论#3炉制粉系统防爆燃

论#3炉制粉系统防爆燃摘要：我厂#3炉中间仓储式制粉系统运行发生爆燃事故较为频繁，造成设备损坏，给电厂的安全经济运行造成了巨大的损失，本文针对近年来鞍山钢铁第二发电厂125MW燃煤锅炉中间仓储式制粉系统爆燃的危害性、爆燃的原理进行了阐述，提出并实践防范措施，通过理论与实践的结合，进行了有益的探讨。关键词：【制粉系统】；【爆燃】；【对策】；鞍山钢铁第二发电厂#3炉是杭州锅炉集团有限公司生产的NG－480/9.8－M型高压汽包煤粉锅炉，汽轮机是上海汽轮机厂生产的CC100－8.83/0.981/0.294型汽轮机配套，发电机是山东济南发电设备厂生产的WX212系列空冷汽轮发电机配套，制粉系统采用两套中间仓储式，煤粉细度R90为18%—22%。钢球磨煤机采用MG350/700型低速滚筒式球磨机，每套制粉系统装各一个粗粉分离器、细粉分离器、粉仓。一、制粉系统爆燃的危害性制粉系统爆燃就是煤粉爆燃，是一种压力急剧上升的燃烧过程，煤粉以一定的浓度分散在空气中，一旦遇到适当的火源，就会发生燃烧并迅速传播，导致连续不可控制的燃烧。制粉系统爆燃轻则会引起设备损坏，减少发电量，降低机组的经济性，严重时甚至造成人身伤亡事故，给社会和家庭带来灾害。二、制粉系统爆燃的定义制粉系统爆燃就是煤粉的爆燃，是一种压力急剧上升的燃烧过程，此时压力上升速度比正常燃烧要快得多。煤粉以一定的浓度分散在空气中，一旦遇到适当的点燃能，就会发生燃烧并迅速传播，导致连续不同控制的燃烧，这就是煤粉的爆燃。三、制粉系统爆燃的原理当煤粉在空气中的浓度很低或很高时，一般不会发生爆燃，同时爆燃又是燃烧的一个特例，所在爆燃过程中氧是不可缺少的，另外发生爆燃还需要有足够的点燃能，所以只有当可燃物浓度、氧浓度和点燃能这三个条件同时具备时，才有可能发生爆燃，而且这三个条件又是互相联系的。1．制粉系统爆燃的三要素（1）可燃物浓度（煤粉的浓度）；煤粉的爆燃浓度有一个范围，即存在上限浓度和下降浓度。煤粉爆燃的浓度范围与很多因素有关，如煤种、初温、初压等，对于烟煤而言，气粉混合物浓度只有在0.32-4kg/m3范围内才会发生爆燃，而浓度在1.2-2kg/m3范围时爆燃危险性最大。在现有电长锅炉制粉系统的运行过程中此条件是很容易达到的，特别是制粉系统启动或停止的过程中，煤粉浓度变化较大，存在爆燃危险性最大状况。(2）点燃能(点火能源):点燃能是爆燃的一个重要条件。点燃能的大小不仅对发生爆燃起重要的作用，而且决定了爆燃时产生的压力等级和爆燃的强度。煤粉混合物的最小、最低可爆的点燃能与很多因素有关，但主要决定煤粉爆燃反应本身活化能的大小。煤粉中掺入少量的可燃气体，会降低它的最小、最低点燃能。能量较小的火花通常不能点燃可爆性煤粉与空气的混合物，但却可以引起掺入不量可燃气体的煤粉与空气混合物的爆燃。初温和初压对点燃能的影响较明显，初温、初压越高，发生爆燃所需的点燃能就越小。在现有电站锅炉制粉系统运行中，如果某些原因导致局部存在积粉，条件合适势必会引发自燃，由于制粉系统正常运行工况的风量和煤量较大，积粉自燃的能量被携带释放，不足以形成制粉系统爆燃的点燃能，但如果工况发生变化，尤其是风量减少，会造成积粉自燃能量的聚集，形成制粉系统爆燃的点燃能。另外，如果制粉系统内部进入外来的火源，也会形成制粉系统爆燃的点燃能。（3）氧气的浓度：制粉系统中氧气来自多方面，作干燥剂的热风、冷风、烟气以及漏风、输送煤粉的气体都含有一定量的氧气。如果煤粉混合物中氧的含量不足，即使有很强的点燃源，并且可燃混合物的浓度在最佳爆燃浓度范围，也不会发生爆燃。但对于在部分电厂而言，除了燃烧褐煤的锅炉由于采用炉烟干燥，其他采用空气干燥的锅炉制粉系统的氧量都能达到爆燃的条件。2．影响自然和爆燃的主要因素根据煤粉爆燃的三要素，可分析出制粉系统中影响制粉系统爆燃的因素主要有以下几个方面。（1）挥发分：当燃料的干燥无灰基挥发分Vdaf10%时，一般没有自然和爆燃的危险。当Vdaf20%时，属于反应能力强的煤，其挥发分析出温度和着火温度较低，易自燃。因此，燃用烟煤和褐煤的锅炉制粉系统发生爆燃可能性较大，对此应特别予以注意。（2）灰分：燃料中的灰分越小，制粉系统爆燃的可能性越大。（3）气粉混合物浓度：气粉混合物浓度只有在一定的范围内才有爆燃的危险。如烟煤，气粉混合物浓度只有在0.32-4kg/m3范围内才会发生爆燃，而在1.2-2kg/m3时，发生爆燃的危险性最大。（4）干燥剂的种类:向系统的干燥剂中掺入惰性气体(如烟气、CO2、N2、水蒸汽等)，爆燃危险性就会减少。根据不同国家标准推荐的制粉系统防爆的数据，燃烧烟煤时，氧量低于14%是肯定不会发生爆燃的。（5）煤粉细度：细度愈细愈易发生爆燃。即使是易于爆燃的煤种，当粉的粒径较大通常不易发生爆燃。如：烟煤，当当量直径大于100μm时一般没有爆燃危险。（6）煤粉中水分：实践证明，煤粉中的水分也是发生煤粉自燃和爆燃的重要因素。磨制煤粉最终水分的确定是一个比较复杂的问题。水分会影响制粉系统安全、出力、燃烧、输粉等，水分高不易自燃爆燃。（7）通风量：通风条件良好时，制粉系统爆燃的危险等级会降低，当通风不良时，爆燃的危险程度会增大。（8）制粉系统末端的气粉混合物温度：气粉混合物温度只有达到着火温度时才能燃烧，而制粉系统内混合物温度远低于着火温度，因此，着火危险只有遇到火源引发才能发生。当燃混合物温度高，易导致沉积煤粉自然，从这一角度看是易发生自然燃爆。四、防止制粉系统爆燃的对策通过对制粉系统爆燃定义及爆燃三要素的分析，如果要预防制粉系统爆燃就应从爆燃三要素入手，确保爆燃三要素不同时产生就能有效预防制粉系统爆燃的发生。具体防止爆燃的方式可以从管理、定期制度，优化系统等多方面入手。下面就各个方面分别说明。首先，对设备及运行的技术问题应及时定期组织人员进行研讨，确定合理的规章制度，完善操作的合理性，避免人为事故，应充分进行事故预想，设备维护人员应职责到位。其次针对当时情况制定了临时整治措施，每班清理球磨机入口积煤、停止制粉系统运行定期清理清理分离器积粉；再次，为防治球磨机入口着火及时消灭火源，球磨机入口布置水管；其次，机组检修期间对制粉系统进行改造，集中解决制粉系统纯在的问题，完成包括再循环、防爆门位置上移、热风管路移位、取消膨胀节、安装氧量仪表在内的多项改进方案。并根据改造系统变化，制定《制粉系统运行调整方案》，组织试运行，让运行人员熟悉调整方法，人人会用；利用#3炉改造期间进步完善制粉系统，完成对球磨机入口管道角度调整、粉仓漏风防治、制粉保温修复；通过以上方案的实施，优化的锅炉制粉系统，通过长时间运行也很好的印证了方案的可行性，同时也开拓了的思路，为下步工作开展奠定了坚实基础。特别是在#3炉吸风机出口正压4700Pa的位置接两根管道（规格ф820×10）至制粉系统#3门门前，制粉系统引入烟气，用以降低风粉混合物氧浓度，降低制粉系统爆燃几率。系统形成：利用吸风机出口和球磨机入口之间压差将烟气引入制粉系统。系统简图如下：变更前系统:制粉系统#3门#1吸风机M#2吸风机至#1球磨机制粉系统#3门至#2球磨机#3脱硫塔变更后系统:制粉系统#3门#1吸风机M#2吸风机至#1球磨机制粉系统#3门至#2球磨机#3脱硫塔制粉系统#11门制粉系统#11门改造前后参数对比：试验条件：保持参数稳定，记录各参数；吸风机、送风机、给粉机、给煤机开度及转速保持不变；开#11门引入烟气，调整#1、#2、#8门；保证球磨机出口负压、温度及排粉机电流不变；3小时记录各参数。参数表：项目改造后改造前压力（汽包/主汽）MPa10.0/8.810.0/8.8主汽温度（甲/乙）℃537/534530/531炉膛出口烟温（甲/乙）℃760/752753/756排烟温度（甲/乙）℃191/176185/170烟气氧量（甲/乙）%2.5/2.63.1/3.3参烧煤气量（焦/高）m3/h4200/120002300/11500真空%91.290.2负荷MW114113排粉机电流（甲/乙）A51/5251/52制粉#1门（甲/乙）%21/2639/38制粉#2门（甲/乙）%0/066/70制粉#8门（甲/乙）%0/076/77制粉#11门（烟气）（甲/乙）%70/900/0制粉系统内氧量（甲/乙）%10/1216.9/17送风机电流甲/乙）A33.3/29.333.9/29.5烟气管道投运前#3炉制粉系统甲侧氧含量16.9%，乙侧氧含量17%；烟气管道投运后#3炉制粉系统甲侧氧含量10%，乙侧氧含量12%（制粉中含氧量低于14%，制粉系统安全），有效的防止制粉爆燃。按照每年#3炉#1、2制粉系统减少爆燃各3次计算，每次恢复制粉系统的检修时间平均为30小时，每小时影响负荷65000kw，电价0.2元/kw，每年可为厂创造经济效益=65000kw/h×30h×3×0.2元/kw×2=2340000元；设备费和安全费无法估量（每次爆燃情况不一样）作者简介：黎已原，男，大学，技术员，2005年毕业于沈阳工程学院，后就读于辽宁科技大学热能动力专业，参加工作后从事锅炉、除灰专业的检修工作，在鞍山钢铁第二发电厂担任锅炉、除灰专业检修专工，在锅炉、除灰专业检修方面积累了丰富的工作经验。