中储式制粉系统防爆技术研究与应用

中储式制粉系统防爆技术研究与应用
摘要：近些年，电煤价格持续上涨且高位运行，造成企业生产经营困难，亏损
严重。

为了缓解企业经营压力，长春二热从2008年开始掺烧褐煤，近几年褐煤
掺烧比例更是高达90%，大量褐煤的涌入使锅炉燃用煤性质发生了根本变化，煤
质严重偏离设计值，燃用高挥发分、高水分、低灰熔点的褐煤虽然节约了煤炭成本，带来了巨大的经济效益，但也给中储式制粉系统的烟煤锅炉运行带来了制粉
系统爆破的重大安全隐患。

十多年的褐煤掺烧，我们积累了不少经验，取得了一
定的成就，在掺烧过程中总结出了一些应对措施，希望能为其他火电厂褐煤掺烧
提供一些帮助。

关键词：掺烧；爆破；措施
引言
长春二热在役6台20万千瓦热电联产机组，锅炉为哈尔滨锅炉厂生产，设计煤种均为烟煤，采用中储式制粉系统、钢球磨煤机，无专用混配煤设施。

全部投
入运行时的日耗原煤量为1.6万吨左右，是长春城网的电源支撑点和市区集中供
热的主要热源点。

根据《电力设备典型消防规程》，测定空气中煤粉含量达到
45-2000g/m3时，无论在密闭的容器内还是在敞开的空间遇到明火，都会产生爆炸，当煤粉含量在300-400g/m3时，其爆炸强度最大。

制粉系统启动、停止、断
煤过程中，无法避开煤粉爆炸浓度。

制粉系统爆破三要素：氧量大于16%、火源（足够的点火能量）、煤粉达到爆炸浓度45-2000g/m3，三要素同时达到才会引
起爆破。

1 技术路线
中储式制粉系统存在三个关键点：1.负压运行的中储式制粉系统漏风较大，
运行中氧量控制在16%以内比较困难；2.中储式制粉系统庞大、结构复杂，检查
和消除制粉系统积煤、积粉的难度较大；3.制粉系统启动、停止及断煤过程中，
煤粉浓度变化较大，容易达到煤粉爆炸条件，很难控制运行制粉系统的煤粉浓度
在爆炸区间以外。

由于煤粉浓度很难控制在爆炸区间以外，而制粉系统爆破需要
三大要素同时满足才会发生，因此只需要研究解决其中一项，乃至两项就完全可
以避免爆破的发生。

本文重点研究解决中储式制粉系统防爆的技术难题，降低制粉系统爆破风险，通过控制制粉系统爆破三大要素中的两大要素：降低制粉系统中含氧量至16%以
下和抑制制粉系统内部点火能量的形成，达到有效管控制粉系统爆破风险的技术
路线。

2应用方案
2.1从避免系统内含氧量达到爆破所需条件入手的应用措施
中储式制粉系统结构比较庞大，且属于负压运行，在正常运行中制粉系统漏
风较大，导致氧量控制在16%以内比较困难。

所以要想把运行中的制粉系统含氧
量降到爆破所需条件以下，必须通过综合治理才能达到。

一是运行人员要严格执行制粉系统漏风定期检查工作，发现漏风及时联系检
修进行临时封堵或者彻底更换防爆门，防止大量冷风进入制粉系统造成系统内含
氧量偏高；二是运行中维持磨煤机入口负压在正常范围内，因球磨机的前后瓦尾
带不严，缝隙较大，避免因磨煤机入口负压过大导致漏风量增加；三是检修人员
制定定期修补临时封堵漏风计划表，避免临时封堵部位反复出现漏风的现象。

在制粉系统漏风得到有效治理的情况下，系统内的含氧量会维持在19%左右，
此时最关键的还是要想办法降低系统内的含氧量。

为此我们通过对磨煤机入口进
行掺冷炉烟防爆改造，即在1、2号引风机出口设置一个Φ920×5mm的联络管路，设置关断挡板。

在联络管上引出一路Φ920×5mm管路进入冷烟风机入口，经冷烟风机输送到锅炉主厂房磨煤机入口热风道附近形成磨煤机前冷烟联箱，然后分别
由Φ820×5mm分支管路引至磨煤机入口，并在分支管路上设置关断风门及调节风门。

在制粉系统启、停，给煤机断煤等情况下，通过调节磨煤机入口冷烟风门开度，引入低温烟气量作为干燥介质，由于此烟气中的含氧量很低，大约在5%左右，通过与原有热风干燥介质进行混配，可以确保磨煤机启、停机给煤机故障抽
粉状态下制粉系统内的含氧量低于16%。

为了更加直观有效的监测制粉系统内含氧量，我们在制粉系统木屑分离器后
安装煤粉浓度和氧量测量装置，并将测量数据引入DCS，便于监盘人员进行实时
参数调整，确保制粉系统内含氧量在16%以下，达到有效防止制粉系统爆破的目的。

2.2 从避免制粉系统内部点火能量形成入手的应用措施
从避免制粉系统内部点火能量的形成方面采取措施，也就是防止制粉系统内
部积煤、积粉的发生。

运行方面：一是制定了《锅炉制粉系统防爆手册》，审批执行，印刷成册，
锅炉运行专业人员人手一册，随身携带，随时翻看查阅，每年完善修订，并定期
组织运行人员培训考试；二是制定制粉系统异常情况异常处理措施，包括制粉系
统棚煤、堵煤、制粉系统内部动火作业、制粉系统着火。

检修方面：一是以周计划的形式开展制粉系统日常检查工作。

重点部位有：
磨煤机出、入口防磨板、防爆门引出管磨损及开焊情况，制粉系统防爆门膜片磨
损情况，粗细粉分离器筒体及细粉分离器入口管水平段磨损及漏泄情况，制粉系
统设备、管道的运转部位密封完好情况，制粉系统设备、管道的保温完好情况，
制粉系统设备、管道易积粉部位积粉情况，发现问题及时处理，并留好影像资料
及存档；二是对1—6号炉磨煤机出入口防磨板改造升级为CrC材质，防磨、防砸效果较好，磨煤机出入口积粉自燃现象已得到有效遏制。

3 应用效果
经济效益：大唐长春第二热电有限责任公司1～2号机组共有8套中储式制粉系统，依据往年情况，平均每年按制粉系统爆破2次计算，每次爆破损失恢复费
用约20万元，则应用该成果后，1～2号机组每年可避免直接经济损失40万元；公司3～6号机组也有8套中储式制粉系统，推广应用本成果后，3～6号机组每
年可避免直接经济损失40万元。

合计，公司每年可获得经济效益80万元。

安全效益：由于褐煤具有高挥发分、高水分、低灰熔点的特性，虽然节约了
煤炭成本，带来了巨大的经济效益，但也给中储式制粉系统的烟煤锅炉运行带来
了制粉系统爆破的安全隐患。

通过本成果的应用，大大降低了制粉系统爆破几率，为机组安全稳定运行提供了有力保障。

4 创新点
采用制粉系统磨煤机入口掺冷炉烟的方法，即从引风机出口引出低温烟气进
入磨煤机入口，作为干燥介质参与制粉，降低制粉系统内的含氧量，确保磨煤机启、停倒风过程中制粉系统内氧量低于16%。

5 结语
该成果通过在磨煤机入口进行掺冷烟防爆技术改造，配合制粉系统漏风治理，以及设计在磨煤机出口安装氧量在线监测装置，使制粉系统内的含氧量完全能控
制在16%以内；另外，通过磨煤机进罐检查的机会对磨煤机出入口进行积煤、积
粉检查和及时清除，最大限度地消除了制粉系统内点火能量的形成，为制粉系统
安全稳定运行提供了一个非常可靠的技术，适用于大部分中储式制粉系统防爆技
术改造，有效杜绝制粉系统爆破的发生，且由于改动较小，所需费用较少，有明
显的价格优势，便于推广与应用,应用前景广阔。

参考文献
[1]《电业安全工作规程》.中华人民共和国电力工业部2011年10月；77-79。

[2]孙志华，刘红，郭亮，邢立云.锅炉燃烧调整及优化运行《民营科技》
2011年08期；111-115。

[3]《大唐长春第二热电有限责任公司锅炉制粉系统防爆手册》；8-11。

[4]《锅炉原理》中国电力出版社，2009；55-58。

作者简介：
夏秋明：（1988—），男，硕士研究生，工程师，现任大唐长春第二热电有
限责任公司发电部锅炉运行管理。