張珂大唐七臺(tái)河發(fā)電有限責(zé)任公司

鍋爐摻燒褐煤制粉系統(tǒng)防爆試驗(yàn)研究

張珂
大唐七臺(tái)河發(fā)電有限責(zé)任公司

通過介紹建立一定的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)來研究鍋爐摻燒褐煤，制粉系統(tǒng)在鍋爐運(yùn)行中防爆實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究。提出了通過控制制煤粉燃爆三條件，以及結(jié)合實(shí)際鍋爐運(yùn)行狀況進(jìn)行綜合控制的方法，在鍋爐運(yùn)行階段摻燒褐煤利用雙進(jìn)雙出的磨煤機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)控制防爆的技術(shù)措施被證實(shí)和確定，使得鍋爐運(yùn)行階段出現(xiàn)的燃爆現(xiàn)象得以控制。

磨煤機(jī)；褐煤；爆破；直吹式制粉系統(tǒng)

1 前言

大唐七臺(tái)河發(fā)電有限責(zé)任公司一期2×350MW機(jī)組，其鍋爐型號(hào)為HG—1170/17.4—YM1，采用平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣方式，最大連續(xù)蒸發(fā)量是1170t/h，制粉系統(tǒng)為正壓直吹式，每臺(tái)爐配有3臺(tái)法國(guó)阿斯通(ALSTHOM)公司生產(chǎn)的BBD4060型雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)和6臺(tái)沈陽(yáng)重型機(jī)械廠生產(chǎn)的型號(hào)為600型電子稱重式皮帶給煤機(jī)以及2臺(tái)上海鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的1854B/1182型單吸離心入口導(dǎo)葉可調(diào)式一次風(fēng)機(jī)。每臺(tái)磨煤機(jī)配有兩臺(tái)給煤機(jī)、兩臺(tái)分離器、兩臺(tái)磨的密封風(fēng)機(jī)、一個(gè)主電機(jī)、一個(gè)輔助電機(jī)、一個(gè)軸承潤(rùn)滑油站、一個(gè)減速機(jī)潤(rùn)滑油站、一個(gè)大齒輪潤(rùn)滑油站。在MCR工況下，3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行。每臺(tái)磨煤機(jī)每端有4根煤粉管接入同一層噴燃器，3臺(tái)磨煤機(jī)共帶有24只噴燃器。燃燒器為擺動(dòng)式四角布置，切向燃燒。兩臺(tái)離心式一次風(fēng)機(jī)，將環(huán)境空氣，直接送入兩臺(tái)三分倉(cāng)空氣預(yù)熱器的一次風(fēng)倉(cāng)格中加熱至300℃，分別送入3臺(tái)雙進(jìn)雙出滾筒式鋼球磨煤機(jī)的一次風(fēng)入口端，作為磨煤機(jī)的干燥劑，并將磨制的煤粉送入爐膛；磨密封風(fēng)機(jī)出口壓力冷風(fēng)，分別進(jìn)入磨煤機(jī)的各部位，作為磨煤機(jī)、給煤機(jī)的密封風(fēng)。原煤由原煤倉(cāng)下來，經(jīng)兩臺(tái)皮帶式給煤機(jī)，從磨煤機(jī)兩端分別送入磨煤機(jī)，原煤在磨煤機(jī)內(nèi)與一次風(fēng)混合，風(fēng)粉混合物經(jīng)磨煤機(jī)兩端的分離器分離后，粗粉重新回到磨煤機(jī)內(nèi)，細(xì)粉和一次風(fēng)則通過磨煤機(jī)兩端的4根一次風(fēng)管，分別進(jìn)入該磨煤機(jī)所對(duì)應(yīng)的4臺(tái)切向擺動(dòng)式燃燒器，送入爐膛進(jìn)行燃燒。

雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)摻燒褐煤防止煤粉爆燃的機(jī)理、危險(xiǎn)工況及控制措施進(jìn)行技術(shù)研究與應(yīng)用。

2 煤粉爆燃的機(jī)理

對(duì)于現(xiàn)代化的鍋爐生產(chǎn)中煤粉的燃爆情況時(shí)有發(fā)生，如果不采取措施就會(huì)產(chǎn)生一定的后果影響整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行。粉煤燃爆的情況出現(xiàn)必須要滿足三個(gè)必要的條件，風(fēng)粉混合物的溫度必須達(dá)到一定數(shù)值，爐膛內(nèi)部的含氧量符合要求，煤粉的濃度達(dá)到燃爆值，當(dāng)上述的三個(gè)條件都滿足時(shí)鍋爐內(nèi)部就會(huì)出現(xiàn)煤粉燃爆情況。

3 制粉系統(tǒng)發(fā)生爆燃的最危險(xiǎn)工況

在鍋爐的制粉系統(tǒng)中如果出現(xiàn)了下面的一些情況將很有可能出現(xiàn)制粉系統(tǒng)發(fā)生爆燃情況。首先如果褐煤在摻燒過程中出現(xiàn)了過大比例的數(shù)值，爐膛內(nèi)部的粉煤濃度上升就會(huì)出現(xiàn)煤粉燃爆現(xiàn)象。啟停磨煤機(jī)也容易出現(xiàn)燃爆情況單進(jìn)雙出，單進(jìn)雙出，砸石子，磨出口一次粉管堵塞，以及未吹干凈都有可能導(dǎo)致出現(xiàn)制粉系統(tǒng)燃爆的現(xiàn)象。

4 制粉系統(tǒng)防爆重點(diǎn)控制措施

4.1 消除著火源

在進(jìn)入爐膛內(nèi)部的制粉溫度要進(jìn)行一定的控制，防止出現(xiàn)爐膛內(nèi)部的褐煤燃燒燃爆?？刂颇シ鄯蛛x器出口的煤粉溫度。通常根據(jù)公式計(jì)算出磨分分離器出口的最大允許值，在計(jì)算出干燥無灰基揮發(fā)份最后經(jīng)過公式得出了磨分離器的出口最大溫度不超過75℃。這樣控制了磨分離器出口處的溫度值就可以控制著火源進(jìn)而控制粉煤燃爆。

4.1.1 對(duì)于磨煤機(jī)的磨入口風(fēng)溫一般在正常的運(yùn)行狀況下要保持一定的溫度一般是控制在280℃以下，如果磨煤在停止和啟動(dòng)后，或是斷煤時(shí)煤位應(yīng)該低于20mm同時(shí)溫度應(yīng)該控制在130℃以下。

4.1.2 對(duì)于磨煤的內(nèi)部清理過程也需要進(jìn)行仔細(xì)的清掃。例如在停磨時(shí)間內(nèi)要派專人進(jìn)行制粉系統(tǒng)中的積分死角進(jìn)行處理保證整個(gè)積粉四角干凈。將粉末清除干凈保證回粉的暢通無阻，保證制粉輸粉系統(tǒng)中所有的輸送運(yùn)輸管道內(nèi)壁是干凈的保證輸送管道內(nèi)部沒有渦輪區(qū)域，在磨煤機(jī)處于停磨時(shí)間時(shí)進(jìn)行抽粉作業(yè)保證抽粉時(shí)間在半小時(shí)以上。抽粉的時(shí)間節(jié)點(diǎn)的控制也應(yīng)該遵循一定的規(guī)定的從給煤機(jī)的兩側(cè)進(jìn)行抽粉作業(yè)同時(shí)還應(yīng)該打開四個(gè)門在兩側(cè)的輸煤機(jī)同時(shí)進(jìn)行，保證所有的輸煤機(jī)抽粉同時(shí)進(jìn)行，一直到停磨時(shí)間，否則要進(jìn)行充分的計(jì)時(shí)。

4.2 控制煤粉濃度

4.2.1 對(duì)于鍋爐進(jìn)行摻燒褐煤的煤粉運(yùn)行時(shí)要保證風(fēng)粉的比數(shù)，保證風(fēng)粉的比例不能小于1.6.風(fēng)粉的比例如果小于上述的數(shù)值則有可能會(huì)導(dǎo)致燃爆發(fā)生。

4.2.2 對(duì)于鍋爐的摻燒比例也應(yīng)該進(jìn)行良好的控制保證摻燒的比例要均勻，比例數(shù)值要在50%以內(nèi)。

4.3 對(duì)于磨煤機(jī)內(nèi)部的制粉系統(tǒng)中為磨粉提供的燃燒氧氣的含量也應(yīng)該控制一定范圍之內(nèi)，防止氧氣密度過大出現(xiàn)燃爆現(xiàn)象。一般情況下內(nèi)含氧量應(yīng)該控制在16%以下。磨煤機(jī)內(nèi)部的蒸汽是用來進(jìn)行消防使用的，如果內(nèi)部的蒸汽含量過高導(dǎo)致磨煤機(jī)空氣中的水分含量增加影響整個(gè)粉煤的燃燒率。降低產(chǎn)生的熱量。

4.3.1 為了保證磨煤機(jī)在啟停的過程中處于安全的狀態(tài)，就必須要嚴(yán)格控制蒸汽中的水分含量投入一定的蒸汽控制磨煤機(jī)內(nèi)部的溫度和濕度。才能保證磨煤機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生燃爆現(xiàn)象。

4.3.2 鍋爐的燃燒系統(tǒng)中分離器主要是將粉煤進(jìn)行分離將符合規(guī)定的細(xì)小粉塵將進(jìn)行燃燒，不符合規(guī)定的粉塵將會(huì)再次進(jìn)入磨煤機(jī)進(jìn)行重新磨粉。對(duì)于分離器的溫度高低也應(yīng)該進(jìn)行一定的控制，如果其溫度值超過摻燒褐煤的溫度將有可能沒有進(jìn)入爐膛內(nèi)部就燃燒了，出現(xiàn)了燃爆現(xiàn)象。因此要對(duì)分離器內(nèi)部的溫度進(jìn)行控制，適當(dāng)?shù)臎_入一定的蒸汽以降低分離器的溫度。一般蒸汽的投入時(shí)間在5～10分鐘就可以了。

4.3.3 注入鍋爐分離器中的消防蒸汽也要有一定的壓力，一般壓力值不能低于0.4MPa，用于處理燃爆的高壓消防水壓力也應(yīng)該符合要求不低于0.3MPa。

5 運(yùn)行管理具體控制措施

5.1 正常運(yùn)行中控制要點(diǎn)

5.1.1 由于我們?nèi)紵拿禾己芏喽际窃从诘叵碌?，很多煤碳在開采的過程中摻有一定的石子，這些石子伴隨著煤碳由輸煤皮帶輸送到磨煤機(jī)中，石子的堅(jiān)硬度要超過煤碳堅(jiān)硬度很多，因此很容易對(duì)磨煤機(jī)的內(nèi)部進(jìn)行破壞出現(xiàn)石子砸機(jī)的現(xiàn)象。導(dǎo)致磨煤機(jī)的使用壽命降低很多。

5.1.2 當(dāng)褐煤量較大時(shí)，嚴(yán)格控制最危險(xiǎn)工況磨煤機(jī)分離器出口溫度，任何時(shí)候分離器出口溫度不超75℃。

5.1.3 各磨煤機(jī)冷風(fēng)門在沒有故障情況投入自動(dòng)狀態(tài)，控制分離器出口溫度，設(shè)定值與當(dāng)前值偏差不大于5℃。

5.1.4 保證風(fēng)粉比例適當(dāng)，控制風(fēng)/粉比不小于1.6。一次風(fēng)速控制在20～26m/s。

5.1.5 定期檢查制粉系統(tǒng)中各個(gè)測(cè)量計(jì)表的準(zhǔn)確性，保證每個(gè)計(jì)表運(yùn)行正常顯示正常。如果發(fā)現(xiàn)了計(jì)量表的數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常與實(shí)際運(yùn)行不符就必須立即通知檢修人員進(jìn)行修理，同時(shí)提高儀表及相應(yīng)易損配件的監(jiān)督檢查工作。防止由于儀表異常未及時(shí)發(fā)現(xiàn)而導(dǎo)致的賭粉堵磨現(xiàn)象的發(fā)生。

5.1.6 對(duì)于存儲(chǔ)原煤的原煤斗、給煤機(jī)殼體也要進(jìn)行及時(shí)的清理同時(shí)保證落煤管的溫度控制在一定的數(shù)值以下一般為60℃。

5.1.7 在磨煤機(jī)內(nèi)部供入的蒸汽可以很好的起到消防和降溫的作用。同時(shí)也可以很好的防止磨煤機(jī)出現(xiàn)自然和爆破現(xiàn)象。蒸汽的消防作用可以根據(jù)鍋爐運(yùn)行的需要隨時(shí)進(jìn)行投入。對(duì)于蒸汽的使用應(yīng)該隨時(shí)進(jìn)行儲(chǔ)備和熱備狀態(tài)。

5.2 啟、停制粉系統(tǒng)控制要點(diǎn)

5.2.1 啟動(dòng)制粉系統(tǒng)控制要點(diǎn)：

5.2.1.1 啟首側(cè)半磨時(shí)：在啟磨前開啟兩側(cè)各1個(gè)PC門后投入消防蒸汽5分鐘，停止非啟動(dòng)側(cè)消防蒸汽和PC門，保持啟動(dòng)側(cè)消防蒸汽投入狀態(tài)正常啟磨，當(dāng)所有PC門全開并給煤正常后停止消防蒸汽；給煤后即采用雙進(jìn)單出運(yùn)行方式，并通過冷、熱風(fēng)門、旁路風(fēng)門和負(fù)荷風(fēng)門嚴(yán)格控制分離器出口溫度不超規(guī)定值75℃。煤位低于20mm時(shí)控制磨入口風(fēng)溫不超過130℃。

5.2.1.2 啟另半側(cè)磨時(shí)：在開啟該側(cè)PC門前，投入該側(cè)磨消防蒸汽，當(dāng)所有PC門全開且該側(cè)給煤量大于15T/h后停止該側(cè)磨消防蒸汽?？刂品蛛x器出口溫度不超規(guī)定值75℃。

5.2.2 停止制粉系統(tǒng)控制要點(diǎn)：控制分離器出口溫度不超75℃，煤位低于20mm時(shí)控制磨入口風(fēng)溫不超過130℃，給煤機(jī)全停后全開冷風(fēng)門、全關(guān)熱風(fēng)門控制分離器出口溫度不超75℃，嚴(yán)格禁止在磨煤機(jī)抽粉過程中，分離器溫度高于75℃時(shí)，再次啟動(dòng)給煤機(jī)。

5.2.2.1 停最后半側(cè)磨時(shí)：在停運(yùn)所有給煤機(jī)之前（煤量小于15T/h）投入磨消防蒸汽，所有給煤機(jī)停運(yùn)繼續(xù)抽粉（所有給煤機(jī)停止至停磨總抽粉時(shí)間35分鐘）至磨停止。

5.2.2.2 停另半側(cè)磨時(shí)：在關(guān)閉該側(cè)PC門前且給煤量小于15T/ h時(shí)投入該側(cè)磨消防蒸汽，當(dāng)該側(cè)PC門全部關(guān)閉后停止該側(cè)磨消防蒸汽。

5.3 非正常磨運(yùn)行方式控制要點(diǎn)

5.3.1 磨雙進(jìn)單出方式控制：如磨單側(cè)運(yùn)行時(shí)，采用雙進(jìn)單出運(yùn)行方式?？刂仆＿\(yùn)側(cè)原煤斗至磨之間煤粉的流動(dòng)性，防止原煤斗大量煤粉積存時(shí)間過長(zhǎng)自燃，磨罐體和給煤機(jī)溫度過高。雙進(jìn)單出時(shí)控制給煤機(jī)落煤管溫度不超60℃，磨罐體溫度不超70℃。

5.3.2 磨單進(jìn)雙出方式控制：如因給煤機(jī)檢修等方式需單進(jìn)雙出運(yùn)行時(shí)，嚴(yán)格控制給煤機(jī)停運(yùn)側(cè)分離器出口溫度，當(dāng)達(dá)高限值75℃時(shí)，通過調(diào)整無效時(shí)，關(guān)閉給煤機(jī)運(yùn)行側(cè)相應(yīng)的2根粉管（對(duì)角）以增加給煤機(jī)停運(yùn)側(cè)的煤粉量來降低分離器出口溫度，否則投入相應(yīng)側(cè)消防蒸汽5～10分鐘。單進(jìn)雙出時(shí)控制給煤機(jī)落煤管溫度不超60℃，磨罐體溫度不超70℃。

5.4 典型異常工況處理要點(diǎn)

5.4.1 給煤機(jī)斷煤或故障跳閘時(shí)控制：煤位接近無煤位時(shí)，防止鋼球與鋼球、鋼球與襯板摩擦產(chǎn)生火花點(diǎn)燃煤粉。應(yīng)盡快關(guān)閉熱風(fēng)門，同時(shí)開大冷風(fēng)門、旁路風(fēng)門控制磨出口溫度不超過75℃，煤位低于20mm時(shí)控制磨入口風(fēng)溫不超過130℃。若磨出口溫度超過規(guī)定值75℃，停止給煤機(jī)，投入消防蒸汽5～10分鐘或當(dāng)磨出口溫度低于75℃，再啟動(dòng)給煤機(jī)給煤，否則禁止啟動(dòng)給煤機(jī)給煤。

5.4.2 磨堵煤時(shí)控制：降低給煤量開大冷風(fēng)吹掃，堵煤特別嚴(yán)重時(shí)停止給煤機(jī)運(yùn)行。通風(fēng)疏通過程中控制磨入口溫度不超130℃，分離器溫度不超75℃，否則投入消防蒸汽5～10分鐘。如在10分鐘之內(nèi)不能處理正常，及時(shí)停磨。

5.4.3 砸石子時(shí)控制：當(dāng)磨出力下降、磨電流升高3～5A時(shí)，懷疑石子煤較多時(shí)，降低煤位至40～50mm運(yùn)行，并將相應(yīng)煤斗進(jìn)行重新配煤（不上褐煤），當(dāng)燒到不含褐煤煤種時(shí)，降低煤位至20～40mm進(jìn)行砸石子。砸石子期間控制大罐溫度不超70℃，分離器溫度不超75℃，連續(xù)給煤，禁止無煤位砸石子。

5.4.4 給煤機(jī)檢修時(shí)控制：給煤機(jī)上、下插板關(guān)閉嚴(yán)密，給煤機(jī)密封風(fēng)關(guān)閉嚴(yán)密，將上插板至給煤機(jī)內(nèi)煤盤空。給煤機(jī)落煤管、給煤機(jī)殼體、上插板及原煤斗的溫度不超60℃。

結(jié)語(yǔ)：

總而言之，隨著鍋爐燃燒系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，在鍋爐燃燒過程中出現(xiàn)的燃爆現(xiàn)象發(fā)生的概率也在不斷降低，鍋爐的燃燒質(zhì)量也在不斷提高。鍋爐在燃燒的過程中進(jìn)行摻燒褐煤制粉系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)積累了大量的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)方法來控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的燃爆現(xiàn)象。不僅可以在較短的時(shí)間內(nèi)控制出現(xiàn)的燃爆現(xiàn)象，而且很多的技術(shù)方法可以預(yù)防燃爆現(xiàn)象的發(fā)生。提高了鍋爐安全運(yùn)行指數(shù)。我們?cè)趽綗置簳r(shí)既要積累一定的經(jīng)驗(yàn)，從中找到解決問題的方法，同時(shí)還應(yīng)該結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)從實(shí)際情況出發(fā)才能更好的利用該系統(tǒng)為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

[1]王乃華主編《鍋爐設(shè)備與運(yùn)行》中國(guó)電力出版社

[2]張蕾，馮飛，涂中強(qiáng)編著《鍋爐設(shè)備及運(yùn)行》化學(xué)工業(yè)出版社

[3]盛偉主編《電廠熱力設(shè)備及運(yùn)行》中國(guó)電力出版社