黃輝

摘要： 針對(duì)印尼某廠660MW級(jí)超臨界鍋爐采用中速磨燃用高揮發(fā)份印尼煤種時(shí)發(fā)生的兩次磨煤機(jī)異常跳閘后再次啟動(dòng)過(guò)程中煤粉爆燃事故，從運(yùn)行操作角度分析了磨煤機(jī)煤粉爆燃原因，并提出防止此類磨煤機(jī)煤粉爆燃的措施。

Abstract： A 660MW supercritical boiler is used in a plant in Indonesia. High volatile bituminous Indonesian coal with medium speed milling is used in the boiler. The pulverized coal explosion has happened in the process of starting again after the abnormal trip of coal mill. For this， the deflagration causes of pulverized coal of the coal mill are analyzed by the operation， and the measures to prevent the pulverized coal deflagration for this kind of coal mill are put forward.

關(guān)鍵詞： 中速磨；印尼煤；煤粉爆燃

Key words： medium speed milling；Indonesian coal；pulverized coal explosion

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）04-0131-03

0 引言

印尼某廠660MW超臨界機(jī)組采用超臨界變壓直流爐，鍋爐由東方鍋爐股份有限公司設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造，并采用一次再熱、單爐膛、前后墻對(duì)沖燃燒方式、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)、擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、固態(tài)排渣、平衡通風(fēng)、Π型布置。

鍋爐采用一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，共配置6臺(tái)上海重型機(jī)器廠生產(chǎn)的HP碗式中速磨煤機(jī)及給煤機(jī)，額定負(fù)荷工況下5運(yùn)1備。

鍋爐運(yùn)行時(shí)采用印尼褐煤，其充分見(jiàn)表1。

在機(jī)組整套試運(yùn)期間，啟磨過(guò)程中發(fā)生過(guò)兩次磨煤機(jī)煤粉爆燃事故，導(dǎo)致磨煤機(jī)入口防爆門動(dòng)作及入口一次風(fēng)管道膨脹節(jié)爆裂，給機(jī)組運(yùn)行安全帶來(lái)嚴(yán)重影響。為此，必須采取措施，防止此類磨煤機(jī)煤粉爆燃事故的發(fā)生。

1 煤粉爆燃原因分析

1.1 E磨煤粉爆燃過(guò)程

2016年4月22日15：25，因試驗(yàn)需要手動(dòng)急停E磨煤機(jī)（煤量74t/h），在之后的磨煤機(jī)重新啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)生了E磨煤機(jī)煤粉爆燃事故。

15：40：10～15：57：40，采用冷一次風(fēng)吹掃E磨煤機(jī)本體及出口6根一次風(fēng)管道殘余煤粉。為減輕對(duì)爐膛負(fù)壓影響采取了1～2根一次風(fēng)管道單獨(dú)吹掃方式，E1～E6每根粉管吹掃時(shí)間8～12min，吹掃風(fēng)速12～16m/s；

15：57：40，啟動(dòng)E磨煤機(jī)并采用冷一次風(fēng)進(jìn)行磨本體殘煤吹掃。磨煤機(jī)進(jìn)、出口溫度分別為76.2℃、69.8℃，E1～E6每根粉管吹掃風(fēng)速5～6m/s；

15：59：42，開(kāi)E磨煤機(jī)入口熱一次風(fēng)隔絕門（調(diào)門在關(guān)位）進(jìn)行暖磨；

16：00：02，E磨煤機(jī)入口熱一次風(fēng)隔絕門開(kāi)過(guò)程中，E磨煤機(jī)發(fā)生煤粉爆燃。磨煤機(jī)進(jìn)、出口溫度分別為74.82℃、64.3℃，E1～E6每根粉管風(fēng)速由5～6m/s急速增至34m/s（超量程），入口一次風(fēng)壓由-0.054kPa急劇上升至7.415kPa，入口一次風(fēng)量由34t/h增至78t/h；

16：00：13，E磨煤機(jī)入口熱一次風(fēng)隔絕門全開(kāi)。磨煤機(jī)進(jìn)、出口溫度分別為80℃、66.7℃，E1～E6每根粉管風(fēng)速19～20m/s，入口一次風(fēng)壓3.104kPa，入口一次風(fēng)量106.6t/h；

16：00：30，E磨煤機(jī)出口溫度高跳閘。磨煤機(jī)進(jìn)、出口溫度分別為89℃、114℃；

就地檢查發(fā)現(xiàn)：E磨煤機(jī)入口風(fēng)道防爆門動(dòng)作，E磨煤機(jī)入口熱一次風(fēng)管道膨脹節(jié)爆裂。

1.2 A磨煤粉爆燃過(guò)程

2016年5月4日17：40，鍋爐MFT聯(lián)跳A磨煤機(jī)（煤量68t/h），在之后的磨煤機(jī)重新啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)生了A磨煤機(jī)煤粉爆燃事故。

21：49：15，投微油，采用冷一次風(fēng)吹掃A磨煤機(jī)本體及出口6根一次風(fēng)管道殘余煤粉。A1～A6粉管同時(shí)吹掃，吹掃風(fēng)速5～9m/s；

22：01：31，因其它原因?qū)е洛仩tMFT，一次風(fēng)機(jī)全停，吹掃過(guò)程中斷；

22：32：44，MFT復(fù)位后繼續(xù)投微油并采用冷一次吹掃A磨煤機(jī)本體及出口6根一次風(fēng)管道殘余煤粉。A1～A6粉管同時(shí)吹掃，吹掃風(fēng)速4～6m/s；

22：39：18，啟動(dòng)A磨煤機(jī)并采用冷一次進(jìn)行磨本體殘煤吹掃。磨煤機(jī)進(jìn)、出口溫度分別為78.2℃、63.9℃，E1～E6每根粉管吹掃風(fēng)速5～6m/s；

22：39：24，A磨煤機(jī)發(fā)生第一次煤粉爆燃。磨煤機(jī)進(jìn)、出口溫度分別為77.8℃、63.8℃，A1～A6每根粉管風(fēng)速由5～6m/s急速增至24～26m/s，入口一次風(fēng)壓由-0.213kPa急劇上升至4.638kPa；

22：39：42，A磨煤機(jī)第一次煤粉爆燃結(jié)束。磨煤機(jī)進(jìn)、出口溫度分別為76.34℃、67.6℃，A1～A6每根粉管風(fēng)速5～6m/s，入口一次風(fēng)壓-0.213kPa；

22：41：02，A磨煤機(jī)第二次煤粉爆燃。磨煤機(jī)進(jìn)、出口溫度分別為71.04℃、73.1℃，A1～A6每根粉管風(fēng)速由5～6m/s急速增至35m/s（超量程），入口一次風(fēng)壓由-0.213kPa急劇上升至7.978kPa；

22：41：26，停A磨煤機(jī)。磨煤機(jī)進(jìn)、出口溫度分別為76.34℃、82.9℃，停磨前又連續(xù)發(fā)生2次煤粉爆燃；

就地檢查發(fā)現(xiàn)：A磨煤機(jī)入口風(fēng)道防爆門動(dòng)作，A磨煤機(jī)入口熱一次風(fēng)管道膨脹節(jié)爆裂。

磨煤機(jī)煤粉爆燃至少需要同時(shí)滿足3個(gè)條件[1]：吸收外界能量；具備一定的揮發(fā)分和煤粉質(zhì)量濃度；具備一定的氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)。煤粉爆燃主要經(jīng)歷的過(guò)程：煤粉受熱溫度上升；煤粉表面熱解，干餾產(chǎn)生可燃?xì)怏w；氣體混合物被點(diǎn)燃；產(chǎn)生熱量促進(jìn)熱解、干餾；燃燒速度加快轉(zhuǎn)而爆炸。鍋爐燃用的印尼褐煤揮發(fā)份含量高達(dá)50%以上，屬于易爆燃煤種[2]，查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)各類型機(jī)組發(fā)生的磨煤機(jī)煤粉爆燃事故絕大部分與燃用煤種揮發(fā)份含量偏高有關(guān)。

兩次磨煤機(jī)煤粉爆燃事故均發(fā)生在磨煤機(jī)異常跳閘后再次啟動(dòng)的通風(fēng)階段。

E磨煤機(jī)啟動(dòng)后碾磨磨碗殘煤，產(chǎn)生大量新煤粉，由于吹掃不徹底（吹掃風(fēng)速及吹掃時(shí)間不夠），在開(kāi)熱一次風(fēng)隔絕門暖磨瞬間，從熱一次風(fēng)調(diào)門內(nèi)漏的熱一次風(fēng)提供了磨煤機(jī)內(nèi)部煤粉點(diǎn)火熱源，發(fā)生煤粉爆燃，造成磨煤機(jī)煤粉爆燃。

A磨煤機(jī)啟動(dòng)前磨本體殘粉吹掃不徹底（吹掃風(fēng)速及吹掃時(shí)間不夠），磨煤機(jī)啟動(dòng)后，磨碗殘煤被碾磨成煤粉，造成磨本體積粉濃度瞬間增大（積粉厚度越厚，煤粉爆燃的溫度越低）；此時(shí)，磨煤機(jī)本體蓄熱（磨入口溫度達(dá)78℃，出口溫度64℃）提供了磨煤機(jī)內(nèi)部煤粉點(diǎn)火熱源，從而導(dǎo)致磨煤機(jī)內(nèi)積粉發(fā)生爆燃。第一次爆燃發(fā)生后，磨煤機(jī)本體熱源進(jìn)一步增加，磨煤機(jī)出口溫度也逐步上升，后續(xù)未能及時(shí)吹走的殘粉隨著溫度上升再次發(fā)生爆燃，從而出現(xiàn)了后續(xù)連串爆燃事故。

綜上所述：由于對(duì)磨煤機(jī)內(nèi)殘余的煤粉和磨碗殘煤碾磨成的新煤粉（煤粉特性：高揮發(fā)份易爆燃）吹掃不徹底，在小風(fēng)量通風(fēng)吹掃過(guò)程磨煤機(jī)內(nèi)殘粉吸收外界熱源或磨煤機(jī)本體蓄熱引起煤粉爆燃，最終造成上述兩次磨煤機(jī)煤粉爆燃事故。

2 防爆措施

燃用高揮發(fā)份印尼煤種時(shí)，磨煤機(jī)異常跳閘后的再次啟動(dòng)過(guò)程很容易發(fā)生磨煤機(jī)煤粉爆燃事故。防止該過(guò)程煤粉爆燃引發(fā)磨煤機(jī)煤粉爆燃的關(guān)鍵控制點(diǎn)為：①磨煤機(jī)啟動(dòng)前進(jìn)行徹底吹掃和冷卻；②磨煤機(jī)啟動(dòng)后進(jìn)行徹底吹掃后再暖磨。

2.1 磨煤機(jī)異常跳閘，鍋爐MFT未動(dòng)作，短時(shí)間內(nèi)再次啟動(dòng)防爆措施

①磨煤機(jī)內(nèi)及粉管殘粉吹掃、冷卻。排除磨煤機(jī)故障后，打開(kāi)密封風(fēng)門、冷風(fēng)隔絕門、磨煤機(jī)出口風(fēng)粉管排出閥，關(guān)閉熱風(fēng)隔絕門及熱風(fēng)調(diào)門，調(diào)節(jié)冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，進(jìn)行磨煤機(jī)本體及粉管吹掃。根據(jù)爐膛熱負(fù)荷大小選擇單根粉管吹掃或多根粉管一起吹掃方式，確保粉管吹掃風(fēng)速在14～20m/s，且每根粉管吹掃時(shí)間不少于5～10min，同時(shí)要求磨煤機(jī)入口溫度降至65℃以下。吹掃及冷卻工作結(jié)束后，調(diào)節(jié)冷風(fēng)調(diào)閥開(kāi)度至每根粉管風(fēng)速5～10m/s，準(zhǔn)備啟磨。

②磨煤機(jī)內(nèi)殘煤吹掃。磨煤機(jī)啟動(dòng)后，磨碗殘留原煤經(jīng)磨輥碾磨制成大量新煤粉。此時(shí)，逐步開(kāi)大冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度提高風(fēng)粉管吹掃風(fēng)速至14～20m/s進(jìn)行吹掃，待磨煤機(jī)電流穩(wěn)定至空載電流后繼續(xù)吹掃5～10min（同時(shí)爐膛負(fù)壓不再波動(dòng)）。

③暖磨投粉。吹掃完成后，開(kāi)熱風(fēng)隔絕門，調(diào)節(jié)冷、熱風(fēng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行暖磨，按正常啟磨程序操作。

2.2 磨煤機(jī)異常跳閘，鍋爐MFT未動(dòng)作，較長(zhǎng)時(shí)間不啟動(dòng)（48小時(shí)及以上）

①磨煤機(jī)內(nèi)及粉管殘粉吹掃。具體操作如上述2.1所述。

②磨煤機(jī)內(nèi)殘煤吹掃。具體操作如上述2.1所述。

③停磨備用。吹掃完成后，逐步減小冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度直至關(guān)位，停磨煤機(jī)備用。

2.3 磨煤機(jī)異常跳閘，鍋爐MFT動(dòng)作，短時(shí)間內(nèi)再啟動(dòng)

①爐膛吹掃。啟動(dòng)送、引風(fēng)機(jī)后，總風(fēng)量提高至30%以上進(jìn)行大風(fēng)量爐膛吹掃，吹掃時(shí)間不少于10min，減少爐內(nèi)沉積煤粉點(diǎn)火后爆燃可能。

②首臺(tái)磨投運(yùn)。采用微油點(diǎn)火方式：微油投運(yùn)條件滿足后即投運(yùn)6只小油槍，打開(kāi)密封風(fēng)門、冷風(fēng)隔絕門、磨煤機(jī)出口風(fēng)粉管排出閥，關(guān)閉熱風(fēng)隔絕門及熱風(fēng)調(diào)門，調(diào)節(jié)冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，進(jìn)行磨煤機(jī)本體及粉管吹掃。粉管吹掃風(fēng)速逐步加大，在保證微油不被吹熄情況下盡量提高吹掃風(fēng)速（10m/s以上），每根粉管吹掃時(shí)間不少于5～10min，同時(shí)要求磨煤機(jī)入口溫度降至65℃以下。再按上述2.1中“磨煤機(jī)內(nèi)殘煤吹掃”步驟進(jìn)行充分吹掃后（吹掃風(fēng)速取小值），按正?！芭ネ斗邸辈僮鬟M(jìn)行點(diǎn)火投粉。

采用大油槍點(diǎn)火方式：投運(yùn)F層6只大油槍，啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)，并用冷一次風(fēng)按上述2.1中“磨煤機(jī)內(nèi)及粉管殘粉吹掃、冷卻”和“磨煤機(jī)內(nèi)殘煤吹掃”步驟進(jìn)行充分吹掃后（吹掃風(fēng)速取小值），按正?！芭ネ斗邸辈僮鬟M(jìn)行點(diǎn)火投粉。

③第二臺(tái)磨投運(yùn)。因爐膛負(fù)荷較低，第二臺(tái)磨投運(yùn)需微油或大油助燃。如第二臺(tái)磨為A磨，則按上述“微油點(diǎn)火方式”操作進(jìn)行投運(yùn)；如第二臺(tái)磨為其它磨，則按上述“大油槍點(diǎn)火方式”操作進(jìn)行投運(yùn)。

④其它磨投運(yùn)。其它磨投運(yùn)條件滿足后，按上述2.1中“磨煤機(jī)內(nèi)及粉管殘粉吹掃、冷卻”和“磨煤機(jī)內(nèi)殘煤吹掃”步驟進(jìn)行充分吹掃后，按正?！芭ネ斗邸辈僮鬟M(jìn)行點(diǎn)火投粉。

2.4 磨煤機(jī)異常跳閘，鍋爐MFT動(dòng)作，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不啟動(dòng)（一周及以上）

①磨煤機(jī)殘煤清理。磨煤機(jī)冷卻后，打開(kāi)人孔門人工清理磨煤機(jī)磨碗殘煤。

②粉管殘粉吹掃及投運(yùn)。再次啟動(dòng)時(shí)，按上述2.1中“磨煤機(jī)內(nèi)及粉管殘粉吹掃、吹掃”步驟吹掃后，按正常“暖磨投粉”操作進(jìn)行磨煤機(jī)投運(yùn)。

3 結(jié)論

①燃用高揮發(fā)份印尼煤種時(shí)，磨煤機(jī)異常跳閘后的再次啟動(dòng)過(guò)程很容易發(fā)生磨煤機(jī)煤粉爆燃事故。

②在小風(fēng)量通風(fēng)吹掃過(guò)程中，由于磨煤機(jī)內(nèi)殘余的煤粉和磨碗殘煤碾磨成的新煤粉吹掃不徹底后積聚，導(dǎo)致積聚殘粉吸收外界熱源或磨煤機(jī)本體蓄熱引起煤粉爆燃，是造成上述兩次磨煤機(jī)煤粉爆燃事故的主要原因。

③防止此類磨煤機(jī)煤粉爆燃的關(guān)鍵控制點(diǎn)為：一是磨煤機(jī)啟動(dòng)前進(jìn)行徹底吹掃和冷卻；二是磨煤機(jī)啟動(dòng)后進(jìn)行徹底吹掃后再暖磨。

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