一起锅炉制粉系统爆燃的事故原因分析
2013-03-23赵晓光孙建磊
赵晓光，孙建磊，高 欣
（河北省电力科学研究院，河北 石家庄 050021）
一起锅炉制粉系统爆燃的事故原因分析
赵晓光，孙建磊，高 欣
（河北省电力科学研究院，河北 石家庄 050021）
1 锅炉概述
某电厂B&WB-1103/25.4-M型锅炉为超临界参数、螺旋炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、半露天布置的л型锅炉，锅炉设有无循环泵的内置式启动系统。制粉系统采用正压冷一次风直吹式系统，配4台双进双出钢球磨煤机，每台磨煤机对应锅炉单墙一层半6只燃烧器，共24只燃烧器分6层对称布置在锅炉的前后墙上。设计煤种是80 %阳泉无烟煤和20 %寿阳贫瘦煤的混煤，实际燃煤为下层神华煤、上层阳泉煤掺烧。
2 事故经过
2012-12-25T08:00，机组负荷160 MW，主汽压力12.72 MPa，主汽温度512 ℃，再热汽压1.9 MPa，再热汽温562 ℃，制粉系统A、B、D运行。
08:40，发现A磨有堵煤现象，立即减煤吹扫，吹扫过程中因再热汽温高停止A磨运行。随后发现B磨料位升高，燃烧器出口风速急剧下降，判断B磨堵煤，立即采取减煤吹扫措施。
09:33，因吹扫效果不明显投入慢传电机。
11:30，风速恢复到23 m/s左右，初步判断磨已吹通后启动B磨。启动后B磨一次风管风速显示17 m/s左右，怀疑该磨锁气器有杂物。
12:11，B磨B端出粉温度由78 ℃突然涨至427℃，B端分离器温度由67 ℃升至98 ℃。发现温度异常后迅速通入消防蒸汽。
12:27，B端出粉温度下降至80 ℃，分离器温度下降至78 ℃后再次突升。
12:29，分离器出口的温度高保护(高高值160 ℃)动作掉磨，之后B端分离器温度继续上升至219 ℃，期间再次投入消防蒸汽直至磨出口温度正常。
13:30，检修人员打开B磨分离器回粉管锁气器进行检查。
13:47，B制粉系统发生爆燃，导致B2一次风粉管至喷燃器前部伸缩节处断裂。
14:11，机组停止运行。
3 原因分析
煤粉具有自燃性和爆炸性。若煤粉中吸附了大量的空气，会受空气的氧化而缓慢发热，使煤粉温度升高，当达到着火点时会发生自燃。煤粉、 空气的混合物在一定的条件下会发生爆炸，引起设备损坏和人员伤害。煤粉发生爆炸应具备3个基本条件：煤粉的存在、合适的氧浓度(即煤粉量和空气量的比例要处于爆炸极限内)和足够的点火能量。
B磨内的燃煤为高挥发分神华煤(挥发分在27 %左右)，在堵煤后的吹扫过程中挥发分易析出并在制粉系统中积聚，使可燃气体浓度增大。同时残留的煤粉中吸附了大量的空气，会受空气的氧化作用而缓慢地发热从而使煤粉温度升高，增加了煤粉自燃的可能性。磨内煤粉量较少，磨开启后钢球间碰撞易产生火花，引起制粉系统着火，使B磨B端出粉温度急剧升高。这是导致这次制粉系统爆燃的根本原因。
磨煤机通入消防蒸汽后，由于通气时间不够长，不足以将着火的煤粉全部熄灭，部分着火的煤粉(包括动态分离器内存粉)只是得到短暂的抑制。当检修人员打开锁气器孔时，其上部堵塞的煤粉被疏通，空气进入到B端分离器内提供了助燃物(燃烧所需要的氧气)，从而使分离器内的存粉着火爆燃。分离器内的爆燃冲击力向上通过已打开的锁气器检查孔释放出来；向下直达炉膛，引起炉膛负压突然变正。变正的气流回撞至一次风管，造成B2一次风管进燃烧器前弯头处断裂。
4 预防措施
(1) 将逻辑保护的温度取点由分离器出口温度值改为磨出口温度，报警值为80 ℃，动作值为90 ℃，运行中严格控制磨煤机出口温度不超过80 ℃。
(2) 保证制粉系统消防蒸汽正常备用，随时能投入使用。在磨煤机事故跳闸时，自动投入消防蒸汽，2 min后再自动关闭。
(3) 调整一次风机出力，维持较高一次风速(23～30 m/s)，以防止煤粉沉积自燃。同时保证风速不超30 m/s，因一次风速维持过高易产生静电火花，引起爆燃。
(4) 视锅炉燃烧情况调整动态分离器转速在50～70 r/min；控制煤粉细度R90在18 %左右。正常运行中应尽量减少磨煤机的启停操作，保持磨煤量、风量和出口温度稳定，磨煤机计划停运前必须将磨内存煤吹扫干净。
(5) 加强磨煤机料位监视，控制料位差压在350～500 Pa，两侧料位差压尽量调平。同时防止磨内煤量过少而产生钢球碰撞火花，引发制粉系统着火。尽量防止磨煤机堵磨，一旦发生堵磨，吹扫时要严格控制磨出口温度，短时间吹扫不通时要及时停磨投盘车处理。
(6) 运行中维持炉膛负压在-100～-50 Pa，严禁锅炉正压运行，防止炉膛火焰倒灌至一次风道，引发制粉系统着火爆燃。
(7) 设备事故处理前，保证系统内通风良好，以免煤中析出的可燃物积聚，引起爆燃，危及人身和设备安全。
1 杨国光．锅炉制粉系统爆燃事故处理及预防办法[J]．电站系统工程，2012(1)．
2 聂常贵，牟效民，霍林华．燃煤锅炉制粉系统爆炸原因分析及防范[J]．电力安全技术，2013(1)．
3 郑 杰．锅炉制粉系统着火爆炸分析及预防措施[J]．设备管理与改造，2013(6)．
4 陈建国．制粉系统防爆分析与改进措施[J]．热电技术，2012(4)．
2013-07-19）
