摘要：某电厂600MW机组磨煤机加装动态分离器后频繁发生爆燃事故，严重威胁了机组的安全运行。详细介绍了磨煤机的改造情况，并分析了磨发生爆燃的现象、原因，提出相应的防范措施及改造方案。
关键词：磨煤机；动态分离器；爆燃；出口温度；措施
因煤炭市场变化，电厂用煤的热值低于设计煤种，燃煤量大幅度上升，磨煤机出力成为影响机组出力的瓶颈。为达到经济高效且低NOx排放，更多的发电企业选择对现有的磨煤机加装动态分离器。旋转煤粉分离器因其性能优良、调节方便等诸多优点，已成为目前在役的主流煤粉分离设备[1]。广东某厂600MW机组磨煤机为HP963-1003型中速磨煤机，掺烧煤种为塔山烟煤、印尼褐煤，分仓上煤，2014年该厂为一台中层磨加装了动态分离器，但使用效果不理想，多次发生爆燃，严重威胁机组的安全运行。磨爆燃原因是静叶片下端固定板处存在积粉，该厂对静叶片下端固定板进行切除，以消除积粉,但切除后带来了另一个后果，静态叶片无法保位，叶片乱排，煤粉不经静叶片而短路直接经动态叶片，局部区域煤粉浓度落入危险浓度，引起爆燃的风险很大，特别在燃用褐煤时，磨爆燃问题始终未得到根治。
1系统介绍
1.1动态分离器工作原理
常规的静态离心式分离器在R90=15%以下时，挡板的开度很小，此时对煤粉的分离主要靠的是碰撞分离。这种碰撞分离效率较低，大量合格煤粉被带回磨内重新研磨，大大降低了磨煤机的研磨效率。动态旋转分离器依靠强大的离心分选力，可以分选出很细很均匀的煤粉(R90可达5%，煤粉均匀性指数n可达1.55)，这种方法可以将合格的煤粉分离出去，不合格的煤粉送回磨继续研磨，使磨效率大大提高。
1.2动态分离系统流程
一次风从磨碗下部进入，和煤粉混合在一起，气流携带着煤粉冲击磨煤机的静叶片，颗粒小的煤粉逗留在气流中继续流向动叶片，大颗粒煤粉则回至磨碗被进一步碾磨，由此形成初级分离。在动叶片处，转子利用离心力会阻止较大颗粒通过，使其返回磨碗进一步碾磨，形成第二级分离，而细度合格的煤粉则可以通过转子排出磨煤机。
2事故分析
2.1磨爆燃有如下主要特点：
1）燃用褐煤的情况下极易发生爆燃。
2）爆燃时最明显的现象是出口温度剧烈变化（上涨），由于磨发生爆燃时出口温度上涨迅猛，一般从正常55℃到保护跳闸值110℃少则十几秒多则几十秒，即使运行人员及时发现异常，也没有足够的时间抢救磨煤机。
3）静叶片处存在积粉现象，静叶片下端水平支撑板处。为消除积粉，该厂对静叶片下端水平固定板进行切除，切除后积粉问题基本得到解决。
4）由积粉引起爆燃的隐患虽然消除，但磨爆燃的情况并未得到解决，静叶片下端水平固定板切除后静叶片无法保位，叶片乱排，煤粉有短路现象。
2.2爆燃原因分析
1）褐煤的特性是：热值低，挥发分高，水分高，属于易爆燃的煤种。由于印尼煤最大的特点是挥发份很高，燃煤容易着火、自燃，因此在燃用印尼煤时，很可能发生煤场自燃、制粉系统着火等问题[2]。
2）动态分离器设计不合理，回粉锥上端与静叶片下端是由环形的水平支撑板相连接，环形水平支撑板起到固定静叶片的作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆煤粉流在经过静叶片后，进行初级分离，合格煤粉继续流向动叶片，大颗粒煤则在重力作用下回落，这些大颗粒煤粉中的大部分将沿着回粉锥滑落至磨碗被进一步碾磨，而一小部分缺乏下落的动力，滞留在水平板上。积粉逐渐释放出挥发分，特别印尼褐煤挥发分较高，遇到局部风粉浓度落入爆燃区间时，极易引起爆燃。
3）静叶片下端水平固定板对静叶片起到了固定叶片开度的作用。在下端水平固定板被切除后，静叶片无法保位。随着磨的运行工况发生变化，部分静叶片开度逐渐变小，煤粉流经过静叶片的阻力增大，当阻力大到煤粉动力无法克服时，煤粉流便不经静叶片而直接从经静叶片与倒锥体之间的缝隙直接流向动叶片，相当于把静叶片短路。由于煤粉与空气混合成一定浓度后就有爆炸的危险，《防止电力生产重大事故25项重点要求》中明确指出，气粉混合危险浓度为0.32-4kg/m³，最危险浓度1.2-2.0kg/m³。煤粉短路，导致磨煤机出口煤粉细度降不下来，煤粉均匀性也变差,局部气粉浓度落入爆炸区间。
3预防措施
3.1防爆然改造
1）增加磨出口温度变化率快联锁开消防蒸汽电动门逻辑。增加磨出口温度变化率快联锁开消防蒸汽电动门逻辑，具体如下：取磨出口温度测点（三取二），出口温度向正的方向变化，变化率大于0.5℃/min，触发联锁自动打开消防蒸汽电动门，运行人员可以根据需要在DCS制粉系统画面上自主投/退该热工连锁。
2）对静叶片进行改造，消除煤粉短路隐患。为消除静叶片积粉，该厂对静叶片下端水平支撑板进行了切除，由于静叶片的静态叶片上端与磨本体只有点连接，在下端水平支撑板被切除后静态叶片无法保位，叶片乱排，导致煤粉短路。消除煤粉短路要从以下三个方面入手：第一要切断煤粉短路的途径，第二要防止静叶片乱排，第三要消除积粉隐患。基于以上几点改造方案如下：恢复静叶片下端支撑板，支撑板起到对静态叶片固定的作用，使静叶片开度均匀，防止静态叶片无法保位，叶片乱排；支撑板与倒锥体接触，封住了煤粉短路的途径，但与以往不同的是下端支撑板的结构发生了变化，改造后的静叶片下支撑板呈梯形，煤粉在经过静态叶片后分离出较粗的颗粒回下落，经过梯形布置的静叶片下端支撑板时将无处积存，消除了易积粉的缺陷。
3.2预防措施
1)启磨前投入消防蒸汽，直至煤量达30t/h以上，停磨煤量达30t/h时投消防蒸汽。整个启停磨过程中，煤量在30t/h以下应控制时间在5分钟左右。应避免磨煤量低于40t/h长期运行，适时启停磨。单烧印尼（褐）煤时，磨出口温度控制在55～60℃。加强对石子煤排放的监督，防止因石子煤排放不及时，在磨入口风道积煤造成自燃。启磨时，充分暖磨，控制暖磨速度≯3℃/min。
3）为防止发生煤粉堆积自燃，停磨煤机前应先将给煤机走空，而磨煤机应继续运转5分钟，且磨电流将至空载后再停磨煤机，磨停止运行后应对磨通风（风量不低于80t/h）冷却吹扫不少于5分钟，直至磨出口温度降至50℃以下。
4）如果磨出口温度不正常上升，立即加大煤量，开大冷风，关小热风挡板，投入消防蒸汽。若磨出口温度快速上升无法控制时，应停止磨煤机运行，先隔绝断空气5分钟，再通入消防蒸汽5分钟，将磨通风冷却至磨出口温度恢复正常。
4总结
2015年该厂对磨煤机进行防爆然改造，主要是将磨煤机静叶片的下支撑板更换为梯形板，对静叶片开度进行调整。从目前运行情况看，磨煤机运行情况良好，测量各粉管煤粉浓度均匀，未发现有明显积粉点，静叶片排列整齐，下支撑板保位效果良好，符合改造的预期目标。预防和减少制粉系统爆燃事故不仅要经常对制粉系统进行保养，消除系统积粉和煤粉浓度分配不均，还要指导运行操作人员掌握制粉系统正确的操作方法。
参考文献
[1]董标.弯扭叶片旋转煤粉分离器结构设计与分析[D].北京:华北电力大学,2013.
[2]刘洋,朱定伟,成志红,等.国产600MW超临界机组磨煤机燃烧印尼煤着火分析及改进[J].锅炉技术,2008，39（4）:68.
论文作者:邓彬彬
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：叶片论文; 煤粉论文; 磨煤机论文; 印尼论文; 浓度论文; 分离器论文; 温度论文; 《电力设备》2018年第26期论文;