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正壓直吹式制粉系統(tǒng)防爆措施的探討

文檔作者：龍光明文檔來源：廣東國華粵電臺山發(fā)電有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年12月08日
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第21卷第6期
2008年6月
廣東電力
GUANGD0NG ELECTRIC POWER
V01．21 NO．6
Jun．2008
文章編號：1007—290X(2008)06—0064—04
正壓直吹式制粉系統(tǒng)防爆措施的探討
龍光明
(廣東國華粵電臺山發(fā)電有限公司，廣東臺山529228)
摘要：首先，從化學自燃和熱自燃兩方面介紹了煤粉的自燃性，分析了影響煤粉自燃和爆炸的因素；然后，闡
述了臺山電廠磨煤機的幾種危險運行工況，以及針對這些潛在的風險所采取的預防控制措施；最后，介紹了臺
山電r-4a,1粉系統(tǒng)在采取了防爆措施后仍存在的一些問題，提出了解決這些問題的思路。
關(guān)鍵詞：制粉系統(tǒng)；磨煤機；煤粉； 自燃性；爆炸性
中圖分類號：TK227．1 文獻標志碼：B
Discussion on Anti—explosion Measures for Positive-pressure
Direct Firing System
LONG Guang—ming
(Guangdong Guohua Yudean Taishan Power Generation Co．，Ltd．，Taishan，Guangdong 529228，China)
Abstract：First，the autoignition property of pulverized coal is introduced in terms of chemical and hot autoignition．Factors
influencing the autoignition and explosion of pulverized coal are analyzed．And then，several dangerous operating conditions
of the coal pulverizers in Taishan Power Plant are expounded along with the precautions taken against these latent risks．At
last，questions that remain unaddressed after taking anti—explosion measures for the pulverized coal preparation system in
Taishan Power Plant are described and solutions to them are put forth．
Key words：pulverized coal preparation system ；c0al pulverizer；pulverized coal；autoignition property；explosivity
1 煤粉的自燃特性與爆炸特性分析
1．1 自燃特性
煤粉具有自燃性和爆炸性， 自燃又分為化學自
燃和熱自燃?；瘜W自燃是指煤粉因長期堆積而處于
通風條件不好的狀態(tài)下，在常溫下依靠燃料自身與
氧氣發(fā)生的緩慢化學放熱反應(yīng)而導致的自燃現(xiàn)象。
煤粉的熱自燃是指煤粉與氧化劑的混合物迅速而均
勻地被加熱至某一溫度時發(fā)生著火現(xiàn)象。對于發(fā)電
廠而言，由化學機理引起的煤自燃現(xiàn)象通常發(fā)生在
煤場，而制粉系統(tǒng)中的煤粉自燃和爆炸則是化學自
燃和熱自燃兩種因素共同作用的結(jié)果。
處于氣、固兩相狀態(tài)的空氣、煤粉混合物，其
自燃現(xiàn)象的發(fā)生取決于空氣、煤粉兩相混合物所處
的化學動力學因素與流體力學因素共同作用的結(jié)
收稿日期：2007—12—21
果。由理論分析及實驗可知，煤粉自燃現(xiàn)象的發(fā)生
與所處的環(huán)境溫度、壓力、混合物中各組分的質(zhì)量
分數(shù)(如煤粉的質(zhì)量分數(shù)、氧氣的質(zhì)量分數(shù))等有
關(guān)。當所處的環(huán)境溫度和壓力一定時，燃料和氧氣
的質(zhì)量分數(shù)過高或過低，都不利于自燃；當燃料和
氧氣的質(zhì)量分數(shù)一定時，環(huán)境壓力越高，則引起自
燃的溫度越低；當環(huán)境熱力學及流體力學參數(shù)一定
時，煤粉越細，揮發(fā)分越高，產(chǎn)生自燃的可能性就
越大。
1 2 爆炸特性
當自燃現(xiàn)象發(fā)生在封閉的環(huán)境中，且燃燒迅速
時，便發(fā)生爆炸現(xiàn)象，最初的爆炸往往并不劇烈，
但爆炸波及而攪動四周沉積或堆積的煤粉，加速了
塵粒揮發(fā)分釋出，因而引起二次或多次連鎖爆炸。
影響煤粉爆炸的因素主要有揮發(fā)分、煤粉細
度、煤粉與空氣的質(zhì)量比、溫度等。經(jīng)試驗測定，
對于干燥無灰基揮發(fā)分W血r(V)來說，隨著揮發(fā)分
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第6期 龍光明：正壓直吹式制粉系統(tǒng)防爆措施的探討
的增加，煤粉爆炸的危險性增大，W daf(V)<10％
時沒有爆炸的危險，wda (V)>20％時煤粉易自燃
和爆炸；對于煤粉細度D 來說，D 越小，爆炸的
可能性越大，D >2()()／am時幾乎不爆炸，Dp<74
m時爆炸的危險性很大；對于煤粉與空氣的質(zhì)量
比，質(zhì)量比為0．3～0．6時爆炸性最強，質(zhì)量比大
于1時爆炸性較弱，質(zhì)量比小于0．1時不會發(fā)生爆
炸；如果煤粉中氧的質(zhì)量分數(shù)小于15％時，不會
發(fā)生爆炸；煤粉中含有CO。和SO 氣體，兩者的質(zhì)
量分數(shù)大于3％～5％ 時，也不會發(fā)生爆炸。
實際上，除了以上因素外，煤的含硫量、灰
分、水分、固定碳和元素成分等，都與煤的爆炸特
性有關(guān)。
2 臺山電廠制粉系統(tǒng)危險工況分析
臺山電廠的制粉系統(tǒng)為正壓直吹式，1臺鍋爐
配置6臺磨煤機和給煤機，5臺運行1臺備用，磨
煤機型號為HP983，給煤機型號為EG2490，抗爆
壓力為0．35 MPa。運行中及起動、停止鍋爐時，
可能的危險工況有：
a)磨煤機煤的溢出量過多。煤溢出過多，會
堵塞石子煤排出，在側(cè)機體內(nèi)堆積，使磨煤機存在
著火的隱患。
b)磨煤機在出口溫度低于規(guī)定值時持續(xù)運
行。出口溫度過低，煤就不能獲得充分的干燥，以
致吸附在磨煤機內(nèi)部和煤粉管中，堵塞煤粉管，導
致煤粉管著火。
c)磨煤機在出口溫度高于規(guī)定值的工況下運
行。出口溫度過高，會使煤的熱解產(chǎn)物從煤中逸
出，從而增加了燃料著火的潛在可能性。
d)磨煤機在通風量低于規(guī)定值的工況下運
行。煤粉管輸送速度過低，會使煤粉沉積，導致煤
粉管道堵塞而著火。
e)磨煤機在石子煤排出閥門關(guān)閉的情況下運
行。該閥門關(guān)閉會阻止雜物排出，在閥門關(guān)閉一段
時問后，正常排出的雜物積存在側(cè)機體里，嚴重損
壞刮板裝置。
f)暖磨溫度不合適。在給煤前進行暖磨時，
如果溫度控制不恰當，煤可能吸附在磨煤機內(nèi)部和
煤粉管道里，從而增加制粉系統(tǒng)著火的潛在危
險性。
g)磨煤機在停機前冷卻不當。停機前冷卻不
當，會使煤的溫度超過安全極限，增加磨煤機或煤
粉管道著火的可能性。
3 制粉系統(tǒng)防爆措施
煤粉爆炸需要具備三個基本條件：煤粉的存
在；合適的煤粉質(zhì)量分數(shù)；足夠的點火能量。煤粉
爆炸過程一般是煤粉粒子在緩慢氧化作用下發(fā)生干
餾和熱解反應(yīng)，產(chǎn)生可燃氣體，可燃氣體積聚到一
定程度后，遇到一定能量的點火源就會發(fā)生爆炸。
在實際運行中，制定制粉系統(tǒng)防爆措施有兩種
思路：一是主動防范，即控制磨煤機出口溫度、煤
粉燃燒速度等；另一種是在制粉系統(tǒng)的主要管道上
裝設(shè)具有快速釋放壓力的防爆門。針對直吹式制粉
系統(tǒng)的特點，一般沒有設(shè)計防爆門，其部件(如磨
煤機、給煤機、一次風管等)的結(jié)構(gòu)抗爆強度都不
小于0．35 MPa，而制粉系統(tǒng)爆炸時的壓力一般在
0．22～0．25 MPa之問，基于以上危險運行工況和
設(shè)計狀況的分析，我們制定了主動防范措施。
3．1 啟動前的措施
啟動前對制粉系統(tǒng)的要求是：
a)具有備用的制粉設(shè)備消防蒸汽系統(tǒng)，疏水
門保持全開狀態(tài)，保證消防蒸汽系統(tǒng)隨時投入。
b)在啟動制粉設(shè)備前，必須仔細檢查有無積
粉自燃現(xiàn)象，若有應(yīng)及時清除；磨煤機啟動暖磨前
投入惰化蒸汽，時間不小于3 min。
c)制粉系統(tǒng)啟動前暖磨時，暖磨速度不要過
快，控制好升溫的速度，暖磨時磨煤機出口溫度不
超過70℃ 。
3．2 正常運行時的措施
制粉系統(tǒng)正常運行時，應(yīng)注意：
a)磨煤機出口溫度控制在65~70℃范圍內(nèi)。
b)制粉系統(tǒng)不應(yīng)有漏粉現(xiàn)象，若有漏粉現(xiàn)
象，要及時清除漏出的煤粉，處理漏點。
c)發(fā)現(xiàn)磨煤機原煤有自燃現(xiàn)象時，禁止停止
磨煤機運行，應(yīng)適當增加煤量，控制出口溫度。
3．3 正常停止運行時的措施
制粉系統(tǒng)正常停止運行時，應(yīng)做到：
a)制粉系統(tǒng)停止前，給煤量減到最低值后，
關(guān)閉熱風調(diào)節(jié)擋板和熱風關(guān)斷擋板，用冷風擋板控
制磨煤機風量，待磨煤機出口溫度降至55℃且穩(wěn)
定后，方可停止給煤機運行，磨煤機繼續(xù)運行至電
流降至空載電流。
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第21卷
b)給煤機停止運行前，先關(guān)閉人口f-I，在確
認給煤機皮帶及清掃器均無煤后才停止給煤機運
行，目的是防止給煤機內(nèi)部有煤或空氣進入煤倉而
引起自燃。
c)磨煤機停止后，磨煤機冷風調(diào)節(jié)擋板開大，
風量不低于額定風量，吹掃至少5 min，以確保煤
粉管道吹掃干凈，而后保持冷風關(guān)斷擋板全開，調(diào)
節(jié)擋板開度為5％，進行通風，以排出磨煤機內(nèi)可
燃氣體。
d)制粉系統(tǒng)停止運行后，應(yīng)及時將石子煤斗
內(nèi)的石子煤清理干凈。
3．4 出現(xiàn)異常時的措施
若磨煤機出現(xiàn)故障而跳閘(鍋爐主燃料跳閘除
外)，應(yīng)檢查磨煤機出口門和熱風關(guān)斷擋板是否聯(lián)
鎖關(guān)閉，滅火蒸汽電動門是否聯(lián)鎖開啟。如果制粉
系統(tǒng)故障跳閘后無法在短時問內(nèi)啟動，應(yīng)設(shè)法將磨
煤機出口管道內(nèi)煤粉吹掃干凈，并將給煤機、磨煤
機內(nèi)存煤徹底清理干凈。
發(fā)現(xiàn)磨煤機出口溫度異常升高并達到75℃ 時，
一定要投入磨煤機的消防蒸汽系統(tǒng)；出口溫度劇升
至93℃時，應(yīng)停止磨煤機運行，分析原因，消除
隱患，在原因沒有分析清楚前禁止啟動磨煤機。
3．5 異常停機處理
在熱風門不嚴密的情況下，盡可能維持制粉系
統(tǒng)連續(xù)運行，若制粉系統(tǒng)必須停止運行，要求：
a)確認制粉系統(tǒng)消防蒸汽可靠備用。
b)關(guān)閉給煤機人口電動門。
c)確認磨煤機熱風調(diào)整門關(guān)閉，用冷風調(diào)整
門控制磨煤機出、人口溫度不超過70℃ 。
d)加強磨煤機出、人口溫度的監(jiān)測。當任一
點溫度超過70℃時，則立即匯報值長和有關(guān)人員，
并加強該點溫度的監(jiān)視，以便掌握其溫度變化趨
勢；如溫度超過80℃ ，或有明顯著火跡象時，應(yīng)
立即投入磨煤機消防蒸汽系統(tǒng)，并通知消防隊。
e)維持給煤機密封風的壓力， 以防止磨煤機
內(nèi)熱風影響給煤機。
f)每1 h測量給煤機箱體溫度一次。當給煤
機箱體溫度達到50℃或不正常上升時，立即采用
CO 滅火器進行滅火，并通知消防隊。
g)每2 h測量原煤倉溫度一次。當原煤倉的
外殼溫度均超過50℃時，應(yīng)立即匯報運行值長，
并對該點增加測溫次數(shù)，以便掌握其溫度變化
趨勢。
3．6 運行管理方面的措施
在運行管理方面采取的措施有：
a)加強對磨煤機風室刮板和石子煤系統(tǒng)的檢
查和維護，防止刮板和石子煤系統(tǒng)故障而導致石子
煤在磨煤機風室內(nèi)堆積自燃，引起制粉系統(tǒng)著火、
爆炸。
b)定期檢查磨煤機人口一次風管，防止石子
煤在該處積存帶來爆炸隱患。
c)嚴格執(zhí)行制粉系統(tǒng)啟停及備用切換操作票
制度。機組正常運行中，備用磨停用達到3天時，
必須啟動備用磨，運行時問不少于8 h；合理安排
制粉設(shè)備大、小修，并在大、小修前將原煤斗的煤
粉燒盡。
d)運行人員應(yīng)注意檢查煤質(zhì)的變化情況(包
括低位發(fā)熱量、揮發(fā)分、水分、灰分等)，查詢上
煤情況(水分、有無自燃現(xiàn)象等)，做到心中有數(shù)。
e)建立磨煤機一次風量測點表管定期吹掃制
度，保證風量測量的準確性。
f)每班利用紅外測溫儀對運行磨煤機出口一
次風管進行檢查，防止因磨煤機出口一次風管積
粉、堵塞而造成制粉設(shè)備自燃著火、爆炸。
g)每3個月檢查一次磨煤機防磨防爆情況，
主要檢查是否有吹掃不到的死角部位。若有死角，
則進行處理，避免積粉自燃。
4 存在問題及對策
自2003年12月9日1號機組投入運行以來，
目前臺山電廠已有5臺機組在運行，盡管通過以上
措施控制制粉系統(tǒng)自燃或爆炸的效果良好，但仍存
在一些問題和隱患。
4 1 制粉系統(tǒng)存在積粉死角
制粉系統(tǒng)內(nèi)部仍存在積粉死角，自燃隱患依然
存在， 目前對該問題的解決對策是對死角部位(如
雙調(diào)芯縮孔門板后)增加壓縮空氣或密封空氣的
吹掃。
4．2 煤粉管膨脹節(jié)積粉自燃
臺山電廠曾多次發(fā)生因煤粉補償器向下膨脹量
預留不足、膨脹節(jié)拉伸過大而損壞，從而導致一次
風管道補償器膨脹端凹坑處發(fā)生積粉自燃的現(xiàn)象。
這種自燃事故甚至會導致一次風被引燃，使著火從
膨脹節(jié)開始，一直延伸至燃燒器噴口，從而引發(fā)更
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大的事故。這類事故在多個發(fā)電廠都發(fā)生過，采取
的處理措施是調(diào)節(jié)煤粉管道長度或膨脹余量，以及
在凹坑處填充保溫材料并用鋼絲網(wǎng)固定，這樣能有
效避免積粉。應(yīng)特別注意檢查新投產(chǎn)的機組，啟、
停鍋爐后應(yīng)及時檢查煤粉管道和膨脹節(jié)的膨脹情
況，以避免類似事故發(fā)生。
4．3 磨煤機的石子煤著火自燃
磨煤機石子煤著火自燃的原因，一是磨煤機人
口的一次風室傾斜角度沒有達到煤粉防爆規(guī)定的
60。的要求，易在該處堆積石子煤；另外，當磨煤
機側(cè)機體室刮板磨損量增大時，刮板與底部間隙增
大，一部分石子煤不能及時排出磨煤機而堆積，當
磨煤機人口熱一次風溫度達到230℃時，導致堆積
的石子煤自燃。針對該問題的預防措施，一是在磨
煤機一次風室人口加裝滅火蒸汽系統(tǒng)，并定時吹
掃，從目前改造后的情況來看，效果良好；另外，
在定期維護時更換磨損的石子煤刮板。盡管如此，
積石子煤死角仍沒有完全消除，運行時仍會冒火
星。我們考慮對側(cè)機體內(nèi)的石子煤刮板做進一步的
改造，以徹底消除隱患。
4．4 磨煤機溫度異常升高
2007年7月27日，臺山電廠2號鍋爐4號磨
煤機溫度異常升高，并瞬間達到384℃。經(jīng)初步分
析，溫度升高的原因可能是磨煤機內(nèi)部有碎布、煤
粉含有油、雷管等易燃品，也不排除煤粉自燃導致
燃燒。需要進一步分析制粉系統(tǒng)的氧質(zhì)量分數(shù)、出
口溫度、一次風風速和風量是否合適，并采取相應(yīng)
的預防措施，防止煤粉爆炸、熱解自燃和沉積。
5 結(jié)束語
正壓直吹式制粉系統(tǒng)的爆炸風險盡管比中間儲
倉式的小，但也應(yīng)引起各方面的高度重視，通過深
入分析制粉系統(tǒng)的爆炸原因，制定有效的預防措
施，從而實現(xiàn)制粉系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。
作者簡介：龍光明(1975 )，男，湖南祁陽人。鍋爐點檢工程師，
工學學士，主要從事發(fā)電廠鍋爐點撿S-作。
(上接第43頁)
能。指紋采集設(shè)備管理主要由系統(tǒng)管理員來完成，
其主要用例包括增加指紋采集儀、刪除指紋采集儀
和查詢指紋采集儀等用例(如圖6所示)。
系
圖6 指紋值班管理系統(tǒng)指紋采集設(shè)備管理用例圖
9 結(jié)束語
指紋識別是基于生物特征的身份認證方式之
一
。本文對電力監(jiān)控指紋值班系統(tǒng)的指紋身份驗證
方式和電力系統(tǒng)的異構(gòu)運行方式提出的跨平臺方案
和部署，希望對該架構(gòu)的實現(xiàn)有一定的參考價值。
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作者簡介：辛平野(1982一)，男，河北阜平人。電力系統(tǒng)及其自
動化助理工程師，S-程碩士，主要從事電力系統(tǒng)自動化工作。

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