新建电厂正压直吹式制粉系统防爆控制要点

新建电厂正压直吹式制粉系统防爆控制要点

李含琼1张冠群2

（1辽宁东科电力有限公司辽宁省沈阳市110179；2国华九江发电有限责任公司江西省九江市湖口县332500）

摘要:制粉系统爆炸主要取决于可燃物的浓度、氧气的浓度、点燃能。其爆炸发生的时机和机率则与煤种、制粉系统型式及运行操作管理水平密切相关，其中防止煤粉积存和自燃，是制粉系统防爆的关键。本文分析几起正压直吹式制粉系统爆燃事故案例的原因，并提出控制要点。

关键词:磨煤机；制粉系统；爆燃

1引言

在火电厂中，制粉系统是锅炉主要辅机之一，一般情况下大容量机组普遍采用正压直吹式制粉系统，其优点是系统简单、布置紧凑、占地少、输送管道短等优点。制粉系统在高温空气及可燃煤粉介质的工况下运行，如果系统设计、安装、调试或运行等环节控制不当，可能产生爆燃等安全隐患。本文分析了正压直吹式制粉系统爆燃原因并针对新建电厂提出控制要点。

3原因分析

制粉系统爆炸主要取决于三大要素：可燃物的浓度、氧气的浓度、点燃能，但其爆炸发生的时机和机率则与煤种、制粉系统型式及运行操作管理水平密切相关，爆炸呈现的方式和结果各不相同。

3.1制粉系统爆炸的三要素

（1）煤粉的浓度

煤粉的爆炸浓度有范围的，即存在上限浓度和下限浓度。对于烟煤而言，气粉混合物浓度只有在0.32～4kg/m3范围内才会发生爆炸，而浓度在1.2～2kg/m3范围时爆炸危险性最大。制粉系统在启动或停止的过程中，煤粉浓度变化相对较大，存在爆炸的危险性。

（2）点燃能

在制粉系统运行中，如果局部存在积粉，一旦条件合适会引发自燃，由于制粉系统正常运行工况的风量和煤量较大，积粉自燃的能量被携带释放，不足以形成制粉系统爆炸的点燃能，但如果工况发生变化，尤其是风量减少，会造成积粉自燃能量的聚集，形成制粉系统爆炸的点燃能。

（3）氧气的浓度

制粉系统中氧气来自多方面：作干燥剂的热风、冷风及漏风，输送煤粉的气体都含有一定量的氧气，氧在爆炸过程中起着氧化剂的作用。如果煤粉混合物中氧的含量不足，即使有很强的点燃源，可燃混合物的浓度也在最佳爆炸浓度范围，也不会发生爆炸。

3.2制粉系统爆炸的实质

制粉系统爆炸的本质，是由于原煤或煤粉滞留、积存在制粉系统内部或者相关部位，在一定的温度环境下氧化自燃，在制粉系统通风、启动、停运、或者风量调节时，造成散热和流动条件变化，为磨煤机内部可燃性杂混物提供了点燃源，发生自燃性爆炸。所以，防煤粉积存和自燃，是防止制粉系统爆炸的关键，而减少和消除积粉是制粉系统防爆的核心工作。

4.控制措施

4.1制粉系统风粉调平

磨煤机内部工况是不断变化的，很难避免局部煤粉浓度达到爆炸浓度，应尽可能将一次风喷嘴平均分配，尽量使磨内空气均匀分配。磨煤机出口各管风速尽量调平，避免某一管路内煤粉沉积而自燃。

4.2防止消防蒸汽带水

（1）确保消防蒸汽温度有一定的过热度；

（2）消防蒸汽电动门建议集中高位布置，避免在磨消防蒸汽管道入口处布置造成积水；

（3）在系统设计阶段设计合理的疏水系统，保证疏水的彻底。

4.3合理设置监测点及保护装置

（1）设计可靠足够的温度、风速测点，保证对制粉系统状态测量准确及全面监控。

（2）增加惰性气体装置

考虑增加煤粉管路的惰性气体消防装置，如二氧化碳或氮气，可根据原煤斗用的二氧化碳气源引出。

（3）设计合理的联锁保护逻辑

合理的联锁保护使制粉系统启动与停止操作按规定的程序进行，防止误操作发生。如煤粉管道温度高、风速低于预定限值报警时能及时调整，当无法恢复正常联锁停止的保护[1]。

4.4阀门可靠性

确保磨煤机出、入口关断门可靠关闭的严密性和时间，防止多余的空气进入制粉系统中。

4.5系统优化设计

系统一旦发生煤粉沉积经一段时间后容易发生自燃，甚至爆炸，所以防止煤粉沉积是制粉系统防爆的重要工作。

（1）管道布置

煤粉管道的布置和结构不应存在煤粉在管道内沉积的可能性。送粉管道的配置和布置应防止煤粉沉积和燃烧器回火，不应有停滞区和死端，煤粉管道与水平面的倾角应不小于50°[2]。

（2）粉管流速

粉管流速应做到整个气粉流动管道的死区和系统死角都能得到充分清理，推荐磨煤机正常运行时出口风速范围是22-28m/s[3]。

4.6避免磨煤机内部出现明火

（1）避免磨煤机内部煤粉沉积，在停止磨煤机前应将磨煤机内部彻底吹扫干净，防止积粉自燃。该点必须在运行规程及操作票中强调说明，以保证吹扫彻底。

（2）避免磨煤机内部进入石块、铁块、木块等异物。硬物会在运行中产生火花，引起磨煤机振动等问题；木块会变成木屑，成为易燃物。这些问题都会使制粉系统爆炸趋势增加。因此必须加强入炉煤管理工作，避免杂物进入制粉系统。

（3）防止渣箱、一次风室内积粉自燃。

磨煤机排渣箱应设置观察窗和料位计，便于能及时发现积渣状况并及时处理；制定定期排渣制度及周期。

4.7操作要点

（1）制定磨煤机定期轮换要求及检修周期，定期对磨煤机内部进行检查，发现异常及时进行处理。

（2）加强对原煤斗、给煤机外壳温度的检查及设置温度报警，防止给煤机内积煤着火。原煤斗必须设置消防惰性气体系统。

（3）启、停磨煤机前或发生磨煤机断煤的情况时应及时投入消防蒸汽，使磨煤机投运和进入空气前形成惰性气氛。

（4）启停磨煤机前后要保证吹扫时间，防止积粉。

（5）运行中如果发现系统中有积粉、自燃、漏粉、漏风等异常现象，应及时消除设备缺陷。

（6）磨煤机出口温度的控制

中速磨出口允许的最高温度限额：当干燥无灰基挥发分Vdaf=12%～40%时：磨煤机出口温度控制范围为120～70℃，参考公式：t=[（82-Vdaf）5/3±5]；Vdaf＞40%时：磨煤机出口温度控制小于70℃[4]。

5结论

防止制粉系统爆炸是防止电力生产重大事故的二十五项重点要求之一，要真正解决制粉系统爆炸，关键是要准确找到爆炸原因，通过认真分析，从煤质管理、系统设计、设备安装调试、操作及维护等环节做好预防工作，消除隐患，并在实际运行和检修工作中加强日常管理、制定合理的管理制度，是可以克服不利因素，有效防止制粉系统爆燃事故的。

参考文献:

[1]王刚.如何预防制粉系统爆炸事故[J]．华北电力技术，2002年09期.

[2]DLT5203-2005《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》[S].

[3]DLT5145-2012《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》[S].

[4]DLT435-2004《电站煤粉锅炉炉膛防爆规程》[S].