制粉系统防爆

正常运行时的措施
• 制粉系统正常停止运行时，应做到：
– 制粉系统停止前，给煤量减到最低值后，关闭热风调节挡板和热 风关断挡板，用冷风挡板控制磨煤机风量，待磨煤机出口温度降 至较低温度60℃且稳定后，方可停止给煤机运行，磨煤机继续运 行至电流降至空载电流。 – 给煤机停止运行前。先关闭入口门。在确认给煤机皮带及清扫器 均无煤后才停止给煤机运行。目的是防止给煤机内部有煤或空气 进入煤仓而引起自燃。 – 磨煤机停止后。磨煤机冷风调节挡板开大．吹扫至少5 min，以确 保煤粉管道吹扫千净，而后保持冷风关断挡板全开，凋节挡板开 度为5％-10%，低风量进行通风，以排出磨煤机内可燃气体。 – 制粉系统停止运行后，应及时将石子煤斗内的石子煤清理干净。
• 2010年4月21日10时05分左右，1号炉2号 排粉机一次风压剧烈摆动，副司炉到给煤 机处检查，发现有烟从给煤机上盖冒出， 立即返回1号炉控制室，向司炉汇报，司炉 判断为制粉系统入口粘煤自燃，命令副司 炉紧急停止2号磨煤机运行。停磨约3分钟 后，1号炉2号磨煤机发生爆燃。爆燃导致2 号炉炉膛负压剧烈摆动，燃烧不稳，火检 指示柱极低。司炉立即切掉1、2号送风机， 锅炉电气联锁动作，锅炉灭火。
– – – – – 煤粉颗粒受热后表面温度上升。 颗粒表面的分子发生热解或干馏，产生的可燃气体与周围的空气混合。 气体混合物被点燃，产生火焰并传播。 火焰产生的热量进一步促进煤粉颗粒的分解，继续放出可燃气体，燃烧持续下 去。 燃烧速度加快而转化为爆炸。
•
影响煤粉爆炸的因素
• • 由于煤粉存在自燃性和爆炸性，而制粉系统中存在大量悬浮状态的煤粉，如果局部存 在点火源，粉尘就会爆炸，火焰将以很大的速度在煤粉空气混合物中传播，造成制粉 系统内部压力升高，导致制粉系统爆炸。而影响煤粉爆炸的因素主要有煤质特性、煤 粉混合物温度、煤粉细度和煤粉浓度等。 在煤质特性中，影响煤粉爆炸的最主要因素就是干燥无灰基挥发份Vdaf，经实验测定， 随着Vdaf增大，煤粉爆炸性的危险也增大，当Vdaf<10%时，几乎不会发生爆炸的危险。 当Vdaf>20%时，煤粉极易自燃和爆炸。当Vdaf=40%时，煤粉堆积自燃的温度极低， 约只有170℃。如果堆积在一次风管道上，非常容易爆炸。 煤粉温度，印尼煤挥发分高，磨煤机出口温度过高会导致风粉混合物爆炸；但磨煤机 出口温度温度过低，煤粉可能因结露产生结块、沉积现象，造成煤粉在输粉管内堵塞， 从而导致煤粉在输粉管内局部燃烧，甚至导致制粉系统爆炸。因此燃用印尼煤时要控 制磨煤机出口的温度合适。 对于煤粉细度Dp来讲，Dp越小，发生爆炸的可能性越高。煤粉颗粒Dp>200um时几乎 不爆炸，粒度越细，爆炸可能性越大，当Dp<200um时，发生爆炸 的危险已经很大。 爆当对于煤粉与空气的质量比，质量比为0.3-0.6时爆炸性最强，质量比大于1时爆炸性 较弱，质量比小于0.1时不会发生爆炸； 煤粉浓度，机空气中煤粉的占的比例。当煤粉和空气的比例达到一定的浓度，一旦有 点火源，就会发生煤粉爆炸。如果煤粉中氧的质量分数小于15％时，不会发生爆炸； 煤粉中含有CQ和S02气体，两者的质量分数大于3％～5％时，也不会发生爆炸。实际 上，除了以上因素外，煤的含硫量，灰分、水分、固定碳和元素成分等，都与煤的爆 炸特性有关。
表一： 表一：锅炉设计和校核煤种参数
参数 单位 设计煤种 校核煤种 Qnet.ar kJ/kg 23765 22476
Mar
％
14.00
10.72
Aar
％
11
19.77
Vdaf
％
36.44
32.31
Car
％
60.31
55.56
Har
％
3.62
3.86
Oar
％
9.94
8.56
Nar
％
0.70
0.90
出现异常时的措施
• 若磨煤机出现故障而跳闸(锅炉主燃料跳闸除外)， 应检查磨煤机出口门和热风关断挡板是否联锁关 闭，灭火蒸汽电动门是否联锁开启。如果制粉系 统故障跳闸后无法在短时间内启动，应没法将磨 煤机出口管道内煤粉吹扫干净，并将给煤机、磨 煤机内存煤彻底清理干净。发现磨煤机出口温度 异常升高并达到75℃时，一定要投入磨煤机的消 防蒸汽系统；出口温度剧升至93℃以上时，应停 止磨煤机运行，分析原因，消除隐患，在原因没 有分析清楚前禁止启动磨煤机。
设备概况及设计煤种特性
• 我厂两台机组锅炉为锅炉是由哈尔滨锅炉有限责任公司引 进三井巴布科克能源公司技术生产的超临界参数变压运行 的燃煤直流锅炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布 置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。该炉设 计燃用神华烟煤，前后墙对冲布置，锅炉制粉系统为正压 直吹式系统，配置6台ZGM113N型中速磨煤机。自2009 年以来我厂逐步进行了劣质煤掺烧实验，其中大量使用了 高挥发份、高水分、高水分、低硫分的印尼煤。在掺烧该 煤种时，容易发生制粉系统自燃与爆炸等问题。表一给出 锅炉设计煤种参数。
• • • • • • • •
(2)2号锅炉制粉系统爆炸 2008年04月14日10：00，2号锅炉停炉空仓 过程中，E磨停磨时为加快磨煤机吹扫进度，于 10：17将驱动端容量风门由25％开至41％，此时一 次粉管温度101℃，几秒钟后，E磨各一次粉管风 速由20 n∥8突升至44．1 m／a，炉膛负压由 一151 Pa突升至+768 Pa；现场有异常响声，确认， E磨发生了爆炸。事后就地检查确认E3粉管与燃烧器连接 处铸造件破碎，E3燃烧器损坏，E磨煤 • 机两端容量风门有轻微损坏。
启动前的措施
• 启动前对制粉系统的要求是： • a)具有备用的制粉设备消防蒸汽系统，疏水门保 持全开状态，保证消防蒸汽系统随时投入。 • b)在启动制粉设备前，必须仔细检查有无积粉自 燃现象，若有应及时清除；磨煤机启动暖磨前投 入惰化蒸汽，时间不小于5 min。 • c)制粉系统启动前暖磨时，暖磨速度不要过快， 控制好升温的速度，暖磨时磨煤机出口温度不宜 过高。
• • 煤粉自燃与爆炸的原因 煤粉具有自燃性和爆炸性，自燃又分为化学自燃和热自燃。化学自燃是指 煤粉因长期堆积而处于通风条件不好的状态下，在温下依靠燃料自身与氧 气发生的缓慢化学放热反应而导致的自燃现象。煤粉的热自燃是指煤粉与 氧化剂的混混合物迅速而均匀地被加热至某一温度时发生着火现象。对于 发电厂而言，由化学机理引起的煤自燃现象通常发生在煤场，而制粉系统 中的煤粉自燃和爆炸则是化学自燃和热自燃两种因素共同作用的结果。 当自燃现象发生在封闭的环境中，且燃烧迅速时，便发生爆炸现象。煤粉 爆炸的原因主要是煤缓慢氧化导致煤的热解，产生可燃气体，可燃气体与 空气混合，达到一定浓度比例后遇火发生连锁爆炸。煤粉的爆炸需要几个 基本条件，即煤粉的存在、合适的氧浓度和足够的点火能量。煤粉爆炸的 过程是悬浮在空气中的煤粉的强烈燃烧过程，其主要过程有：
Sar
％
0.43
0Hale Waihona Puke Baidu63
印尼煤与原燃用煤的煤质分析对比
• 印尼煤和原燃用的神华煤的煤质特性如表 二所示。由表二 可知印尼煤与原燃用煤相 比具有高挥发份、高水分、低灰份、低硫 分等特点。因此在烧该煤种时，容易出现 制粉系统积粉自燃、爆炸和磨煤机可能会 出现耗煤量大等问题。
煤粉自燃与爆炸的原因及影响因素分析
直吹式制粉系统防爆
• • • • 设备概况及设计煤种特性 煤粉自燃与爆炸的原因及影响因素分析 制粉系统防爆措施 存在问题及对策
几个具体事例
• • • • • • • • • • 1．1事故情况介绍 (1)1号锅炉A磨煤机制粉系统爆炸 2008年04月14日8：00，1号锅炉A磨煤机 断煤，非驱动端一次粉管温度131℃，为保证一次 风速，旁路风门开度由16％开至43％(容量风门 维持在18％)。8：14各一次粉管风速由18 m／s突 然上升至43 m／a，炉膛负压由一169 Pa突升至 +1014 Pa；现场有异常响声，确认A磨发生制粉系 统爆炸。事后检查发现A磨煤机两端容量风门和 热风隔绝门均有不同程度损坏。
事故原因分析
• • • • • • • • • 这2起制粉系统爆炸事故中，1起发生在长时 间断煤后，1起发生在停磨过程中。长时间断煤和 停磨抽粉时，磨煤机内煤粉非常细，氧浓度增加 (2次都是在未进煤时又增加了进磨风量)，加上出 口温度控制过高(均高于100T)，水分降低，又 由于掺混不当造成人磨煤挥发分较高，而且制粉系 统中，一般很难避开可能引起爆炸的浓度范围。氧 浓度、煤粉浓度、煤粉细度、燃料挥发分含量、煤 粉所含水分、风粉混合物温度这些煤粉爆燃的条件都具备 了，当然会发生爆炸事故…。
异常停机处理
• • • • • • • • 在热风门不严密的情况下，尽可能维持制粉系统连续运行，若制粉系统必须 停止运行。要求： 确认制粉系统消防蒸汽可靠备用。 关闭给煤机入口上闸板门。 确认磨煤机热风凋整门关闭，用冷风凋整门控制磨煤机出口温度不超过70℃。 加强磨煤机出、入口温度的监测。当任一点温度超过75℃时，则立即汇报值 长和有关人员，并加强该点温度的监视，以便掌握其温度变化趋势；如温度 超过80℃，或有明显着火迹象时，应准备停运该磨，并通知消防队。 维持给煤机密封风的压力，以防止磨煤机内热风影响给煤机。 加强给煤机本体测温。每2 h测量给煤机箱体温度一次。当给煤机箱体温度达 到50℃或不正常上升时。立即采用C02灭火器进行灭火．并通知消防队。 每2 h测量原煤仓温度一次及磨出口粉管测温。当原煤仓及磨出口粉管的外壳 温度均超过50℃时，应立即汇报运行值长，并对该点增加测温次数，以便掌 握其温度变化
制粉系统防爆措施
• 煤粉爆炸需要具备三个基本条件：煤粉的存在、合适的煤 粉质量分数、足够的点火能量。煤粉爆炸过程一般是煤粉 粒子在缓慢氧化作用下发生干馏和热解反应，产生可燃气 体，可燃气体积聚到一定程度后，遇到一定能量的点火源 就会发生爆炸。在实际运行中，制定制粉系统防爆措施有 两种思路：一是在制粉系统的主要管道上加装具有快速释 放压力的防爆门，如我厂在各台磨煤机入口一次风管道上 设置。但其他部件如磨煤机本体、给煤机、出口粉管等结 构部件的抗爆强度都大于0.35Mpa，而制粉系统爆炸时的 压力一般在0.18～0.25Mpa之间。二是制定制粉系统防爆 措施，正确防范，主动出击，通过运行调整磨煤机出口分 离器挡板开度、控制磨煤机出口温度、锅炉燃烧速度等方 式，合理调控，防止制粉系统爆炸。
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我厂制粉系统存在的危险工况
• 福州江阴电厂的制粉系统为正压直吹式，1台锅炉配置6台磨煤机和给煤机，5台运行1 台备用，6台ZGM113N型中速磨煤机，抗爆压力为0．35 MPa。运行中及起动、停止 磨煤机时，可能的危险工况有：
– – – – – – – 由于印尼煤可磨性差，磨煤机煤由于比较难磨，通过刮板的溢出至石子煤仓。煤溢出过多，将 会使石子煤管路堵死，在侧机体内堆积，使磨煤机存在着火的隐患。 磨煤机出口温度长期低于规定值时持续运行。由于印尼煤水分大，出口温度过低，煤就不能获 得充分的干燥，部分煤粉长期附着在磨煤机内部或者煤粉管中，甚至是给煤机落煤管中，堵塞 煤粉管道，导致煤粉管着火。 磨煤机在出口温度高于规定值的工况下运行，燃烧印尼煤。由于印尼煤挥发分极高，着着火点 低，若出口温度过高，会使煤的热解产物从煤中逸出，从而增加了燃料着火的潜在可能性。 磨煤机在通风量低于规定值的工况下运行。印尼煤，尤其是部分劣质煤，粘度较大，一次风压 不足，会导致煤粉管输送速度过低，会使煤粉沉积在磨煤机出口管道上，导致煤粉管道堵塞而 着火。 磨煤机在石子煤上闸板门关闭的情况下长期运行。该阀门关闭会阻止石子煤、杂质排出，在上 闸板门关闭一段时间后，正常排出的杂物积存在侧机体里，一方面会堵塞石子煤管路，另外一 方面会严重损坏刮板装置。 暖磨温度不合适。在启动给煤机前进行暖磨时，如果温度控制不恰当，煤可能吸附在磨煤机内 部和煤粉管道里，从而增加制粉系统着火的潜在危险性。 磨煤机在停运前冷却不够充分。磨煤机停运前，没有将磨煤机的存煤及时吹扫出去，如果没有 将磨煤机冷却充分，会使磨的温度超过安全极限，增加磨煤机或煤粉管道着火的可能性。