鍋爐制粉系統爆燃原因與改進分析

劉恩生

摘要：由于煤質變化，偏離設計煤種，運行參數未適時調整，分離器結構及磨損原因造成積粉，造成制粉系統爆炸。從煤質控制、運行調整和機組檢修維護、結構改進等方面進行了改進分析，避免了爆燃問題的重復發生。

關鍵詞：鍋爐;磨煤機;積粉;爆燃

中圖分類號：TM621

文獻標識碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.10.054

1 概述

制粉系統爆燃不僅導致設備的局部損壞，還可能導致電纜損壞、火災、機組停運甚至人身傷亡事故。尤其對于中速磨煤機、熱風干燥系統和高揮發份煤種的鍋爐[1]，更要高度重視制粉系統防爆問題。

2 系統和設備情況

鍋爐為高效超超臨界參數變壓直流爐，采用單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、運轉層以上露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構Ⅱ型鍋爐。制粉系統采用冷一次風正壓直吹式，設有兩臺50%容量的動葉可調軸流式一次風機，提供一次熱、冷風輸送煤粉。采用兩臺動葉可調引風機和兩臺動葉可調送風機。每臺鍋爐配有6臺中速輥式磨煤機，型號為ZGM133G，抗爆能力按0.35 MPa設計，采用動態分離器，煤粉細度R90-5% - 18%。燃用設計煤種時，5臺磨運行，1臺磨備用。設計煤種采用神華煤，燃用煤種為煙煤。鍋爐點火及助燃采用0號輕柴油。煤質分析數據見表1。

3 事件經過

3.1 第一次爆燃

機組負荷760 MW，負荷穩定，A、B、C、E、F磨煤機運行，監盤發現E磨煤機El、E2粉管風速在6- 30 m/s之間跳變，就地巡檢發現E磨煤機El、E2粉管均分器處冒煙。E磨煤機停運后就地檢查發現El、E2均分器芯體均流層上部有明顯積煤現象，芯體出口處有燃燒后的琉璃狀焦塊，判斷均分器芯體積煤自燃。

3.2 第二次爆燃

C磨運行，CI粉管隔離，監盤發現CI粉管出口溫度指示為90℃，停止C磨運行，CI粉管進行充惰，CI粉管出口溫度開始下降。CI粉管出口溫度由135℃降至96.7℃，且趨勢趨于平緩，判斷粉管內部已滅火，檢查C磨煤機消防蒸汽投入正常后，對C磨CI粉管進行單粉管通風吹掃，逐漸開大冷風調門，當CI粉管風速達到22 m/s時，發現CI粉管風速發生大幅波動（10 - 50 m/s），CI風粉混合溫度快速上升（由97℃升至112℃），判斷CI粉管發生爆燃。

4 原因分析

煤質方面，燃用煤種揮發分較高，化驗煤種干燥無灰基揮發分，兩次爆燃前分別為39.04%和41.95%，空干基全硫3.7%，煤質指標偏差大。高揮發分煤種積煤后極易造成自燃，磨煤機分離器出口溫度控制較高，加劇、加快了該煤質揮發分析出速度和自燃速度。

積粉方面，因均分器本身結構設計原因，均分器出口存在擴容現象，風速下降。均分器芯體均流層通道窄、變向后局部存在渦流，粉管BSOD門彎頭后水平段連續經過3個彎頭，在局部低風速下易積粉、積煤。以C磨爆燃為例，關閉CI粉管BSOD后，水平段所積煤粉產生自燃現象，在粉管通風后粉堆內部火星漏出，在CI粉管風速升高時，超過理論煤粉沉降風速值（18 m/s）后，一次風攜帶粉管及磨內大量煤粉，加之磨內高揮發分煤種析出的揮發分，在煤粉濃度達到臨界爆炸濃度時，發生瞬間爆燃。

根據電站鍋爐《電站磨煤機及制粉系統選型導則》（ DIIT466-2004），煤的燃燒特性、磨損性、爆炸特性等因素發生變化，制粉系統運行工況發生變化，或系統的風速和風壓發生變化，積粉點更容易積粉，爆炸可能性更高[2]。

5 改進措施和對策

5.1 做好入廠、入爐煤煤質控制

加強人廠煤的煤質管理，從源頭把好煤質人廠關，控制原煤采購指標，接近設計煤種，盡量避免高干燥無灰基揮發分煤種摻人人廠煤中。做好原煤摻配摻燒調度工作，對于高揮發分的煤種，與低揮發分煤種做好摻配，控制摻配后干燥無灰基揮發分接近設計值，且不能大幅度變化。

5.2 加強制粉系統的運行管理

燃用高揮發分（干燥無灰基揮發分）大于等于38%的煤種，控制磨煤機出口溫度不超過75℃。控制磨煤機粉管風速25 - 32 m/s。

盡量縮短制粉系統充惰時間。啟動制粉系統時，磨煤機通人一次風前，在BSOD關閉狀態下，投入消防蒸汽5min，再進行暖磨通風啟動;消防蒸汽備用期間執行好疏水工作，確保良好備用。

執行好粉管測溫定期工作。利用紅外成像儀測量粉管溫度發現，運行磨粉管溫度大于磨煤機出口溫度5℃，及時降低磨煤機出口溫度，確認是否積粉自燃。嚴格監視停運磨粉管溫度不得高于70℃。所有均分器加裝進出口差壓測點，制粉系統粉管支管加裝溫度測點，并引入DCS，運行人員加強監視，發現差壓異常變化時，現場確認是否積粉自燃。

5.3 加強制粉系統設備維護

對結構進行改進，對均分器進、出口加裝手孔門。利用機組檢修機會，消除設備磨損缺陷，增加對均分器的檢查清理項目，定期檢查均分器內部防磨陶瓷的完整性，發現防磨陶瓷脫落或損壞后進行更換或使用耐磨料修補。檢查均分器，測量均分器通風道間隙，不能超過原始值的土lO%，否則進行修復或更換。

機組檢修后進行粉管可調縮孔經風量（風速）標定確定開度后，機組運行中原則上不允許進行調整。

參考文獻：

[1]文漢英.電站鍋爐制粉系統的防爆措施[J].內蒙古電力技術，1996（3）：2-8.

[2]國電熱工研究院.DL/T466-2004電站磨煤機及制粉系統選型導則[S].出版社不詳，2004.