制粉系统爆炸事故原因及预防措施探究

制粉系统爆炸事故原因及预防措施探究
摘要：在火力发电厂中燃煤锅炉中，制粉系统是十分重要的运作系统之一，
其运行的安全可靠性与经济性会对锅炉机组的安全可靠性与经济性造成相对直观
的影响。

本文主要介绍了煤粉系统的特征，分析了导致出现制粉系统爆炸事故的
主要原因，同时提出了针对性的预防措施。

关键词：制粉系统；爆炸事故原因；预防措施
引言
在火力发电厂中，锅炉制粉系统所承担的任务具体包含炉膛磨制、输送燃料等，煤粉具备一定程度的可爆性，因此爆炸的危险是长时间存在的。

与此同时，
制粉系统的爆炸甚至会导致出现严重的设备损坏、少发点、经济效益严重降低等
问题，状况严重的情况下，甚至可能会对对周边人群的人身安全带来极大威胁，
导致严重人员伤亡问题。

一、制粉系统的特征
某电厂采用中间仓储式制粉系统中，中间仓储式制粉系统主要包括的设备有
磨煤机、排粉机、给煤机、粗粉分离器、细粉分离器、制粉管道、锁气器、吸潮门、中间煤粉储仓、原煤仓等。

制粉系统的特点是运行可靠性较高，运行调节较
为灵活，磨煤机可在自己的经济负荷范围内运行，从而提高了制粉系统的经济性，同时也有助于提高锅炉热效率。

其缺点是系统部件多，较复杂，漏风量较大，而
且制粉系统管道长，易积煤粉等。

由此看来在制粉系统聚积煤粉的地方，具备煤
粉爆炸的一些因素。

如果不采取一定的防护措施,制粉系统中聚积煤粉处产生危
险性爆炸的可能性就大。

1.
制粉系统发生爆炸的原因
（一）爆炸机理
燃烧反应是混合物中可燃成分急剧与氧反应形成火焰，放出大量热和强烈的光的过程。

爆炸是一种特殊的燃烧过程。

爆炸是指在极短时间内，释放出大量能量，产生高温，并放出大量气体，在周围介质中造成高压的化学反应或状态变化，破坏性极强。

爆炸是一种压力急剧上升的燃烧过程。

制粉系统爆炸主要是煤粉的爆炸，煤粉以一定的浓度分散在空气中，一旦遇到适当的点燃能，就会发生燃烧并迅速传播，导致连续不可控制的燃烧，同时压力急剧上升，上升速度比正常燃烧迅速。

具体来说，风内的内漏会令制粉系统出现爆炸性的可能极大增加，例如，1995年山东邹县电厂4号丙制粉系统出现爆炸的主要因素就是丙排粉机近路的热风门不严。

尤其是丙排粉机热能调门只能关到70%的情况下，会令大量热风内漏导致这一制粉系统在半年左右的时间内爆炸了9次。

因此可知，切忌忽视风门内对制粉系统爆炸产生的影响。

（二）爆炸条件
可燃粉尘发生爆炸需要具备三个条件：粉尘浓度、氧和足够的点燃能；这三个条件同时具备才有可能发生爆炸。

它们并不是孤立的，而是互相联系的。

1.可燃物浓度
对可燃性粉尘而言，它们的爆炸浓度都有一个上限浓度和下限浓度，即爆炸浓度范围。

可燃物爆炸的浓度范围与很多因素有关，它一般不是定值，即与煤质、初温、初压等因素有关。

这里把煤粉的爆炸当成可燃性粉尘的爆炸来进行研究。

在煤的磨制过程中，煤中的高挥发性混合物（CH4、H2等）的析出，析出的混合物量，因煤质而异，Vdaf愈高，析出量就愈高。

同时制粉过程中有一定的温度，煤中的水分、碳和氧会发生一系列化学反应。

C+H2O=CO↑+H2↑+热量
2C+O2=CO↑+热量
煤粉中可燃性气体含量的多少，对煤粉的爆炸浓度影响很大。

从本夏特尔公式可以看出燃煤中可燃性气体对煤粉下限爆炸的影响。

E0 = E1 ×（C / E2 - 1）2
式中：E0—混合物爆炸的下限；
E1—煤粉爆炸的下限；
E2—可燃气爆炸的下限；
C—可燃气份额；
成分不同，爆炸的下限是不同的，并从公式可以推论出在混合
物中，当给定的煤粉浓度处于爆炸下限以下时，只要掺入少量可燃性气体，就可
以完全改变煤粉的爆炸特性，使爆炸的下限下降，这样就有可能发生爆炸。

初温与初压对制粉系统爆炸也是有影响的。

初温和初压愈高，
分子的活化能就愈大。

活化能的高低，直接决定了爆炸极限的大小和爆炸的强度。

国外一些资料表明，初压越高，发生爆炸的浓度范围越高。

温度越高，煤粉进行
放热反应速度越快。

由于煤具有一定的隔热性，热量的散发可能小于放热，这样
温度升高，又进一步促进反应，有可能达到自燃的温度。

2.其它条件
点燃能：在制粉系统中，容易发生煤粉沉积，随着时间的推移，煤粉开始氧化并且释放热量，释放的热量使得沉积煤粉温度升高，又加速了煤粉
氧化、放热、升温过程，经过一定时间，温度就能够达到煤粉着火时的温度，点
燃能达到一定限度，煤粉就开始自燃。

氧浓度：制粉系统在运行过程中，磨煤机一次风会不断进入磨
煤机，通过一次风管进入炉膛，在这个过程中，煤粉一直接触氧气，为爆炸提供
了必要条件。

如果煤粉混合物中氧的含量较低，则不会引起爆炸。

三、防止制粉系统爆炸的预防措施
根据国家规范和《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》相关内容，制粉系统应有相关措施防止爆炸。

（一）磨煤机CO和风粉混合物温度监测
根据DL/T 5203-2005《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术
规程》相关要求，对爆炸感度高（挥发分高）和自然倾向性高的烟煤和褐煤，采
用中速磨煤机或双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统时，宜设置CO监测装置和
磨煤机（分离器）后介质温度变化梯度测量装置。

在实际工程应用中，如满足上述条件，应在装设CO监测装置和
混合物温度变化梯度测量仪表，实时监测CO和混合物温度变化，可提前采取措
施预防爆炸。

（二）制粉系统灭火或惰化系统
根据DL/T 5203-2005《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术
规程》相关要求，对爆炸感度高（挥发分高）和自然倾向性高的烟煤和褐煤，装
设磨煤机后介质CO检测和温度变化梯度测量装置时，当CO值和温度变化梯度同
时超过规定值时，切断制粉系统，并投入灭火或惰化系统。

1.灭火系统
实际工程应用中，多采用便携式灭火器作为灭火工具，便携式
灭火器可根据具体情况采用二氧化碳或干粉灭火器。

2.惰化系统
在实际工程应用中，一般采用氮气或过热蒸汽作为惰化气体\汽体。

当系统判断可能发生爆炸时，氮气或过热蒸汽迅速充入磨煤机及风粉混合物
管道，及时降低可燃物浓度，隔断煤粉与氧气接触，抑制风粉混合物燃烧，以达
到防止爆炸的目的。

结语
综上所述，制粉系统与粉仓爆炸等事故，曾经多次导致电厂出现严重的设备
损坏和经济损失等问题。

基于此，从各个电厂的角度来说，相关工作人员一定要
将此方面的问题重视起来，切忌麻痹大意，严格执行有关制粉系统的规定，减少
事故发生频率次。

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