论文部分内容阅读
摘要：火力发电厂制粉系统爆炸事故时有发生，重大设备损坏，造成了严重的经济损失。本文通过分析研究，找出制粉系统爆炸的原因，从措施上、煤的质量控制上及制粉系统结构改造上提出了防范的对策。
关键词：火力发电厂;制粉系统;爆炸原因;挥发分;改造
1 制粉系统爆炸及煤粉仓粉温高的危害
1.1 制粉系统爆炸的危害
制粉系统爆炸会引起设备损坏、少发电、降低经济效益，甚至造成人身伤亡事故。
1.2 煤粉仓粉温高的危害
4台锅炉煤粉仓普遍存在粉温高的现象，造成以下后果：为了防止因粉仓顶棚温度太高而烤坏输煤皮带，只好使皮带连续运行不停车;有时粉仓冒正压向外喷火，烧坏上部皮带等设备;3号炉投产初期因粉温高影响正常运行，只好加装一套氮气灭火系统，靠经常充氮维持运行;由于粉仓温度有时超过400℃，使粉仓顶棚预制件烧坏，大面积脱皮，局部塌陷，顶部4架钢筋砼梁均有烧坏现象。
2 制粉系统爆炸原因及防范措施
2.1 制粉系统爆炸原因分析
从多次爆炸后的现场情况看，引爆点主要在容易长期积煤或积粉的位置。引爆的热源主要是磨煤机与排粉机入口热风门不严形成的。根据制粉系统的运行工况和爆炸情况分析，制粉系统爆炸的主要原因如下。
2.1.1 与煤粉细度、风粉浓度及燃煤成份有关
煤粉爆炸的前期往往是自燃。一定浓度的风粉气流吹向自燃点时，不仅加剧自燃，还会引起燃烧， 而接触到明火的风粉气流随时会产生爆炸。造成流动煤粉爆炸的主要因素是风粉气流中的含氧量、煤粉细度、风粉混合物的浓度和温度。
煤粉愈细，爆炸的危险性就愈大。粗煤粉爆炸的可能性就小些，当煤粉粒度大于0.1 mm时几乎不会爆炸。当煤粉浓度大于3～4 kg（煤粉）/m3（空气）或小于0.32～0.47 kg（煤粉）/m3（空气）时不易引起爆炸。因为煤粉浓度太高，氧浓度小;煤粉浓度太低，缺少可燃物。只有煤粉浓度为1.2～2 kg/m3时最易产生爆炸。而邹县电厂制粉系统煤粉浓度在0.3～0.6 kg/m3范围内变动，因此存在爆炸的危险。
一般揮发份Vdaf大于25%，发热量高的煤，爆炸的可能性就大，邹县电厂设计燃用煤发热量Qy23 525 kj/kg，挥发份Vdaf42.07%，也是容易产生爆炸的原因之一。
2.1.2 磨煤机入口积煤自燃
磨煤机处积煤主要发生在入口上部6.5 m的管道上。在此处开有4个孔洞，分别与回粉管、再循环管，和2个防爆门连接。从一侧过来的热风与对应过来的风粉形成涡流，从给煤机落下来的湿煤就被冲击粘在开孔上方管道的内壁上。在运行中人工无法清除此处的积煤，同时从预热器来的一次风温达300℃以上。在制粉系统停运后，由于磨煤机入口风门不严，漏过的热风使磨煤机入口处温度达100℃以上，容易将入口处积煤引燃，燃烧的煤进入磨煤机就会引起爆炸。
2.1.3 细粉分离器处积粉自燃
细粉分离器处积粉自燃主要发生在细粉分离器入口方形管道下部的较平缓段上。因为此水平段正上方开有一个方形防爆门，因而使该处的通流面积增大，风粉气流的流速下降，增加了积粉的可能性。
2.2 制粉系统爆炸的防范措施
2.2.1 防止磨煤机入口积煤
磨煤机入口6.5 m处积煤，主要是湿煤在气流冲击下粘上去的。不论制粉系统在运行中还是在停运时，都有可能将积煤引燃。如果将回粉管向上移到落煤管入口，将粉与煤的预混阶段提前，就减少了积煤的可能性。如果在磨煤机入口上方的管道内加一个混合器，可使粉、煤、风得到良好的混合，既可防止在6.5 m处积煤，又能缓解下部料斗斜坡积煤，还解决了添加钢球时钢球掉入热风门卡涩风门的问题。
2.2.2 对细粉分离器进行改造
对细粉分离器入口切向处积粉，可通过在风道内加装导流板，增加局部扰动，提高该处的流速，增强气流对下部积粉的冲刷，予以解决。同时，在加装导流板后，因风粉气流均匀，还可提高分离效率。
2.2.3 改进粗粉分离器
原粗粉分离器内锥体下方回粉档板（百叶窗），经常堆积杂物或煤粉，不但造成风粉气流短路，影响回粉，也经常自燃引起爆炸。把3、4号炉粗粉分离器的内锥体由倒锥形改为阶梯（撞击）式之后，消除了隐患，取得了经验。将1、2号炉的粗粉分离器，更换为新型的SD-CB轴向Ⅲ型撞击式粗粉分离器。阻力由原来的240×9.8 Pa降至80×9.8 Pa，出力可提高14%，总电耗可下降21%。通过对4台锅炉粗粉分离器的改造，不但解决了内部积粉问题，还提高了锅炉的效率。
2.2.4 消除热风门内漏
制粉系统设计有启、停程序，热风总门操作采用电动执行机构。但自投产以来从未使用过该程序，且此电动风门不严，造成漏风。可以将磨煤机入口热风总门改装成（或增加）一只手动总门以减少漏风。还可将自然冷风门位置从热风调门前改至热风调门后，使其处于负压区，这不但可以解决漏入热风造成磨煤机入口温度高的问题，还可以解决运行中热风从自然冷风门外漏污染环境问题。
3. 煤粉仓温度高的防范措施
3.1 改进煤粉仓结构和保温
（1）因为3、4号炉粉仓采用钢板结构，外部保温效果差，造成粉仓内壁结露积粉，粉仓温度经常升高。虽于1989年把粉仓外部的保温全部进行了更换，但因粉仓内壁为钢板结构，结露问题仍没有彻底解决，后来就在粉仓内壁浇灌一层砼。由于顶棚烧裂漏风，在1993年大修中将3号炉甲粉仓梁及顶棚全部更换。在1997年5月份大修中又将3号炉乙粉仓4架梁及顶棚全部进行了更换。为了防止在高温下石子钙化后体积膨胀，将外部砼胀掉。采用耐火水泥配比，并将骨料由石子改为焦宝石。
（2）由于原粉仓内壁面角度和内锥体角度太小。1997年利用1号炉大修时间，对甲、乙煤粉仓进行了改造。在粉仓内壁打出麻坑，浇上一层耐火砼，使两壁角度由原71.6°变为77°。又在原内锥体上加焊一层钢板，使底部内锥体角度由原65°改为70°（见图2），以消除积粉。
（3）粉仓顶部四周安装时留下的死角，已用砼浇灌，使其与壁面平齐，根除了此积粉点。
3.2 改进吸潮管通路及防爆门
（1）原煤粉仓吸潮管出口与粗粉分离器入口的煤粉管道相接，因系统负压小，易被沉积的煤粉堵塞。为了提高其负压，现已将吸潮管出口从粗粉分离器入口管道改接到排粉机入口管道上，出口负压由3.0 kPa提高到7.0 kPa。但是煤粉仓内负压过大，漏风反而会增加，从1号炉改后的情况看，因负压大，第2道锁气器、木屑分离器等处的漏风明显增加。最好加装1只负压表，调整煤粉仓负压，维持在300 Pa左右，不得大于500 Pa。
参考文献：
[1] 沈建勇. 某电厂中间贮仓式制粉系统爆炸原因分析[J]. 热力发电. 2005（02）
[2] 付存连，殷文. 燃煤电站锅炉中间储仓式制粉系统的防爆及安全运行[J]. 节能技术. 2004（06）
[3] 靖长财. 采用惰化介质防止锅炉制粉系统煤粉爆炸[J]. 电站辅机. 2004（03）
[4] 王刚. 如何预防制粉系统爆炸事故[J]. 华北电力技术. 2002（09）
关键词：火力发电厂;制粉系统;爆炸原因;挥发分;改造
1 制粉系统爆炸及煤粉仓粉温高的危害
1.1 制粉系统爆炸的危害
制粉系统爆炸会引起设备损坏、少发电、降低经济效益，甚至造成人身伤亡事故。
1.2 煤粉仓粉温高的危害
4台锅炉煤粉仓普遍存在粉温高的现象，造成以下后果：为了防止因粉仓顶棚温度太高而烤坏输煤皮带，只好使皮带连续运行不停车;有时粉仓冒正压向外喷火，烧坏上部皮带等设备;3号炉投产初期因粉温高影响正常运行，只好加装一套氮气灭火系统，靠经常充氮维持运行;由于粉仓温度有时超过400℃，使粉仓顶棚预制件烧坏，大面积脱皮，局部塌陷，顶部4架钢筋砼梁均有烧坏现象。
2 制粉系统爆炸原因及防范措施
2.1 制粉系统爆炸原因分析
从多次爆炸后的现场情况看，引爆点主要在容易长期积煤或积粉的位置。引爆的热源主要是磨煤机与排粉机入口热风门不严形成的。根据制粉系统的运行工况和爆炸情况分析，制粉系统爆炸的主要原因如下。
2.1.1 与煤粉细度、风粉浓度及燃煤成份有关
煤粉爆炸的前期往往是自燃。一定浓度的风粉气流吹向自燃点时，不仅加剧自燃，还会引起燃烧， 而接触到明火的风粉气流随时会产生爆炸。造成流动煤粉爆炸的主要因素是风粉气流中的含氧量、煤粉细度、风粉混合物的浓度和温度。
煤粉愈细，爆炸的危险性就愈大。粗煤粉爆炸的可能性就小些，当煤粉粒度大于0.1 mm时几乎不会爆炸。当煤粉浓度大于3～4 kg（煤粉）/m3（空气）或小于0.32～0.47 kg（煤粉）/m3（空气）时不易引起爆炸。因为煤粉浓度太高，氧浓度小;煤粉浓度太低，缺少可燃物。只有煤粉浓度为1.2～2 kg/m3时最易产生爆炸。而邹县电厂制粉系统煤粉浓度在0.3～0.6 kg/m3范围内变动，因此存在爆炸的危险。
一般揮发份Vdaf大于25%，发热量高的煤，爆炸的可能性就大，邹县电厂设计燃用煤发热量Qy23 525 kj/kg，挥发份Vdaf42.07%，也是容易产生爆炸的原因之一。
2.1.2 磨煤机入口积煤自燃
磨煤机处积煤主要发生在入口上部6.5 m的管道上。在此处开有4个孔洞，分别与回粉管、再循环管，和2个防爆门连接。从一侧过来的热风与对应过来的风粉形成涡流，从给煤机落下来的湿煤就被冲击粘在开孔上方管道的内壁上。在运行中人工无法清除此处的积煤，同时从预热器来的一次风温达300℃以上。在制粉系统停运后，由于磨煤机入口风门不严，漏过的热风使磨煤机入口处温度达100℃以上，容易将入口处积煤引燃，燃烧的煤进入磨煤机就会引起爆炸。
2.1.3 细粉分离器处积粉自燃
细粉分离器处积粉自燃主要发生在细粉分离器入口方形管道下部的较平缓段上。因为此水平段正上方开有一个方形防爆门，因而使该处的通流面积增大，风粉气流的流速下降，增加了积粉的可能性。
2.2 制粉系统爆炸的防范措施
2.2.1 防止磨煤机入口积煤
磨煤机入口6.5 m处积煤，主要是湿煤在气流冲击下粘上去的。不论制粉系统在运行中还是在停运时，都有可能将积煤引燃。如果将回粉管向上移到落煤管入口，将粉与煤的预混阶段提前，就减少了积煤的可能性。如果在磨煤机入口上方的管道内加一个混合器，可使粉、煤、风得到良好的混合，既可防止在6.5 m处积煤，又能缓解下部料斗斜坡积煤，还解决了添加钢球时钢球掉入热风门卡涩风门的问题。
2.2.2 对细粉分离器进行改造
对细粉分离器入口切向处积粉，可通过在风道内加装导流板，增加局部扰动，提高该处的流速，增强气流对下部积粉的冲刷，予以解决。同时，在加装导流板后，因风粉气流均匀，还可提高分离效率。
2.2.3 改进粗粉分离器
原粗粉分离器内锥体下方回粉档板（百叶窗），经常堆积杂物或煤粉，不但造成风粉气流短路，影响回粉，也经常自燃引起爆炸。把3、4号炉粗粉分离器的内锥体由倒锥形改为阶梯（撞击）式之后，消除了隐患，取得了经验。将1、2号炉的粗粉分离器，更换为新型的SD-CB轴向Ⅲ型撞击式粗粉分离器。阻力由原来的240×9.8 Pa降至80×9.8 Pa，出力可提高14%，总电耗可下降21%。通过对4台锅炉粗粉分离器的改造，不但解决了内部积粉问题，还提高了锅炉的效率。
2.2.4 消除热风门内漏
制粉系统设计有启、停程序，热风总门操作采用电动执行机构。但自投产以来从未使用过该程序，且此电动风门不严，造成漏风。可以将磨煤机入口热风总门改装成（或增加）一只手动总门以减少漏风。还可将自然冷风门位置从热风调门前改至热风调门后，使其处于负压区，这不但可以解决漏入热风造成磨煤机入口温度高的问题，还可以解决运行中热风从自然冷风门外漏污染环境问题。
3. 煤粉仓温度高的防范措施
3.1 改进煤粉仓结构和保温
（1）因为3、4号炉粉仓采用钢板结构，外部保温效果差，造成粉仓内壁结露积粉，粉仓温度经常升高。虽于1989年把粉仓外部的保温全部进行了更换，但因粉仓内壁为钢板结构，结露问题仍没有彻底解决，后来就在粉仓内壁浇灌一层砼。由于顶棚烧裂漏风，在1993年大修中将3号炉甲粉仓梁及顶棚全部更换。在1997年5月份大修中又将3号炉乙粉仓4架梁及顶棚全部进行了更换。为了防止在高温下石子钙化后体积膨胀，将外部砼胀掉。采用耐火水泥配比，并将骨料由石子改为焦宝石。
（2）由于原粉仓内壁面角度和内锥体角度太小。1997年利用1号炉大修时间，对甲、乙煤粉仓进行了改造。在粉仓内壁打出麻坑，浇上一层耐火砼，使两壁角度由原71.6°变为77°。又在原内锥体上加焊一层钢板，使底部内锥体角度由原65°改为70°（见图2），以消除积粉。
（3）粉仓顶部四周安装时留下的死角，已用砼浇灌，使其与壁面平齐，根除了此积粉点。
3.2 改进吸潮管通路及防爆门
（1）原煤粉仓吸潮管出口与粗粉分离器入口的煤粉管道相接，因系统负压小，易被沉积的煤粉堵塞。为了提高其负压，现已将吸潮管出口从粗粉分离器入口管道改接到排粉机入口管道上，出口负压由3.0 kPa提高到7.0 kPa。但是煤粉仓内负压过大，漏风反而会增加，从1号炉改后的情况看，因负压大，第2道锁气器、木屑分离器等处的漏风明显增加。最好加装1只负压表，调整煤粉仓负压，维持在300 Pa左右，不得大于500 Pa。
参考文献：
[1] 沈建勇. 某电厂中间贮仓式制粉系统爆炸原因分析[J]. 热力发电. 2005（02）
[2] 付存连，殷文. 燃煤电站锅炉中间储仓式制粉系统的防爆及安全运行[J]. 节能技术. 2004（06）
[3] 靖长财. 采用惰化介质防止锅炉制粉系统煤粉爆炸[J]. 电站辅机. 2004（03）
[4] 王刚. 如何预防制粉系统爆炸事故[J]. 华北电力技术. 2002（09）