锅炉制粉系统爆燃原因与改进分析
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锅炉制粉系统爆燃原因与改进分析
摘要：制粉系统爆燃不仅导致设备的局部损坏，还可能导致电缆损坏、火灾、机组停运甚至人身伤亡事故。尤其对于中速磨煤机、热风干燥系统和高挥发份煤种的锅炉，更要高度重视制粉系统防爆问题。
关键词：锅炉制粉系统；爆燃原因；改进分析
1燃爆原因
燃煤汽轮发电机组，锅炉为高效超超临界参数变压直流炉，采用单炉膛、一次中间再热、平衡通风、运转层以上露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构 Π 型锅炉。制粉系统采用冷一次风正压直吹式，设有两台 50% 容量的动叶可调轴流式一次风机，提供一次热、冷风输送煤粉。采用两台动叶可调引风机和两台动叶可调送风机，6 台中速辊式磨煤机。煤质方面，燃用煤种挥发分较高，化验煤种干燥无灰基挥发分，两次爆燃前分别为 39.04%和 41.95%，空干基全硫3.7%，煤质指标偏差大。高挥发分煤种积煤后极易造成自燃，磨煤机分离器出口温度控制较高，加剧、加快了该煤质挥发分析出速度和自燃速度。积粉方面，因均分器本身结构设计原因，均分器出口存在扩容现象，风速下降。均分器芯体均流层通道窄、变向后局部存在涡流，粉管 BSOD 门弯头后水平段连续经过 3 个弯头，在局部低风速下易积粉、积煤。以c磨爆燃为例，关闭c1 粉管 BSOD 后，水平段所积煤粉产生自燃现象，在粉管通风后粉堆内部火星漏出，在c1粉管风速升高时，超过理论煤粉沉降风速值（18 m/s）后，一次风携带粉管及磨内大量煤粉，加之磨内高挥发分煤种析出的挥发分，在煤粉浓度达到临界爆炸浓度时，发生瞬间爆燃。
2制粉系统
2.1工作原理
磨煤机的主要功能是将原煤研磨成煤粉。热一次风从磨碗下部的侧机体进风口进入，并围绕磨碗毂向上穿过磨碗边缘的叶轮装置，装在磨碗上的叶轮使气流均匀分布在磨碗边缘并提高了它的速度，煤粉和气流就混合，气流携带着煤粉冲击固定在分离器体上的固定折向板。颗粒小且干燥的煤粉仍逗留在气流中并被携带沿着折向板上升至分离器，大颗粒煤粉则回落至磨碗被进一步碾磨。煤粉和气流上升，通过分离器体进入旋转的叶片式转子，当气流接近转子时，气流中的煤粒因受到转子的撞击，较大的煤粒就会被转子抛出，而较小的煤粒则被允许通过转子，并离开分离器进至煤粉管道，被抛出的煤粒则返回至磨碗被重新研磨。
2.2制粉系统正常运行调整
（1）根据机组负荷，调整给煤机给煤量，保证磨煤机电机电流在额定范围内。
（2）保证粉管风速在合理范围内，由冷、热风调门调整磨煤机风量和分离器出口温度。
（3）根据煤种及煤层厚度调整磨煤机加载力，防止磨煤机振动， 保证煤粉的研磨细度，防止飞灰含碳超标。
（4）分离器转速根据煤量自动调整，根据磨煤机差压及磨的出力可做相应调整。
（5）磨煤机进出口差压反应磨煤机阻力大小，结合风量、风速及出口温度变化判断磨煤机是否堵磨，保证差压在合适范围内。
2.3制粉系统经济运行调整
（1）根据机组负荷，及时启停制粉系统，保持磨煤机在最佳出力。当制粉系统平均给煤量达 80t/h 时，若机组负荷仍呈上升趋势，启动备用制粉系统运行；六套制粉系统运行时，总瞬时给煤量低于390t/h且负荷呈下降趋势，停运第 6 台磨；五套制粉系统运行时，总瞬时给煤量低于 300t/h 且负荷呈下降趋势，应及时停运第五套制粉系统。
（2）掺配掺烧原则上高负荷运行期间应燃用高热值低硫份煤种， 低负荷可燃用低热值、硫份偏高煤种。对于高灰份以及挥发份较低的煤种原则上应选择中层磨煤机，适当提高煤粉细度、降低一次风速、提高磨煤机出口温度，保证着火的可靠性、煤的燃烬性。对于低灰熔点煤种，应选择下层磨煤机，防止锅炉高温受热面结焦。对于高硫份煤种，应选择上层磨煤机。对于高硫份以及挥发份较高的煤种原则上应选择中层磨煤机。
（3）根据掺配掺烧原则，及时了解煤质情况，调整磨煤机运行出力。根据煤质情况，运行参数调整如下：磨正常运行时，分离器转速控制在（60 ～ 65）r/min
范围内，一次风速 22m/s ～ 25m/s 之间。低层磨不对冲燃烧时，应提高停运低层磨对层磨的分离器转速，增加转速 3r/min。F 磨运行时增加磨分离器转速 3r/min。煤种变化时调整： 收到基灰分 >19% 时，维持磨分离器转速 65r/min 左右，一次风速控制在 22m/s 左右。干燥无灰基挥发份低于 36% 时，磨分离器转速控制在
65r/min，磨出口一次风速 22m/s 左右；挥发份高于 38% 时，分离器转速控制在
60r/min，一次风速 25m/s ～ 28m/s 之间。对于高挥发份、高灰份煤种按照挥发份要求执行。硫份高于 0.9% 时，在正常氧量控制标准基础上提高 0.1%。
（4）合理规划磨煤机的运行方式，控制运行制粉系统相邻相对，使燃烧器之间相互支持，并保持足够高的炉膛温度，使煤粉燃烬。前后墙运行制粉系统数量差值不大于1。
（5）控制适当煤粉细度，磨煤机运行中分离器转速投入自动， 随给煤量自动调节。
3改进措施和对策
3.1做好入厂、入炉煤煤质控制
加强入厂煤的煤质管理，从源头把好煤质入厂关，控制原煤采购指标，接近设计煤种，尽量避免高干燥无灰基挥发分煤种掺入入厂煤中。做好原煤掺配掺烧调度工作，对于高挥发分的煤种，与低挥发分煤种做好掺配，控制掺配后干燥无灰基挥发分接近设计值，且不能大幅度变化。
3.2加强制粉系统的运行管理
燃用高挥发分（干燥无灰基挥发分）大于等于 38%的煤种，控制磨煤机出口温度不超过 75 ℃。控制磨煤机粉管风速 25～32 m/s。尽量缩短制粉系统充惰时间。启动制粉系统时，磨煤机通入一次风前，在 BSOD 关闭状态下，投入消防蒸汽 5 min， 再进行暖磨通风启动；消防蒸汽备用期间执行好疏水工作， 确保良好备用。执行好粉管测温定期工作。利用红外成像仪测量粉管温度发现，运行磨粉管温度大于磨煤机出口温度5℃，及时降低磨煤机出口温度，确认是否积粉自燃。严格监视停运磨粉管温度不得高于70℃。所有均分器加装进出口差压测点， 制粉系统粉管支管加装温度测点，并引入 DCS，运行人员加强监视，发现差压异常变化时，现场确认是否积粉自燃。
3.3加强制粉系统设备维护
对结构进行改进，对均分器进、出口加装手孔门。利用机组检修机会，消除设备磨损缺陷，增加对均分器的检查清理项目，定期检查均分器内部防磨陶瓷的完整性，发现防磨陶瓷脱落或损坏后进行更换或使用耐磨料修补。检查均分器，测量均分器通风道间隙，不能超过原始值的±10%，否则进行修复或更换。机组检修后进行粉管可调缩孔经风量（风速）标定确定开度后，机组运行中原则上不允许进行调整。
结束语：
目前我国发电厂主要以火力发电为主，制粉系统的安全管理可以保证机组稳定运行，相关人员应当加强入厂煤的煤质管理，从源头把好煤质入厂关，合理规划磨煤机的运行方式，控制运行制粉系统相邻相对，使燃烧器之间相互支持，并保持足够高的炉膛温度，使煤粉燃烬。以此更好的稳定系统的安全有效运转。
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