600MW超临界直流锅炉制粉系统的防爆与防火.doc

600MW超临界直流锅炉制粉系统的防爆与防火王晨夕(润电力常熟有限公司，江苏 常熟 215500)摘要：我电厂600MW超临界直流锅炉采用双进双出钢球磨煤机正压直吹式制粉系统。机组在投产后曾多次发生锅炉制粉系统爆炸事故，严重影响锅炉的安全稳定运行。通过分析，磨煤机死角积粉、分离器内锥体及回粉管堵粉、PC管磨穿漏粉积粉是其着火爆炸的主要原因，为此改变磨煤机结构并提出制粉系统运行调整的控制要点。关键词：超临界直流锅炉；双进双出钢球磨煤机；正压直吹式制粉系；爆炸；着火中图分类号： TK 05 文献标志码： A引言我电厂超临界直流锅炉在投产后多次发生制粉系统爆炸着火，不仅造成制粉系统管道损坏，而且严重影响机组的安全稳定运行，因此有必要全面分析制粉系统爆炸原因，避免类似事件再次发生。1. 锅炉简介我厂锅炉为超临界参数变压运行本生直流锅炉，由哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进三井巴布科克能源公司（Mitsui Babcock Energy Limited）技术生产。1.1 锅炉煤质锅炉燃煤设计煤种为神府东胜煤（神华煤），校核煤种1 为混煤，校核煤种2 为大同煤。实际入厂主要煤种有伊泰、神华、大同和中煤，按照煤系划分，伊泰和神华属于神华系列，大同和中煤属于大同系列。近期由于计划煤价上涨，我厂又大量引进褐煤加入C、D上两层磨的奇数仓进行掺烧。锅炉设计燃用神府东胜烟煤、校核煤为混煤和大同烟煤，见表。表1 煤质特性煤种单位设计煤种校核煤种1校核煤种2褐煤低位发热量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可燃基挥发份38392846.331.2 制粉系统及流程制粉系统采用双进双出钢球磨煤机正压直吹式制粉系统，配4台磨煤机、8台给煤机和2台一次风机。磨煤机为上海重型机器厂制造的BBD-4360型双进双出钢球磨煤机，其煤粉分离器与磨煤机直接连在一起，成为一个整体，两端各有l台。单台磨煤机最大出力80 t/h，出口煤粉细度R90为20%。给煤机为电子称重式，最大出力90 t/h，利用调节转速来改变出力。制粉系统运行所需要的一次风由一次风机提供。每台一次风机出口分两路，其中的一路经回转式空预器加热后汇入制粉系统热风母管；另一路则不经空预器加热直接汇入制粉系统冷风母管。每套制粉系统分别从冷风和热风母管引出一路风冷风和热风调节挡板后汇合成该套制粉系统的入口总一次风，温度合适的一次风经该套制粉系统的一次风截止挡板后再分两路，分别从磨煤机两端的一次风进风空心圆管进入磨煤机筒体，这部分一次风是用来调节磨煤机的出力的，称为双式球磨机的负荷风。系统流程如图1所示。在磨煤机一次风截止挡板后的两路一次风管上，分别引出一路风到给煤机下混料箱与原煤汇合，这路风称为旁路风。其作用有两方面：1、干燥从给煤机落下的原煤；2、当低负荷时通过调整该风量来保证进入磨机筒体的一次风的携带煤粉的能力。图1 磨煤机一次风系统1、引自冷风母管的冷风 2、引自热风母管的热风 3、冷风门 4、热风门 5、混合器 6、一次风截止门 7、清扫风门 8、驱动端（非驱动端）负荷风门 9、清扫风总门 10、旁路风门 11、分离器出口磨煤机出口气动关断挡板 12、分离器出口PC管 由于制粉系统采用正压的工作方式，为防止热风及煤粉从磨煤机中空轴动静部件之间的间隙处逸向大气或污染磨煤机润滑油，制粉系统装设专门的密封风系统。为防止磨煤机大齿轮润滑油被泄漏的煤粉污染、保证齿轮罩内的微正压，每台磨煤机还设有一台齿轮罩密封风机为齿轮罩提供密封风。此外，从防止给煤机皮带高温老化、防止给煤机着火等角度，该系统还取本台磨煤机的中空轴密封风作为给煤机的密封风。由于分离器出口PC管较长，为防止磨煤机PC管内存粉造成制粉系统出力下降及煤粉自燃或爆破，该系统还设有PC管清扫风系统，清扫风取自磨煤机冷一次风。2. 制粉系统爆炸着火情况简介磨煤机运行初期经常发生热风盒底部烧红现象。经检查发现热风盒底部有煤粉积存。磨煤机出现故障急停惰化后再次启动时发生爆炸，致使负荷风风道膨胀节多处损坏。磨煤机正常运行过程中分离器出口温度突然升高，致使保护动作磨煤机故障跳闸。后期就地测量实际温度也同时过高，打开分离器后发现分离器内锥体有煤粉着火的迹象，椎体内部有大量煤粉堵塞在内锥体内部。磨煤机正常运行时PC管内部着火。磨煤机吹空停运后，经过一定时间PC管内部着火。磨煤机PC管长时间运行磨损使内部煤粉露入PC管保温层中自燃着火。磨煤机落煤管处出现漏粉，长时间后发生自燃。磨煤机螺旋输送器辐条全部断裂，输煤不畅，磨煤机在急停过程中发生爆炸。3. 制粉系统爆炸着火原因分析死角隐藏的煤粉和制粉系统流通不畅引起的积粉为磨煤机着火的主要原因。积粉的自燃是爆炸的着火源，他是爆炸的一个非常危险的因素。由于磨煤机长期运行，在各个死角处有积粉，长时间以后，这些积粉有着火的迹象或者已经着火，这将直接点燃磨煤机筒体内的煤粉，造成磨煤机由积粉自燃着火直接转换为爆炸。对于热风盒底部温度升高超过300高这一现象。经检查磨煤机热风盒底部，发现积存有煤粉，经过热风对其加热使其自燃着火，给磨煤机发生爆炸带来了可能条件。在热风盒底部引入3跟由磨煤机密封风处引来的吹扫风，使其死角内部的积粉被吹走根本的解决了热风盒底部积粉自燃引起磨煤机爆炸的这一故障。分离器内锥体和回粉管回粉不畅，是引起磨煤机着火爆炸的又一主要因素。对于磨煤机分离器温度突升这一现象。后期经过检查在图2-7处及图2-8处存在絮状杂物致使磨煤机煤粉分离器内部大量积粉。长时间积存的煤粉经过热风的加热使其着火。当磨煤机启停工况剧烈变化情况下引起爆炸。图 磨煤机煤粉分离器1、磨煤机出粉 2、进入分离器的初步分离 3、在内外锥之间的一次分离4、折向门 5、进入折向门之后形成的旋流 6、在内锥中的二次分离7、二次分离后细度不合格的煤粉从内锥体底部的分流装置处流出8、经分离后细度不合格的煤粉经回粉管回磨煤机 9、PC 管10、细度合格的煤粉经PC 管去燃烧器 11、分离器的折向门外形12、分离器内锥内壁的耐磨陶瓷衬片2007年12月7日，磨煤机3D正常运行过程中巡检发现磨煤机3D1粉管在磨煤机分离器出口转角弯头处保温烧焦，测温达260。拆除保温检查发现3D1部分粉管烧红。磨煤机停运灭火后检查发现D磨PC管内存在大量煤粉。3D1管道是32根粉管中最长的一根，其管道的末端动能低，垂直提升段又长，为煤粉的沉积提供了结构的可能性。燃烧调整未能将此根粉管的阻力系数降低到最低，为减少煤粉的偏烧，往往外侧燃烧器的一次风速相对较低，如此导致同一个分离器上的4支粉管流动阻力系数不均，按流体力学的原理分析，可知3D1粉管内的通风量最小， 3D1粉管内存在飘粉。如此遇到需要克服煤粉重力的地方煤粉就沉积下来了，时间久了会导致恶性循环，直至管道堵死。在掺烧水分大的褐煤过程中磨煤机分离器的温度过低使磨煤机的干燥出力达不到要求，PC管内煤粉流动性差是引起积粉，引起着火的又一原因。由于磨煤机运行时间较长，部分管段磨损致使煤粉外漏积存在保温层中当煤粉处的温度及氧量达到合适时即会引起煤粉的着火。4. 磨煤机防爆采取的措施4.1 设备结构上的改造调整PC管均粉孔板的孔径改变煤粉在其内部的流速，使其形成不了积分的条件。在PC管弯管处加装耐磨衬板防止发生煤粉外漏自燃，引起的PC管内部煤粉着火。在PC管上加装流量及温度测点，能够及时发现堵粉及自燃现象。尽量减少煤粉不流动的窝穴与盲肠，如不可避免可加装吹扫风使煤粉不至于积聚自燃。调整磨煤机分离器内椎体与分离装置之间间隙由原来的5mm增加至8mm。回粉管锁气器更换为更可靠的形式。从而使回粉通畅。避免积粉的自燃。加装去除原煤大块、纤维性杂物装置。4.2 运行及维护方面的技术措施4.2.1 维护措施缩短磨煤机回粉管、分离器清理的时间周期。当机组停运磨煤机后，不论磨煤机运行时间长短均需要对磨煤机分离器、内锥体、回粉管进行彻底清理。制定专门的管理措施确保分离器及回粉管清理干净不留任何容易引起堵塞的杂物。正常运行时测量回锁气器与分离器之间的温度，监督维护单位要严格执行好每天活动。锁气器挡板一次，锁气器挡板轴不允许用玻璃水密封，保证挡板动作灵活，4.2.2 运行措施在磨煤机停运前，应先降低入口温度，再逐渐减少给煤机煤量，并且磨煤机降温应采取滑温方式，将磨煤机系统热量释放出来后，才可将给煤机煤量减至最低，进行吹空。磨煤机入口风量应控制在8090额定风量（95 吨以上）。磨煤机计划停运前，如果磨煤机磨制的是挥发分大的煤种，应提前将磨煤机所对应的原煤仓内煤种置换为挥发分少的煤种，确保预停磨煤机磨制的煤质的全部为置换煤种，再进行停磨工作。发现正常运行的磨煤机回粉管、分离器、落煤管、热风盒底部有自燃现象应采用急停惰化方式停止。磨煤机正常运行时应加强巡检力度，就地测量各部温度，防止煤粉外漏、积粉自燃。采取得力措施满足磨煤机的干燥出力、制粉出力，保证煤粉的流动性。对磨煤机PC管温度流量加强关住对堵粉温度升高要及时发现。控制磨煤机正常料位在400600mm，不得高于800mm运行。磨煤机风量应不低于91t/h，此时风速至少为18m/s。发现磨煤机热风盒烧红或该处温度异常高时，综合磨煤机出口CO检测值、分离器出口温度等参数进行判断，若各参数或其趋势伴随异常，立即停磨惰化。启动备用磨煤机时，应打通该磨煤机风道，调整一次风压，开大其它运行磨煤机风门开度，一方面保证一次风风速至少为18m/s，另一方面要防止一次风机失速，尽可能降低因紧急停磨而对锅炉燃烧带来的不稳定性。磨煤机紧急停运惰化后，密切监视磨煤机分离器、热风盒根部、筒体各部温度，分离器出口CO含量，根据实际情况决定再惰化时间。磨煤机分离器出口温度降至50以下，各参数无明显异常时，对该磨煤机再彻底惰化一次，打开PC闸，排出故障，方可进行磨煤机吹空操作。5 结论制粉系统是燃煤电厂运行维护、检修量最大的一个系统，磨煤机在运行时，保证机组稳定，设备安全和人身安全是首要任务，控制着火爆炸是难点。只要运行调节得当、维护到位，尽量减少制粉系统内部的积粉就可以减少制粉系统的着火爆炸。保证设备和人员安全。并且可以较大幅度地降低事故率，提高电厂的运行经济性。参考文献：1 期刊张军. 乏气送粉制粉系统爆炸原因分析J. 上海电力. 2005,18(1):80812 期刊许跃军. 燃用神华煤防止制粉系统爆炸检修措施初探J. 华北电力技术. 2002,9:28303 期刊黄伟. 600MW超临界复合循环锅炉制粉系统爆炸原因分析B. 湖南电力. 2006,3:8104 期刊黄 华 窦忠忱 宋 波等. 双进双出钢球磨的运行调节. 全国火电600MW机组技术协作会第十