楊根生

(大唐華銀電力股份有限公司耒陽分公司 湖南 耒陽 421800)

鍋爐制粉系統(tǒng)爆炸分析及預(yù)防措施

楊根生

(大唐華銀電力股份有限公司耒陽分公司 湖南 耒陽 421800)

針對鍋爐制粉系統(tǒng)爆炸問題，做了簡單的分析，提出預(yù)防措施。通過對制粉系統(tǒng)爆炸原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)由于煤粉濃度、點火源等因素的影響，使得此系統(tǒng)極易爆炸，提出采取消除內(nèi)積粉、加強(qiáng)運維管理等措施，做好預(yù)防工作。

鍋爐；制粉系統(tǒng)；爆炸；運維管理

從現(xiàn)有的鍋爐來說，多采用煤粉燃燒。利用制粉系統(tǒng)，進(jìn)行原煤磨制，使其成為煤粉，接著送入到爐膛進(jìn)行燃燒。因為煤粉具有自燃性與爆炸性特點，若遇到點火源，則極易引發(fā)爆炸事件，因此加強(qiáng)此課題的研究，提出預(yù)防措施，有著必要性。

一、煤粉著火爆炸條件

煤粉吸附一定量的空氣后，受到氧化作用的影響，會產(chǎn)生發(fā)熱情況，使得煤粉溫度提高，若遇到點火源，會發(fā)生自燃情況，引發(fā)爆炸?？傮w來說，煤粉著火引爆炸，需要具備以下條件：1)煤粉；2)氧濃度；3)點火源。

二、鍋爐制粉系統(tǒng)爆炸原因分析

從鍋爐爆炸事故分析來看，引爆點主要為長期積煤或者積粉的部位，制粉系統(tǒng)為封閉狀態(tài)；火源主要為磨煤機(jī)入口的積煤、細(xì)粉分離器水平段位置的積煤、粗粉分離器。總體來說，鍋爐制粉系統(tǒng)爆炸是各類因素綜合作用引發(fā)的，現(xiàn)分述各因素引發(fā)爆炸的原因：

(一)煤粉濃度。煤粉濃度指的是風(fēng)粉混合物濃度，其與煤炭成分、細(xì)度、顆粒度分布等，有著直接的關(guān)系。若風(fēng)粉混合物濃度達(dá)到一定程度，比如處于1.2-2.0kg/m3范圍內(nèi)，極易引發(fā)爆炸事故。干煤粉可以吸附大量的空氣，具有較好的可流動性，能夠通過細(xì)小的空隙。當(dāng)風(fēng)粉混合度濃度達(dá)到一定值時，即0.32-4kg/m3，極易發(fā)生爆炸事故。其中處于1.2-2.0kg/m3范圍內(nèi)時，爆炸的可能性最大。當(dāng)遇到點火源時，便會引發(fā)爆炸事故。基于此，需要確保制粉系統(tǒng)的密封性，確保不存在漏風(fēng)情況。含氧量作為重要的誘導(dǎo)因素，其氧濃度要15%。制粉系統(tǒng)氧氣主要來源包括系統(tǒng)內(nèi)漏入的風(fēng)量、再循環(huán)的煙氣等。

(二)積粉燃爆。從鍋爐制粉系統(tǒng)爆炸原因來說，積粉燃爆是重要原因。通常情況下，制粉系統(tǒng)運行的過程中，極易滯積大量的煤粉，集中在磨煤機(jī)進(jìn)口。若不能及時清理，則極易引發(fā)爆炸事故。當(dāng)進(jìn)口溫度超過300℃，受到熱風(fēng)因素的影響，使得積煤極易被引燃，引發(fā)安全事故。除此之外，在細(xì)粉分離器與排粉機(jī)進(jìn)口等位置，積粉問題也較為常見[1]。以磨煤機(jī)為例，此設(shè)備積煤情況，主要發(fā)生入口位置的上部管道、空心軸頸斜管、熱風(fēng)管道接口等位置，部分發(fā)生在入口防爆門位置。磨煤機(jī)有3個孔，實現(xiàn)和回粉管、防爆門、再循環(huán)管相互連接。當(dāng)某側(cè)的熱風(fēng)和相對應(yīng)的風(fēng)粉，形成渦流，沖擊給煤機(jī)輸送的濕煤，使得濕煤黏到開孔上方管道壁上或者防爆門等位置。由于長時間不清理，形成大量積煤，當(dāng)風(fēng)溫度達(dá)到250℃以上，當(dāng)制粉系統(tǒng)停止運行后，因為磨煤機(jī)風(fēng)門漏風(fēng)，受到熱風(fēng)的影響，磨煤機(jī)入口溫度將>100℃，極易引發(fā)爆炸。

(三)點火源。點火源主要包括以下類型：1)煤粉自然超產(chǎn)生的火源。在制粉系統(tǒng)內(nèi)部，有著很多的積粉點，比如上述的磨煤機(jī)進(jìn)口、排粉機(jī)入口等，當(dāng)煤粉沉積到一定程度，會發(fā)生氧化問題，釋放熱量，引發(fā)煤粉燃燒，產(chǎn)生火源。2)機(jī)械摩擦產(chǎn)生的火源。系統(tǒng)運行時，鋼球相互摩擦，會產(chǎn)生火花，當(dāng)達(dá)到燃點后，能夠引燃煤粉。3)外部火源。

三、鍋爐制粉系統(tǒng)爆炸事故防范措施

(一)鍋爐概況。某企業(yè)鍋爐型號為CG-130/3.82M24，為單氣包、中溫、中壓自然循環(huán)鍋爐。采用的設(shè)計四角切圓煤、氣混燒方式，設(shè)置2套制粉系統(tǒng)。制粉系統(tǒng)由粗粉分離器(1臺；φ3700mm；軸向型)和細(xì)粉分離器(1臺；φ1850mm；旋風(fēng)式)組成，設(shè)計燃料為50%的煙煤+50%天然氣。

(二)事故情況。在運行過程中，鍋爐甲側(cè)制粉系統(tǒng)發(fā)生閃爆事故，使得設(shè)備出現(xiàn)損壞情況，未造成人員傷亡。事故流程為：1)球磨機(jī)壓差增加，1號粗粉分離器出口負(fù)壓降低，球磨機(jī)堵磨，進(jìn)行吹磨。2)重新啟動，發(fā)現(xiàn)鍋爐運行發(fā)生巨響，1號粗粉分離器出口溫度快速增加后下降，診斷為制粉系統(tǒng)爆炸。此次故障總計造成13個防爆門爆破膜破裂，廠房內(nèi)塑鋼窗出現(xiàn)破損和變形情況。

(三)爆炸原因分析。結(jié)合制粉系統(tǒng)運行工藝流程、參數(shù)變化情況、爆炸現(xiàn)場基礎(chǔ)設(shè)施損壞情況，判斷此次爆炸原因為粗粉分離器上部錐帽積粉發(fā)生自燃引發(fā)的。深度調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鍋爐建設(shè)時，粗粉分離器設(shè)備型號選擇不當(dāng)，型號偏大。臨時采取以下應(yīng)對措施：1)調(diào)整圓錐頂角，由150°調(diào)整到90°，避免煤粉沉積；2)設(shè)置壓縮空氣吹掃管線，安裝在細(xì)粉分離器進(jìn)口方形管底部。定期進(jìn)行清理，避免過量沉積。后期檢查時，更換分離器[2]。

(四)預(yù)防措施

1.消除內(nèi)積粉。若能夠定期消除積粉，則可有效的防止煤粉自燃，減少制粉系統(tǒng)出現(xiàn)自燃引發(fā)爆炸的幾率。為消除內(nèi)積粉，可采取以下措施：1)做好設(shè)備安裝把控。新安裝的鍋爐設(shè)備，在設(shè)計與安裝環(huán)節(jié)，要做好充分分析，合理選擇器件，不可存在積粉死角。對于現(xiàn)運行的鍋爐，則需要定期做好檢查，及時清理積粉。2)做好定期檢修。在檢修時，若發(fā)現(xiàn)積粉嚴(yán)重的部位，則采取改造措施，較少制粉系統(tǒng)積粉情況。開展大修作業(yè)時，要做到清倉檢查，確保粉倉沒有死角，具有較強(qiáng)的嚴(yán)密性。重點檢查倉頂位置，看是否存在積粉死角。除此之外，需要做好設(shè)備保溫工作，以免出現(xiàn)結(jié)露情況，使得煤粉出現(xiàn)結(jié)塊或者沉積情況。

2.做好運行管理。從以下方面加以把控：1)控制鍋爐磨煤機(jī)出口溫度，尤其是系統(tǒng)啟動和停止時。因為此時煤粉濃度以及氧氣度極易達(dá)到爆炸條件，因此需要做好控制。操作人員在具體執(zhí)行時，需要做好相應(yīng)的檢查，按照操作規(guī)程來執(zhí)行。2)做好原煤管理。做好原煤檢查，清理易燃易爆物。除此之外，還需要控制煤粉的水分，以免煤粉出現(xiàn)結(jié)塊或者沉積情況?？紤]到煤粉越細(xì)則爆炸的可能性就越大，因此需要控制煤粉的細(xì)度，從燃燒原料方面，做好風(fēng)險把控，最大程度上減少鍋爐制粉系統(tǒng)爆炸事故的發(fā)生，減少爆炸損失。3)消除漏風(fēng)與漏粉問題，保持設(shè)備清潔度，避免存在積粉。4)加強(qiáng)動火管理，禁止違章動火。開展消缺工作時，要嚴(yán)格按照操作規(guī)范，執(zhí)行動火操作。測量粉塵濃度，當(dāng)合格后再動火。5)執(zhí)行規(guī)程制度。為有效預(yù)防鍋爐制粉系統(tǒng)爆炸事故，要嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程制度。按照規(guī)程內(nèi)容，做好鍋爐制粉系統(tǒng)防爆措施。尤其是鍋爐燃燒不穩(wěn)定時，要做好調(diào)整，使其能夠穩(wěn)定運行。同時鍋爐燃燒的檢測系統(tǒng)、跳閘系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，要能夠達(dá)到防爆規(guī)程的要求。總體來說，在制粉系統(tǒng)運行時，運行管理人員可以根據(jù)負(fù)荷實際情況，結(jié)合煤質(zhì)情況和粉位變化等，分析摻配煤質(zhì)量，尤其是均勻性。做好監(jiān)督和檢查措施，及時發(fā)現(xiàn)異常問題，做好問題處理，避免發(fā)生爆炸事故，保障生產(chǎn)效益。

四、結(jié)束語

綜上所述，鍋爐制粉系統(tǒng)爆炸事故的發(fā)生，極易造成巨大的損失，包括人員傷亡損失和經(jīng)濟(jì)損失等，因此需要做好爆炸預(yù)防工作。通過上述分析，明確爆炸條件與原因，結(jié)合實際情況，采取針對性措施，做好預(yù)防工作，以免發(fā)生爆炸事故。

[1]鄭杰.鍋爐制粉系統(tǒng)著火爆炸分析及預(yù)防措施[J].機(jī)電信息,2013(06):68-69.

[2]田立生.鍋爐制粉系統(tǒng)爆炸原因分析及防范[J].化工管理,2016(26):340.

楊根生(1977.10-)，男，工程師，本科，主要從事鍋爐檢修工作。