摘要：制粉系统是火力发电厂燃煤锅炉的主要运行系统之一，其运行的安全可靠性和经济性直接影响到锅炉机组的安全可靠性和经济性。制粉系统发生爆炸，既造成设备严重损坏，增加了检修人员的劳动强度和维护费用，又严重威胁人身及电厂生产的安全，还对生产环境造成严重污染。鉴于这种情况，经过调研和查阅资料，对其爆炸原理、设计方案、运行操作调整等方面进行了分析，结合我厂实际中间仓储式制粉系统发生过的问题，提出相应的防范措施，并在实际运行中取得了较好成效，制粉系统爆炸事故明显减少，同时产生了较大的经济效益和社会效益。
关键词：制粉系统；爆炸；防范措施
我厂大唐淮南田家庵发电厂目前有两台320MW发电机组，锅炉型号为上海锅炉厂生产的SG-1025/17.5-M系列锅炉，锅炉型式为亚临界压力、一次中间再热、控制循环汽包炉，布置型式采用单炉膛Π型，平衡通风，四角同心反切园燃烧，摆动燃烧器调温，固态机械排渣，全钢架、悬吊式、露天布置，制粉系统采用中间仓储式乏气送粉方式，每台锅炉配备四台DTM350/600型钢球磨煤机，四台排粉机出口至磨煤机进口加装再循环风管。四台磨煤机对应四个原煤仓，两台磨煤机合用一个粉仓。自锅炉投产以来，前后发生过几次粉仓温度异常升高超过规定要求的现象，#5炉也发生过影响比较大的粉尘爆炸事故，对设备造成了不同程度的损坏。中间仓储式制粉系统结构相对复杂，在运行中由于运行操作调整、设备缺陷、煤种、煤质的变化的影响，易发生制粉系统爆炸事故，不同位置的着火点，引起的爆炸造成的影响和损失也不同，大部分制粉系统爆炸都会影响设备的正常运行，增加检修工作量，威胁人身安全，影响经济指标，严重影响电厂的安全经济运行。特针对中间仓储式制粉系统进行分析，结合自己平时多年工作经验进行总结，希望对同类型机组同行有所借鉴。
一、煤粉一般性质
1.煤粉的形状：由钢球磨煤机磨制出的煤粉经过粗粉分离器将较大不合格的煤粉分离通过回粉管送回磨煤机，分离后的煤粉通过细粉分离器进行收集送入粉仓存放。一般要求煤粉细度在500um以下（20~50um较多），我厂要求煤粉细度R90≤25%，R200≤5%。煤粉由尺寸不同、形状不规则的颗粒所组成。
2.煤粉的密度：煤粉密度较小，新磨制的煤粉堆积密度大约为0.45~0.5吨/立方米，贮存一定时间后堆积密度为0.8~0.9吨/立方米。
3.煤粉的流动性：刚磨制的煤粉有较强的吸附空气的能力，煤粉颗粒表面包附着空气膜，使得煤粉之间不直接接触，它的流动性很好，就像流体一样很轻易在管道内输送，干煤粉疏松性好，轻轻堆放时的自然倾角为25~30度。
4.煤粉的爆炸性质：当煤粉在空气中达到一定浓度，在外界高温、碰撞、摩擦、振动、明火、电火花的作用下会引起爆炸，爆炸后产生的气浪会使沉积的粉尘飞扬，造成二次爆炸事故，煤粉爆炸后不仅产生冲击波伤人和破坏建筑物，同时产生大量的一氧化碳，使人中毒死亡。
5.影响煤粉爆炸的因素：高挥发份、过细的煤粉细度、煤粉浓度、雾状气粉混合物的含氧浓度及其温度、流速、湿度等。高挥发份的煤粉易自燃自爆，煤粉浓度在1.2~2公斤/立方米范围内为爆炸危险浓度，输粉气流的含氧浓度（体积比）降低到15%~16%时一般不易引起爆炸。
二、制粉系统爆炸原因分析
从历次爆炸后的现场情况看，引爆点主要在轻易长期积煤或积粉的位置，这些位置主要有磨煤机入口积煤，粗粉分离器或木柴分离器积粉自燃，磨再循环管积粉自燃，细粉分离器水平段入口管积粉等。根据制粉系统的运行工况和爆炸情况分析，主要原因如下。
1.煤粉细度、风粉浓度及燃煤成分。煤粉爆炸的前期往往是自燃。一定浓度的风粉气流吹向自燃点时，不仅加剧了自燃，而且会引起燃烧，而接触到明火的风粉气流随时都会产生爆炸。造成流动煤粉爆炸的主要原因是风粉气流中的含氧量，煤粉细度，风粉混合物的浓度和温度。煤粉越细，与空气接触的表面积越大，爆炸的危险性就越大。粗煤粉爆炸的可能性相对要小。近期燃煤价格下滑，我厂购入的部分煤质较好，挥发份可能超过设计煤种，也是引起爆炸的原因之一。
2.磨煤机入口积煤自燃。磨煤机处积煤多发生在磨煤机入口上部管道上，热风管道接口处以及空心轴颈斜管上，有的进入入口防爆门处，在此处开有三个孔分别与回粉管，再循环管和防爆门连接。从一侧过来的热风与对应的风粉形成涡流，从给煤机落下来的湿煤就被冲击并被粘在开孔上方管道的内壁上，防爆门处或粘在空心轴斜管上，有时也会落入热风接口管内。运行中人工无法清除此处的积煤，同时从预热器来的二次风温高达300度以上，在制粉系统停止运行后，由于磨煤机入口风门不严，漏过的热风使磨煤机入口处温度达100度以上，很轻易将入口处的积煤引燃，燃烧的煤进入磨煤机就会引起爆炸。有的磨煤机入口不光滑或来煤过潮，也会造成积煤着火。
3.粗粉分离器或木柴分离器内部积粉自燃。粗粉分离器中积粉部位主要为折向挡板（主要为杂草或轻质杂物）和细粉内锥体下部和固定帽锥之间的环形缝隙。木柴分离器中积粉部位主要在非工作侧格栅上，当原煤中杂质较多时，大量的杂质被阻断在木柴分离器顶部格栅处，在运动至非工作侧无风压区或运行人员活动木柴分离器上部重锤时，大量杂物落到非工作侧格栅上，如不及时清理会造成非工作侧格栅堵塞，少量同杂物一同落下的煤粉无法通过格栅回到工作回路中，慢慢在格栅上部堆积造成积粉。
4.热风门内漏引起积粉自燃。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆制粉系统在启停过程中热风门操作频繁，故热风门磨损较为严重。同时由于热胀冷缩原理及热风门传动机构易发生故障导致运行中磨煤机热风门在停磨后存在关不严缺陷，此缺陷在运行中无法消除，以致于磨煤机在停运后仍有热风内漏，造成磨煤机入口处存煤自燃，再次启动制粉系统时引起爆炸。
5.粉仓漏风和系统漏风发生的自燃现象。粉仓为钢板焊接的倒方锥体结构。因季节和制粉系统内介质温度变化的影响，粉仓钢板伸缩性大，结合面处可能存在漏风现象，致使积粉自燃温度上升。吸潮阀开启时粉仓负压较大也会导致不严密处向粉仓内部漏风，引起积粉自燃。
6.运行人员操作不当。制粉系统运行中磨煤机出口温度控制不好频繁超温。球磨机的运行调整属于变工况运行，在煤可磨性系数、热风温度、原煤水份、给煤机下煤情况等因素发生变化时如不及时进行调整，极易导致磨煤机出口温度超限导致煤粉爆炸。在制粉系统停运过程中未按照规定时间进行余粉抽尽（一般抽粉时间需要5~10分钟）造成制粉系统内余粉浓度过大，在停止制粉系统后沉积在管道下部缓慢氧化自燃，再次启动磨煤机进行通风时会使自燃的煤粉扬起，温度适当时会引起爆炸。抽粉过程中提前关闭磨再循环挡板导致煤粉在再循环管弯头处沉积，造成积粉自燃进而引发爆炸。
三、制粉系统爆炸的防范措施
1.防止磨煤机入口积煤。磨煤机入口积煤主要是湿煤在气流冲击下粘上去的。不论制粉系统在运行中还是在停止时，都有可能将积煤引燃。目前我们处理磨煤机入口积煤的方法主要根据积煤的位置，在给煤机下煤口处积煤可以人工打开给煤机下煤口处挡板人工清理，如果在运行中进行清理由于磨煤机进口存在负压人工清理有一定风险；如果在磨煤机进口斜管积煤只有将磨煤机停运后人工打开挡板进行清理，而且要做好安全防范措施，防止在打开挡板时自燃的积煤遇到空气爆炸引起人身伤害。运行中防止磨煤机入口积煤的方法有：①控制来煤水份，防止来煤过潮在管壁粘积②运行调整中适当提高磨煤机进口负压③加装磨煤机噪音信号检测，如发现磨煤机进出口压差过大且磨煤机内煤量较少时基本判断有积煤现象，通过加大磨煤机进口负压等操作进行调整，如果无效停磨换风后进行人工清理。
2.对粗粉分离器及木柴分离器进行改进。对粗粉分离器的细粉内锥体下部和固定帽锥之间的环形缝隙进行调整，消除杂物停留的因素，定期打开检查孔检查内锥体锥形帽上部积粉情况并进行调整；检查折向挡板上部的杂物情况，发现杂物及时清理干净。要定期清理木柴分离器上部挡板附着的杂物，运行人员在运行中要及时检查并清理杂物格栅上部杂物，防止格栅堵塞。
3.消除热风挡板内漏。加强设备检查及维护，当发现热风门关不严或关不上时应及时联系检修人员处理，必要时可关闭磨煤机入口总风门隔绝挡板，防止热风漏入制粉系统。停炉后对热风挡板调整时也应根据热态金属膨胀后进行校验，防止热态膨胀后挡板打不开或者严重内漏。
4.加强粉仓的密封。①对粉仓与厂房结合部位进行胶合并定期检查，发现漏风处及时消除，防止粉仓漏风。②运行中控制粉仓粉位在正常范围内并定期执行降粉制度。③检查各吸潮阀动作是否正常，制粉系统停运后吸潮阀应能自动关闭，防止空气经吸潮阀漏入。④运行调整时严格控制磨后温度不低于65度，同时检查系统是否存在漏风点，防止煤粉温度过低过潮在粉仓内棚结。
5.加强煤粉细度的调整。在保证煤粉经济细度的前提下，根据运行中煤粉采样的细度和挥发份进行折向门开度调整，使R90维持在25%上限运行。运行操作调整中应及时根据煤质变化情况，调整系统通风量，保持煤粉细度在规定范围内。
6.加强煤质分析工作。①运输人员应及时根据煤质情况做好原煤掺混工作，防止煤质出现大幅度变化。②煤质报告应及时送交值长，以便针对燃煤特性调整磨煤机出口温度，控制风粉混合物的温度，调节合理的煤粉细度。③原煤在进入制粉系统前要清除内部杂物，尤其是轻质杂物，防止制粉系统出现故障。
7.加强运行治理。①制粉系统停运时要先关闭给煤机下煤闸板让余煤跑尽，调整冷热风量进行抽磨，一般抽粉时间5~10分钟，尤其锅炉大小修前要将制粉系统内余粉抽尽。抽粉过程中不要将磨再循环挡板关完，防止煤粉在再循环管弯头处沉积。②启动磨煤机之前换风要平缓，换风过程中要严格控制磨后温度在规定范围内。③定期进行备用给粉机切换，防止给粉机长期停运上部煤粉积粉自燃。④定期检查制粉系统各防爆膜有无破损漏风现象，及时消除漏风缺陷。⑤运行中严格控制磨煤机出口温度不超过规定范围，发现断煤后及时处理，空磨运行时间不超过5分钟。⑥运行中严格按照定期工作的要求分别对各粉仓降粉，如粉仓温度较高，降粉后恢复时应适当降低磨后温度或用输粉机从其他制粉系统输送煤粉，必要时打入二氧化碳进行上部空气隔绝⑦定期清理木柴分离器及木屑分离器，保证制粉系统运行畅通。⑧正常运行中，煤粉仓粉位应控制保持在3～6米之间，并随时注意粉位情况及各点粉仓温度的变化，同时每小时要抄录一次，杜绝发生空仓或满粉现象。
8.加强制粉系统检修工作中“两票”和动火工作票的正确执行，杜绝检修时外来火源进入制粉系统。对于煤仓、粉仓等一级有限空间作业前要制定有限空间作业措施票，保证检修人员安全。
四、取得成效
经过各项预防措施的认真执行，我厂煤粉仓温度明显下降，基本控制在70度以下，保障了粉仓安全。制粉系统爆炸事故近两年也很少发生，同时也产生了较大的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]大唐淮南田家庵发电厂【集控运行规程】（2015版）
[2]丁立新【电厂锅炉原理】（第2版）2008.07.01
[3]丁崇功【工业锅炉设备】2009.02.01
[4]电业安全工作规程（热力和机械）2011.01.14
论文作者:熊勇
论文发表刊物:《电力设备》2016年第17期
论文发表时间:2016/11/10
标签：制粉论文; 煤粉论文; 系统论文; 磨煤机论文; 挡板论文; 温度论文; 杂物论文; 《电力设备》2016年第17期论文;