宋俊

（中國石化揚(yáng)子石化公司熱電廠，江蘇 南京 210048）

1 引言

燃用煤粉的鍋爐由煤粉制備系統(tǒng)供應(yīng)合格的煤粉。煤粉制備系統(tǒng)是指將原煤磨制成粉，然后送入鍋爐爐膛進(jìn)行懸浮燃燒所需設(shè)備和相關(guān)連接管道的組合，通常簡稱制粉系統(tǒng)。制粉系統(tǒng)分為直吹式和中間儲倉式2 種。中間儲倉式制粉系統(tǒng)是磨煤機(jī)磨制的煤粉先儲存于煤粉倉中，然后再根據(jù)鍋爐燃燒運(yùn)行負(fù)荷的需要，將煤粉由煤粉倉經(jīng)給粉機(jī)輸出并送入爐膛燃燒。

煤制成尺寸不同、形狀不規(guī)則的煤粉以后，其表面積比原煤大很多，與空氣中氧的接觸面積及吸附氧的數(shù)量也相應(yīng)大大增加，氧化放熱使煤粉溫度升高，如散熱條件不良，煤粉溫度升高一定程度后，即可能自燃。這種煤粉以一定的濃度分散在空氣中,一旦達(dá)到適當(dāng)?shù)娜键c(diǎn)，就會發(fā)生燃燒并迅速傳播導(dǎo)致爆炸。因此煤粉在干燥、儲存、輸送過程中存在自燃、爆炸的可能性。

煤粉爆炸性的主要因素有：

（1）煤的揮發(fā)分：揮發(fā)分含量高，產(chǎn)生爆炸的可能性大，一般條件下Vdar<10%的煤粉無爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

（2）煤粉粒徑：煤粉越細(xì)，煤粉顆粒比表面積隨之增大，氧氣向顆粒表面擴(kuò)散的時(shí)間將縮短，爆炸危險(xiǎn)性越大。

（3）氣粉混合物濃度：煤粉與空氣混合物比例為1.2 ～2.0kg/m3時(shí)，爆炸的危險(xiǎn)性最大。就煤粉而言，當(dāng)煤粉濃度在30mg/m3以上時(shí)，極有可能發(fā)生爆炸。

（4）煤粉沉積：制粉系統(tǒng)中的煤粉沉積，往往會因逐漸自燃而成為引爆的火源。

（5）氣粉混合物中的氧氣濃度：濃度高，爆炸危險(xiǎn)性大。

（6）氣粉混合物流速：氣粉混合物流速過高、過低對防爆都不利。流速低，煤粉有可能沉積；流速過高，可能引起靜電火花而導(dǎo)致煤粉爆炸。一般氣粉混合物流速控制在16 ～30m/s 之間。

（7）氣粉混合物溫度：溫度高，爆炸危險(xiǎn)性就大。運(yùn)行中應(yīng)根據(jù)Vdaf 高低，嚴(yán)格控制磨煤機(jī)出口溫度。

（8）煤粉水分：過于干燥的煤粉爆炸危險(xiǎn)性大。煤粉水分要根據(jù)揮發(fā)分Vdaf、煤粉貯存與輸送的可靠性以及燃燒的經(jīng)濟(jì)性綜合考慮確定。

煤粉系統(tǒng)爆炸的防范：正常運(yùn)行中為防止制粉系統(tǒng)粉倉燃燒、爆炸，一般可以從管理、運(yùn)行、維護(hù)、定期制度等多方面入手，以及填充惰性氣體，防范制粉系統(tǒng)爆炸。

2 問題的提出

煤粉中間儲存的設(shè)備——煤粉倉，所儲存的煤粉，具有粒度細(xì)、揮發(fā)份高、流動性和吸附性、自燃和爆炸性等特點(diǎn)，故有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)性。煤粉倉的粉，本身就是積粉，當(dāng)積粉發(fā)生一定時(shí)間后，由于煤粉自身氧化分解產(chǎn)生能量，極易發(fā)生自燃。煤粉倉自燃、爆炸是火電廠常見的安全隱患。

某熱電廠6#鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG-220/100-10 型燃煤鍋爐，曾因水冷壁爆管緊急停爐。因6#爐水冷壁管整體狀況較差，計(jì)劃用45 天進(jìn)行更換，不具備啟動燒粉條件。當(dāng)時(shí)粉倉內(nèi)存粉多（粉位3.29m/2.98m），接近粉倉容積的80%，煤粉溫度50℃左右，存在煤粉自燃、粉倉余粉緩慢氧化自燃、制粉系統(tǒng)爆炸的重大風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對粉倉存粉采取充氮、加干冰等措施，最多維持7 ～10 天左右的粉倉溫度，一旦超時(shí)，粉倉溫度可能快速上升，并無法控制，因此迫切需要在最短的時(shí)間內(nèi)采取合理有效的措施，對粉倉內(nèi)煤粉進(jìn)行處置。

3 放粉方法的甄選

對煤粉倉中煤粉進(jìn)行處置，既是消除危險(xiǎn)源，同時(shí)也要考慮放粉過程風(fēng)險(xiǎn)控制。每個(gè)企業(yè)會根據(jù)其自身安全生產(chǎn)的特點(diǎn),在風(fēng)險(xiǎn)評估的基礎(chǔ)上，通常采取以下幾種基本方法：消除法、代替法、隔離法、工程方法、個(gè)人防護(hù)和行政管理的方法，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的控制和消除。

前些年，管理標(biāo)準(zhǔn)不是很高，環(huán)保意識不是很強(qiáng)，遇到類似煤粉倉高料位時(shí)突發(fā)停爐事件，為避免粉倉溫度高引起意外事故，通常都是采用人工放粉、清粉的方法。

（1）直接采用大塑料袋接粉。煤粉堆積密度可達(dá)0.7 ～0.9t/m3，看起來很少，放出來很多，放粉過程中溫度高的煤粉容易燙壞塑料袋，煤粉到處流淌，嚴(yán)重污染現(xiàn)場和周圍環(huán)境，同時(shí)存在粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

（2）通過水箱放粉。在給粉機(jī)平臺放置1 個(gè)敞口水箱，從給粉機(jī)下端布置1 根管子通在水箱里面，慢慢通過煤粉自流往水箱放粉，調(diào)和成塊狀粉餅，再把粉餅運(yùn)輸?shù)矫簣?。這個(gè)方法放粉必須緩慢，否則煤粉會從水面溢出來，同樣污染現(xiàn)場和周圍環(huán)境，整個(gè)過程需要的時(shí)間長。

考慮到人工放粉，耗時(shí)耗力，易造成煤粉飛揚(yáng)，對環(huán)境污染程度大、放粉過程煤粉遇到空氣易自燃等安全的問題，本文經(jīng)過對現(xiàn)場系統(tǒng)和制粉系統(tǒng)工藝的研究，基于風(fēng)險(xiǎn)管控“合理”“切實(shí)”“可行”的原則，考慮采取“工程方法”，即新建一套臨時(shí)鄰爐送粉裝置，向6#爐相鄰的7#爐在線輸粉，實(shí)現(xiàn)此次粉倉的煤粉放粉風(fēng)險(xiǎn)的控制和存粉風(fēng)險(xiǎn)快速處置消除。

4 措施的實(shí)施及效果

4.1 措施的內(nèi)容

圖1

圖2

經(jīng)現(xiàn)場勘察，確定的方案為：應(yīng)用氣固兩相流氣力輸粉原理，將6#爐存粉送入鄰近的7#爐制粉系統(tǒng)甲側(cè)磨煤機(jī)出口管。

自6#爐給粉機(jī)下粉管接出連至7#爐甲側(cè)磨煤機(jī)出口管（系統(tǒng)正常運(yùn)行壓力-2000pa）作為輸粉母管，敷設(shè)一路氮?dú)夤艿肋B接至輸粉母管上作為輸送氣源，啟動給粉機(jī)下粉，實(shí)現(xiàn)流化下粉、氣粉輸送、負(fù)壓吸入的輸粉過程。

具體如下：

（1）拆除#6 爐給粉機(jī)下方落粉管，制作漏斗形接粉裝置，與給粉機(jī)下口法蘭配套。

（2）安裝一路輸粉母管，選用金屬軟管（DN150,PN25）與給粉機(jī)接粉裝置連接，另一端與鋼制管道（DN150PN2520#）法蘭連接，總長度約30m,連接至7#爐甲側(cè)磨煤機(jī)出口管（即粗粉分離器進(jìn)口管）上。

（3）敷設(shè)一路氮?dú)夤艿溃―N32,PN25）接入輸粉母管源頭處，作為輸送氣源。

（4）輸粉母管上間隔3m 左右安裝插入式助推噴嘴，連接氮?dú)?，起到助推作用，防止輸粉母管堵塞?/p>

（5）利用給粉機(jī)變頻器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，作為控制下粉速度的裝置。

（6）管道法蘭之間設(shè)置靜電跨接，管道接地，防止靜電。

4.2 控制要點(diǎn)

安裝完成后開始調(diào)試，先開氮?dú)忾y進(jìn)氣，再開負(fù)壓關(guān)斷閥，最后啟動給粉機(jī)下粉進(jìn)行系統(tǒng)試運(yùn)，正常后開始正式輸粉。

主要要點(diǎn)有：

（1）因煤粉具有易燃易爆特性，因此放粉過程需緊密關(guān)注粉倉溫度、下粉輸送速度，切不可操之過急。

（2）相關(guān)人員應(yīng)對輸粉全過程進(jìn)行管控，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測的給粉機(jī)下粉管和輸粉管溫度，結(jié)合DCS 中粉位、粉倉溫度，多方面綜合判斷，控制給粉機(jī)轉(zhuǎn)速、適時(shí)切換給粉機(jī)，實(shí)現(xiàn)粉倉徹底放粉。

（3）輸粉前7#爐甲磨停止運(yùn)行，保持乏氣送粉，控制甲磨出口溫度60℃左右運(yùn)行。

（4）輸粉過程需結(jié)合粉倉粉位，8 臺給粉機(jī)輪流輸粉，確保粉倉粉位整體下降。待每臺給粉機(jī)下粉管溫度下降并恒定在37~38℃左右時(shí)，代表對應(yīng)的給粉機(jī)上部煤粉已走空，敲管后關(guān)閉相應(yīng)插板門，吹掃輸粉管10min。

輸粉時(shí)按以下順序進(jìn)行操作：

①7#爐甲側(cè)制粉系統(tǒng)具備受粉條件。

②開臨時(shí)輸粉管至7#爐甲磨出口管的蝶閥。

③開至輸粉管根部氮?dú)忾T，稍開至輸粉管中部氮?dú)忾T，吹掃5min。

④開6#爐給粉機(jī)插板門。

⑤啟動6#爐給粉機(jī)，逐漸調(diào)整轉(zhuǎn)速至250 轉(zhuǎn)/min。放粉過程中通過調(diào)節(jié)給粉機(jī)轉(zhuǎn)速控制輸送粉量。

⑥檢查6#爐給粉機(jī)下粉管溫度和輸粉管溫度正常。

⑦運(yùn)行中嚴(yán)密監(jiān)視6#爐給粉機(jī)電流、關(guān)注輸粉氮?dú)馇闆r，防止堵管。

停止輸粉時(shí)按以下順序操作：

①停6#爐給粉機(jī)，關(guān)給粉機(jī)下粉插板。

②保持輸粉管吹掃10min 后，關(guān)至輸粉管根部氮?dú)忾T、關(guān)至輸粉管中部氮?dú)忾T。

③關(guān)臨時(shí)輸粉管至7#爐甲磨出口管蝶閥。

4.3 實(shí)施效果

本次放粉全過程，6#爐輸粉前粉倉最高溫度65℃；輸粉中粉倉最高溫度75℃；輸粉后粉倉最高溫度39℃，均處于正常范圍。

說明停爐后立即對粉倉吸潮門、絞籠插板門、鎖氣器等及時(shí)封閉，對粉倉及時(shí)充氮等措施，對粉倉溫度的穩(wěn)定控制有積極作用。在此基礎(chǔ)上，通過鄰爐輸粉裝置將6#爐粉倉內(nèi)煤粉放空，整個(gè)過程安全可控，消除了煤粉自燃、爆炸的重大安全風(fēng)險(xiǎn)，避免了人工處置的繁重工作量和對環(huán)境的影響，為水冷壁檢修提供連續(xù)作業(yè)條件。

5 結(jié)語

通過6#爐粉倉放粉措施的實(shí)踐，證明采用氣力輸送技術(shù)向鄰爐送粉是煤粉倉多種放粉方式中風(fēng)險(xiǎn)管控較為合理的方法，對同類型鍋爐緊急停爐后煤粉倉內(nèi)煤粉處置有較好的借鑒作用，該方法既消除了粉塵自燃爆炸風(fēng)險(xiǎn)，也保證了粉倉清理過程中的安全性和工作效率。