董麗華,胡玲玲

(中南電力設(shè)計院,湖北武漢 430071)

電廠筒倉安全惰化保護裝置的研制運用

董麗華,胡玲玲

(中南電力設(shè)計院,湖北武漢 430071)

貯煤筒倉的安全性能關(guān)系著電廠的安全運行,為解決筒倉可燃氣體濃度增高而導致爆炸問題,可將惰性氣體氮氣通入筒倉內(nèi)稀釋和置換可燃氣體。分析了電廠筒倉安全惰化保護系統(tǒng)的配置及運行情況,為電廠筒倉安全惰化保護裝置設(shè)計和應(yīng)用提供參考。

貯煤筒倉;揮發(fā)分;惰化介質(zhì);防爆設(shè)施

1 筒倉安全惰化保護系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)組成

筒倉安全惰化系統(tǒng)主要組成部分有:空壓機、冷干機、制氮主機、儲氮罐、連接管路、各種控制閥門、噴氣頭等。針對筒倉爆炸機理和煤的特性,系統(tǒng)采用了鎖、充、換三合一自動惰化保護技術(shù)。筒倉安全惰化保護系統(tǒng)工作原理是利用惰性氣體置換筒倉內(nèi)易燃、易爆的氣體,使筒倉內(nèi)的燃源降到最低,從而有效地防止筒倉發(fā)生爆炸,保護了筒倉的安全。

1.2 工作流程

筒倉安全惰化保護系統(tǒng)的具體過程就是圍繞鎖氣、充氣、換氣三等級實現(xiàn)。鎖氣是在筒倉下部出煤口設(shè)置氮氣噴氣器,當系統(tǒng)檢測到筒倉產(chǎn)生初級報警信號時,用氮氣鎖住環(huán)狀出煤口,從而阻止空氣由出煤口向儲煤層滲透。充氣是當系統(tǒng)檢測到筒倉產(chǎn)生高級報警信號時,充氮系統(tǒng)根據(jù)煤的高度自動向煤層間斷或連續(xù)地滲透高純度的氮氣,以達到降低煤隙中含氧量的目的,抑制煤的氧化,延長煤的自燃周期。換氣是當系統(tǒng)檢測到筒倉產(chǎn)生高級報警信號時,氮氣置換系統(tǒng)自動開始運行,通過對不同的煤層上表面覆蓋氮氣,同時筒倉頂部的帶推桿的防爆門自動打開,隨著氮氣逐漸增多,筒倉內(nèi)煤層上部空間的危險氣體從筒倉頂部開啟的防爆門逐步置換排出,達到惰性氣體換危險氣體的目的。

采用經(jīng)處理的煙氣置換筒倉空間內(nèi)的空氣和可燃氣體,達到惰化的目的。煙氣置換裝置的充氣形式為倉頂自動伸縮充氣器,每座筒倉設(shè)置 8臺充氣器,可根據(jù)煤層高度確定充氣器的伸縮距離,充氣頭在煤層表面工作,確保冷煙氣覆蓋煤層表面,置換出倉體空間內(nèi)的可燃氣體和空氣,不留死角,以取得良好的空間置換惰化效果。進氣源為脫硫后的煙氣,原煙氣溫度為 48℃,濕度為 13%,煙氣惰化置換系統(tǒng)設(shè)有煙氣制備處理設(shè)施,將煙氣冷卻、除濕。經(jīng)冷卻除濕處理后的煙氣溫度≤20℃,濕度≤4%。

1.3 系統(tǒng)氣源

鎖氣和充氣氣源采用氮氣,可預防煤氧化和自燃,適用于用小流量、經(jīng)?；蜷g斷運行的條件。系統(tǒng)配備高純度氮氣連續(xù)制備裝置,主要由過濾器、壓縮機、冷卻機、干燥器、膜分離器、緩沖器、壓氣機、傳感器、控制閥、貯氣罐等組成。換氣氣源采用煙氣,具有強制惰化、快速控制事故的擴大和阻止繼續(xù)燃燒的特點。主要設(shè)備:過濾器、耐蝕高壓風機、一級耐蝕冷卻器、二級耐蝕冷卻器、冷量回收器、一級汽水分離器、二級汽水分離器、汽化器、溢流池、一級風冷渦旋冷水機、二級風冷渦旋冷水機、空氣干燥器、風機、傳感器、控制閥等。筒倉較少時,換氣氣源也可采用鎖氣和充氣的同一氣源。

1.4 系統(tǒng)特點

筒倉安全惰化保護系統(tǒng)具有以下特點:結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,易維護;惰性氣體來源廣、經(jīng)濟性好,氮氣本身具有降溫功能、流動性好、安全、無污染、不腐蝕;多級保護,安全系數(shù)大;具有環(huán)境保護功能,氮氣無污染性;占地面積小。

1.5 運行方式

在正常儲存和出煤的過程中,筒倉安全惰化系統(tǒng)是處于待機狀態(tài),當出現(xiàn)下列情況時自動啟動安全惰化保護系統(tǒng):筒倉靜止儲煤 72 h以上或發(fā)現(xiàn)自燃傾向和異常,系統(tǒng)開始向煤層間斷充氮氣,抑制和延緩自燃的發(fā)生;筒倉發(fā)現(xiàn)自燃傾向和異常,且向煤層間斷充氮氣后未能抑制和延緩自燃的發(fā)生,有繼續(xù)發(fā)展趨勢時,系統(tǒng)開始用氮氣置換筒倉上部空間可能爆炸的氣體,同時鎖住下部出煤口,全方位控制和抑制自燃和爆炸直到筒倉原煤用盡。惰化保護系統(tǒng)運行時,應(yīng)切斷空氣炮電磁閥。

1.6 注意事項

筒倉安全惰化保護系統(tǒng)運行維護注意事項:進入制氮室前,應(yīng)適當通風并測試氧濃度;氮氣儲氣罐屬壓力設(shè)備,不得承受過度外力作用或沖擊;設(shè)備維護區(qū)域必須實施隔離,維修惰化保護系統(tǒng)裝置之前應(yīng)釋放所有管道和容器中的壓力,相連的氮氣管道應(yīng)關(guān)閉或斷開;應(yīng)對所有管接頭進行泄露檢查,保證加壓氣體或氮氣不會泄露;筒倉監(jiān)測系統(tǒng)長時間未報警,為加強設(shè)備的維護保養(yǎng),在夏季設(shè)備應(yīng)每周運行一次,冬季時每兩周運行一次;各級過濾器的濾芯須每年更換一次;在供氣條件不正常時,應(yīng)觀察壓差指示器,查看濾芯污染程度,當壓差達到設(shè)定值報警時應(yīng)立即更換濾芯,只要有一級更換;其他三級必須一起更換。每班應(yīng)檢查冷干機的出口溫度,正常應(yīng)為 25～30℃;冬季在環(huán)境溫度低于 0℃時,應(yīng)開啟伴熱帶,以保護膜組不被凍壞;在系統(tǒng)需要運行時,應(yīng)先將熱風幕打開,預熱 5min,以確保潤滑油可以正常工作;各個下面設(shè)有排污的罐裝置應(yīng)即時排水;氧分析儀應(yīng)經(jīng)常校準。

2 應(yīng)用實例

2.1 江蘇利港發(fā)電廠三、四期工程

江蘇利港發(fā)電廠三、四期工程 4×600MW超臨界燃煤汽輪發(fā)電機組 2004年開工建設(shè),燃用山西神華煤,采用鐵路—水路聯(lián)合運輸方式。廠內(nèi)貯煤采用筒倉 10座,每座貯量 30000 t。倉頂設(shè)置雙路帶式輸送機,卸料采用卸料車,給料采用環(huán)式布料機,倉底卸料采用雙環(huán)環(huán)式給煤機。

筒倉安全監(jiān)測系統(tǒng)包括:溫度監(jiān)測系統(tǒng)、可燃可爆氣體監(jiān)測系統(tǒng)、煙霧監(jiān)測系統(tǒng)和料位監(jiān)測系統(tǒng)。安全監(jiān)測系統(tǒng)能反映出每個筒倉內(nèi)煤層的溫度、煤位、可燃可爆指標氣體的組份及綜合燃爆濃度的真實情況,并能正確指導惰化系統(tǒng)的啟動和停運。

2.2 西塞山電廠二期工程

西塞山電廠二期工程 2×680MW超超臨界燃煤機組 2009年開工建設(shè),設(shè)計煤種為 65%～75%的陜西黃陵煙煤與 25%～35%的河南貧煤混合。為適應(yīng)電廠設(shè)計煤種要求,在煤場后設(shè)置 3個直徑16m筒倉作為混煤設(shè)施,存煤量為 3600 t,總貯煤量為 10800 t。筒倉頂部采用犁式卸料器卸煤,底部采用活化給煤機作為給料設(shè)備。

西塞山電廠二期工程筒倉安全惰化保護系統(tǒng)主要依據(jù)美國 NFPA68/69技術(shù)和標準并結(jié)合國內(nèi)外一些比較成熟的惰性氣體制備技術(shù)設(shè)計。由于西塞山電廠二期工程的煤種屬性及存貯時間,3座筒倉設(shè)置了 1套惰化保護系統(tǒng),每座筒倉設(shè)有溫度監(jiān)測傳感器、可燃氣體監(jiān)測傳感器、一氧化碳監(jiān)測傳感器、煙氣監(jiān)測傳感器、筒倉防爆裝置等。惰化保護系統(tǒng)自制高純度的氮氣作為惰化氣源,延長貯煤的自燃和引燃周期。惰化保護系統(tǒng)設(shè)備使用方便無人值守,設(shè)有智能定期系統(tǒng)自檢熱機功能,無污染排放,并可實現(xiàn)遠程自動控制。

3 結(jié)語

筒倉安全惰化保護系統(tǒng)在電廠成功應(yīng)用,基本解決了由于可燃氣體濃度過高引起自燃和爆炸的隱患。PLC控制系統(tǒng)有效地完成了電廠筒倉防爆系統(tǒng)的實時監(jiān)控,從而保證了筒倉系統(tǒng)自身的安全穩(wěn)定運行,為電力生產(chǎn)提供了可靠的安全保障。

[1]馬銀戌,申張勇.火電廠簡倉惰性化監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)[J].電力科學與工程,2008,24(9):63-64.

[2]楊麗娟.輸煤程控系統(tǒng)與簡倉安全監(jiān)測系統(tǒng)的整合[J].自動化儀表,2010,31(8):48-51.

Inert security equipment application for thermal power plant coal silo

Security of coal silo is very important.N itrogen gas w ill be sent into coal si lo to dilute and metathesis com bustible gas and the theoryw illbe applied fo r safeguard of coal silo.The configuration and operation of safety inert protection system of si lo s in existing power plants are analyzed,which prouides reference for s im ilar coal silo’s design,comm issioning and operation.

si lo;volatile matter;medium of inert gas;defend burst system

TK284.3

B

1674-8069(2011)03-061-02

2010-10-28;

2011-05-12

董麗華 (1957-),女,湖北武漢人,教授級高工,從事火電廠物料輸送技術(shù)設(shè)計工作。E-mail:donglihua@csepdi.com