一起磨煤機(jī)爆燃導(dǎo)致鍋爐MFT的分析與應(yīng)對(duì)措施

袁吉勇

（廣東省粵電集團(tuán)沙角C電廠(chǎng)，廣東 東莞 523900）

沙角C電廠(chǎng)安裝有3臺(tái)2100t/h亞臨界、一次中間再熱、四角雙切圓燃燒、強(qiáng)制循環(huán)汽包爐，采用露天布置，系A(chǔ)BB-CE公司產(chǎn)品。1996年投產(chǎn)后，經(jīng)多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累及技術(shù)改造，故障停爐次數(shù)大大降低，但近年來(lái)電廠(chǎng)發(fā)生數(shù)起磨煤機(jī)內(nèi)部及磨煤機(jī)風(fēng)道爆燃事件，尤其是2016年5月7日#1爐B磨爆燃導(dǎo)致鍋爐MFT。針對(duì)此次磨煤機(jī)爆燃事件，本文將進(jìn)行深入分析探討，并提出防止鍋爐制粉系統(tǒng)著火爆炸的技術(shù)措施。

1 制粉系統(tǒng)概況

鍋爐采用中速磨煤機(jī)、冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，它是由原煤倉(cāng)、電子稱(chēng)重式給煤機(jī)、磨煤機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、密封風(fēng)機(jī)以及煤粉管道組成。配置密封風(fēng)機(jī)，解決了正壓系統(tǒng)密封問(wèn)題，其氣源來(lái)自冷一次風(fēng)。磨煤機(jī)裝有蒸汽滅火系統(tǒng)，可防止磨煤機(jī)內(nèi)部積粉燃燒。

具有一定粒度的原煤由原煤倉(cāng)經(jīng)給煤機(jī)送入HP983中速碗式磨煤機(jī)中碾磨，同時(shí)由冷一次風(fēng)送至三分倉(cāng)再生式空氣預(yù)熱器加熱的熱風(fēng)，經(jīng)一次風(fēng)熱風(fēng)道送入磨煤機(jī)中，供干燥原煤并攜帶碾磨的煤粉到煤粉分離器中進(jìn)行分離。細(xì)度合格的煤粉隨干燥氣流（即一次風(fēng)）直接經(jīng)煤粉燃燒器噴嘴送入鍋爐爐膛燃燒，一臺(tái)磨煤機(jī)的4個(gè)出粉管對(duì)應(yīng)向燃燒器同一層4個(gè)一次風(fēng)噴嘴供粉。經(jīng)分離器分離下來(lái)的不合格的粗粉，再返回磨煤機(jī)重復(fù)碾磨。混雜在原煤中的難以碾磨的石子煤（黃鐵礦、石塊等雜質(zhì)的總稱(chēng)）從磨碗邊緣溢出后，由于其質(zhì)量和體積較大，因而逆熱空氣流向，穿過(guò)葉輪裝置掉入下部側(cè)機(jī)體中，被刮板清除進(jìn)石子煤排出口，排離磨煤機(jī)。

磨煤機(jī)前的冷、熱一次風(fēng)道上分別裝有調(diào)節(jié)門(mén)和截止門(mén)，調(diào)節(jié)磨煤機(jī)出口溫度和進(jìn)入磨煤機(jī)的一次風(fēng)總流量。磨煤機(jī)出口煤粉氣流溫度超過(guò)93．3℃時(shí)，熱風(fēng)截止門(mén)自動(dòng)關(guān)閉。

2 故障分析

2.1 磨煤機(jī)爆燃理論

煤粉和空氣的混合物在適當(dāng)?shù)臐舛群蜏囟认聲?huì)發(fā)生爆炸。影響煤粉爆炸的因素有：煤的揮發(fā)分含量、煤粉細(xì)度、水分，氣粉混合物的溫度和濃度及含氧量等。一般情況下，顆粒越細(xì)小，揮發(fā)分含量及發(fā)熱量越高，含粉濃度越接近爆炸濃度（大約1．2～2．0kg煤粉/m3空氣），含氧濃度越大，爆炸的可能性越大。實(shí)踐證明：當(dāng)煤粉的Vdaf＜10%或顆粒大于100微米時(shí)，煤粉幾乎不會(huì)發(fā)生爆炸；對(duì)溫度小于100℃、含粉濃度避開(kāi)了爆炸濃度或含氧濃度小于15%～16%的煤粉氣流，也基本上不存在爆炸的危險(xiǎn)。

磨煤機(jī)發(fā)生爆燃的三個(gè)必備條件：足夠的可燃物及氧量；可燃物與空氣形成爆炸物并達(dá)到爆炸濃度的范圍；足夠的點(diǎn)火能源。因此，所有運(yùn)行的磨煤機(jī)當(dāng)煤粉/空氣的濃度在爆炸極限范圍內(nèi)時(shí)，都可能存在爆燃隱患。在理論上控制煤粉/空氣間的比例可有效的抑制磨煤機(jī)爆燃的可能性。

2.2 事件經(jīng)過(guò)

2016年5月7日晚上，#1機(jī)組AGC運(yùn)行，負(fù)荷630MW，A、B、C、D、E五臺(tái)制粉系統(tǒng)運(yùn)行，每臺(tái)磨的給煤量約50t/h（80%給煤率左右）。1A、1B磨煤機(jī)上的煤是煤場(chǎng)的混煤，揮發(fā)份約30%，煤比較濕（風(fēng)門(mén)開(kāi)度判斷），磨煤機(jī)出口溫度為70℃左右；1C、1D、1E磨煤機(jī)上的煤是“山優(yōu)煤”，運(yùn)行參數(shù)正常。20：41，爐膛壓力低保護(hù)動(dòng)作，#1鍋爐MFT。現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)1B磨煤機(jī)熱風(fēng)調(diào)門(mén)連桿變形，風(fēng)道及其膨脹節(jié)無(wú)異常；內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板變形損壞。5月8日16:45，1B磨煤機(jī)熱風(fēng)調(diào)門(mén)檢修工作結(jié)束。18：48， #1爐點(diǎn)火。5月9日02:36，#1機(jī)組重新接帶負(fù)荷。

2.3 原因分析

鍋爐MFT前2分鐘（20:39:33），1B磨煤機(jī)出現(xiàn)了斷煤（之前給煤量約50t/h），給煤量降為零，磨煤機(jī)出口溫度有所升高。1分鐘后給煤量上升至37t/h，此時(shí)，1B磨煤機(jī)內(nèi)突然發(fā)生爆燃，一次風(fēng)道壓力瞬間升高。兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)喘振開(kāi)關(guān)動(dòng)作，致使一次風(fēng)機(jī)RB保護(hù)動(dòng)作，動(dòng)葉開(kāi)度強(qiáng)制關(guān)至25%，一次風(fēng)母管壓力及流量降低并出現(xiàn)擾動(dòng)。運(yùn)行中的1A、1D、1E磨煤機(jī)率先因一次風(fēng)量低依次跳閘，鍋爐燃燒不穩(wěn)，最終因爐膛壓力低導(dǎo)致MFT動(dòng)作。

2.4 歷年磨煤機(jī)爆燃統(tǒng)計(jì)分析

因現(xiàn)有的測(cè)量方式無(wú)法定量獲取磨煤機(jī)內(nèi)部的爆炸濃度，濃度的控制也無(wú)有效手段，從我廠(chǎng)歷次出現(xiàn)的磨煤機(jī)內(nèi)部著火及爆炸的工況（①2001年1月30日，3A磨，停給煤機(jī)后；②2002年12月10日，2A磨，給煤機(jī)跳閘一分鐘后；③2005年2月11日，2E磨，正常運(yùn)行，煤揮發(fā)分極高；④2006年12月27日，2C磨，給煤機(jī)因堵煤跳閘；⑤2007年3月29日，2B磨，停給煤機(jī)后；⑥2011年1月9日，1B磨，低給煤率且一次風(fēng)量不足；⑦2012年4月4日，2B磨，正常運(yùn)行，石子煤多；⑧2016年5月7日，1B磨，煤濕，短時(shí)斷煤），歸納分析出以下幾種情況：第一，運(yùn)行中的給煤機(jī)發(fā)生斷煤時(shí)。第二，磨煤機(jī)跳閘后重新啟動(dòng)給煤機(jī)或停給煤機(jī)的過(guò)程。第三，低給煤率運(yùn)行時(shí)。第四，燃用高揮發(fā)分煤種（印尼煤）時(shí)。印尼煤屬于高揮發(fā)分煤種，目前的運(yùn)行控制方式已成熟，其他幾種情況屬于低給煤率或煤量出現(xiàn)大波動(dòng)時(shí)容易達(dá)到爆燃濃度。

3 防范措施

3.1 防止制粉系統(tǒng)著火爆炸的技術(shù)措施

（1）根據(jù)入爐煤化驗(yàn)結(jié)果，嚴(yán)格調(diào)整控制磨煤機(jī)的出口溫度在正常范圍內(nèi)。當(dāng)磨煤機(jī)出口溫度不正常急劇上升，經(jīng)調(diào)整無(wú)效時(shí)，手動(dòng)打閘給煤機(jī)，并立即投入磨煤機(jī)滅火蒸汽，關(guān)閉熱風(fēng)、冷風(fēng)調(diào)門(mén)，關(guān)閉熱風(fēng)、冷風(fēng)閘板。

（2）制粉系統(tǒng)啟、停時(shí)必須保證足夠的暖磨和冷磨時(shí)間且給煤率調(diào)節(jié)要平穩(wěn)，禁止給煤率大幅度快速增加或減小。

（3）給煤機(jī)的給煤率發(fā)生波動(dòng)或給煤機(jī)跳閘時(shí)，要嚴(yán)密監(jiān)視磨煤機(jī)出口溫度，必要時(shí)立即投入磨煤機(jī)滅火蒸汽，關(guān)閉熱風(fēng)、冷風(fēng)調(diào)門(mén)，關(guān)閉熱風(fēng)、冷風(fēng)閘板，停止給煤機(jī)運(yùn)行。

（4）運(yùn)行中的磨煤機(jī)帶煤跳閘后，要及時(shí)查明原因，消除故障。故障消除后，應(yīng)盡早啟動(dòng)該磨，清空積煤。若跳閘磨煤機(jī)無(wú)法啟動(dòng)，應(yīng)及時(shí)安排人工清空磨煤機(jī)內(nèi)的積煤。

（5）磨煤機(jī)正常停止時(shí)，要將磨煤機(jī)內(nèi)的積煤走空后（磨馬達(dá)功率＜50MW，維持3分鐘）再停磨。

（6）加強(qiáng)石子煤斗排渣箱的檢查，磨煤機(jī)的排渣門(mén)要打開(kāi)（排渣箱出渣時(shí)此門(mén)關(guān)閉），如出現(xiàn)渣多、無(wú)渣或冒火星的情況，應(yīng)作異常情況處理，當(dāng)調(diào)整后仍無(wú)效果時(shí)，應(yīng)停磨檢查。

（7）加強(qiáng)煤場(chǎng)和配煤管理，防止因原煤倉(cāng)中煤過(guò)濕導(dǎo)致落煤管堵煤，致使給煤機(jī)跳閘。

（8）及時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)制粉系統(tǒng)的泄漏點(diǎn)，通知檢修，并做好相應(yīng)的防護(hù)措施。

（9）及時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)制粉系統(tǒng)管道、風(fēng)道上的積粉、漏油，及時(shí)清理。

（10）原煤倉(cāng)二氧化碳滅火系統(tǒng)應(yīng)可靠備用，停爐前應(yīng)將原煤倉(cāng)燒空。

3.2 摻燒印尼煤的注意事項(xiàng)

煤粉爆炸性與揮發(fā)分含量的近似關(guān)系如下：Vdaf(%)＜ 6．5，極難爆炸；6．5 ＜ Vdaf(%)＜ 10，難爆炸；10＜Vdaf(%)＜25，中等爆炸性；25＜Vdaf(%)＜35，易爆炸；Vdaf(%)＞35，極易爆炸（灰分高于40%的煤按其揮發(fā)份所定的爆炸性降一個(gè)等級(jí)）。

印尼煤高水分、低灰分、低硫分、高揮發(fā)分等特性。次煙煤發(fā)熱量為5700～7200kcal/kg，揮發(fā)分為37%～42．15%，硫分0．1%～0．85%；褐煤發(fā)熱量為4345～5830kcal/kg，揮發(fā)分為 24．1% ～ 48．8%，硫分 0．1% ～0．75%。因而印尼煤具有很強(qiáng)的爆炸傾向性。

經(jīng)多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，沙角C電廠(chǎng)目前燃用印尼煤的運(yùn)行控制方式已比較成熟，除須遵守3．1中所列技術(shù)措施外，還應(yīng)注意以下事項(xiàng)：第一，摻燒印尼煤的磨煤機(jī)出口溫度設(shè)定并控制在較低水平（55～60℃之間）。第二，控制磨煤機(jī)入口一次風(fēng)溫小于200℃。第三，摻燒印尼煤的磨煤機(jī)停運(yùn)過(guò)程中，控制入口一次風(fēng)溫盡可能低后，手動(dòng)停運(yùn)給煤機(jī)，再進(jìn)行磨煤機(jī)吹掃。第四，控制所上印尼煤原煤倉(cāng)煤位小于70%。

4 結(jié)語(yǔ)

燃煤電廠(chǎng)磨煤機(jī)爆燃是一個(gè)比較現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，由于其影響因素復(fù)雜、過(guò)程突發(fā)、破壞力大，會(huì)造成設(shè)備損壞、機(jī)組失穩(wěn)跳閘甚至人員傷亡。我廠(chǎng)經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，找到了磨煤機(jī)爆燃發(fā)生的規(guī)律性。運(yùn)行人員執(zhí)行上述防爆措施后，我廠(chǎng)至今未發(fā)生類(lèi)似的事故，證實(shí)其是有效的、可靠的。

[1]葉江明主編．電廠(chǎng)鍋爐原理及設(shè)備(第二版)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2007．

[2]全國(guó)勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)工程師公用設(shè)備專(zhuān)業(yè)委員會(huì)秘書(shū)處編． 全國(guó)勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)公用設(shè)備工程師動(dòng)力專(zhuān)業(yè)執(zhí)業(yè)資格考試教材(第三版)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017．