燃煤機(jī)組磨煤機(jī)的爆燃及控制預(yù)防措施

摘要：由于燃煤具有高揮發(fā)分、易燃、易爆的特點(diǎn)，并且熱風(fēng)溫度達(dá)到一定溫度即會表現(xiàn)出較強(qiáng)的著火傾向，容易引起制粉系統(tǒng)自燃和爆炸，印度ADANI項(xiàng)目7號機(jī)組制粉系統(tǒng)曾多次發(fā)生爆燃事故，造成設(shè)備損壞和嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失通過研究分析，提出制粉系統(tǒng)運(yùn)行操作中預(yù)防爆燃措施，并在磨煤機(jī)及制粉系統(tǒng)中補(bǔ)充完善防爆邏輯，對預(yù)防和消除爆燃取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：燃煤機(jī)組；磨粉機(jī)；制粉系統(tǒng)；爆燃事故；爆炸原因；預(yù)防措施 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TK223 文章編號：1009-2374（2016）34-0184-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.089

磨煤機(jī)的爆燃是燃煤機(jī)組運(yùn)行中的較大事故，由于燃煤具有高揮發(fā)分、易燃、易爆的特點(diǎn)，并且熱風(fēng)溫度達(dá)300℃即表現(xiàn)出較強(qiáng)的著火傾向，容易引起制粉系統(tǒng)自燃和爆炸。印度ADANI項(xiàng)目在試運(yùn)中曾發(fā)生磨煤機(jī)爆燃，造成工期延誤、設(shè)備損壞等。該項(xiàng)目為5×660MW超臨界燃煤機(jī)組，機(jī)組配套制粉系統(tǒng)采用上海重型機(jī)器廠HP1203磨煤機(jī)。本文通過對該項(xiàng)目磨煤機(jī)爆燃現(xiàn)象的研究分析，提出制粉系統(tǒng)運(yùn)行操作中預(yù)防爆燃措施，并在磨煤機(jī)及制粉系統(tǒng)中補(bǔ)充完善防爆邏輯，對預(yù)防和消除爆燃取得了良好效果。

1 事故經(jīng)過

2011年10月26日，印度ADANI項(xiàng)目#7機(jī)組在負(fù)荷530MW穩(wěn)定運(yùn)行，機(jī)組協(xié)調(diào)控制投入。A、B、C、E、F磨煤機(jī)投入運(yùn)行，給煤機(jī)煤量分別為在59.4t/h、57.4t/h、58.2t/h、56.8t/h、56t/h。17時(shí)05分21秒F給煤機(jī)出口插板門關(guān)閉，聯(lián)跳F給煤機(jī)。17時(shí)06分14秒熱風(fēng)調(diào)門開始由30%關(guān)至0%，用時(shí)20s。在熱風(fēng)調(diào)門關(guān)閉，冷風(fēng)調(diào)門全開時(shí)，1至4號角風(fēng)速分別為35m/s、31m/s、31m/s、32m/s。17時(shí)06分39秒在集控室聽到一聲巨響，鍋爐火焰電視顯示爐膛內(nèi)火焰猛烈抖動后恢復(fù)正常，運(yùn)行人員手動關(guān)閉熱風(fēng)調(diào)節(jié)門，全開冷風(fēng)調(diào)節(jié)門。17時(shí)07分36秒F磨煤機(jī)出口溫度高至95℃跳閘。運(yùn)行人員將機(jī)組協(xié)調(diào)控制切至手動，調(diào)整風(fēng)煤比，穩(wěn)定機(jī)組負(fù)荷320MW，派人去現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)F磨煤機(jī)爆燃。

圖1 F磨煤機(jī)爆燃的曲線圖

爆破后的現(xiàn)象如下：（1）F制粉系統(tǒng)爆燃，造成熱一次風(fēng)入口膨脹節(jié)破裂，風(fēng)道防爆門爆開；（2）檢查F磨煤機(jī)發(fā)現(xiàn)：F2、F3煤粉管道各一個(gè)彎頭破裂，F(xiàn)2在鍋爐2號角煤粉管水平段與垂直段轉(zhuǎn)向彎頭處破裂，F(xiàn)3在鍋爐4號角煤粉管水平段轉(zhuǎn)向彎頭處破裂，兩個(gè)彎頭都掉落在17m平臺上嚴(yán)重變形；（3）F磨煤機(jī)入口熱一次風(fēng)關(guān)斷門因氣源管斷裂，就地遠(yuǎn)方均無法操作，熱一次風(fēng)關(guān)斷門無法關(guān)閉，漏出的熱一次風(fēng)吹到附近的電纜橋架上，威脅電纜安全，機(jī)組于20時(shí)04分解列停機(jī)。

2 事故原因分析

記錄查取情況：17時(shí)05分21秒F給煤機(jī)出口插板門關(guān)閉（F給煤機(jī)出口電動門經(jīng)查看操作記錄，沒有DCS發(fā)出關(guān)閉指令，可能為就地操作關(guān)閉或繼電器誤動作。當(dāng)天為印度節(jié)假日，現(xiàn)場人員稀少，可排除有人就地操作）；根據(jù)鍋爐燃用煤質(zhì)，冷風(fēng)量不足，不能有效控制磨煤機(jī)出口風(fēng)溫。

處理方式分析：給煤機(jī)跳閘以后，運(yùn)行人員沒有及時(shí)投入磨煤機(jī)消防蒸汽。

F制粉系統(tǒng)由于給煤機(jī)跳閘造成磨煤機(jī)內(nèi)煤粉濃度短時(shí)間內(nèi)迅速升高，磨煤機(jī)內(nèi)部有明火或熱風(fēng)道入口有雜物著火引爆煤粉，引起制粉系統(tǒng)爆燃，F(xiàn)給煤機(jī)出口擋板異常關(guān)閉引起整個(gè)系統(tǒng)擾動是本次事故的誘因。

爆燃機(jī)理分析，制粉系統(tǒng)爆炸的三要素：（1）制粉系統(tǒng)內(nèi)部有雜物燃燒產(chǎn)生明火或引燃的煤粉；（2）制粉系統(tǒng)內(nèi)部有合適濃度的煤粉；（3）制粉系統(tǒng)內(nèi)部有充足的氧量。

在本次事故過程中，制粉系統(tǒng)斷煤后，DCS系統(tǒng)指令磨煤機(jī)熱風(fēng)門快速關(guān)閉瞬間，造成磨煤機(jī)內(nèi)煤粉濃度瞬間迅速上升，達(dá)到爆炸濃度；制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)風(fēng)門維持一定開度，有合適的氧量滿足制粉系統(tǒng)爆破；在磨煤機(jī)入口風(fēng)道處，有雜物自燃，消防蒸汽管道進(jìn)入磨煤機(jī)盲管處存在積粉自燃，制粉系統(tǒng)內(nèi)煤粉相互運(yùn)動摩擦產(chǎn)生靜電火花以及磨輥與進(jìn)入磨煤機(jī)的金屬雜物摩擦產(chǎn)生機(jī)械火花，制粉系統(tǒng)內(nèi)死角積粉造成自燃，石子煤和刮板碰撞產(chǎn)生的火花等。

3 預(yù)防措施

（1）對每天入爐煤化驗(yàn)，依據(jù)煤質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果來優(yōu)化調(diào)整運(yùn)行工況；（2）制粉系統(tǒng)消防蒸汽要保證長期熱備用狀態(tài)，蒸汽消防系統(tǒng)疏水保持常開，確保蒸汽消防系統(tǒng)內(nèi)無積水。在磨煤機(jī)DCS系統(tǒng)總畫面添加消防蒸汽投入快捷鍵，并對相關(guān)邏輯進(jìn)行改進(jìn)，當(dāng)磨煤機(jī)出口溫度達(dá)到65℃時(shí)，磨煤機(jī)出口溫度高報(bào)警，當(dāng)達(dá)到70℃時(shí)，消防蒸汽自動投入。另外，當(dāng)給煤機(jī)停運(yùn)、磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，自動投入消防蒸汽，優(yōu)化制粉系統(tǒng)消防蒸汽投用模式，完善運(yùn)行操作規(guī)程，確保制粉系統(tǒng)無爆燃現(xiàn)象；（3）根據(jù)機(jī)組負(fù)荷情況對原煤倉進(jìn)行上煤，停爐時(shí)必須燒空原煤倉的存煤，如果煤倉內(nèi)有長時(shí)間的存煤，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)測原煤倉溫度，發(fā)現(xiàn)原煤倉溫度升高、冒煙應(yīng)及時(shí)投入二氧化碳或噴水滅火；（4）磨煤機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，其出口風(fēng)粉混合物溫度保持在60℃～65℃，定期排放石子煤，降低引發(fā)火源的可能性。建立健全反事故預(yù)案，提高風(fēng)險(xiǎn)防范意識和事故處理能力。加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)和消缺，及時(shí)處理各種異常，不留安全隱患，確保熱工測點(diǎn)的準(zhǔn)確性，以便于監(jiān)視和調(diào)整。為保證F給煤機(jī)出口電動門工作可靠性，更換新的繼電器。機(jī)組試運(yùn)期間，各崗位運(yùn)行人員配置齊全，能滿足現(xiàn)場需要。調(diào)試根據(jù)主蒸汽溫度，灰、渣含碳量調(diào)整煤粉細(xì)度；（5）如果磨煤機(jī)停運(yùn)超過1天，則通知專業(yè)清空給煤機(jī)內(nèi)存煤；如果該制粉系統(tǒng)停運(yùn)預(yù)計(jì)超過5天，則必須清空原煤倉；（6）為防止磨石子煤斗積存的煤粉在石子煤排放時(shí)造成爆燃，磨煤機(jī)石子煤在磨啟動時(shí)滅火蒸汽投入后進(jìn)行石子煤的排放操作。

4 防止制粉系統(tǒng)爆燃的注意事項(xiàng)

為防止制粉系統(tǒng)爆燃，啟、停制粉系統(tǒng)及其正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)如下：

4.1 啟動前檢查

4.1.1 制粉系統(tǒng)滅火蒸汽應(yīng)良好備用，自動疏水器工作正常，保持手動疏水門全開，并保證磨煤機(jī)滅火蒸汽過熱度，避免磨煤機(jī)防爆門起爆。

4.1.2 制粉系統(tǒng)啟動前應(yīng)保證磨煤機(jī)內(nèi)部及煤粉管道內(nèi)無存煤。

4.1.3 磨煤機(jī)有關(guān)儀表已調(diào)試完畢，標(biāo)定完成，所有測點(diǎn)傳動已完成，CO分析儀測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

4.1.4 正確監(jiān)視入爐煤煤質(zhì)，每班定期必須有入爐煤化驗(yàn)報(bào)告。嚴(yán)格控制入廠煤揮發(fā)分含量。當(dāng)入廠煤揮發(fā)分含量超過40%時(shí)，嚴(yán)禁進(jìn)入爐膛，必須摻配。入爐煤揮發(fā)分含量38%～39%時(shí)，磨出口溫度控制在57℃～60℃，嚴(yán)禁超過65℃，煤粉細(xì)度控制在R90為30%±1。

4.1.5 磨煤機(jī)入口冷、熱風(fēng)門及熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板必須可靠好用，如果漏風(fēng)較大，在熱風(fēng)門及擋板全關(guān)狀態(tài)下，磨出口溫度達(dá)60℃，應(yīng)處理正常后方可投入磨煤機(jī)運(yùn)行。

4.1.6 應(yīng)避免將自燃的煤上到原煤倉，并且有計(jì)劃上煤和燒煤，防止存煤過長產(chǎn)生自燃，定期檢查原煤倉、給煤機(jī)、磨煤機(jī)外觀的溫度，發(fā)現(xiàn)自燃現(xiàn)象后及時(shí)匯報(bào)處理。

4.2 磨煤機(jī)正常運(yùn)行中的監(jiān)視

4.2.1 運(yùn)行人員正確監(jiān)視磨煤機(jī)的電流、進(jìn)出口差壓（2.5～3.5kPa）、磨煤機(jī)出口溫度控制在60℃～65℃，進(jìn)口混合后一次風(fēng)溫不大于270℃，如果冷風(fēng)量不足時(shí)，可適當(dāng)提高一次風(fēng)壓力。

4.2.2 在煤量正常時(shí)，監(jiān)視磨煤機(jī)各粉管風(fēng)速30m/s

以上，煤量較低時(shí)，各粉管風(fēng)速不得低于27m/s。

4.2.3 由專人定期監(jiān)測每臺磨煤機(jī)煤粉細(xì)度并形成書面文件做好臺賬，避免由于煤粉細(xì)度過細(xì)增加爆炸幾率。

4.2.4 根據(jù)不同的給煤量，磨煤機(jī)對應(yīng)的各參數(shù)，運(yùn)行人員應(yīng)嚴(yán)格按照磨煤機(jī)廠家提供的風(fēng)煤配比曲線調(diào)整。注意各臺運(yùn)行磨煤機(jī)的運(yùn)行參數(shù)的對比，根據(jù)電流、差壓判斷磨出力大小，并調(diào)整合適煤量運(yùn)行，控制煤粉細(xì)度R90在30%左右。

4.2.5 加強(qiáng)磨煤機(jī)就地的巡查次數(shù)。巡操員在就地巡查時(shí)，除了檢查運(yùn)行磨煤機(jī)聲音有無異常、有無異常振動外，重點(diǎn)檢查石子煤倉料位、溫度是否正常，如發(fā)現(xiàn)料位高或石子煤倉溫度高，立即匯報(bào)運(yùn)行監(jiān)盤人員并聯(lián)系處理，防止運(yùn)行時(shí)間過長引起石子煤排放管堵塞使之冒煙著火。經(jīng)處理30分鐘仍然無效，則停運(yùn)該磨煤機(jī)。

4.2.6 加強(qiáng)對給煤機(jī)的檢查，防止給煤機(jī)內(nèi)積粉燃燒。

4.2.7 正常運(yùn)行中磨煤機(jī)出現(xiàn)漏粉現(xiàn)象，及時(shí)通知處理并清理積粉，防止積粉自燃或引起粉塵爆炸。

4.2.8 運(yùn)行中的磨煤機(jī)一旦內(nèi)爆，必需立即停磨并通入消防蒸汽，直到磨內(nèi)部各著火點(diǎn)完全熄滅，待磨溫度下降到60℃以下。檢查清理混合風(fēng)進(jìn)口的積煤以及各粉管可調(diào)縮孔處積煤，還有磨煤機(jī)各部是否損壞，待各部位修復(fù)后才允許重新啟動。

4.2.9 當(dāng)磨煤機(jī)出口溫度上升至70℃，立即開啟消防蒸汽，檢查是否因給煤機(jī)出口落煤管堵塞造成，還是煤量少引起，并立即調(diào)整冷熱風(fēng)配比，控制磨出口溫度。當(dāng)磨煤機(jī)出口溫度上升至80℃時(shí)全開冷風(fēng)調(diào)節(jié)門，關(guān)閉熱風(fēng)調(diào)節(jié)門。當(dāng)磨煤機(jī)出口溫度繼續(xù)上升至100℃或運(yùn)行中磨煤機(jī)快速上升至95℃，則立即停運(yùn)磨煤機(jī)，連鎖關(guān)閉冷、熱風(fēng)隔絕門、密封風(fēng)門，待磨出口溫度下降至60℃后，關(guān)閉磨出口門。

4.3 磨煤機(jī)啟動過程中的注意事項(xiàng)

4.3.1 磨煤機(jī)啟動前（磨煤機(jī)出口門、密封風(fēng)門、給煤機(jī)密封風(fēng)門及出口門關(guān)閉），投入消防蒸汽，控制磨煤機(jī)出口風(fēng)壓不超過0.1MPs。

4.3.2 磨煤機(jī)啟動時(shí)投入順控啟動制粉系統(tǒng)，磨出口溫度要緩慢提高設(shè)定溫度，防止磨熱風(fēng)擋板自動大幅開大，同時(shí)注意其他制粉系統(tǒng)的溫度、風(fēng)量及風(fēng)壓變化情況。造成磨煤機(jī)溫升過快，并嚴(yán)格控制磨入口混合一次風(fēng)溫不大于270℃，嚴(yán)格控制磨煤機(jī)暖磨時(shí)的出口溫度不得大于60℃。

4.3.3 觀察給煤機(jī)啟動后，注意保證本層制粉系統(tǒng)點(diǎn)火能量（臨層煤量或者輕重油槍投入），投入消防蒸汽小于5分鐘，注意總煤量、主汽溫度、壓力、各管壁溫度大幅上升。

4.4 磨煤機(jī)停運(yùn)過程注意事項(xiàng)

4.4.1 逐漸降低將要停運(yùn)的給煤機(jī)煤量的同時(shí)，必須適當(dāng)提前降低磨煤機(jī)的出口溫度，控制磨入口混合一次風(fēng)溫在250℃以下，防止由于磨內(nèi)煤量減少使出口溫度升得太高出現(xiàn)爆燃。當(dāng)給煤機(jī)煤量降至最低煤量前，必須將磨出口溫度降至50℃方允許停磨。停運(yùn)投入順控步序，投入順控時(shí)必須保證本層點(diǎn)火條件滿足，如果無點(diǎn)火條件時(shí)，投入輕、重油以滿足點(diǎn)火能量，必須嚴(yán)格避免由于點(diǎn)火條件喪失造成磨跳閘情況的發(fā)生。順控停運(yùn)磨時(shí)注意總煤量變化、汽壓、汽包虛假水位等參數(shù)的調(diào)整，嚴(yán)格杜絕因?yàn)橥Ｄピ斐傻臋C(jī)組停運(yùn)。

4.4.2 磨煤機(jī)停運(yùn)后，檢查給煤機(jī)皮帶上已無煤且將磨內(nèi)積粉已排空，否則為避免給煤機(jī)和磨內(nèi)積存煤粉引起爆炸，必須全面清理積煤。

4.4.3 如果磨煤機(jī)停運(yùn)后，其出口溫度>50℃，則需開磨煤機(jī)冷風(fēng)入口隔絕檔板及冷風(fēng)調(diào)節(jié)門，如果由于熱風(fēng)擋板內(nèi)漏嚴(yán)重，使磨煤機(jī)出口升得過高，則要開啟冷風(fēng)擋板與磨煤機(jī)出口擋板以降低磨內(nèi)的溫度。

4.4.4 制粉系統(tǒng)事故情況下的防爆：（1）當(dāng)CO分析儀CO含量高報(bào)警；（2）給煤機(jī)斷煤或堵煤；（3）給煤量降至10T/h以下；（4）磨出口分離器跳閘；（5）磨煤機(jī)跳閘；（6）磨煤機(jī)出口溫度大于70℃；（7）給煤機(jī)跳閘；（8）給煤機(jī)出口門關(guān)閉。

上述情況發(fā)生時(shí)，說明磨內(nèi)的氣粉混合物濃度、氣粉溫度和氧氣濃度發(fā)生了急劇變化，達(dá)到或即將達(dá)到煤粉爆炸的邊界條件，根據(jù)蒙德拉項(xiàng)目的實(shí)例，必須連鎖投入磨的滅火蒸汽，以蒸汽充滿磨機(jī)形成磨內(nèi)的惰性氣體環(huán)境，完全隔絕煤粉爆炸發(fā)生的必然條件之一（氧氣充足），以期最大限度地保護(hù)人員和設(shè)備安全為根本目的。

5 結(jié)語

該項(xiàng)目磨煤機(jī)經(jīng)常爆燃主要原因是印尼煤揮發(fā)分太高，磨煤機(jī)出口溫度高造成的，后來經(jīng)過一系列的控制措施后至今未發(fā)生磨煤機(jī)爆燃的現(xiàn)象。可見煤質(zhì)揮發(fā)分的高低和磨煤機(jī)出口溫度是影響磨煤機(jī)爆燃的主要原因，以后在運(yùn)行過程中采取有效的軟件和硬件措施，加強(qiáng)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，來保證制粉系統(tǒng)運(yùn)行的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定，為保障機(jī)組的運(yùn)行提供有力保障。

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作者簡介：張學(xué)明（1980-），男，山東梁山人，青島華豐偉業(yè)電力科技工程有限公司助理工程師，研究方向：電建工程調(diào)試和性能試驗(yàn)。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）