600 MW超临界机组燃烧印尼煤时制粉系统爆破原因分析及改进

600 MW超临界机组燃烧印尼煤时制粉系统爆破原因分析及改进摘要:湖南华电长沙发电有限公司600 MW超临界机组燃用印尼煤时出现了几次严重的制粉系统爆破事故。通过分析制粉系统爆破的经过和现象,掌握了磨煤机爆燃的原因,并针对这些原因,提出了防止制粉系统爆破的技术措施及改进方法。

关键词:爆破印尼煤分析改进

1 前言

1．1 设备简介

湖南华电长沙发电有限公司#1火电机组于2007年10月份正式通过168试运投入商业运行。该机组采用东方锅炉厂有限公司生产的600 MW超临界参数变压直流本生型锅炉,一次再热,单炉膛,尾部双烟道结构并带有(选择性催化还原法SCR)脱硝装置,采用平行挡板调节再热汽温,固态排渣,全钢构架,全悬吊结构,平衡通风,露天布置,型号为DG1900/25.4-II1。锅炉配置6套双进双出钢球磨煤机冷一次风正压直吹式制粉系统,每台磨煤机分离器共引出4根送粉管道,两侧各2根,总共24根,对应锅炉24个煤粉燃烧器。燃用设计煤种并在最佳钢球装载量下,R90=9.5%时,制粉系统总的出力不小于锅炉B-MCR工况时的燃煤消耗量的115%,五台磨煤机的连续出力能满足汽轮机额定工况的出力要求。锅炉设计煤种为山西贫煤,校核煤种为晋北烟煤。

1.2 锅炉设计煤种与印尼煤的比较

印尼煤具有高挥发分、高水分、低发热量、低灰分等特点,因此,在燃烧该煤种时,可能会出现总煤量偏高的问题[1]。由于印尼煤最大的特点是其挥发分很高,燃煤容易着火、自燃,因此,在烧用印尼煤时,很可能发生煤场自燃、制粉系统爆破、因为着火提前烧坏燃烧器喷口等问题[2]。

2 磨煤机爆破事故经过及现象

2011年11月30日03:48,#1炉#1制粉系统停运过程中,惰化蒸汽未能及时投入,发生爆破,造成A1、A3燃烧器火嘴及#1磨两端膨胀节等处损坏脱落。2011年12月11日00:25,#1炉减负荷过程中,#6磨煤机料位低,#6A给煤机断煤,惰化蒸汽投入晚,重新来煤后发生爆破,造成F3燃烧器火嘴损坏脱落,砸坏#1炉冷灰斗水冷壁,卡住捞渣机。

2.1 #1磨煤机爆破事故经过及现象

2011年11月30日,#1机组负荷370MW,#1、#2、#3、#6磨运行,#4、#5磨备用。3:15值长令:试停#1磨准备检修。3:25准备停#1磨,全开#1磨冷一次风门,减给煤量。3:34#1A、#1B给煤机给煤量至最小。3:36启#4磨以满足负荷及运行方式需要。3:37停#1A、#1B给煤机。3:38开#1磨惰化蒸汽气动门,3:40关#1磨惰化蒸汽气动门,3:43再次开#1

磨惰化蒸汽气动门,惰化蒸汽压力0.36 MPa,未发生变化。3:48从#1炉东侧传来一声异响,#1磨爆破。就地附近#3磨火检端子箱着火立即将火扑灭。3:48 #4磨跳闸,紧急投用所有层点火油枪稳燃,投入空预器连续吹灰。3:50手动停止#1磨运行。3:51#3磨跳闸,投#3磨惰化蒸汽全开#3磨冷一次风门吹扫。手动快关汽机调门,减给水流量,负荷最低降至270 MW。3:52启#4磨、#5磨。4:00锅炉燃烧趋于稳定机组负荷维持330 MW。

2.2 #6磨煤机爆破事故经过及现象

11日00:00,负荷:490 MW,#1、#2、#3、#4、#5、#6磨煤机运行。11日00:00,AGC开始降负荷指令430 MW,00:11停运#5磨煤机,#6磨煤机正常运行,热一次风门开度79%,冷一次风门开度100%,磨入口温度210℃,分离器风压驱动端4.78 kPa、非驱动端5.54 kPa。粉管风速F1、F2、F3、F4分别为:33、33、30、32 m/s。差压料位计驱动端290 Pa、非驱动端250 Pa。分离器温度驱动端63 ℃、非驱动端63 ℃。给煤机煤量:#6A 14t/h、#6B13t/h,磨煤机电流106～109A。00:22,#6A 给煤机断煤,驱动端分离器温度65 ℃,非驱动端分离器温度64 ℃,关小热一次风门开度至72%,将#6磨两侧容量风门从80%关至72%。00:23,手动增加#6B给煤机煤量:13 t/h至21 t/h。00:24,手动投入#6磨惰化蒸汽母管压力从0.36 MPa降至0.10 Mpa, 此时磨煤机料位:驱动端256 Pa、非驱动端203 Pa。00:25#6A给煤机来煤,煤量从2 t/h增至14 t/h,停惰化蒸汽,惰化蒸汽共计投入11秒钟。00:25,#1锅炉侧传来爆

炸声,炉膛负压瞬间至+310 Pa,F3燃烧器火检模拟量变坏点。此时:#6磨入口温度210 ℃,分离器风压驱动端4.78 kPa增至5.19 kPa,非驱动端5.54 kPa不变。粉管F1、F2、F3、F4风速分别为:31、28、39、41 m/s。差压料位计:驱动端270 Pa、非驱动端230 Pa,分离器温度驱动端66 ℃、非驱动端69 ℃。#6A给煤机煤量14 t/h,#6B给煤机煤量21 t/h,磨煤机电流106～109 A。随后#1磨跳闸,运行人员立即紧急投入E层、C层、B层、D层点火油枪稳燃。再次投入#6磨惰化蒸汽停运#6磨。巡检就地检查确认F3燃烧器爆裂。#6磨两侧分离器本体未见异常,给煤机本体未见异常,就地惰化蒸汽投入正常。

3 磨煤机爆破后抢修中发现问题及原因分析

3.1 磨煤机分离器存在内部积粉

现场打开发生爆破事故的磨煤机分离器人孔门,均发现分离器内倒锥体和折向挡板处有残余火星,说明这些部位存在积粉情况。打开其它停运的磨煤机分离器人孔门,发现折向挡板背风面处确实存在积粉。

3.2 粉管内部存在积粉

磨煤机爆破后,加大冷风冷却,现场割管检查发现,磨煤机粉管的

水平段弯头处存在积粉。磨煤机出口粉管积粉,时间长了,或温度高时,印尼煤就可能自燃,引燃粉管,造成磨煤机爆破。

3.3 制粉系统惰化蒸汽管道堵塞

#1制粉系统爆炸后,锅炉检修人员打开#1磨驱动端入口处惰化蒸汽管道水平段,发现内部已被煤粉、铁锈等泥巴装杂物堵死。随后锅炉检修人员对#1、2炉磨煤机惰化蒸汽系统存在的问题进行了彻底处理,经运行人员投运试验,恢复正常。

3.4 低温环境导致印尼煤结露

环境温度的变化对烧用印尼煤有一定的影响。普通煤粉的结露温度为46 ℃,而印尼煤的另一个特点就是高水分,因此结露温度更低。考虑到粉管的温降一般在10℃～15 ℃,所以磨煤机出口的温度一般不能低于57 ℃。当环境温度较低,小于15 ℃且又有大风时,粉管的温降加大,所以此时磨煤机的出口温度要相应提高到60 ℃～65 ℃。磨煤机爆破发生当天,环境温度突降,平均温度在8℃左右,且金湾发电有限公司位于海风较大的港口附近,较低的环境温度加上较大的风速,使磨煤机出口煤粉管的温降大为增加,现场测量时,最大的温降有25 ℃,从而增大了印尼煤结露的可能性。在磨煤机发生着火之前,烧用印尼煤的各台磨煤机出口温度均控制在57 ℃左右,未及时根据环境温度变化作出相应调整,可能使粉管中部分印尼煤产生结露,从而积聚在粉管中,增大了磨煤机爆破的可能性。