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摘 要：针对我公司1、2号锅炉制粉系统及煤粉仓爆破风险大这一问题，公司提出了1、2号锅炉制粉系统防爆优化改造方法。通过对制粉系统启停防爆改造、粉仓惰化防爆改造、制粉系统内部防爆改造，解决了制粉系统内部氧量充裕与系统内部积粉自燃的问题，降低了制粉系统爆破几率。
关键词：褐煤；安全；经济；爆破
0 引言
由于煤炭价格上涨及煤源紧张的局面，国家“计划电”、“市场煤”的管理体制下，电煤价格一路上扬，电价、热价增长却非常有限，2016年再次出现炭价格上涨及煤源紧张的局面，为降低机组运行成本，燃用价格相对较低的褐煤，以增加企业效益。燃烧褐煤存在的问题：挥发分高（>45%），容易发生自燃着火爆炸，中储仓制粉系统的乏气含氧量较高的时，极易发生自然、着火、甚至爆炸，安全问题十分突出，严重影响锅炉运行安全性和经济性。
1 锅炉概况
公司1、2号锅炉均是哈尔滨锅炉厂设计生产，型号为HG-670/140-YM14型，呈“п”形布置，均属超高压、大容量、一次中间再热自然循环、单炉膛、平衡通风、固态排渣煤粉锅炉，1号、2号锅炉配220MW汽轮发电机组均为燃煤双抽供热发电机组，各配置4台钢球磨煤机，采用中储仓、乏气送粉系统。
煤质爆炸特性评估
按照公司当前燃用的煤质，对煤质的爆炸特性进行了评估计算。与设计煤种比，各项评价指数均发生了较大的变化，显示出爆炸的风险增强。设计煤种：干燥无灰基挥发分（Vdaf）39.79，干燥基灰分（Ad）30.27，煤的收到基挥发分（Cv，ar）10.68，煤的收到收发分硫（Sv，ar）0.66，剩余焦碳（Ck，ar）36.47，热解温度（Ts）280 ， 堆积煤粉起燃温度（Tz）187 ，爆炸性指数（Bc）32.62，爆炸性指数判别-低等爆炸。目前煤种：干燥无灰基挥发分（Vdaf）48.41，干燥基灰分（Ad）23.94，煤的收到基挥发分（Cv，ar）11.56 ，煤的收到收发分硫（Sv，ar）0.40 ，剩余焦碳（Ck，ar）27.44，热解温度（Ts）183， 堆积煤粉起燃温度（Tz）167，爆炸性指数（Bc）34.01 ，爆炸性指数判别-中等爆炸。由于原煤的干燥无灰基挥发分相差不大，因此爆炸特性指数在32.62-34.01%范围之内，均属于中等爆炸特性煤质。原煤热解温度由设计煤种280℃降低为183℃，意味着当磨煤机入口干燥剂温度超过183℃时，将有大量的挥发物从原煤中析出，而根据当前煤质核算，对于水分在29.6～41.4%之间时，所需要的干燥剂需求温度在320～450℃之间，因此挥发物的析出机率大大增加。堆积煤粉的着火温度由187℃降低于167℃，积煤积粉的着火风险提高了20℃的空间。
根据热解温度和堆积煤粉着火温度两项指标，公司制粉系统爆破进行可能性的推断：由于制粉系统堆积煤粉的着火温度降低，使制粉设备部件积煤积粉更易于着火，增加了制粉系统内部爆破的风险；由于热解温度降低幅度较大，挥发物析出能力提高，粉仓为密闭空间，增加了粉仓爆破的风险。
2 制粉系统防爆优化改造
制粉系统爆破必须满足以下几个必要条件：氧气浓度、火源、煤粉浓度，其中氧气浓度、火源是可控条件，我们就对这两条可控条件进行制粉系统防爆优化改造。
2.1制粉系统启停防爆改造--降低氧气浓度
2.1.1向制粉系统引入低温炉烟
通过向制粉系统引入低温炉烟，同时满足两个防爆参数限制条件。一是严格按照DL/T5203-2005标准，将系统内的氧气体积含量降至12%以下，满足惰化氛条件；二是在氧量低于12%的基础上，进一步严格按照DL/T5145-2012标准要求，控制制粉系统终端干燥剂出口温度超过90℃，满足温度限制要求，从而保证制粉系统的启停安全。
2.1.2制粉系统启停冷烟使用规定
采取从引风机出口抽取烟气做为制粉系统通风惰化气体。为保证制粉系统干燥剂体积含氧量小于6%且制磨煤机出口温度小于90℃，中储式制粉系统启动时，正常的操作顺序首先是切换风路，由温风送粉方式切换为干燥剂送粉方式，然后暖磨及制粉系统管道升温除潮，排粉机入口温度满足启动条件，启动磨煤机、给煤机，开启制粉系统再循环。从操作程序分析，启动过程中因再循环风门处于关闭状态，因此满足制粉系统启动的风量与正常运行风量比相差较多。
启动磨煤机时，通风量多少首先应保证一次风速满足送粉需求，同时考虑到启停磨过程中的送粉一次风含氧量仅为12%，对燃烧的影响较大，因此本设计一次风速选取在25m/s较为合适，即满足送粉需求，也不会对燃烧有较大的冲击。因经本次以暖磨过程中一次风速25m/s为原则，选取冷烟需求量。
2.2 粉仓惰化防爆改造--降低氧气浓度
粉仓惰化是向粉仓内通入烟气，使粉仓内的上部空间环境的氧量降低至一定程度，以保证粉仓始终处于安全状态。与制粉系统的启停防爆不同，粉仓惰化是连续的，不能因制粉系统启停而影响到对粉仓的惰化。因此必须设计一套脱离于制粉系统启停的、连续的烟气供给系统。因粉仓惰化对介质的温度和含水量均有严格限制，因此除控制烟气温度外，还需要控制烟气湿度，以防止含水率较高的烟气进入粉仓，造成煤粉板结堵塞给粉机。
本处理工艺的是一个组合式换热器，换热器实现了对烟气的除湿和加热功能，以满足煤粉仓安全运行的需要。烟气由引风机出口取出，烟温为144℃，经氟塑料烟—水换热器后将烟气温度降至30～40℃，在降温冷却过程中除去大量的水，除水后的冷烟经管式烟—烟换热器升温至60℃，由专设管路引至锅炉厂房内，送至标高约31.5m的粉仓侧壁。粉仓惰化需要的冷烟量数值难于确定，因此我们可以按目前吸潮管的空气量确定惰化需求的冷烟量。
2.3 制粉系统内部防爆改造--减少火源
1、2号炉制粉系统老化及磨损严重，主要磨损部位有，粗粉分离器入口偏心管处、排粉机风壳、木块分离器出入口管道、细粉分离器出入口管道及筒体等，制粉管道为碳钢材质，抗磨性能低，我公司燃用褐煤，用煤量增大，加剧了制粉管道的磨损。由于连续多年的补焊、堆焊、挖補和贴补等检修工艺，磨煤机出口存在多处缝隙、重皮的部位，为煤粉的积存提供了场所。经过长时间热辐射积粉极容易自燃产生火源。
公司重新在粗粉分离器入口偏心管处，使用陶瓷防磨，木块分离器出、入口管道，使用防磨板挖补后进行陶瓷防磨，细粉分离器出、入口管道及筒体，挖补后进行陶瓷防磨，排粉机风壳，使用陶瓷修补防磨，制粉系统细粉分离器、木块分离器等处，磨损超过原厚度的2/3进行挖补。钢板衔接平滑，挖补后进行陶瓷防磨。管道贴陶瓷前，去除管道表面油污、灰尘，然后用角向磨光机打磨后，使用清洗剂擦拭干净，将胶粘剂分别均匀的涂抹到设备表层和陶瓷表面，将陶瓷片粘贴到设备表面，用橡皮锤锤打结实，陶瓷片粘贴完毕后必须在常温下自然固化24小时，陶瓷达到可用粘贴强度。通过对1、2号炉制粉系统老化及磨损严重处重新改造处理，积粉火源这一条件已彻底消除，已经解决制粉系统缺陷带来的爆破危害问题。
3结论
通过制粉系统冷烟系统改造，保证启停制粉系统时，系统风速满足25m/s的送粉要求，同时可控制系统含氧量在12%以下，满足国家相关标准的要求。单独设计煤粉仓惰化烟气系统，可实现在无制粉系统启停操作时，制粉系统冷烟风机停运。单独设计一套专用于粉仓惰化的冷烟供应系统，不受制粉系统是否运行限制，实时向煤粉仓充入冷烟。有效的保证粉仓上部空间处于惰化状态。通过对粗细粉分离器出入口及磨煤机出口防磨根治，有效的消除制粉系统积粉点，消除堆积煤粉的着火及爆破。对电力行业创造不可估量的安全、经济效益。
作者简介：
麻宪，（1989-），男，助理工程师，从事发电厂锅炉运行工作。
关键词：褐煤；安全；经济；爆破
0 引言
由于煤炭价格上涨及煤源紧张的局面，国家“计划电”、“市场煤”的管理体制下，电煤价格一路上扬，电价、热价增长却非常有限，2016年再次出现炭价格上涨及煤源紧张的局面，为降低机组运行成本，燃用价格相对较低的褐煤，以增加企业效益。燃烧褐煤存在的问题：挥发分高（>45%），容易发生自燃着火爆炸，中储仓制粉系统的乏气含氧量较高的时，极易发生自然、着火、甚至爆炸，安全问题十分突出，严重影响锅炉运行安全性和经济性。
1 锅炉概况
公司1、2号锅炉均是哈尔滨锅炉厂设计生产，型号为HG-670/140-YM14型，呈“п”形布置，均属超高压、大容量、一次中间再热自然循环、单炉膛、平衡通风、固态排渣煤粉锅炉，1号、2号锅炉配220MW汽轮发电机组均为燃煤双抽供热发电机组，各配置4台钢球磨煤机，采用中储仓、乏气送粉系统。
煤质爆炸特性评估
按照公司当前燃用的煤质，对煤质的爆炸特性进行了评估计算。与设计煤种比，各项评价指数均发生了较大的变化，显示出爆炸的风险增强。设计煤种：干燥无灰基挥发分（Vdaf）39.79，干燥基灰分（Ad）30.27，煤的收到基挥发分（Cv，ar）10.68，煤的收到收发分硫（Sv，ar）0.66，剩余焦碳（Ck，ar）36.47，热解温度（Ts）280 ， 堆积煤粉起燃温度（Tz）187 ，爆炸性指数（Bc）32.62，爆炸性指数判别-低等爆炸。目前煤种：干燥无灰基挥发分（Vdaf）48.41，干燥基灰分（Ad）23.94，煤的收到基挥发分（Cv，ar）11.56 ，煤的收到收发分硫（Sv，ar）0.40 ，剩余焦碳（Ck，ar）27.44，热解温度（Ts）183， 堆积煤粉起燃温度（Tz）167，爆炸性指数（Bc）34.01 ，爆炸性指数判别-中等爆炸。由于原煤的干燥无灰基挥发分相差不大，因此爆炸特性指数在32.62-34.01%范围之内，均属于中等爆炸特性煤质。原煤热解温度由设计煤种280℃降低为183℃，意味着当磨煤机入口干燥剂温度超过183℃时，将有大量的挥发物从原煤中析出，而根据当前煤质核算，对于水分在29.6～41.4%之间时，所需要的干燥剂需求温度在320～450℃之间，因此挥发物的析出机率大大增加。堆积煤粉的着火温度由187℃降低于167℃，积煤积粉的着火风险提高了20℃的空间。
根据热解温度和堆积煤粉着火温度两项指标，公司制粉系统爆破进行可能性的推断：由于制粉系统堆积煤粉的着火温度降低，使制粉设备部件积煤积粉更易于着火，增加了制粉系统内部爆破的风险；由于热解温度降低幅度较大，挥发物析出能力提高，粉仓为密闭空间，增加了粉仓爆破的风险。
2 制粉系统防爆优化改造
制粉系统爆破必须满足以下几个必要条件：氧气浓度、火源、煤粉浓度，其中氧气浓度、火源是可控条件，我们就对这两条可控条件进行制粉系统防爆优化改造。
2.1制粉系统启停防爆改造--降低氧气浓度
2.1.1向制粉系统引入低温炉烟
通过向制粉系统引入低温炉烟，同时满足两个防爆参数限制条件。一是严格按照DL/T5203-2005标准，将系统内的氧气体积含量降至12%以下，满足惰化氛条件；二是在氧量低于12%的基础上，进一步严格按照DL/T5145-2012标准要求，控制制粉系统终端干燥剂出口温度超过90℃，满足温度限制要求，从而保证制粉系统的启停安全。
2.1.2制粉系统启停冷烟使用规定
采取从引风机出口抽取烟气做为制粉系统通风惰化气体。为保证制粉系统干燥剂体积含氧量小于6%且制磨煤机出口温度小于90℃，中储式制粉系统启动时，正常的操作顺序首先是切换风路，由温风送粉方式切换为干燥剂送粉方式，然后暖磨及制粉系统管道升温除潮，排粉机入口温度满足启动条件，启动磨煤机、给煤机，开启制粉系统再循环。从操作程序分析，启动过程中因再循环风门处于关闭状态，因此满足制粉系统启动的风量与正常运行风量比相差较多。
启动磨煤机时，通风量多少首先应保证一次风速满足送粉需求，同时考虑到启停磨过程中的送粉一次风含氧量仅为12%，对燃烧的影响较大，因此本设计一次风速选取在25m/s较为合适，即满足送粉需求，也不会对燃烧有较大的冲击。因经本次以暖磨过程中一次风速25m/s为原则，选取冷烟需求量。
2.2 粉仓惰化防爆改造--降低氧气浓度
粉仓惰化是向粉仓内通入烟气，使粉仓内的上部空间环境的氧量降低至一定程度，以保证粉仓始终处于安全状态。与制粉系统的启停防爆不同，粉仓惰化是连续的，不能因制粉系统启停而影响到对粉仓的惰化。因此必须设计一套脱离于制粉系统启停的、连续的烟气供给系统。因粉仓惰化对介质的温度和含水量均有严格限制，因此除控制烟气温度外，还需要控制烟气湿度，以防止含水率较高的烟气进入粉仓，造成煤粉板结堵塞给粉机。
本处理工艺的是一个组合式换热器，换热器实现了对烟气的除湿和加热功能，以满足煤粉仓安全运行的需要。烟气由引风机出口取出，烟温为144℃，经氟塑料烟—水换热器后将烟气温度降至30～40℃，在降温冷却过程中除去大量的水，除水后的冷烟经管式烟—烟换热器升温至60℃，由专设管路引至锅炉厂房内，送至标高约31.5m的粉仓侧壁。粉仓惰化需要的冷烟量数值难于确定，因此我们可以按目前吸潮管的空气量确定惰化需求的冷烟量。
2.3 制粉系统内部防爆改造--减少火源
1、2号炉制粉系统老化及磨损严重，主要磨损部位有，粗粉分离器入口偏心管处、排粉机风壳、木块分离器出入口管道、细粉分离器出入口管道及筒体等，制粉管道为碳钢材质，抗磨性能低，我公司燃用褐煤，用煤量增大，加剧了制粉管道的磨损。由于连续多年的补焊、堆焊、挖補和贴补等检修工艺，磨煤机出口存在多处缝隙、重皮的部位，为煤粉的积存提供了场所。经过长时间热辐射积粉极容易自燃产生火源。
公司重新在粗粉分离器入口偏心管处，使用陶瓷防磨，木块分离器出、入口管道，使用防磨板挖补后进行陶瓷防磨，细粉分离器出、入口管道及筒体，挖补后进行陶瓷防磨，排粉机风壳，使用陶瓷修补防磨，制粉系统细粉分离器、木块分离器等处，磨损超过原厚度的2/3进行挖补。钢板衔接平滑，挖补后进行陶瓷防磨。管道贴陶瓷前，去除管道表面油污、灰尘，然后用角向磨光机打磨后，使用清洗剂擦拭干净，将胶粘剂分别均匀的涂抹到设备表层和陶瓷表面，将陶瓷片粘贴到设备表面，用橡皮锤锤打结实，陶瓷片粘贴完毕后必须在常温下自然固化24小时，陶瓷达到可用粘贴强度。通过对1、2号炉制粉系统老化及磨损严重处重新改造处理，积粉火源这一条件已彻底消除，已经解决制粉系统缺陷带来的爆破危害问题。
3结论
通过制粉系统冷烟系统改造，保证启停制粉系统时，系统风速满足25m/s的送粉要求，同时可控制系统含氧量在12%以下，满足国家相关标准的要求。单独设计煤粉仓惰化烟气系统，可实现在无制粉系统启停操作时，制粉系统冷烟风机停运。单独设计一套专用于粉仓惰化的冷烟供应系统，不受制粉系统是否运行限制，实时向煤粉仓充入冷烟。有效的保证粉仓上部空间处于惰化状态。通过对粗细粉分离器出入口及磨煤机出口防磨根治，有效的消除制粉系统积粉点，消除堆积煤粉的着火及爆破。对电力行业创造不可估量的安全、经济效益。
作者简介：
麻宪，（1989-），男，助理工程师，从事发电厂锅炉运行工作。