制粉系统爆炸事故原因分析及预防措施

1煤粉爆炸的机理在炉膛或烟道积存了大量的未燃尽可燃物，在与空气按一定比例混合时，形成了新的可燃性混合物。当该混合可燃物获得一定的能量并达到燃烧条件时，在极短的时间内迅速点燃。在这个化学反应中将会发生一个链状的燃烧反应，火焰激波迅速传播，因而在极短的时间内很快将积存燃料燃尽。爆燃的结果是在极短的时间内释放出巨大能量。在制粉系统中，煤粉是由气体来输送，气体和煤粉混合成云雾状混合物，煤粉的自燃引起周围气粉混合物爆炸，产生较大的压力而形成煤粉爆炸。根据对事故的分析以及爆燃的物理化学起因，得出发生可燃物爆燃事件的因素主要有以下几方面。由于某种原因积存了大量的可燃物，包括可燃气体和可燃固体燃料颗粒，如氢气、一氧化碳、煤粉挥发分中碳氢化合物等气体都可能是导致爆炸的可燃气体；积存的可燃物与足够的氧气或空气相混合，形成了爆炸性混合物，并且混合物达到了爆炸极限(表1列出了3种煤粉与空气混合时的爆炸极限)；积存的燃料发生了“自热现象”或遇到了明火使得燃料引燃。这3个条件是造成可燃物爆炸的必要因素。表1燃煤与空气混合时的爆炸极限燃料最低浓度（kg/m3）最低浓度（kg/m3）最易爆炸浓度（kg/m3）爆炸产生的最大压力（mpa）烟煤0.32～0.473～41.2～20.13～0.17褐煤0.215～0.255～61.7～20.31～0.33泥煤0.16～0.1813～161～20.3～0.35a．挥发分含量。一般说来，含挥发分较高的煤粉易爆炸，含挥发分低的煤粉不易爆炸。这是由于煤粉着火燃烧的开始主要是靠燃烧析出挥发分，挥发分含量高的煤粉容易析出挥发分，而且比较多，能够为煤粉的迅速着火提供足够的能力。根据有关资料介绍，当挥发分小于10％时则无爆炸危险。挥发分大于20％的煤粉，很容易自燃，爆炸的可能性很大。b．煤粉的粗细。在炉窑中，煤粉的输送是靠气力输送，因此煤粉越细，在细煤粉的周围所吸附聚集的一次风空气或氧气越多，这样就给自燃提供了更优越的条件，从而越容易自燃和爆炸。烟煤的粒度大于0.1min时几乎不会爆炸。综合考虑挥发分和煤粉细度对煤粉着火的影响，对于挥发分高的煤不允许磨得过细。c．输送煤粉的气体含氧量。含氧的比例越大，爆炸的可能性越大，充足的氧气为混合物的爆炸提供了条件，而在氧浓度低于一定程度时难以发生爆炸。关于煤粉系统含氧量浓度的标准，各个国家都有不同的规定标准，但一般都在15％左右。制粉系统的氧气来源于多种渠道，如干燥风、漏风，输送煤粉的一次风或三次风等。如果煤粉混合物中的含氧量不足，即使存在很强的点燃能，混合物的浓度处于最佳爆炸点，也不可能发生爆炸。d．煤粉气流混合的温度。混合物的温度升高会减少煤粉颗粒的着火热，加速燃烧的速度，因此温度高易爆炸，低于一定温度则无爆炸危险。煤粉气流混合温度主要指标是指磨煤机出口风温。c．煤粉沉积。由于设计、安装不当或者在拐弯的地方，煤粉出应，形成白燃，迅速着火，尤其对于挥分发较高的烟煤和褐煤，一旦爆炸后果非常严重；细粉分离器本体内煤粉颗粒粒度较小，煤粉与氧的接触面较大，积粉时发生氧化反应快，当运行人员监视不及时，煤粉中杂物很容易堵住下粉管造成积粉。为了改善粗细分离器的积粉现象，建议在粗、细粉分离器内壁处衬里采用耐高温耐磨滑的陶瓷，以使得煤粉气流混合物流通顺畅。同时杜绝粗、细粉分离器因内壁不光滑或死角多造成积粉白燃导致制粉系统爆炸。衬里见图3、图4等划线处。c．更新给煤机。给煤机为振动式、开放式，给煤不稳定，易跳停，漏风量大。更新为全封闭皮带式给煤机后给煤稳定，确保给煤，漏风量小。d．在磨煤机人口处增加监测系统，在出口处增加风温在线记录仪，方便操作人员监测给煤量，杜绝断煤，或堵煤时能及时处理。通过记录磨煤机出口风温，减少因操作不当造成风温超标。4．2工艺操作管理a．优化运行方式。调整粗粉分离器挡板，控制好煤粉细度，煤粉细度控制在Rgo=20×10I2～22.5x10I2之间，在满足锅炉燃烧的前提下，适当控制细度，减少因煤粉过细而引起爆炸，也可以降低磨煤机的电耗。b．制粉系统的启动、停止。启动时，应进行暖磨(特别是北方的冬季)，以防止管道结露导致煤粉沉积。对暖磨的时间和磨出口温度严格按操作规程操作进行控制，加强对磨煤机出口风温的监测和考核，防止因磨煤机出口煤粉气流混合物超温(>70℃)而造成制粉系统爆炸。停止制粉系统时，应保证制粉系统内没有残余的煤粉。一般可以通过一次风管风压、磨煤机电流、压差进行判断。在停运后期活动锁气器，使回粉管内的积粉吹扫干净。停止制粉系统时，要防止吹扫时间过长，造成停后系统内温度过高。对乏气送粉启动和停止时，要保持一次风压稳定，使煤粉混合器内速度≥16m／s，以防积粉。在锅炉停运时，煤粉仓、原煤仓内不应存放煤粉和煤。C．合理设置粉仓温度测点和报警装置。锅炉正常运行中，应对制粉系统的近路风风门(特别是容易积粉的磨煤机再循环风门)等，坚持定期吹扫制度。制粉系统停止运行后，对输粉管道要充分进行抽粉，有条件的停用时宜对煤粉仓实行充氮或二氧化碳保护。d．磨煤机通风量的控制。通风量的控制对于防范制粉系统爆炸起关键性的作用，合理地控制通风量，可以有效降低爆炸点燃能的形成，充足的通风量可以降低点火能量的聚积。制粉系统启动时，应先用冷风进行吹扫，然后适当开启热风门调节磨煤机出口温度，控制升温速率，直至达到启磨要求的温度，并维持合适的风量，保证合理的风速。启磨运行条件中应对磨煤机的通风量有一定要求，可根据磨煤机的形式确定最低通风量定值；磨煤机正常运行中，风量控制应根据锅炉与磨煤机厂家要求按照风煤比曲线进行。停磨时停止给煤机后应全关热风门，维护一定的冷空气气量进行吹扫，风量的控制应高于启磨允许的风量定值，当磨煤机温度降至合适温度后停磨。e.消除漏风。在运行中应消除煤粉仓的漏风及回粉管和落粉管锁气器漏风。磨煤机和排粉机入