引言
我電廠超臨界直流鍋爐在投產(chǎn)后多次發(fā)生制粉系統(tǒng)爆炸著火，不僅造成制粉系統(tǒng)管道損壞，而且嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此有必要全面分析制粉系統(tǒng)爆炸原因，避免類似事件再次發(fā)生。
1、鍋爐簡(jiǎn)介
我廠鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行本生直流鍋爐，由鍋爐廠有限責(zé)任公司引進(jìn)三井巴布科克能源公司(Mitsui Babcock Energy Limited)技術(shù)生產(chǎn)。
1.1鍋爐煤質(zhì)
鍋爐燃煤設(shè)計(jì)煤種為神府東勝煤（神華煤），校核煤種1為混煤，校核煤種2為大同煤。實(shí)際人廠主要煤種有伊泰、神華、大同和中煤，按照煤系劃分，伊泰和神華屬于神華系列，大同和中煤屬于大同系列。近期由于計(jì)劃煤價(jià)上漲，我廠又大量引進(jìn)褐煤加入C、D上兩層磨的奇數(shù)倉進(jìn)行摻燒。鍋爐設(shè)計(jì)燃用神府東勝煙煤、校核煤為混煤和大同煙煤，見表1。富通新能源生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1.2制粉系統(tǒng)及流程
制粉系統(tǒng)采用雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配4臺(tái)磨煤機(jī)、8臺(tái)給煤機(jī)和2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)。磨煤機(jī)為上海重型機(jī)器廠制造的BBD-4360型雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，其煤粉分離器與磨煤機(jī)直接連在一起，成為一個(gè)整體，兩端各有1臺(tái)。
單臺(tái)磨煤機(jī)最大出力80 t/h，出口煤粉細(xì)度R90為20%。給煤機(jī)為電子稱重式，最大出力90 tfh，利用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來改變出力。
制粉系統(tǒng)運(yùn)行所需要的一次風(fēng)由一次風(fēng)機(jī)提供。每臺(tái)一次風(fēng)機(jī)出口分2路，其中的一路經(jīng)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器加熱后匯入制粉系統(tǒng)熱風(fēng)母管；另一路則不經(jīng)空預(yù)器加熱直接匯入制粉系統(tǒng)冷風(fēng)母管。每套制粉系統(tǒng)分別從冷風(fēng)和熱風(fēng)母管引出一路風(fēng)冷風(fēng)和熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板后匯合成該套制粉系統(tǒng)的人口總一次風(fēng)，溫度合適的一次風(fēng)經(jīng)該套制粉系統(tǒng)的一次風(fēng)截止擋板后再分2路，分別從磨煤機(jī)兩端的一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)空心圓管進(jìn)入磨煤機(jī)簡(jiǎn)體，這部分一次風(fēng)是用來調(diào)節(jié)磨煤機(jī)的出力的，稱為雙式球磨機(jī)的負(fù)荷風(fēng)。
在磨煤機(jī)一次風(fēng)截止擋板后的2路一次風(fēng)管上，分別引出一路風(fēng)到給煤機(jī)下混料箱與原煤匯合，這路風(fēng)稱為旁路風(fēng)。其作用有2方面：①干燥從給煤機(jī)落下的原煤；②當(dāng)?shù)拓?fù)荷時(shí)通過調(diào)整該風(fēng)量來保證進(jìn)入磨機(jī)簡(jiǎn)體的一次風(fēng)的攜帶煤粉的能力。
由于制粉系統(tǒng)采用正壓的工作方式，為防止熱風(fēng)及煤粉從磨煤機(jī)中空軸動(dòng)靜部件之間的間隙處逸向大氣或污染磨煤機(jī)潤(rùn)滑油，制粉系統(tǒng)裝設(shè)專門的密封風(fēng)系統(tǒng)。為防止磨煤機(jī)大齒輪潤(rùn)滑油被泄漏的煤粉污染、保證齒輪罩內(nèi)的微正壓，每臺(tái)磨煤機(jī)還設(shè)有1臺(tái)齒輪罩密封風(fēng)機(jī)為齒輪罩提供密封風(fēng)。此外，從防止給煤機(jī)皮帶高溫老化、防止給煤機(jī)著火等角度，該系統(tǒng)還取本臺(tái)磨煤機(jī)的中空軸密封風(fēng)作為給煤機(jī)的密封風(fēng)。
由于分離器出口PC管較長(zhǎng)，為防止磨煤機(jī)PC管內(nèi)存粉造成制粉系統(tǒng)出力下降及煤粉自燃或爆破，該系統(tǒng)還設(shè)有PC管清掃風(fēng)系統(tǒng)，清掃風(fēng)取自磨煤機(jī)冷一次風(fēng)。
2、制粉系統(tǒng)爆炸著火情況簡(jiǎn)介
磨煤機(jī)發(fā)生著火或爆炸的現(xiàn)象可歸納為以下幾種情況：
1)磨煤機(jī)運(yùn)行初期經(jīng)常發(fā)生熱風(fēng)盒底部燒紅現(xiàn)象。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)盒底部有煤粉積存。磨煤機(jī)出現(xiàn)故障急停惰化后再次啟動(dòng)時(shí)發(fā)生爆炸，致使負(fù)荷風(fēng)風(fēng)道膨脹節(jié)多處損壞。
2)磨煤機(jī)正常運(yùn)行過程中分離器出口溫度突然升高，致使保護(hù)動(dòng)作磨煤機(jī)故障跳閘。后期就地測(cè)量實(shí)際溫度也同時(shí)過高，打開分離器后發(fā)現(xiàn)分離器內(nèi)錐體有煤粉著火的跡象，椎體內(nèi)部有大量煤粉堵塞在內(nèi)錐體內(nèi)部。
3)磨煤機(jī)正常運(yùn)行時(shí)PC管內(nèi)部著火。
4)磨煤機(jī)吹空停運(yùn)后，經(jīng)過一定時(shí)間PC管內(nèi)部著火。
5)磨煤機(jī)PC管長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行磨損使內(nèi)部煤粉露人PC管保溫層中自燃著火。
6)磨煤機(jī)落煤管處出現(xiàn)漏粉，長(zhǎng)時(shí)間后發(fā)生自燃。
7)磨煤機(jī)螺旋輸送器輻條全部斷裂，輸煤不暢，磨煤機(jī)在急停過程中發(fā)生爆炸。
3、制粉系統(tǒng)爆炸著火原因分析
死角隱藏的煤粉和制粉系統(tǒng)流通不暢引起的積粉為磨煤機(jī)著火的主要原因。積粉的自燃是爆炸的著火源，它是爆炸的一個(gè)非常危險(xiǎn)的因素。由于磨煤機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行，在各個(gè)死角處有積粉，長(zhǎng)時(shí)間以后，這些積粉有著火的跡象或者已經(jīng)著火，這將直接點(diǎn)燃磨煤機(jī)簡(jiǎn)體內(nèi)的煤粉，造成磨煤機(jī)由積粉自燃著火直接轉(zhuǎn)換力爆炸。
對(duì)于熱風(fēng)盒底部溫度升高超過300℃這一現(xiàn)象，經(jīng)檢查磨煤機(jī)熱風(fēng)盒底部，發(fā)現(xiàn)積存有煤粉，經(jīng)過熱風(fēng)對(duì)其加熱使其自燃著火，給磨煤機(jī)發(fā)生爆炸帶來了可能條件。在熱風(fēng)盒底部引入3根由磨煤機(jī)密封風(fēng)處引來的吹掃風(fēng)，使其死角內(nèi)部的積粉被吹走，根本的解決了熱風(fēng)盒底部積粉自燃引起磨煤機(jī)爆炸的這一故障。
分離器內(nèi)錐體和回粉管回粉不暢，是引起磨煤機(jī)著火爆炸的又一主要因素。磨煤機(jī)煤粉分離器示意圖見圖2。對(duì)于磨煤機(jī)分離器溫度突升這一現(xiàn)象，后期經(jīng)過檢查在圖2中的7和8處存在絮狀雜物致使磨煤機(jī)煤粉分離器內(nèi)部大量積粉。長(zhǎng)時(shí)間積存的煤粉經(jīng)過熱風(fēng)的加熱使其著火。當(dāng)磨煤機(jī)啟停工況劇烈變化情況下引起爆炸。
2007-12-07．磨煤機(jī)3D正常運(yùn)行過程中巡檢發(fā)現(xiàn)磨煤機(jī)3D1粉管在磨煤機(jī)分離器出口轉(zhuǎn)角彎頭處保溫?zé)梗瑴y(cè)溫達(dá)260℃。拆除保溫檢查發(fā)現(xiàn)3D1部分粉管燒紅。磨煤機(jī)停運(yùn)滅火后檢查發(fā)現(xiàn)D磨PC管內(nèi)存在大量煤粉。3D1管道是32根粉管中最長(zhǎng)的一根，其管道的末端動(dòng)能低，垂直提升段又長(zhǎng)，為煤粉的沉積提供了結(jié)構(gòu)的可能性。燃燒調(diào)整未能將此根粉管的阻力系數(shù)降低到最低，為減少煤粉的偏燒，往往外側(cè)燃燒器的一次風(fēng)速相對(duì)較低，如此導(dǎo)致同一個(gè)分離器上的4支粉管流動(dòng)阻力系數(shù)不均，按流體力學(xué)的原理分析，可知3D1粉管內(nèi)的通風(fēng)量最小，3D1粉管內(nèi)存在飄粉。如此遇到需要克服煤粉重力的地方煤粉就沉積下來了，時(shí)間久了會(huì)導(dǎo)致惡性循環(huán)，直至管道堵死。在摻燒水分大的褐煤過程中磨煤機(jī)分離器的溫度過低使磨煤機(jī)的干燥出力達(dá)不到要求，PC管內(nèi)煤粉流動(dòng)性差是引起積粉和著火的又一原因。
由于磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，部分管段磨損致使煤粉外漏積存在保溫層中當(dāng)煤粉處的溫度及氧量達(dá)到合適時(shí)即會(huì)引起煤粉的著火。
4、磨煤機(jī)防爆采取的措施
4.1設(shè)備結(jié)構(gòu)上的改造
1)調(diào)整PC管均粉孔板的孔徑改變煤粉在其內(nèi)部的流速，使其形成不了積分的條件。在PC管彎管處加裝耐磨襯板防止發(fā)生煤粉外漏自燃而引起的PC管內(nèi)部煤粉著火。在PC管上加裝流量及溫度測(cè)點(diǎn)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)堵粉及自燃現(xiàn)象。
2)盡量減少煤粉不流動(dòng)的窩穴與盲腸，如不可避免可加裝吹掃風(fēng)使煤粉不至于積聚自燃。
3)調(diào)整磨煤機(jī)分離器內(nèi)椎體與分離裝置之間間隙由原來的5 mm增加至8mm。回粉管鎖氣器更換為更可靠的形式，從而使回粉通暢，避免積粉的自燃。
4)加裝去除原煤大塊、纖維性雜物裝置。
4.2運(yùn)行及維護(hù)方面的技術(shù)措施
4.2.1維護(hù)措施
縮短磨煤機(jī)回粉管、分離器清理的時(shí)間周期。當(dāng)機(jī)組停運(yùn)磨煤機(jī)后，不論磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短均需要對(duì)磨煤機(jī)分離器、內(nèi)錐體、回粉管進(jìn)行徹底清理。制定專門的管理措施確保分離器及回粉管清理干凈不留任何容易引起堵塞的雜物。
正常運(yùn)行時(shí)測(cè)量鎖氣器與分離器之間的溫度，監(jiān)督維護(hù)單位要嚴(yán)格執(zhí)行好每天活動(dòng)。鎖氣器擋板軸不允許用玻璃水密封，保證擋板動(dòng)作靈活。
4.2.2運(yùn)行措施
在磨煤機(jī)停運(yùn)前，應(yīng)先降低入口溫度，再逐漸減少給煤機(jī)煤量，并且磨煤機(jī)降溫應(yīng)采取滑溫方式，將磨煤機(jī)系統(tǒng)熱量釋放出來后，才可將給煤機(jī)煤量減至最低，進(jìn)行吹空。磨煤機(jī)入口風(fēng)量應(yīng)控制在80%～90%額定風(fēng)量(95 t以上)。
磨煤機(jī)計(jì)劃停運(yùn)前，如果磨煤機(jī)磨制的是揮發(fā)分大的煤種，應(yīng)提前將磨煤機(jī)所對(duì)應(yīng)的原煤倉內(nèi)煤種置換為揮發(fā)分少的煤種，確保預(yù)停磨煤機(jī)磨制的煤質(zhì)的全部為置換煤種，再進(jìn)行停磨工作。
發(fā)現(xiàn)正常運(yùn)行的磨煤機(jī)回粉管、分離器、落煤管、熱風(fēng)盒底部有自燃現(xiàn)象應(yīng)采用急停惰化方式停止。
磨煤機(jī)正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)加強(qiáng)巡檢力度，就地測(cè)量各部溫度，防止煤粉外漏、積粉自燃。采取得力措施滿足磨煤機(jī)的干燥出力、制粉出力，保證煤粉的流動(dòng)性。對(duì)磨煤機(jī)PC管溫度流量加強(qiáng)關(guān)住對(duì)堵粉溫度升高要及時(shí)發(fā)現(xiàn)。控制磨煤機(jī)正常料位在400～600mm，不得>800mm運(yùn)行。磨煤機(jī)風(fēng)量應(yīng)不<91 t/h，此時(shí)風(fēng)速至少為18m/s。發(fā)現(xiàn)磨煤機(jī)熱風(fēng)盒燒紅或該處溫度異常高時(shí)，綜合磨煤機(jī)出口CO檢測(cè)值、分離器出口溫度等參數(shù)進(jìn)行判斷，若各參數(shù)或其趨勢(shì)伴隨異常，立即停磨惰化。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
啟動(dòng)備用磨煤機(jī)時(shí)，應(yīng)打通該磨煤機(jī)風(fēng)道，調(diào)整一次風(fēng)壓，開大其它運(yùn)行磨煤機(jī)風(fēng)門開度，一方面保證一次風(fēng)風(fēng)速至少為18 m/s，另一方面要防止一次風(fēng)機(jī)失速，盡可能降低因緊急停磨而對(duì)鍋爐燃燒帶來的不穩(wěn)定性。
磨煤機(jī)緊急停運(yùn)惰化后，密切監(jiān)視磨煤機(jī)分離器、熱風(fēng)盒根部、筒體各部溫度，分離器出口CO含量，根據(jù)實(shí)際情況決定再惰化時(shí)間。磨煤機(jī)分離器出口溫度降至50℃以下，各參數(shù)無明顯異常時(shí)，對(duì)該磨煤機(jī)再徹底惰化1次，打開PC閘，排出故障，方可進(jìn)行磨煤機(jī)吹空操作。
5、結(jié)論
制粉系統(tǒng)是燃煤電廠運(yùn)行維護(hù)、檢修量最大的一個(gè)系統(tǒng)，磨煤機(jī)在運(yùn)行時(shí)，保證機(jī)組穩(wěn)定，設(shè)備安全和人身安全是首要任務(wù)，控制著火爆炸是難點(diǎn)。只要運(yùn)行調(diào)節(jié)得當(dāng)、維護(hù)到位，盡量減少制粉系統(tǒng)內(nèi)部的積粉就可以減少制粉系統(tǒng)的著火爆炸。保證設(shè)備和人員安全。并且可以較大幅度地降低事故率，提高電廠的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
