燃煤电厂制粉系统防爆措施探析

胡美玉

通辽发电总厂有限责任公司 内蒙古通辽市 028000

摘要：制粉系统爆炸主要指的是煤粉爆炸，这是一种特殊燃烧现象，空气中分散的煤粉浓度达到爆炸危险范围的情况下，只要接触足够的着火源，就会导致煤粉燃烧，然后快速蔓延传播，不仅燃烧比较剧烈，而且很难控制，这个时候系统火源处压力会快速升高，进而导致整套制粉系统爆炸。

关键词：燃煤电厂制粉系统；防爆措施；

制粉系统在停止运行期间，假如没有及时抽净管内残存的煤粉，慢慢地就可能出现自燃反应，系统启动的过程中如果有热风通过会使自然煤粉飘起来，一旦温度达到某种程度就会发生爆炸。煤和煤粉容易沉积的部位是电厂制粉系统最容易发生爆炸事故的位置，因为制粉系统处于一种封闭环境。

一、当前制粉系统发生爆炸的主要原因

1.与煤粉细度、风粉浓度及燃煤成份有关，煤粉爆炸的前期往往是自燃。一定浓度的风粉气流吹向自燃点时，不仅加剧自燃，还会引起燃烧，而接触到明火的风粉气流随时会产生爆炸。造成流动煤粉爆炸的主要因素是风粉气流中的含氧量、煤粉细度、风粉混合物的浓度和温度。煤粉愈细，爆炸的危险性就愈大。粗煤粉爆炸的可能性就小些，当煤粉粒度大于0． 1 mm 时几乎不会爆炸。当煤粉浓度大于3 ～ 4 kg ( 煤粉) /m3 ( 空气) 或小于0． 32 ～ 0． 47 kg( 煤粉) /m3( 空气) 时不易引起爆炸。煤粉浓度太高，氧浓度小或煤粉浓度太低，缺少可燃物，煤粉燃烧的可能性都很小，只有煤粉浓度为1． 2 ～ 2 kg /m3 时煤粉最容易燃烧也就最容易产生爆炸。而制粉系统煤粉浓度在正常运行中就在爆炸范围之内波动，因此存在爆炸的危险。一般挥发份Vdaf大于25%，发热量高的煤，爆炸的可能性就大，而实际燃用的煤种挥发份和发热量波动都很大，一旦挥发份和发热量过大时，若条件吻合极易发生爆炸。磨煤机处积煤主要发生在入口容易积煤的部位，如曾经发生过由于防爆门内积煤而引起的爆炸，由于原煤溅入防爆门的引出管内形成积煤，在磨煤机入口300 ℃的热风长期烘烤下，积存的原煤就会自燃，形成引发爆炸的火源进而造成爆炸。

2．细粉分离器处积粉自燃，细粉分离器处积粉自燃主要发生在细粉分离器入口驼峰后的部位，因驼峰的存在，使风粉气流在通过此处时，在离心力的作用下被甩向另一方，而驼峰后就形成了一个避风区域，煤粉就积存在这个避风区域了，一旦自燃就极有可能形成爆炸。再循环风门处积粉自燃乏气中较细的煤粉，容易积存在排粉机出口的再循环风门处。由于再循环在制粉系统中的作用是用来提高通风量的，但它又必须与起干燥作用的热风配合来使用，当制粉系统干燥出力不足时，为了满足干燥出力的要求，就必须增加热风量，同时也就必须减少再循环的风量，当再循环风门减小到一定程度时，就会造成积粉，进而形成自燃，导至爆炸。

3.煤粉仓温度高的原因。由于原粉仓内壁面角度和内锥体角度太小(粉仓横向仓壁设计倾角为71.6℃，底部内锥体角度为65℃)，使仓壁及内锥体易积粉，造成粉仓温度高。粉仓顶部四周因安装时留下一段高约600mm，深约540mm，约45℃的死角，当煤粉落入粉仓内，比较细的煤粉会到处飞扬，慢慢落在该处，长时间堆积，遇上仓内温度高时，积粉便会自燃。由于粉仓下部所有内锥体的表面积达100m2 以上，而锥体外表面又没有采取保温措施，再加上给粉间封闭不严，冬季环境温度低，造成粉仓内锥体内表面结露积粉。吸潮阀不按规定操作。在煤粉仓上部装有吸潮管，按规程要求，制粉系统运行时煤粉仓吸潮阀必须开启，制粉系统停运时吸潮阀应关闭。但在实行运行中，制粉系统到粉仓的吸潮阀，应开启而没有开启，备用制粉系统到粉仓的吸潮阀应关闭而未关闭，按规定在绞龙停止运行时吸潮阀应关闭，但在实际运行中，也经常在开启位置。该开的吸潮阀不开，不但潮气不能吸出，粉仓内的负压也很难建立和保证。在每个下粉口安装一只手动插板，只有在绞龙进行送粉时，需要授粉的下粉口插板才打开。但在实际运行中，各炉绞龙的下粉插板经常处于开启或半开启状态，特别是绞龙两端的下粉插板经常在全开位置。因此也就使粉仓形不成负压，绞龙内应封闭也无法封闭。换向档板问题。在实际运行中，当制粉系统停运时，此换向档板很少切向粉仓侧进行封闭。

二、燃煤电厂制粉系统防爆措施

1.对制粉系统磨损原因提出有针对性改进措施，加强易磨损部位的材质更换和耐磨设计，根据实际情况，将制粉系统中的易磨损部位沿介质流动方向弯头出口段背弧面焊接耐磨材质，同时延长耐磨部位的设计长度、增加耐磨部位的厚度、升级耐磨部位的材质，实际中一般选择GM6耐材质或者16Mn钢材质。加强施工技术水平和施工质量验收在对制、送粉系统焊接错边管道、设备进行检修、补漏、整改过程中，选择技术水平高、经验丰富的专业技能人员，通过提升作业人员的水平来提高焊接质量，加强检修人员的规范性施工作业操作，避免出现违规操作对设备的损坏，加强施工作业全过程的质量验收与监督，多方面举措来消除介质冲刷磨损。对极易磨损泄漏部位在更换为耐磨材质基础上进行耐磨陶瓷衬里将磨煤机出料斗、粗粉分离器外锥筒中部、排粉机进口集流器及排粉机蜗壳等极易磨损泄漏区域在材质耐磨升级改造的基础上，通过在设备内部粘贴耐磨陶瓷衬里，进一步增强防磨能力。

2.防爆辅助系统。密封系统、惰化系统、冷却系统、清扫系统、灭火系统以及消防系统等都属于防爆辅助系统。其中密封系统主要密封设备以及阀类装置，防止煤粉进入到大气中而引发爆炸，也避免煤粉在阀类和设备缝隙中停留而导致自燃。惰化系统主要指的是各种工况下惰化制粉系统，尽可能减少制粉系统爆炸风险，一般采用蒸汽。冷却系统指的是具有较高自燃倾向、较高挥发陛的褐煤、烟煤选用中速磨煤机的过程中可以选用具有冷却性能的磨煤机，而且应该配置相应的冷却系统。清扫系统主要是指制粉系统暂停运行的时候，吹扫系统的送风管道以及其他部件。除了无烟煤外所有煤种都应该安装灭火系统，灭火介质不宜用水，应该采用蒸汽并与惰化系统合并，以简化设计。消防系统应该采用自动装置，在防爆门动作后迅速自动投入足够的消防水量，确保不发生火灾，控制事故范围。

3.煤粉仓温度高的防范措施，外部保温效果差，造成粉仓内壁结露积粉，粉仓温度经常升高，但因粉仓内壁为钢板结构，结露问题仍没有彻底解决，后来就在粉仓内壁浇灌一层砼。由于顶棚烧裂漏风，为了防止在高温下石子钙化后体积膨胀，将外部砼胀掉。采用耐火水泥配比，并将骨料由石子改为焦宝石。由于原粉仓内壁面角度和内锥体角度太小。原煤粉仓吸潮管出口与粗粉分离器入口的煤粉管道相接，因系统负压小，易被沉积的煤粉堵塞。为了提高其负压，现已将吸潮管出口从粗粉分离器入口管道改接到排粉机入口管道上，出口负压由3.0kPa 提高到7.0kPa。在多次粉仓爆炸时均未打开，加之防爆门铁皮经常腐蚀漏风，难以起到防爆门的作用，现已全部用重力(翻版)式入孔门代替，采用铝板结构和黄砂密封，效果良好。控制好磨煤机出口温度，防止含水分过大的煤粉进入粉仓。定期降粉位，防止煤粉长时间在仓内存留。避免输粉机内积粉，特别是临时停炉，一定要烧空或密封粉仓，防止自燃。

综上所述，了确保燃煤锅炉机组的安全、正常运行，应该做好电厂制粉系统的防爆设计，同时尽可能提高运行操作水平，消除制粉系统运行过程中爆炸、自燃等安全隐患，提高制粉系统运行的安全可靠性。

参考文献：

［1］金辉． 电站锅炉煤粉制备与计算［M］． 北京:中国电力出版社， 2019．