炸会危及设备及人身安全。爆炸时可产生高达245KPa的气压,使制粉系统的防爆门破裂,制粉系统的设备损坏,逼使该爆炸制粉系统停运进行检修,投入渣油枪助燃使机组出力降低经济性差。另会造成制粉系统漏风严重,减少磨煤机的热风量,使磨煤机的出力降低;漏入制粉系统的冷风最终要进炉膛,结果炉膛内温度水平下降,辐射传热量减低,对流传热比例增大,在维持炉膛氧量不变时,经空预器的风量将减少造成排烟温度升高,降低锅炉的效率;如爆炸现场有人作业,可能导致人员伤亡事故。同时,制粉系统的防爆门破裂,外界大量空气漏入,排粉风机出口压力升高2~4倍,导致乏气送粉的一次风量增加和一次风速升高,使煤粉着火困难及着火点推迟,锅炉炉膛燃烧工况变差燃烧不稳定,投油及调整不及时可能造成锅炉灭火事故。

三、爆炸的原因分析

瑞明发电厂#1炉制粉系统发生爆炸后,我们即组织人员查看制粉系统爆炸前运行工况

的有关参数,但并无异常,特别是磨煤机进、出口温度及排粉风机入口温度都在规定值内。为此,我们查看了大量的有关书籍,对爆炸的原因作专题的分析,认为制粉系统运行中产生了足够的点火能量。

1. 制粉系统在启、停及运行过程的原因分析

磨煤机启动与停止:由于磨煤机出口温度不易控制易超温;运行过程中因断煤而处理又不及时,磨煤机出口温度过高;这时磨煤机内煤量较少,研磨部件金属直接发生撞击和摩擦,易产生火星引起煤粉爆炸。

制粉系统中存在积粉地方:木头隔筛、粗粉分离器、细粉分离器、停止的磨煤机、循环门前处等位置,积粉时间长了煤粉会自然产生火源,当磨煤机启动或停止时煤粉浓度要经过危险的爆炸浓度范围,由于气流的扰动,也可能引起煤粉的爆炸。对于制粉系统积粉的现象,加强系统检查,投产初期曾发现A制粉木头隔筛处煤粉自燃现象,连木头隔筛的门盖烧红,最后关闭木头隔筛清理室上、下挡板,进行缓慢的倒风操作,气流做到最少扰动,才将A磨煤机停止运行,进行清理木头隔筛。中间储仓式制粉系统部件多,检修人员检查发现粗、细分离器因结构复杂易积粉;另原煤中含有油质或雷管及外来火原也会引发制粉系统爆炸。

总之,煤粉浓度是产生爆炸的重要因素之一。磨煤机在起启、停过程中,风粉浓度会发生变化,当具备适合浓度又有产生火源的条件,发生煤粉爆炸的可能性增大。

2. 制粉系统不合理分析

排粉风机再循环门安装位置不合理:如图(一)所示,磨煤机运行时再循环的开度过小或全关,停磨煤机前如吹扫不干净,再循环门前易发生乏气中的煤粉沉积, 积粉易产生自燃而形成火源。当磨煤机运行中或启动磨煤机后开启再循环门时,再循环门前已自然的积粉吹进磨煤机内,会造成爆炸。

火电厂制粉系统爆炸的原因分析及防范措施 排粉风机入口温度测点安装位置不合理:如图(二)所示,磨煤机停止时无法真实测得排粉风机入口温度。根据排粉风机入口温度厂家设计值≯150℃,为使煤粉着火易,一般排粉风机入口温度控制在(140~145)℃,此时,入口温度实际值比测量值可要大得多,再循

环门严密性较差,会有较高温度的热风进入已停运的磨煤机,磨煤机内煤粉更易产生自燃。

制粉系统的所有风门选型不合理:所有风门是挡板式,严密性差。磨煤机停运时,即使入口冷、热风及总风门关闭,仍有热风进入磨煤机,磨煤机出口温度维持在60~70℃范围不能降低,加剧磨煤机内煤粉的自燃

木头隔筛及粉筛:由于技术的因素暂无法改造,仍需人工进行清理,存在积粉问题,如积粉来不及清理,时间长了也会产生自燃。

排粉风机入口管水平安装不合理:如图二所示,排粉风机冷、热风总电动门与排粉风机垂直抽风管之间的管道为水平安装。磨煤机在正常制粉运行中,细粉分离器出来的乏气中煤粉约占10%,这部分煤粉的细度比设计煤粉还要细,更易自然。乏气进入排粉风机时,会有一部分的煤粉沉积在排粉风机入口的水平管中(无风区),如果磨煤机运行时间过长,没有定时开启排粉风机入口冷风进行吹扫,沉积在水平管的煤粉会自然而产生火源。当停止磨煤机进行倒风操作开启排粉风机入口冷、热风门会扰动水平管已发生自然的煤粉,而引起制粉系统的爆炸。

磨煤机入口管:当原煤水分大时,原煤会在入口管处结块,同时下煤时的摩擦以及入口风温高会引起原煤自燃发生爆炸。

四、防爆炸的技术措施

根据爆炸原因的分析,系统的不合理于2010年10月至11月份机组大修时进行了改造 ;并对瑞明发电厂#1炉制粉系统的有关参数作了修改,并采取有效的防爆炸技术措施,不断完善制粉系统的运行规程。

1、运行规程参数的修改

排粉风机入口温度:磨煤机停运时,入口温度≯100℃,以防较高的热风从循环门处漏入停运的磨煤机。磨煤机出口温度:规程规定磨煤机出口温度≯80℃,但还须结合实际煤粉的挥发份及水份作出调整。当原煤挥发分比设计值(Vy20~22%)较大,而原煤水分比设计值(Wy8%)较低时,应适当降低磨煤机出口温度并不超过75℃,并保持煤粉细度和水份在规定范围内。

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