HP型磨煤機著火事故原因分析

□ 蔣理想

上海電氣上重碾磨特裝設(shè)備有限公司 上海 200245

1 事故背景

由于HP型磨煤機借助具有一定溫度的干燥介質(zhì)將原煤研磨為合格的煤粉，而所碾磨的煤粉本身又具有燃燒特性，因此HP型磨煤機的著火和滅火問題特別為用戶所關(guān)心[1-2]。在實際運行過程中，由于操作人員不當(dāng)操作[3]、煤粉管道堵煤、系統(tǒng)在不穩(wěn)定工況下連續(xù)運行等原因，常常造成HP型磨煤機著火。可見，及時發(fā)現(xiàn)HP型磨煤機著火，采取正確的滅火措施，并分析HP型磨煤機著火的原因就顯得非常重要。受現(xiàn)場環(huán)境、燃用煤種、工況等諸多因素影響，HP型磨煤機著火的原因不盡相同，筆者以國外某電廠1×600 MW燃煤電站工程試運行期間HP型磨煤機的一次著火為案例，歸納HP型磨煤機著火原因的分析思路，以及預(yù)防著火的措施。

2 HP型磨煤機著火的原因

HP型磨煤機的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。綜合HP型磨煤機的運行環(huán)境條件及現(xiàn)場經(jīng)驗[4-10]，總結(jié)出HP型磨煤機著火一般都是由現(xiàn)場操作不當(dāng)引起的，具體主要有以下幾類原因。

（1）煤的溢出量過多。因過載、風(fēng)煤比不匹配、局部間隙調(diào)整不到位等原因造成煤溢出，煤的過多溢出會阻礙石子煤排出，并在側(cè)機體內(nèi)堆積起來，成為HP型磨煤機著火的原因。

圖1 HP型磨煤機結(jié)構(gòu)

（2）磨煤機在出口溫度低于或高于規(guī)定值時持續(xù)運行。HP型磨煤機在不同工況下都有一個推薦的出口溫度，只有運行在推薦的出口溫度附近，才最為安全，同時也最為經(jīng)濟。在出口溫度偏低或者偏高工況下持續(xù)運行，都容易造成磨煤機著火。出口溫度偏低，煤粉不能得到充分干燥，以至于吸附在磨煤機內(nèi)部或煤粉管中，極易將煤粉管堵塞，從而導(dǎo)致磨煤機煤粉管著火。出口溫度偏高，會使更多的易揮發(fā)可燃成分從煤中揮發(fā)出來，從而增大了煤粉著火的可能性。尤其是對于高揮發(fā)分、高水分的印尼煤而言，如果出口溫度過高，很容易造成磨煤機著火。因此，HP型磨煤機出口溫度需根據(jù)不同煤種而定：高熱值煙煤＜82℃，低熱值煙煤＜77℃，次煙煤、褐煤＜65℃，常規(guī)為77℃。對于高揮發(fā)分的印尼煤，出口溫度可稍低些，但是最低不宜低于60℃。

（3）原煤的揮發(fā)分偏高。由于煤種自身的特性，一些煤種的揮發(fā)分偏高，含有高揮發(fā)分的煤種在混合一次風(fēng)的作用下，在磨煤機的密閉機體內(nèi)反復(fù)碾磨分離，一旦溫度控制不好，就極易引起磨煤機局部著火。這類著火的特點是溫度升高快，如不能及時采取措施，可能會引起爆燃等后果。

（4）磨煤機在通風(fēng)量偏低的條件下運行。常規(guī)且比較經(jīng)濟的風(fēng)煤比值是1.5～2.5，較低的風(fēng)煤比可能造成混合一次風(fēng)的攜帶能力不足，使煤粉管中的輸送速度過慢，從而使煤粉沉積，進(jìn)而導(dǎo)致煤粉管道堵塞著火。

（5）磨煤機在投煤之前暖磨不當(dāng)。磨煤機投煤之前，尤其是新磨煤機第一次投煤之前，應(yīng)嚴(yán)格按照使用說明書的要求暖磨，推薦時間為15～30 min。在我國北方，冬季可以適當(dāng)延長暖磨時間，推薦為1～2 h。暖磨不充分，會造成煤粉吸附在磨煤機內(nèi)部或煤粉管道，從而使制粉系統(tǒng)存在著火的潛在危險。

（6）磨煤機在停機前冷卻不當(dāng)。磨煤機無論是起磨還是停磨，都要嚴(yán)格按照使用說明書進(jìn)行。如果停磨前冷卻不當(dāng)，殘煤的溫度可能高于安全極限，會增大磨煤機或煤粉管道著火的可能性。

（7）磨煤機中進(jìn)入外來易燃雜物。諸如紙片、破布、稻草、木塊和木屑等不易磨碎的易燃雜物，如果堆積在磨煤機內(nèi)錐體內(nèi)或磨煤機的其它部位，會引起著火。

3 滅火措施

由于HP型磨煤機設(shè)備自身的特殊性，其在著火前也有一些特殊跡象。通過觀察發(fā)現(xiàn)如下特殊現(xiàn)象，可以提前采取相應(yīng)措施，以避免磨煤機著火：①磨煤機出口溫度無故迅速升高；②磨煤機或煤粉管道油漆剝落。

應(yīng)對磨煤機著火，最好的方法就是防患于未然，在其剛有著火跡象時就控制住。當(dāng)HP型磨煤機出現(xiàn)上述兩種跡象時，基本可以確定磨煤機內(nèi)部已經(jīng)著火。無論是在什么部位著火，HP型磨煤機都不能停機，在所有著火跡象清除和磨煤機冷卻到環(huán)境溫度之前，決不能打開磨煤機的檢修門。正確的處理措施為：一旦有著火跡象，關(guān)閉熱風(fēng)門擋板，全開冷風(fēng)門檔板，通入惰性氣體或消防蒸汽，并繼續(xù)以與著火時相同的給煤量向磨煤機給煤，并須小心不能使磨煤機超載。一旦出現(xiàn)超載現(xiàn)象，可適當(dāng)減小給煤量。關(guān)閉熱風(fēng)擋板通常可以滅火，如果磨煤機出口溫度繼續(xù)升高，則需要注水冷磨。在磨煤機出口溫度降低及所有著火跡象消除之前，繼續(xù)給煤和注水。待滅火后，使磨煤機停機，由人工清理殘煤，檢查設(shè)備。

4 案例分析

印尼某電廠，機組容量為1×660 MW，每臺鍋爐配六臺HP1163型中速磨煤機，五臺運行，一臺備用，設(shè)計出力為99.6 t/h，煤種為典型印尼煤。煤質(zhì)資料見表1，其中1 kcal=4 185.85 J。

表1 煤質(zhì)資料

2010年底，該機組建成試運行期間，投煤約十幾分鐘后磨煤機著火。滅火后打開磨煤機清理殘煤，再次投煤，十幾分鐘后磨煤機再次著火。在現(xiàn)場，先到煤場檢查原煤，然后進(jìn)入磨煤機內(nèi)部查看，未發(fā)現(xiàn)異常。查看現(xiàn)場試運行期間的煤質(zhì)報告（表2），發(fā)現(xiàn)實際燃用煤質(zhì)相比設(shè)計煤種，水分和揮發(fā)分明顯偏高。最后至集控室調(diào)看試運行期間數(shù)據(jù)，見表3。

以下對試運行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

（1）正式投煤運行后，冷風(fēng)門擋板一直沒有打開，即使是著火后也沒有打開。

（2）正式投煤運行后，熱風(fēng)門擋板一直處于打開狀態(tài)，開度在65%左右，即使是風(fēng)粉混合物溫度升到89.66℃，熱風(fēng)門擋板也仍然沒有變化。

表2 試運行煤質(zhì)報告

（3）從數(shù)據(jù)4到數(shù)據(jù)5短短的5 min，風(fēng)粉混合物溫度從66.12℃上升到89.66℃，而冷、熱風(fēng)門擋板在此時沒有做任何調(diào)整，磨煤機入口一次風(fēng)溫還在繼續(xù)升高。

（4）磨煤機入口一次風(fēng)溫一直沒有得到有效控制，從數(shù)據(jù)2到數(shù)據(jù)5一直都在上升，最后上升到著火前的222.66℃。經(jīng)熱平衡計算，該工況熱平衡狀態(tài)下磨煤機入口一次風(fēng)溫理論值在195℃左右，實際運行時的溫度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于這一理論值。

表3 試運行數(shù)據(jù)

綜上所述，該HP型磨煤機著火的主要原因有兩點。

（1）操作控制不當(dāng)。這是本次磨煤機著火的主要原因，造成磨煤機入口一次風(fēng)溫偏高。投煤試運行前期，冷風(fēng)門擋板一直處于關(guān)閉狀態(tài)，后期有明顯著火跡象時，沒有采取任何措施，致使磨煤機風(fēng)粉混合物溫度在短時間內(nèi)快速升高，直至著火。

（2）煤質(zhì)原因。由表2可見，實際燃用煤的水分在36%左右，揮發(fā)分在57%左右。這種高水分、高揮發(fā)分的印尼煤，本身就比較容易著火。如果在實際運行過程中經(jīng)驗不足，就更易引起磨煤機著火了。

確認(rèn)本起HP型磨煤機著火的主要原因后，可以采取對應(yīng)的預(yù)防措施。經(jīng)過與運行、控制等部門的深入溝通，結(jié)合具體煤質(zhì)報告，基于試運行前期投煤量30 t/h，制訂如下措施：將風(fēng)粉混合物溫度控制在60～65℃，將磨煤機入口一次風(fēng)溫控制在180℃，冷熱風(fēng)門擋板的操作嚴(yán)格按照使用說明書進(jìn)行。按照以上措施投煤運行2 h后，磨煤機各項運行數(shù)據(jù)均正常。此外又啟動了另一臺磨煤機，兩臺磨煤機各運行4～5 h，累計投煤量達(dá)260 t，各項運行參數(shù)均正常，部分?jǐn)?shù)據(jù)見表4。后續(xù)將以上措施推廣至該電廠的正式運行中，截至2012年6月，HP型磨煤機沒有出現(xiàn)著火事故。

表4 采取預(yù)防措施后試運行數(shù)據(jù)

5 結(jié)束語

HP型磨煤機著火的原因除煤質(zhì)因素外，還有操作控制不當(dāng)。受制于種種因素，HP型磨煤機著火不能從根本上避免。在磨煤機設(shè)計階段，設(shè)計人員已經(jīng)考慮到了這一問題，因此一旦著火，如果能及時滅火，是不會對設(shè)備本身造成損壞的。但盡管如此，還是應(yīng)當(dāng)通過采取必要措施最大程度減少磨煤機著火次數(shù)，降低磨煤機著火的危害。第一，設(shè)備運行及維護(hù)人員要熟練掌握HP型磨煤機的結(jié)構(gòu)和使用說明書，并能進(jìn)行正確的控制操作和恰當(dāng)?shù)木S護(hù)。第二，電廠相關(guān)人員要掌握常規(guī)煤種特性，最好能結(jié)合實際情況建立煤種在常規(guī)狀況下的運行參數(shù)，并將這些參數(shù)列入操作規(guī)程中來指導(dǎo)運行操作。第三，可以在磨煤機設(shè)備上安裝必要的監(jiān)測裝置，比如一氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)、惰性氣體監(jiān)測裝置等，這樣能實時監(jiān)測磨煤機火情，一旦著火就可以在短時間內(nèi)投入滅火，避免造成不必要的損失。

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