煤粉爆炸控制及預防全套

煤粉爆炸控制及預防全套1.1煤粉的自燃與爆炸積存的煤粉與空氣中的氧長期接觸氧化時，會發(fā)熱使溫度升高，而溫度的升高又會加劇煤粉的進一步氧化，若散熱不良時會使氧化過程不斷加劇，最后使溫度達到煤的燃點而引起煤粉的自燃。在制粉系統(tǒng)中，煤粉是由輸送煤粉的氣體和煤粉混合成的云霧狀的混合物，它一旦碰到火花就會使火源擴大而產生較大的壓力（2～3倍大氣壓），從而造成煤粉的爆炸。影響煤粉爆炸的因素很多，如揮發(fā)分含量，煤粉細度，氣粉混合物的濃度，溫度濕度和輸送煤粉的氣體中氧的成分比例等。1.1、一般說來揮發(fā)分含量VR<10％(無煙煤)，是沒有爆炸危險的。而VR>25％的煤粉（如煙煤等），很輕易自燃，爆炸的可能性也很大。1.2、煤粉越細越輕易自燃和爆炸，粗煤粉爆炸的可能性較小。例如煙煤粒度大于0.1毫米幾乎不會爆炸。因此，揮發(fā)分大的煤不能磨得過細。1.3、煤粉濃度是影響煤粉爆炸的重要因素。實踐證實，最危險得濃度在1.2～2.0kg/m3,大于或小于該濃度時爆炸的可能性都會減小。在實際運行中一般是很難避免危險濃度的。制粉設備中沉積煤粉的自燃性往往是引爆的火源。氣粉混合物溫度越高，危險性就越大。煤粉爆炸的實質是一個強烈的燃燒過程，是在0.01～0.15s的瞬間大量煤粉忽然燃燒產生大量高溫煙氣因急速膨脹而形成的壓力波以及高速向外傳播而產生的很大的沖擊力和聲音。1.4、潮濕煤粉的爆炸性較小，對于褐煤和煙煤，當煤粉水分稍大于固有水分時一般沒有爆炸危險。1.5煤粉爆炸的前期往往是自燃。一定濃度的風粉氣流吹向自燃點時。不僅加劇了自燃，而且會引起燃燒，而接觸到明火的風粉氣流隨時都會產生爆炸。造成流動煤粉爆炸的主要原因是風粉氣流中的含氧量，煤粉細度，風粉混合物的濃度和溫度。煤粉越細，爆炸的危險性就越大。粗煤粉爆炸的可能性就小些，當煤粉粒度大于0.1mm時幾乎不會爆炸。當煤粉濃度大于3～4kg/m3（空氣）或小于0.32～0.47kg/m3時不輕易引起爆炸。因為煤粉濃度太高，氧濃度太??；而煤粉濃度太低，缺少可燃物。只有煤粉濃度為1.2～2.0kg/m3時最輕易發(fā)生爆炸。2.1制粉系統(tǒng)爆炸的三要素(1）可燃物濃度(煤粉的濃度):煤粉的爆炸濃度有一個范圍,即存在上限濃度和下限濃度。煤粉爆炸的濃度范圍與很多因素有關,如煤種、初溫、初壓等。對于煙煤而言,氣粉混合物濃度只有在0.32一4kg/m3范圍內才會發(fā)生爆炸,而濃度在1.2一2kg/m3范圍時爆炸危險性最大。在現(xiàn)有電站鍋爐制粉系統(tǒng)的運行過程中此條件是很容易達到的,特別是制粉系統(tǒng)啟動或停止的過程中,煤粉濃度變化較大,存在爆炸危險性最大狀況。(2)點燃能(點火能源):點燃能是爆炸的一個重要條件。點燃能的大小不僅對發(fā)生爆炸起重要的作用,而且決定了爆炸時產生的壓力等級和爆炸的強度。煤粉混合物的最小、最低可爆的點燃能與很多因素有關。但主要決定煤粉爆炸反應本身活化能的大小。煤粉中摻入少量的可燃氣體,會降低它的最小、最低點燃能。能量較小的火花通常不能點燃可爆性煤粉與空氣的混合物,但卻可以引起摻入少量可燃氣體的煤粉與空氣混合物的爆炸。初溫和初壓對點燃能的影響較明顯,初溫、初壓越高,發(fā)生爆炸所需的點燃能就越小。在現(xiàn)有電站鍋爐制粉系統(tǒng)運行中,如果某些原因導致局部存在積粉,條件合適勢必會引發(fā)自燃,由于制粉系統(tǒng)正常運行工況的風量和煤量較大,積粉自燃的能量被攜帶釋放,不足以形成制粉系統(tǒng)爆炸的點燃能,但如果工況發(fā)生變化,尤其是風量減少,會造成積粉自燃能量的聚集,形成制粉系統(tǒng)爆炸的點燃能。另外,如果制粉系統(tǒng)內部進入外來的火源,也會形成制粉系統(tǒng)爆炸的點燃能。(3)氧氣的濃度制粉系統(tǒng)中氧氣來自多方面,作干燥劑的熱風、冷風、煙氣以及漏風、輸送煤粉的氣體都含有一定量的氧氣。如果煤粉混合物中氧的含量不足,即使有很強的點源,并且可燃混合物的濃度在最佳爆炸濃度范圍,也不會發(fā)生爆炸。但對于大部分電廠而言,除了燃燒褐煤的鍋爐由于采用爐煙干燥,其他采用空氣干燥的鍋爐制粉系統(tǒng)的氧量都能達到爆炸的條件。2.2影響自燃和爆炸的主要因素根據(jù)煤粉爆炸的三要素,可分析出電站鍋爐制粉系統(tǒng)中影響制粉系統(tǒng)爆炸的因素主要有以下幾個方面。(1）揮發(fā)分:當燃料的干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf(<10%時,一般沒有自燃和爆炸的危險。當Vdaff>20%時,屬于反應能力強的煤,其揮發(fā)分析出溫度和著火溫度較低,易自燃。因此,燃用煙煤和褐煤的鍋爐制粉系統(tǒng)發(fā)生爆炸可能性較大,對此應特別予以注意。(2)灰分:燃料中的灰分越小,制粉系統(tǒng)爆炸的可能性越大。(3)氣粉混合物濃度:氣粉混合物濃度只有在一定的范圍內才有爆炸的危險。如煙煤,氣粉混合物濃度只有在0.32~4kg/m3范圍內才會發(fā)生爆炸,而在1.2一2kg/m3時,發(fā)生爆炸的危險性最大。(4)干燥劑的種類:向系統(tǒng)的干燥劑中摻入惰性氣體(如煙氣、CO2、N2、水蒸汽等),爆炸危險性就會減少。根據(jù)不同國家標準推薦的制粉系統(tǒng)防爆的數(shù)據(jù),燃燒煙煤時,氧量低于14%是肯定不會發(fā)生爆炸的。原蘇聯(lián)1990年版《防爆規(guī)程》中規(guī)定,煙煤的爆炸氧量最低值為16%。美國NFPA69中規(guī)定,煙煤的爆炸氧量最低值為15.8%。(5)煤粉細度:細度愈細愈易發(fā)生爆炸。即使是易于爆炸的煤種,當粉的粒徑較大通常不易發(fā)生爆炸。如:煙煤,當當量直徑大于100μm時一般沒有爆炸危險。(6)煤粉中水分:實踐證明,煤粉中的水分也是發(fā)生煤粉自燃和爆炸的重要因素。磨制煤粉的最終水分的確定是一個比較復雜的問題。水分會影響制粉系統(tǒng)安全、出力、燃燒、輸粉等,水分高不易自燃爆炸。(7)通風量:通風條件良好時,制粉系統(tǒng)爆炸的危險等級會降低,當通風不良時,爆炸的危險程度會增大。(8)制粉系統(tǒng)末端的氣粉混合物溫度:氣粉混合物溫度只有達到著火溫度時才能燃燒,而制粉系統(tǒng)內混合物溫度遠低于著火溫度,因此,著火危險只有遇到火源引發(fā)才能發(fā)生。當然棍合物溫度高,易導致沉積煤粉自燃,從這一角度看是易發(fā)生自燃燃爆。在火電廠煤粉鍋爐燃燒室防爆規(guī)程《DL435一91》中規(guī)定了磨煤機出口允許的最高溫度限額。3如何防止制粉系統(tǒng)爆炸通過對制粉系統(tǒng)爆炸定義及爆炸三要素的分析,如果要預防制粉系統(tǒng)爆炸就應從爆炸三要素入手,確保爆炸三要素不同時產生就能有效預防制粉系統(tǒng)爆炸的發(fā)生。具體防止爆炸的方式可以從管理、運行、維護、定期制度等多方面入手，下面就各個方面分別說明。3.1管理方面細致到位的管理是防止制粉系統(tǒng)爆炸事故發(fā)生的最有效手段,每當制粉系統(tǒng)發(fā)生爆炸時,事故的分析往往是從運行和設備的角度開始,而實際上管理是十分重要的一環(huán),起關鍵作用。日常管理的到位,制定合理的制度,采取正確的決策才能從根本上杜絕事故的發(fā)生。管理應如何下手?對設備及運行的技術問題應及時定期組織人員進行研討,確定合理的規(guī)章制度,完善操作的合理性,避免人為事故,應充分進行事故預想,設備維護人員應職責到位。管理是絲毫不能松懈的,要防止事故的發(fā)生必須加強管理。3.2運行控制運行管理部門應根據(jù)制粉系統(tǒng)的實際運行狀況,總結經驗教訓,制定完善的運行規(guī)程。制粉系統(tǒng)的啟停應嚴格按照相關運行規(guī)程進行。并根據(jù)實際出現(xiàn)的問題及時改進修訂運行規(guī)程。制粉系統(tǒng)的聯(lián)鎖及保護應使制粉系統(tǒng)的啟動與停止的運行操作按規(guī)定的程序進行,防止誤操作發(fā)生。具體操作時應特別注意的事項:磨煤機出口溫度的控制和通風量的控制,還包括適時的充惰。磨煤機出口溫度是十分重要的參數(shù),具體控制的溫度應根據(jù)煤種按《火電廠煤粉鍋爐燃燒室防爆規(guī)程DIJ435一91)規(guī)定及鍋爐與磨煤機廠家要求執(zhí)行。磨煤機啟動時,在保證達到啟磨要求的溫度下,控制磨煤機的出口溫度在相對較低的水平;運行中,控制磨煤機的出口溫度在合理的范圍內;正常停止磨煤機時,應控制磨煤機的出口溫度降至較低水平,一般情況下應低于允許啟磨溫度。磨煤機通風量的控制對于防范制粉系統(tǒng)爆炸起關鍵性作用,合理地控制風量,可以有效降低爆炸三要素中點燃能的形成,合適充足的風量可以降低點火能量的聚集。制粉系統(tǒng)啟動時,應首先用冷風進行吹掃,然后適當開啟熱風門調節(jié)磨煤機出口溫度,控制升溫速率,直至達到啟磨要求的溫度,并維持合適的風量,保證合理的風速,啟磨允許條件中應對磨煤機的通風量有一定要求,可根據(jù)磨煤機的型式確定最低的通風量定值;磨煤機正常運行中,風量控制應根據(jù)鍋爐與磨煤機廠家要求按照風煤比曲線執(zhí)行;停磨時,停止給煤機后應全關熱風門,維持一定的冷風量進行吹掃,風量的控制應高于啟磨允許的風量定值,當磨煤機溫度降至合適溫度后停磨。充惰系統(tǒng)的合理使用,對于防范制粉系統(tǒng)爆炸和處理制粉系統(tǒng)異常十分有效。制粉系統(tǒng)啟動與停止時的及時充惰,可以有效地防止爆炸產生;正常運行中磨煤機出現(xiàn)異常,有爆炸隱患時,及時充惰可以避免市故的擴大和發(fā)生。事故處理決策,當制粉系統(tǒng)運行出現(xiàn)異?；蚴鹿蕰r,如何在最短的時間內采取合理有效的操作十分重要。可以從兩個方面來看這一問題,首先是控制系統(tǒng)邏輯與保護的合理設置,如果邏輯與保護選擇設置合理,可以在最短時間最有效地防止事故的擴大,保護人身與設備安全,其次是靠運行人員的操作,這要建立在知識與經驗基礎之上,而如何讓所有的運行人員具備這種能力,需要有效地開展學習、討論及事故預想。當制粉系統(tǒng)發(fā)生爆炸事故后,要找到制粉系統(tǒng)爆炸的原因,采取措施完善系統(tǒng),防止類似狀況的再次發(fā)生;對由于積粉自燃的爆炸,應采取針對性措施消除積粉,并根據(jù)情況對系統(tǒng)做出適當修改。運行中如果發(fā)現(xiàn)制粉系統(tǒng)內存在著火點,應在不降低通風量的前提下,采取合理的措施,消除著火點,杜絕緊急停磨或降低通風量等操作,防止著火處能量積聚造成制粉系統(tǒng)爆炸。3.3定期制度建立合理的定期檢查工作制度,有助于及早發(fā)現(xiàn)問題。具體的制度制定應綜合考慮,根據(jù)設備的情況選擇合理的定期制度。一般來講,應定期對煤粉細度進行測量,保證合理的煤粉細度,防止煤粉過細;對于中間儲倉式制粉系統(tǒng),要堅持執(zhí)行定期降粉制度和停爐前煤粉倉空倉制度,要定期檢查粉倉倉壁內襯鋼板,嚴防襯板磨漏、夾層積粉自燃;對于直吹式制粉系統(tǒng)中有石子煤箱的中速磨系統(tǒng),

應加強對石子煤箱的檢查,并定期程控或手動清理,防止石子煤著火。另外,煤質的定期化驗,對來煤的煤質監(jiān)督也應有完善的制度。消防滅火設施應保持完好,按期進行試驗。應定期對制粉系統(tǒng)中可能存在積粉的設備及管道進行檢查,并及時處理及改進,防止積粉的產生。制粉系統(tǒng)的所有風壓、風量及溫度測點應定期檢查校驗,要求表盤指示準確,確保提供真實可靠的運行監(jiān)控數(shù)據(jù)。3.4檢修維護設備的檢修維護得當,可使設備維持良好的狀態(tài),降低書故的發(fā)生率。要注意的是當對制粉系統(tǒng)進行檢修工作時,應防止系統(tǒng)隔絕不善、措施不到位,導致檢修時外來火源進入制粉系統(tǒng)。禁止在磨煤機運行時進行動火工作,在磨煤機停運時若進行動火工作,應作好可靠的安全措施。制粉系統(tǒng)風門擋板的操作靈活性和可靠性也是檢修維護工作所必須保證的重要方面,要求風門擋板動作靈活,開度指示準確,特別是磨煤機的熱風門,關閉時應不漏風。3.5設備方面新建電廠的設備選型十分關鍵。制粉系統(tǒng)的設計要與煤種的特性相適應,設計時應充分考慮制粉系統(tǒng)防爆的問題,必須采取有利于防止爆炸的制粉系統(tǒng)型式,并采取防爆的措施。目前所采用的制粉系統(tǒng)有兩種,一種是中間儲倉式,另一種是直吹式。應根據(jù)實際情況選擇合適的制粉系統(tǒng)方式,應盡可能采用直吹式制粉系統(tǒng)。制粉系統(tǒng)必須有防爆和滅火措施。對煤粉倉、磨煤機及制粉系統(tǒng),應設有通惰化介質和滅火介質的設施。煤粉倉、制粉系統(tǒng)和輸煤系統(tǒng)附近應有消防設施,并備有專用的滅火器材,消防系統(tǒng)水源應充足、水壓符合要求。直吹式制粉系統(tǒng)應在磨煤機出口配有快速隔斷閥。制粉系統(tǒng)的制造要求其結構強度能滿足防爆規(guī)程規(guī)定的抗爆強度要求。防爆門的設計和選型、組合應充分考慮防爆要求。制粉系統(tǒng)的風道與粉管的布置,應盡量避免煤粉在管道內沉積,不能存在死角,含粉氣流風速的設計應高于18m/s(對于直吹式制粉系統(tǒng))。制粉系統(tǒng)的熱風門必須設計為可以確保嚴密關閉的閥門或擋板?？刂七壿嫷脑O計,即BMS(燃燒管理系統(tǒng))中有關磨煤機啟動、停止的考慮應全面,必須考慮磨煤機的安全問題。制粉系統(tǒng)的邏輯和控制方式必須可靠,安全性應是最重要的因素。磨煤機的啟停條件中除本身的油系統(tǒng)、軸承溫度等條件外,有關磨煤機出口溫度、磨煤機通風量及風門擋板狀態(tài)的條件應在充分保障安全的前提下滿足鍋爐的運行要求。合理充分的邏輯設置,可以杜絕誤操作導致的事故發(fā)生。應注意疏堵結合的問題。對一