一起磨煤機爆燃導致鍋爐MFT的分析與應對措施

袁吉勇

（廣東省粵電集團沙角C電廠，廣東 東莞 523900）

沙角C電廠安裝有3臺2100t/h亞臨界、一次中間再熱、四角雙切圓燃燒、強制循環汽包爐，采用露天布置，系ABB-CE公司產品。1996年投產后，經多年運行經驗積累及技術改造，故障停爐次數大大降低，但近年來電廠發生數起磨煤機內部及磨煤機風道爆燃事件，尤其是2016年5月7日#1爐B磨爆燃導致鍋爐MFT。針對此次磨煤機爆燃事件，本文將進行深入分析探討，并提出防止鍋爐制粉系統著火爆炸的技術措施。

1 制粉系統概況

鍋爐采用中速磨煤機、冷一次風正壓直吹式制粉系統，它是由原煤倉、電子稱重式給煤機、磨煤機、一次風機、密封風機以及煤粉管道組成。配置密封風機，解決了正壓系統密封問題，其氣源來自冷一次風。磨煤機裝有蒸汽滅火系統，可防止磨煤機內部積粉燃燒。

具有一定粒度的原煤由原煤倉經給煤機送入HP983中速碗式磨煤機中碾磨，同時由冷一次風送至三分倉再生式空氣預熱器加熱的熱風，經一次風熱風道送入磨煤機中，供干燥原煤并攜帶碾磨的煤粉到煤粉分離器中進行分離。細度合格的煤粉隨干燥氣流（即一次風）直接經煤粉燃燒器噴嘴送入鍋爐爐膛燃燒，一臺磨煤機的4個出粉管對應向燃燒器同一層4個一次風噴嘴供粉。經分離器分離下來的不合格的粗粉，再返回磨煤機重復碾磨。混雜在原煤中的難以碾磨的石子煤（黃鐵礦、石塊等雜質的總稱）從磨碗邊緣溢出后，由于其質量和體積較大，因而逆熱空氣流向，穿過葉輪裝置掉入下部側機體中，被刮板清除進石子煤排出口，排離磨煤機。

磨煤機前的冷、熱一次風道上分別裝有調節門和截止門，調節磨煤機出口溫度和進入磨煤機的一次風總流量。磨煤機出口煤粉氣流溫度超過93．3℃時，熱風截止門自動關閉。

2 故障分析

2.1 磨煤機爆燃理論

煤粉和空氣的混合物在適當的濃度和溫度下會發生爆炸。影響煤粉爆炸的因素有：煤的揮發分含量、煤粉細度、水分，氣粉混合物的溫度和濃度及含氧量等。一般情況下，顆粒越細小，揮發分含量及發熱量越高，含粉濃度越接近爆炸濃度（大約1．2～2．0kg煤粉/m3空氣），含氧濃度越大，爆炸的可能性越大。實踐證明：當煤粉的Vdaf＜10%或顆粒大于100微米時，煤粉幾乎不會發生爆炸；對溫度小于100℃、含粉濃度避開了爆炸濃度或含氧濃度小于15%～16%的煤粉氣流，也基本上不存在爆炸的危險。

磨煤機發生爆燃的三個必備條件：足夠的可燃物及氧量；可燃物與空氣形成爆炸物并達到爆炸濃度的范圍；足夠的點火能源。因此，所有運行的磨煤機當煤粉/空氣的濃度在爆炸極限范圍內時，都可能存在爆燃隱患。在理論上控制煤粉/空氣間的比例可有效的抑制磨煤機爆燃的可能性。

2.2 事件經過

2016年5月7日晚上，#1機組AGC運行，負荷630MW，A、B、C、D、E五臺制粉系統運行，每臺磨的給煤量約50t/h（80%給煤率左右）。1A、1B磨煤機上的煤是煤場的混煤，揮發份約30%，煤比較濕（風門開度判斷），磨煤機出口溫度為70℃左右；1C、1D、1E磨煤機上的煤是“山優煤”，運行參數正常。20：41，爐膛壓力低保護動作，#1鍋爐MFT。現場檢查發現1B磨煤機熱風調門連桿變形，風道及其膨脹節無異常；內部檢查發現熱風調節擋板變形損壞。5月8日16:45，1B磨煤機熱風調門檢修工作結束。18：48， #1爐點火。5月9日02:36，#1機組重新接帶負荷。

2.3 原因分析

鍋爐MFT前2分鐘（20:39:33），1B磨煤機出現了斷煤（之前給煤量約50t/h），給煤量降為零，磨煤機出口溫度有所升高。1分鐘后給煤量上升至37t/h，此時，1B磨煤機內突然發生爆燃，一次風道壓力瞬間升高。兩臺一次風機喘振開關動作，致使一次風機RB保護動作，動葉開度強制關至25%，一次風母管壓力及流量降低并出現擾動。運行中的1A、1D、1E磨煤機率先因一次風量低依次跳閘，鍋爐燃燒不穩，最終因爐膛壓力低導致MFT動作。

2.4 歷年磨煤機爆燃統計分析

因現有的測量方式無法定量獲取磨煤機內部的爆炸濃度，濃度的控制也無有效手段，從我廠歷次出現的磨煤機內部著火及爆炸的工況（①2001年1月30日，3A磨，停給煤機后；②2002年12月10日，2A磨，給煤機跳閘一分鐘后；③2005年2月11日，2E磨，正常運行，煤揮發分極高；④2006年12月27日，2C磨，給煤機因堵煤跳閘；⑤2007年3月29日，2B磨，停給煤機后；⑥2011年1月9日，1B磨，低給煤率且一次風量不足；⑦2012年4月4日，2B磨，正常運行，石子煤多；⑧2016年5月7日，1B磨，煤濕，短時斷煤），歸納分析出以下幾種情況：第一，運行中的給煤機發生斷煤時。第二，磨煤機跳閘后重新啟動給煤機或停給煤機的過程。第三，低給煤率運行時。第四，燃用高揮發分煤種（印尼煤）時。印尼煤屬于高揮發分煤種，目前的運行控制方式已成熟，其他幾種情況屬于低給煤率或煤量出現大波動時容易達到爆燃濃度。

3 防范措施

3.1 防止制粉系統著火爆炸的技術措施

（1）根據入爐煤化驗結果，嚴格調整控制磨煤機的出口溫度在正常范圍內。當磨煤機出口溫度不正常急劇上升，經調整無效時，手動打閘給煤機，并立即投入磨煤機滅火蒸汽，關閉熱風、冷風調門，關閉熱風、冷風閘板。

（2）制粉系統啟、停時必須保證足夠的暖磨和冷磨時間且給煤率調節要平穩，禁止給煤率大幅度快速增加或減小。

（3）給煤機的給煤率發生波動或給煤機跳閘時，要嚴密監視磨煤機出口溫度，必要時立即投入磨煤機滅火蒸汽，關閉熱風、冷風調門，關閉熱風、冷風閘板，停止給煤機運行。

（4）運行中的磨煤機帶煤跳閘后，要及時查明原因，消除故障。故障消除后，應盡早啟動該磨，清空積煤。若跳閘磨煤機無法啟動，應及時安排人工清空磨煤機內的積煤。

（5）磨煤機正常停止時，要將磨煤機內的積煤走空后（磨馬達功率＜50MW，維持3分鐘）再停磨。

（6）加強石子煤斗排渣箱的檢查，磨煤機的排渣門要打開（排渣箱出渣時此門關閉），如出現渣多、無渣或冒火星的情況，應作異常情況處理，當調整后仍無效果時，應停磨檢查。

（7）加強煤場和配煤管理，防止因原煤倉中煤過濕導致落煤管堵煤，致使給煤機跳閘。

（8）及時檢查發現制粉系統的泄漏點，通知檢修，并做好相應的防護措施。

（9）及時檢查發現制粉系統管道、風道上的積粉、漏油，及時清理。

（10）原煤倉二氧化碳滅火系統應可靠備用，停爐前應將原煤倉燒空。

3.2 摻燒印尼煤的注意事項

煤粉爆炸性與揮發分含量的近似關系如下：Vdaf(%)＜ 6．5，極難爆炸；6．5 ＜ Vdaf(%)＜ 10，難爆炸；10＜Vdaf(%)＜25，中等爆炸性；25＜Vdaf(%)＜35，易爆炸；Vdaf(%)＞35，極易爆炸（灰分高于40%的煤按其揮發份所定的爆炸性降一個等級）。

印尼煤高水分、低灰分、低硫分、高揮發分等特性。次煙煤發熱量為5700～7200kcal/kg，揮發分為37%～42．15%，硫分0．1%～0．85%；褐煤發熱量為4345～5830kcal/kg，揮發分為 24．1% ～ 48．8%，硫分 0．1% ～0．75%。因而印尼煤具有很強的爆炸傾向性。

經多年運行經驗總結，沙角C電廠目前燃用印尼煤的運行控制方式已比較成熟，除須遵守3．1中所列技術措施外，還應注意以下事項：第一，摻燒印尼煤的磨煤機出口溫度設定并控制在較低水平（55～60℃之間）。第二，控制磨煤機入口一次風溫小于200℃。第三，摻燒印尼煤的磨煤機停運過程中，控制入口一次風溫盡可能低后，手動停運給煤機，再進行磨煤機吹掃。第四，控制所上印尼煤原煤倉煤位小于70%。

4 結語

燃煤電廠磨煤機爆燃是一個比較現實的問題，由于其影響因素復雜、過程突發、破壞力大，會造成設備損壞、機組失穩跳閘甚至人員傷亡。我廠經過統計分析，找到了磨煤機爆燃發生的規律性。運行人員執行上述防爆措施后，我廠至今未發生類似的事故，證實其是有效的、可靠的。

[1]葉江明主編．電廠鍋爐原理及設備(第二版)[M]．北京：中國電力出版社，2007．

[2]全國勘察設計注冊工程師公用設備專業委員會秘書處編． 全國勘察設計注冊公用設備工程師動力專業執業資格考試教材(第三版)[M]．北京：機械工業出版社，2017．