防止制粉系統爆燃的全自動滅火裝置在超超臨界鍋爐的應用

姚友工，胡木林，江 永，陳韶華，張家寬，王 碩

(華能海門電廠，廣東 汕頭 515132)

華能海門電廠4×1 036 MW機組鍋爐型式為高效超超臨界參數變壓直流爐、對沖燃燒方式、固態排渣、采用單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、露天布置、全鋼構架、全懸吊結構Π型鍋爐。每臺鍋爐配置6臺由上海重型機械廠生產的HP1203/Dyn中速磨煤機。鍋爐燃燒設計煤種為神府東勝煙煤，校核煤種1為50%神府東勝煙煤+50%澳大利亞蒙托煤，校核煤種2為晉北煙煤。

受煤炭市場變化影響，電廠一直燃用非設計煤種，近年來大量燃用易燃易爆的印尼煤，燃用比例達到了85%以上，對制粉系統安全運行造成嚴重威脅，先后發生過磨煤機爆燃事件，造成磨煤機入口一次風管爆燃、煤粉管著火等安全事件。

1 技術方案

1.1 磨煤機消防蒸汽系統汽源及系統優化

制粉系統根據鍋爐燃用煤種設置了消防滅火蒸汽系統，汽源為采用機組4抽供汽的輔汽汽源，壓力1.1 MPa，溫度達到了320℃以上，溫度偏高，接近了燃用印尼煤析出揮發分的最低燃點，在應用極易造成二次爆燃，雖然系統也設置了降溫降壓系統，但是投運降溫需要時間，無法滿足實際快速投運控制爆燃需要[1-3]。為確保安全，通入磨煤機消防蒸汽溫度宜控制在160～200℃之間較為安全。

1.1.1磨煤機消防蒸汽汽源的選擇

機組設置的8級抽汽參數會出現壓力過高或蒸汽溫度過高，無法滿足磨煤機消防蒸汽需要。在使用中需降溫降壓后方能使用，同時高品質蒸汽的使用也是一種不節能的選擇[4-5]。

通過分析，除氧器壓力在機組日常40%～100%出力調峰過程中，除氧器壓力0.4～1.0 MPa，溫度在150～180℃之間滑壓運行，并且除氧器運行中就是在飽和溫度下運行，分析各參數可滿足磨煤機消防蒸汽系統所需參數要求。因此，采用在除氧器汽側排氣管上接出一路汽源并入磨煤機消防滅火系統使用，原消防滅火蒸汽系統仍作為備用系統。

1.1.2消防蒸汽系統的優化

原設計磨煤機消防滅火系統存在設計安裝不合理形成系統死角積水，造成日常磨煤機運行中石子煤帶水、投運滅火蒸汽時實際為噴水無法排除空氣滅火等隱患，對消防滅火蒸汽管道進行優化及疏水優化，具體優化方案見圖1。

圖1 制粉系統消防蒸汽系統優化

1.2 磨煤機爆燃的自動判斷

磨煤機運行中發生爆燃，必然引起制粉系統本身各參數的大幅波動。通過分析總結，爆燃時有以下明顯參數變化特征：(1)磨煤機磨出口壓力突升(>6.5 kPa)；A磨為6.0 kPa；(2)磨進口一次風量突降；(3)磨煤機出口壓力突升>2 kPa；(4)分離器電流突降(15 A)；(5)磨煤機出口溫度可能快速上升。

通過分析優化，對制粉系統爆燃采用準確度、可靠性較高的選擇，對爆燃判斷如下。

(1)爆燃判斷條件一(相與)：給煤機煤量>20 t/h；磨煤機正常運行中，入口一次風量突降>30 t/h以上。

磨煤機正常運行中，出口壓力突變>2 kPa。

(2)爆燃判斷條件二(相與)，并發出爆燃聲光報警：給煤機煤量>20 t/h；磨煤機出口溫度>97℃。

磨煤機B/C/D/E/F出口壓力>6.5 kPa或磨煤機A出口壓力>6.0 kPa

1.3 制粉爆燃后的自動處理方案

電廠通過對制粉系統爆燃分析時的實際處理過程，并結合實際設備情況，采用的爆燃處理思路是：切斷燃料，投入滅火蒸汽，確保吹空風量。具體內容如下。

(1)自動跳閘爆燃磨的給煤機切斷燃料供給，確保燃燒無法持續。

(2)自動以10%/s速率全開爆燃磨冷風調門、閘板門，確保足夠的磨一次風量將磨內部殘余著火煤粉快速吹入爐膛中。

(3)以3%/s速率自動關閉熱風調門，隔絕熱源，降低磨輸入熱量，降低燃燒速率。

聯開磨煤機消防蒸汽滅火電動總門及爆燃磨煤機消防蒸汽電動門，聯鎖開啟消防蒸汽降溫水電動隔離門，降溫水調門投入自動，設定溫度160℃。確保采用高溫汽源時有效及時降溫。

(4)A磨正常運行中，等離子自動拉弧。對機組進行穩燃，防止擾動滅火。

(5)關閉磨煤機出口管冷一次風密封風電動門。避免磨煤機出粉管中的供氧造成燃燒持續。

(6)閉鎖磨煤機出口門關閉。作為泄壓通道，防止磨煤機內部形成封閉空間，出現二次爆燃損害設備。

2 經濟及安全效益

在進行上硬件及邏輯優化后，在機組運行中進行各項調試后投入使用。在使用應用中動作正確，處理及時，目前已經在海門電廠1、2、3、4號機組進行推廣應用，有效應對制粉系統大量燃用高揮發分易燃易爆煤種的不安全現狀，起到了提前控制、自動快速、及時準確處理，有效地減輕人員壓力、防止設備損壞。按照每臺機組每年正確處理2次制粉系統爆燃，避免了磨煤機內部設備損壞及人工費用，設備維修時間3天影響機組出力150 MW，0.45元/kWh計算，每臺機組年產生直接效益為 24 萬元。每臺機組年產生間接效益為486萬元。

3 結語

對制粉系統消防滅火蒸汽參數過高造成使用引起爆燃進行分析，提出將原汽源進行改造，利用除氧器汽側飽和蒸汽降壓形成過熱蒸汽作為消防滅火蒸汽，并對沿程管道疏水系統進行優化，保證了消防滅火蒸汽了投運安全。針對磨煤機出口主要積粉的可調縮孔進行封堵，消除自燃隱患。對爆燃引起的系統參數一次風量、磨碗差壓、一次風壓等變化過程進行詳細分析，提出并實施了制粉系統的一系列爆燃自動判斷方法，在實際應用實施中達到了及時、準確判斷，可有效提醒運行人員，避免運行人員的誤判、晚判，造成事故的擴大。本文提出了一種制粉系統爆燃的全自動處理系統，從制粉系統爆燃的防止、自動判斷、自動處理等方面實現了自動控制處理，有效地控制了制粉系統爆燃的影響

參考文獻：

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