毛光周
摘 要:制粉系統(tǒng)作為煤粉鍋爐火電廠的重要設(shè)備,其主要作用是將原煤磨制成煤粉后送至鍋爐內(nèi)燃燒以提供熱量。但在一些燃燒煙煤的火電廠中,制粉系統(tǒng)不是已出現(xiàn)爆燃事件發(fā)生,嚴(yán)重影響安全發(fā)電和人身安全。本文通過(guò)分析查找引起制粉系統(tǒng)爆燃的原因,提出防范對(duì)策與建議。
關(guān)鍵詞: 制粉系統(tǒng) 煙煤 爆炸
某電廠Ⅰ、Ⅱ期從2011年至2012年間,鍋爐逐臺(tái)由燒無(wú)煙煤改為純燒煙煤,制粉系統(tǒng)的安全性做了相關(guān)改進(jìn),主要改進(jìn)方面有:1)、增加制粉系統(tǒng)防爆門(mén)面積2),增設(shè)粉倉(cāng)滅火管,3)、增加抽吸爐煙風(fēng)設(shè)備,降低制粉系統(tǒng)含氧量;4)制粉系統(tǒng)嚴(yán)密性整治。 制粉系統(tǒng)改造后已兩次發(fā)生爆炸和多次粉倉(cāng)超溫等情況,既造成設(shè)備損壞,又嚴(yán)重威脅人身的安全及正常發(fā)電。
1、 制粉系統(tǒng)爆燃的危害
影響人員安全和設(shè)備損壞,嚴(yán)重時(shí)可能造成人員傷亡事故;影響設(shè)備正常運(yùn)行和正常發(fā)電。
2、 制粉系統(tǒng)爆燃的原因分析
1) 煤的揮高發(fā)分特性
無(wú)煙煤:含碳量很高,揮發(fā)分含量很小,一般<10%,故不易點(diǎn)燃,燃燒緩慢,燃燒時(shí)無(wú)煙且火焰很短,儲(chǔ)存時(shí)不會(huì)自燃;煙煤:含碳量較無(wú)煙煤低,揮發(fā)分含量較多,一般20%-40%,易點(diǎn)燃且燃燒快,儲(chǔ)存時(shí)容易自燃。以前燃燒無(wú)煙煤,制粉系統(tǒng)無(wú)出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象;改造后燃燒煙煤出現(xiàn)兩次爆炸,相比較改造前后燃用兩種不同特性的煤種而言,煤種的揮發(fā)分高是引起制粉系統(tǒng)爆炸的最根本原因。
2) 系統(tǒng)內(nèi)含氧濃度
氧氣是一種助燃?xì)怏w,在一定溫度下一定濃度的氧與煤粉混合就會(huì)發(fā)現(xiàn)爆炸,氧濃度高是發(fā)現(xiàn)爆炸的重要原因。制粉系統(tǒng)中的氧氣來(lái)自多方面,作為干燥劑的熱風(fēng)、冷風(fēng)、煙氣和系統(tǒng)漏風(fēng)均含有不同程度的氧氣。如果制粉系統(tǒng)內(nèi)的煤粉混合物中含濃度不足也不會(huì)引爆炸,但對(duì)于煙煤來(lái)說(shuō)由于其高揮發(fā)分的易燃性,因此對(duì)制粉系統(tǒng)含氧濃度要求需小于12% 。
3) 煤粉的流動(dòng)性
積存的煤粉與空氣中的氧長(zhǎng)期接觸氧化時(shí),會(huì)發(fā)熱使溫度升高,而溫度的升高又會(huì)加劇煤粉的進(jìn)一步氧化,若散熱不良時(shí)會(huì)使氧化過(guò)程不斷加劇,最后使溫度達(dá)到煤的燃點(diǎn)而引起煤粉的自燃。煤粉爆炸的前期往往是局部自燃,一定濃度的風(fēng)粉氣流吹向自燃點(diǎn)時(shí),不僅加劇自燃,還會(huì)引起燃燒,而接觸到明火的風(fēng)粉氣流隨時(shí)會(huì)產(chǎn)生爆炸。因此,制粉系統(tǒng)內(nèi)積粉的存在也是引起爆炸的原因之一。在制粉系統(tǒng)中的粗粉分離器、細(xì)粉分離器、木塊分離器、鎖氣、再循環(huán)風(fēng)門(mén)等設(shè)備由于其設(shè)備結(jié)構(gòu)原因較容易積粉。
4) 系統(tǒng)內(nèi)溫度
煤中碳元素的著火點(diǎn)很高,而揮發(fā)分元素的著火點(diǎn)很低,因此氣粉混合物溫度(即磨出口溫度)越高,煤中揮發(fā)份越易析出,也就越容易爆炸,因此系統(tǒng)超溫也是發(fā)現(xiàn)爆炸的原因之一。所以要嚴(yán)格控制制粉系統(tǒng)內(nèi)溫度,特別是磨制煙煤磨煤機(jī)出口溫度不應(yīng)超過(guò)70℃。
5) 煤粉濃度
煤粉的濃度是影響煤粉爆炸的重要因素。當(dāng)煤粉濃度大于3-4kg/m3(空氣)或小于0.32-0.47kg/m3時(shí)不輕易引起爆炸。因?yàn)槊悍蹪舛忍?,氧濃度太?。欢悍蹪舛忍?,缺少可燃物。只有煤粉濃度?.2-2.0kg/m3時(shí)最輕易發(fā)生爆炸,因?yàn)樵谠摑舛认禄鹧娴膫鞑ニ俣茸羁?,大于或小于該濃度時(shí)爆炸可能性較小,但實(shí)際運(yùn)行中一般很難避開(kāi)這一危險(xiǎn)濃度。
6) 煤粉細(xì)度
煤粉越細(xì),其單位體積的表面積就越大,吸附氧量就越多,爆炸的危險(xiǎn)性就越大,粗煤粉爆炸的可能性就小些,當(dāng)煤粉粒度大于0.1mm時(shí)幾乎不會(huì)爆炸。因此,揮發(fā)分大的煤不能磨得過(guò)細(xì)。
3、制粉系統(tǒng)爆炸的防范對(duì)策
1)加強(qiáng)制粉系統(tǒng)運(yùn)行管理
加強(qiáng)制粉系統(tǒng)內(nèi)氧氣濃度監(jiān)視與調(diào)整,制粉系統(tǒng)含氧量不得超12%,盡量增加爐煙風(fēng)的比例以降低系統(tǒng)含氧量;盡可能使給煤均勻及連續(xù),防止堵斷煤;啟停磨煤機(jī)嚴(yán)格按照操作票執(zhí)行,合理調(diào)整干燥風(fēng)溫,控制磨煤機(jī)進(jìn)口溫度和出口溫度在規(guī)定范圍內(nèi)(不超70℃);在保證煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度的前提下,結(jié)合實(shí)際燃煤特點(diǎn),調(diào)整粗粉分離器擋板,使煤粉細(xì)度R90維持在24-28%運(yùn)行;制粉系統(tǒng)啟停時(shí),需充分抽走系統(tǒng)內(nèi)余粉,防止系統(tǒng)積粉自燃;加強(qiáng)木塊分離器的清理工作,防止雜堆積,造成堵塞積粉;運(yùn)行中控制粉倉(cāng)粉位在3-6米范圍內(nèi),認(rèn)真監(jiān)視粉倉(cāng)溫度,嚴(yán)格執(zhí)行降粉制度,防止倉(cāng)內(nèi)局部積粉自燃;及時(shí)調(diào)整粉倉(cāng)吸潮氣門(mén)的開(kāi)度,使粉倉(cāng)負(fù)壓維持在20-30Pa,防止倉(cāng)內(nèi)煤粉受潮結(jié)塊積留。
2)加強(qiáng)制粉設(shè)備檢查
制定制粉設(shè)備日常檢查制度,增加制粉設(shè)備的巡檢頻率,巡檢時(shí)應(yīng)認(rèn)真仔細(xì),及時(shí)消除磨煤機(jī)入口積煤、積粉現(xiàn)象;經(jīng)常活動(dòng)制粉系統(tǒng)鎖氣器、木塊分離器、旋轉(zhuǎn)格篩,使煤粉流動(dòng)暢通;經(jīng)常用紅外測(cè)溫儀對(duì)制粉系統(tǒng)各重點(diǎn)部位進(jìn)行溫度測(cè)量并做好記錄,發(fā)現(xiàn)局部超溫急時(shí)檢查處理;經(jīng)常檢查煤粉倉(cāng)、鎖氣器、人孔門(mén)、防爆門(mén)等部位的漏風(fēng)情況,發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)處應(yīng)及時(shí)消除。
3)加強(qiáng)制粉設(shè)備的檢修維護(hù)
定期檢查熱風(fēng)門(mén)、冷風(fēng)門(mén)的內(nèi)漏情況,及時(shí)消除內(nèi)漏;對(duì)易積煤、積粉的部位進(jìn)行定期檢查清理,如粗粉分離器、細(xì)粉分離器、木塊分離器、鎖氣器等處;經(jīng)常查找系統(tǒng)的積粉點(diǎn)及漏粉點(diǎn)并予以消除;定期檢查疏通吸潮管、吸潮閥。
4)設(shè)備改進(jìn)建議
對(duì)燒煙煤煤改造后的制粉系統(tǒng)風(fēng)溫和含氧量較難以調(diào)節(jié)問(wèn)題,建議增加低溫爐煙風(fēng)管道(從鍋爐尾部煙道引至爐煙風(fēng)機(jī)入口),可以降低爐煙風(fēng)溫,使磨煤機(jī)干燥風(fēng)溫調(diào)節(jié)范圍更廣,系統(tǒng)含氧濃度控制更容易。
對(duì)粉倉(cāng)常超溫問(wèn)題,建議在粉倉(cāng)側(cè)面周圍加裝CO2氣體滅火管道并配裝相應(yīng)位置測(cè)溫點(diǎn),與頂部CO2氣體滅火管路配合使用,當(dāng)粉倉(cāng)超溫時(shí)可對(duì)應(yīng)具體位置投用滅火降溫。
對(duì)細(xì)粉分離器入口切向處的積粉問(wèn)題,建議在風(fēng)道內(nèi)加裝導(dǎo)流板,增強(qiáng)局部擾動(dòng),提高該處的流速,增強(qiáng)氣流對(duì)下部積粉的沖刷。同時(shí),加裝導(dǎo)流板后,風(fēng)粉氣流分布更加均勻,使分離效果得到進(jìn)一步提高。
對(duì)吸潮管經(jīng)常堵塞問(wèn)題,建議將管道通徑由¢108改粗為¢133平時(shí)定期檢查發(fā)現(xiàn)有堵及時(shí)疏通。
4、 總結(jié)語(yǔ)
對(duì)燃煤電廠制粉系統(tǒng)爆炸的安全性問(wèn)題,我們應(yīng)該在技術(shù)上和制度上制定措施和對(duì)策,加強(qiáng)對(duì)制粉系統(tǒng)的設(shè)備管理,解決問(wèn)題、消除隱患,為電廠持續(xù)安全發(fā)電增添正能量,給社會(huì)更多光明。
(參考文獻(xiàn) 《 電廠鍋爐》 中國(guó)電力出版社 金維強(qiáng) )