600MW超臨界直流鍋爐制粉系統(tǒng)的防爆與防火

1、600MW超臨界直流鍋爐制粉系統(tǒng)的防爆與防火王晨夕(潤(rùn)電力常熟有限公司，江蘇 常熟 215500)摘要：我電廠600MW超臨界直流鍋爐采用雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)。機(jī)組在投產(chǎn)后曾多次發(fā)生鍋爐制粉系統(tǒng)爆炸事故，嚴(yán)重影響鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)分析，磨煤機(jī)死角積粉、分離器內(nèi)錐體及回粉管堵粉、PC管磨穿漏粉積粉是其著火爆炸的主要原因，為此改變磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)并提出制粉系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整的控制要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：超臨界直流鍋爐；雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)；正壓直吹式制粉系；爆炸；著火中圖分類號(hào)： TK 05 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A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

2、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，由哈爾濱鍋爐廠有限責(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)際入廠主要煤種有伊泰、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(cāng)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(jiàn)表。表1

3、煤質(zhì)特性煤種單位設(shè)計(jì)煤種校核煤種1校核煤種2褐煤低位發(fā)熱量KJ/kg23826208702115615720收到基全水分12.112.9311.9032.2收到基灰分8.7921.0226.6812.16收到基全硫0.430.770.630.21可燃基揮發(fā)份38392846.331.2 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l(wèi)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，

4、最大出力90 t/h，利用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來(lái)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)出口分兩路，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)的入口總一次風(fēng)，溫度合適的一次風(fēng)經(jīng)該套制粉系統(tǒng)的一次風(fēng)截止擋板后再分兩路，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)筒體，這部分一次風(fēng)是用來(lái)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)。系統(tǒng)流程如圖1所示。在磨煤機(jī)一次風(fēng)截止擋板后的兩路一次風(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)

5、。其作用有兩方面：1、干燥從給煤機(jī)落下的原煤；2、當(dāng)?shù)拓?fù)荷時(shí)通過(guò)調(diào)整該風(fēng)量來(lái)保證進(jìn)入磨機(jī)筒體的一次風(fēng)的攜帶煤粉的能力。圖1 磨煤機(jī)一次風(fēng)系統(tǒng)1、引自冷風(fēng)母管的冷風(fēng) 2、引自熱風(fēng)母管的熱風(fēng) 3、冷風(fēng)門(mén) 4、熱風(fēng)門(mén) 5、混合器 6、一次風(fēng)截止門(mén) 7、清掃風(fēng)門(mén) 8、驅(qū)動(dòng)端（非驅(qū)動(dòng)端）負(fù)荷風(fēng)門(mén) 9、清掃風(fēng)總門(mén) 10、旁路風(fēng)門(mén) 11、分離器出口磨煤機(jī)出口氣動(dòng)關(guān)斷擋板 12、分離器出口PC管 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(mén)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

6、設(shè)有一臺(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)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。磨煤機(jī)正常運(yùn)行過(guò)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(guò)高，打開(kāi)分離器后發(fā)現(xiàn)分離器內(nèi)

7、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。磨煤機(jī)正常運(yùn)行時(shí)PC管內(nèi)部著火。磨煤機(jī)吹空停運(yùn)后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間PC管內(nèi)部著火。磨煤機(jī)PC管長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行磨損使內(nèi)部煤粉露入PC管保溫層中自燃著火。磨煤機(jī)落煤管處出現(xiàn)漏粉，長(zhǎng)時(shí)間后發(fā)生自燃。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(guò)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，他是爆炸的一個(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)筒體內(nèi)的煤粉，造成磨煤機(jī)由積粉自燃

8、著火直接轉(zhuǎn)換為爆炸。對(duì)于熱風(fēng)盒底部溫度升高超過(guò)300高這一現(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(guò)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(lái)了可能條件。在熱風(fēng)盒底部引入3跟由磨煤機(jī)密封風(fēng)處引來(lái)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。對(duì)于磨煤機(jī)分離器溫度突升這一現(xiàn)象。后期經(jīng)過(guò)檢查在圖2-7處及圖2-8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(guò)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。圖 磨煤機(jī)煤粉分離器1、磨煤機(jī)出粉 2、進(jìn)

9、入分離器的初步分離 3、在內(nèi)外錐之間的一次分離4、折向門(mén) 5、進(jìn)入折向門(mén)之后形成的旋流 6、在內(nèi)錐中的二次分離7、二次分離后細(xì)度不合格的煤粉從內(nèi)錐體底部的分流裝置處流出8、經(jīng)分離后細(xì)度不合格的煤粉經(jīng)回粉管回磨煤機(jī) 9、PC 管10、細(xì)度合格的煤粉經(jīng)PC 管去燃燒器 11、分離器的折向門(mén)外形12、分離器內(nèi)錐內(nèi)壁的耐磨陶瓷襯片2007年12月7日，磨煤機(jī)3D正常運(yùn)行過(guò)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)?，測(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

10、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(lái)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(guò)程中磨煤機(jī)分離器的溫度過(guò)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，引起著火的又一原因。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

11、采取的措施4.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)上的改造調(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，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。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。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(lái)的5mm增加至8mm?；胤酃苕i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。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

12、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(mén)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)量回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)。鎖氣器擋板一次，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(lái)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8090額定風(fēng)量（95 噸以上）。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(cāng)內(nèi)煤種置換為揮發(fā)

13、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)?？刂颇ッ簷C(jī)正常料位在400600mm，不得高于800mm運(yùn)行。磨煤機(jī)風(fēng)量應(yīng)不低于91t/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

14、化。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(kāi)大其它運(yùn)行磨煤機(jī)風(fēng)門(mén)開(kāi)度，一方面保證一次風(fēng)風(fēng)速至少為18m/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(lái)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(wú)明顯異常時(shí)，對(duì)該磨煤機(jī)再?gòu)氐锥杌淮?，打開(kāi)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。參考文獻(xiàn)：1 期刊張軍. 乏氣送粉制粉系統(tǒng)爆炸原因分析J. 上海電力. 2005,18(1):80812 期刊許躍軍. 燃用神華煤防止制粉系統(tǒng)爆炸檢修措施初探J. 華北電力技術(shù). 2002,9:28303 期刊黃偉. 600MW超臨界復(fù)合循環(huán)鍋爐制粉系統(tǒng)爆炸原因分析B. 湖南電力. 2006,3:8104 期