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

(中南電力設計院,湖北武漢 430071)

貯煤筒倉的安全性能關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稀釋和置換可燃氣體。分析了電廠筒倉安全惰化保護系統的配置及運行情況,為電廠筒倉安全惰化保護裝置設計和應用提供參考。

貯煤筒倉;揮發分;惰化介質;防爆設施

1 筒倉安全惰化保護系統

1.1 系統組成

筒倉安全惰化系統主要組成部分有: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,系統采用了鎖、充、換三合一自動惰化保護技術。筒倉安全惰化保護系統工作原理是利用惰性氣體置換筒倉內易燃、易爆的氣體,使筒倉內的燃源降到最低,從而有效地防止筒倉發生爆炸,保護了筒倉的安全。

1.2 工作流程

筒倉安全惰化保護系統的具體過程就是圍繞鎖氣、充氣、換氣三等級實現。鎖氣是在筒倉下部出煤口設置氮氣噴氣器,當系統檢測到筒倉產生初級報警信號時,用氮氣鎖住環狀出煤口,從而阻止空氣由出煤口向儲煤層滲透。充氣是當系統檢測到筒倉產生高級報警信號時,充氮系統根據煤的高度自動向煤層間斷或連續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。換氣是當系統檢測到筒倉產生高級報警信號時,氮氣置換系統自動開始運行,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。

采用經處理的煙氣置換筒倉空間內的空氣和可燃氣體,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,每座筒倉設置 8臺充氣器,可根據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%,煙氣惰化置換系統設有煙氣制備處理設施,將煙氣冷卻、除濕。經冷卻除濕處理后的煙氣溫度≤20℃,濕度≤4%。

1.3 系統氣源

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、經常或間斷運行的條件。系統配備高純度氮氣連續制備裝置,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燃燒的特點。主要設備: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 系統特點

筒倉安全惰化保護系統具有以下特點:結構簡單,操作方便,易維護;惰性氣體來源廣、經濟性好,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,安全系數大;具有環境保護功能,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,筒倉安全惰化系統是處于待機狀態,當出現下列情況時自動啟動安全惰化保護系統:筒倉靜止儲煤 72 h以上或發現自燃傾向和異常,系統開始向煤層間斷充氮氣,抑制和延緩自燃的發生;筒倉發現自燃傾向和異常,且向煤層間斷充氮氣后未能抑制和延緩自燃的發生,有繼續發展趨勢時,系統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。惰化保護系統運行時,應切斷空氣炮電磁閥。

1.6 注意事項

筒倉安全惰化保護系統運行維護注意事項:進入制氮室前,應適當通風并測試氧濃度;氮氣儲氣罐屬壓力設備,不得承受過度外力作用或沖擊;設備維護區域必須實施隔離,維修惰化保護系統裝置之前應釋放所有管道和容器中的壓力,相連的氮氣管道應關閉或斷開;應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;筒倉監測系統長時間未報警,為加強設備的維護保養,在夏季設備應每周運行一次,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,應觀察壓差指示器,查看濾芯污染程度,當壓差達到設定值報警時應立即更換濾芯,只要有一級更換;其他三級必須一起更換。每班應檢查冷干機的出口溫度,正常應為 25～30℃;冬季在環境溫度低于 0℃時,應開啟伴熱帶,以保護膜組不被凍壞;在系統需要運行時,應先將熱風幕打開,預熱 5min,以確保潤滑油可以正常工作;各個下面設有排污的罐裝置應即時排水;氧分析儀應經常校準。

2 應用實例

2.1 江蘇利港發電廠三、四期工程

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

筒倉安全監測系統包括:溫度監測系統、可燃可爆氣體監測系統、煙霧監測系統和料位監測系統。安全監測系統能反映出每個筒倉內煤層的溫度、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,設計煤種為 65%～75%的陜西黃陵煙煤與 25%～35%的河南貧煤混合。為適應電廠設計煤種要求,在煤場后設置 3個直徑16m筒倉作為混煤設施,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備。

西塞山電廠二期工程筒倉安全惰化保護系統主要依據美國 NFPA68/69技術和標準并結合國內外一些比較成熟的惰性氣體制備技術設計。由于西塞山電廠二期工程的煤種屬性及存貯時間,3座筒倉設置了 1套惰化保護系統,每座筒倉設有溫度監測傳感器、可燃氣體監測傳感器、一氧化碳監測傳感器、煙氣監測傳感器、筒倉防爆裝置等。惰化保護系統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。惰化保護系統設備使用方便無人值守,設有智能定期系統自檢熱機功能,無污染排放,并可實現遠程自動控制。

3 結語

筒倉安全惰化保護系統在電廠成功應用,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控制系統有效地完成了電廠筒倉防爆系統的實時監控,從而保證了筒倉系統自身的安全穩定運行,為電力生產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測系統的開發[J].電力科學與工程,2008,24(9):63-64.

[2]楊麗娟.輸煤程控系統與簡倉安全監測系統的整合[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設計工作。E-mail:donglihua@csepdi.com