锅炉制粉系统爆炸原因分析及预防

锅炉制粉系统爆炸原因分析及预防

作者：张文彪

来源：《中国科技纵横》2013年第20期

【摘要】锅炉制粉系统爆炸严重影响锅炉机组的安全运行，本文针对某电厂2×100MW 机组锅炉制粉系统两次爆炸原因进行分析，并提出了制粉系统爆炸的防范措施。

【关键词】制粉系统爆炸分析预防

1 制粉系统概述

制粉系统在正常运行过程中有三个任务：要对煤粉进行干燥；要磨制一定数量和质量的煤粉；还要有足够的通风量将磨出来的煤粉吹走。也就是说制粉系统的运行必须满足干燥出力、磨煤出力与通风量的要求才行。因此制粉系统的稳定运行直接影响锅炉机组的安全正常运行，而制粉系统在运行过程中存在的漏粉、自燃和爆炸等现象是该系统安全运行的隐患，尤其是煤粉的自燃和爆炸，不仅会给企业和国家带来重大的经济损失，还会对职工的生命带来威胁。

2 制粉系统爆炸实例分析

2.1 实例一：#1炉甲侧制粉系统爆炸

（1）设备运行状况：机组负荷52MW；甲侧磨煤机、给煤机停运；下层给粉机运转，中、上层给粉机停运；排粉风机入口门关闭；入口总风门全开；入口热风门、压力冷风门开度约50%，球磨机再循环风门全开。（2）爆炸先兆：爆炸前上4给粉机对应的送风管道内煤粉自燃烧红保温铁皮及支吊架（排粉风机出口风箱上4一次风门处于关闭状态），运行人员正在用消防水降温灭火，并打开一次风门时发生爆炸。（3）损坏情况：1）所有防爆门破裂。2）排粉风机机壳严重变形。3）木块分离器严重变形。4）排粉风机入口风门内部翻板全部损坏。5）排粉风机入口管道波形补偿器变形。（4）爆炸原因分析：1）上4给粉机对应的送粉管道内有积粉自燃是爆炸的主要原因。积粉是由在未开启一次风门的情况下转动给粉机造成的。2）在送粉管道自燃时开启一次风门从而为燃烧助氧，使自燃迅速扩大形成爆炸，并通过送粉管道进入排粉风机，造成机壳严重变形。

2.2 实例二：#1炉甲侧制粉系统

（1）设备运行情况：机组负荷：78MW；在巡回检查时发现甲侧制粉系统木屑分离器上部锥式锁气器不动作，确认为内部草帽翻落需抢修，将正在运行的磨煤机、给煤机停运，为了不使负荷降低排粉风机未停。排粉风机入口门关闭，球磨机再循环管风门关闭，球磨机入口总风门关闭。在检修锁气器，用火焊准备割去保温铁皮时，由于负压使火苗从检查孔吸入引起爆炸。（2）损坏情况：1）所有防爆门破裂。2）球磨机进、出口料管严重变形。3）木块分离器损坏。4）粗粉分离器内部调节挡板全部变形，下部回粉管接口处炸裂。5）木屑分离器上部锥

式锁气器损坏，回粉管（约6米）及其两个斜板式锁气器损坏。6）球磨机入口总风门损坏，再循环管圆风门轻微变形。

2.3 原因分析

（1）由于运行人员操作失误，排粉风机入口门关闭不严或未关，致使制粉系统负压很大，在强负压作用下使割炬火星吸入管道是爆炸的直接原因。制粉系统停运后，由于管道内存有煤气遇火后爆燃，通过细粉分离器粗粉分离器球磨机回粉管的顺序迅速爆炸。（2）球磨机内部有积粉使爆炸进一步加剧，由于运行人员操作失误，在球磨机停运后没有足够时间的抽粉。（3）违章指挥是造成本次事故的主要原因，《运行操作规程》中明确规定，严禁在制粉系统及设备管道上动电、火焊，尤其是在排粉风机运行的工况下。

3 影响煤粉爆炸的因素

影响煤粉爆炸的因素主要有：挥发分含量、煤粉细度、气体混合物的浓度、流速、温度、湿度和输送煤粉的气体中氧的成份比例等。（1）一般说来，挥发分含量Vr20%的煤粉（烟煤等），很容易自燃，爆炸可能性很大。（2）煤粉越细，越容易自燃和爆炸，粗的煤粉爆炸可能性较小，例如烟煤的粒度大于0.1mm几乎不会爆炸，对于挥发分多的煤，不允许磨得过细。（3）煤粉浓度是影响煤粉爆炸的重要因素，实践证明，最危险浓度在1.2～2.0kg/m2，大于或小于该浓度时爆炸可能性都会减小。（4）输送煤粉的气体可以是空气，也可以是烟气和空气的混合物，在输送煤粉的气体中，氧的比例成份越大，爆炸的可能性越大。（5）气粉混合物在管内的流速应适当，过低易造成煤粉的沉积，过高又会引起静电火花，导致爆炸。（6）潮湿的煤粉危险性小，对于褐煤和烟煤，当煤粉水分稍大于固有水分时一般没有爆炸危险。

4 防范措施

4.1 设计方面

（1）制粉系统的爆炸与煤粉成分（挥发分）有很大的关系，设计时应根据煤种确定合理的制粉系统类型，比如对挥发分高的煤种应采用直吹式制粉系统，减少煤粉在管道、容器中的滞留时间，从而降低爆炸的可能性。（2）在制粉系统设计时应有足够的检测仪表和防爆设施。比如粉仓内要设计煤气浓度检测装置，测温装置等，还应设计蒸气消防、氮气消防等防火、防爆设施。

4.2 安装方面

制粉系统的设备及管道安装，除了严格遵守《电力建设施工及验收技术规范》（锅炉篇）的规定外，还要特别注意制粉系统的严密性、可靠性和灵活性。

（1）严密性：制粉系统的泄漏不仅会造成环境污染，更重要的是形成了煤粉爆炸的事故隐患，如设备手孔、阀门法兰结合面等在安装时，要加好石棉绳，确保无泄漏。（2）可靠性：制粉系统的设备及附件要求运行可靠，比如锥式锁气器，由于部分锁气器在结构设计上存有一定的不足，在运行过程中重锤支杆经常从刀架上脱落，致使该锁气器动作缓慢或不动作，形成堵粉现象，因此在安装时要对设备存在的一些不足和缺陷极早处理，从而保证设备的运行可靠。（3）灵活性：制粉系统中风门的操作较频繁，因此风门的安装要求开关灵活、无卡涩，风门的开度与指示相一致。

4.3 运行方面

运行人员的业务素质和操作经验是制粉系统正常运行的关键。（1）强化运行人员的业务素质和操作技能，不但要求运行人员严格遵守《运行操作规程》，做到不违章指挥，不违章操作，而且要提高运行人员处理紧急事故的应变能力。（2）加强设备运行时的巡回检查，以便早发现问题，早处理保证设备安全运行。（3）确保各仪表的指示灵敏、准确。因为仪表是运行人员的“眼睛”，如果仪表指示不准，就会造成操作错误，出现意想不到的事故。

综上所述，锅炉制粉系统的安全运行直接影响锅炉机组的安全运行。我们不仅要从思想上加以重视，而且要在实际工作中不断总结经验、积累知识，以保证电厂机组的安全经济运行。