國華呼貝電廠褐煤中速制粉系統(tǒng)防爆技術(shù)研究及對策

陳福春

內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司 內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021025

國華呼貝電廠兩臺600MW超臨界直流鍋爐采用長春發(fā)電設(shè)備總廠生產(chǎn)的MPS212HP-Ⅱ型中速輥式磨煤機。每臺爐共設(shè)7臺磨煤機，滿負(fù)荷時6臺運行、1臺備用。設(shè)計燃用煤種為寶日希勒礦揭煤，該煤種屬于高揮發(fā)分（高達(dá)46%）、易燃易爆煤種，自國華呼貝電廠機組投產(chǎn)運行以來制粉系統(tǒng)先后發(fā)生三次爆炸，嚴(yán)重威脅著機組的安全穩(wěn)定運行[1]。

1 鍋爐設(shè)備簡介

國華呼貝電廠2×600MW超臨界機組鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的超臨界褐煤鍋爐，鍋爐型號HG-1913/25.4-HM15型，單爐膛，一次中間再熱、墻式切圓燃燒、平衡通風(fēng)、緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)П型燃煤鍋爐。相關(guān)數(shù)據(jù)如表1、2所示。

表1 燃料特性

2 褐煤中速制粉系統(tǒng)煤粉爆炸的原因分析

影響煤粉氣流爆炸的原因很多，主要有煤粉的揮發(fā)分、灰分、水分的含量及煤粉細(xì)度、煤粉氣流的溫度、含粉濃度、含氧濃度等。一般情況下，煤粉氣流的溫度越高，含粉濃度越接近危險濃度（1.2-2.0㎏/m3），含氧濃度越大，發(fā)生爆炸的可能性也越大。

煤的揮發(fā)分的高低對制粉系統(tǒng)的爆炸起著決定性的作用。煤的揮發(fā)分越高，制粉過程中可燃性氣體析出的越多。研究表明，當(dāng)燃料的干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf＜10%時，一般沒有自燃和爆炸的危險。對于Vdaf＞37%的褐煤，煤粉著火溫度較低，所需的點火能量較小，極易自燃爆炸。國華呼貝電廠燃用的寶日希勒礦褐煤揮發(fā)份高達(dá)46%，屬于高揮發(fā)份煤種，所以極易發(fā)生爆炸。

3 褐煤中速制粉系統(tǒng)煤粉爆炸研究

現(xiàn)列舉兩件國華呼貝電廠制粉系統(tǒng)爆炸實例，并進行分析研究。

3.1 2號鍋爐2G磨煤機爆炸分析

事故經(jīng)過：2013年03月02日01：40，國華呼貝電廠2號機組負(fù)荷340MW，2A、2B、2C、2E、2G磨煤機運行，總煤量230t，協(xié)調(diào)投入。01：40因降負(fù)荷，進行2G磨煤機停運操作，逐漸將該磨煤量降至30t/h，關(guān)閉2G給煤機上插板，01：422G給煤機皮帶走空后，停止2G給煤機運行，關(guān)小2G磨煤機熱風(fēng)調(diào)節(jié)門，全開2G磨煤機冷風(fēng)調(diào)節(jié)門，磨煤機入口溫度逐漸由327℃開始逐漸開始下降，磨煤機分離器出口溫度逐漸上升至70℃，01：442G磨煤機分離器出口溫度70℃逐漸上升至75℃，磨煤機入口溫度逐漸降至317℃，01：452G磨煤機突然發(fā)出一聲巨響（爆炸），2號爐膛瞬間變正壓達(dá)+580Pa，2G磨煤機出口溫度開始迅速上漲，立即停運2G磨煤機，全關(guān)相應(yīng)風(fēng)門擋板，投入2G磨煤機消防蒸汽[2]。

原因分析：

（1）在爆磨之前排放石子煤中帶有大量火星，這些磨煤機內(nèi)存在大量自燃煤粉成為本次爆炸的點火源。

（2）沒有先用冷風(fēng)將磨煤機分離器出口溫度降至60℃以下、入口溫度降至250℃以下，再停止磨煤機運行。

（3）煤量降低速度過快、幅度過大（由30噸直接降至0噸），致使磨煤機出口溫度大幅上升，難以控制。

（4）沒有及時投入消防蒸汽惰化。

3.2 2號鍋爐2C磨煤機爆炸分析

事故經(jīng)過：2014年8月13日，國華呼貝電廠2號機組負(fù)荷400MW，18：482C給煤機跳閘，2C磨煤機出口溫度開始上升，立即派巡檢就地檢查，此時磨煤機出口溫度快速升至72℃，18：492C磨煤機發(fā)出一聲巨響（爆炸），爐膛負(fù)壓瞬間達(dá)到+530Pa，磨煤機出口溫度急劇上升，立即全關(guān)2C磨煤機熱風(fēng)調(diào)門，全開冷風(fēng)調(diào)門，投入2C磨煤機蒸汽消防，及時停止2C磨煤機運行。

原因分析：

（1）斷煤后，投入消防蒸汽不及時。

（2）斷煤后，沒有及時開啟冷風(fēng)擋板、關(guān)閉熱風(fēng)擋板，控制磨煤機出口溫度。

4 褐煤中速制粉系統(tǒng)煤粉防爆對策

防止制粉系統(tǒng)爆炸的手段很多，如設(shè)法避免或消除煤粉的沉積、限制或控制煤粉氣流的溫度和含氧濃度、消除明火等等，但在實際操作中這些要求太籠統(tǒng)，不具體，針對性、可操作性不強。根據(jù)我廠制粉系統(tǒng)實際狀況和爆炸經(jīng)驗，我廠總結(jié)出一套與我廠高揮發(fā)分褐煤相適應(yīng)且行之有效更嚴(yán)格更具體的褐煤中速制粉系統(tǒng)防爆的對策，具體介紹如下：

（1）提高監(jiān)盤質(zhì)量，磨煤機正常運行時嚴(yán)格控制分離器出口溫度不超過75℃，當(dāng)溫度升至80℃時必須緊急停止運行（設(shè)有跳閘保護）。

（2）磨煤機正常運行中，如發(fā)生斷煤故障時，要立即投人消防蒸汽(我們已在邏輯上設(shè)置了斷煤自動投入的功能)，并在斷煤時立即開啟冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板、關(guān)閉熱風(fēng)擋板以降低分離器出口溫度（我們已在邏輯上設(shè)置了斷煤時冷風(fēng)檔板自動全開、熱風(fēng)擋板自動全開的功能）。

（3）定期檢查給煤機清掃鏈?zhǔn)欠褶D(zhuǎn)動，不得單純以盤面指示燈為依據(jù)。

（4）磨煤機運行中，給煤量不可過低，當(dāng)煤量過低時，應(yīng)根據(jù)情況相應(yīng)減少風(fēng)量盡量保持煤粉濃度不落入爆炸極限內(nèi)（我廠已設(shè)置了風(fēng)量自動跟蹤煤量的自動邏輯功能），低負(fù)荷要減少磨煤機運行臺數(shù)，絕對避免低負(fù)荷下多臺磨煤機方式運行。

（5）開啟磨煤機入口插板前，應(yīng)先將對應(yīng)的冷、熱風(fēng)調(diào)節(jié)門關(guān)閉，待入口插板打開后再緩慢開啟冷、熱風(fēng)調(diào)門，避免發(fā)生先開調(diào)節(jié)門再開入口插板引起磨煤機內(nèi)快速通風(fēng)升溫，造成爆炸。

（6）在啟動磨煤機前，必須先投入消防蒸汽進行充分惰化，直至磨煤機啟動后煤量達(dá)到10t/h時方可退出（此方法有別于其它電廠，比其它電廠晚退出）；停運磨煤機前，當(dāng)煤量降至10t/h時投入消防蒸汽，停磨5min后再退出消防蒸汽（此方法有別于其它電廠，比其它電廠早投入）。

（7）啟動磨煤機和停止磨煤機前，投人消防蒸汽時，必須就地確認(rèn)消防蒸汽是否確已打開并充分通汽。

（8）啟動磨煤機前必須先充分布煤后再降磨輥，防止磨輥與磨盤碰撞產(chǎn)生火花。

（9）停磨時，必須先用冷風(fēng)將磨煤機入口溫度降至250℃以下、出口溫度降至60℃以下，方可停運，否則不得停磨。

（10）遇有磨煤機啟動時，應(yīng)加強對一次風(fēng)壓與各運行磨煤機風(fēng)量的監(jiān)視，防止自動跟蹤不及時，造成一次風(fēng)總管壓力波動過大及各磨煤機風(fēng)量變化過大，開啟磨煤機風(fēng)門時要緩慢，避免快速通風(fēng)。

5 結(jié)語

褐煤中速正壓直吹式制粉系統(tǒng)的爆炸風(fēng)險較大，實踐證明，通過針對褐煤水分大、揮發(fā)分高等特點對制粉系統(tǒng)的影響入手，對制粉系統(tǒng)操作的各個環(huán)節(jié)進行防爆控制是防止制粉系統(tǒng)爆炸的有效措施。國華呼貝電廠對高揮發(fā)分褐煤中速制粉系統(tǒng)防爆技術(shù)的研究探索成功，為其它采用褐煤中速制粉系統(tǒng)的電廠提供了有益的經(jīng)驗借鑒，意義深遠(yuǎn)、重大[3]。