中速磨燃用印尼煤种爆燃原因及防爆措施浅析

黄辉

摘要： 针对印尼某厂660MW级超临界锅炉采用中速磨燃用高挥发份印尼煤种时发生的两次磨煤机异常跳闸后再次启动过程中煤粉爆燃事故，从运行操作角度分析了磨煤机煤粉爆燃原因，并提出防止此类磨煤机煤粉爆燃的措施。

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.

关键词： 中速磨；印尼煤；煤粉爆燃

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

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）04-0131-03

0 引言

印尼某厂660MW超临界机组采用超临界变压直流炉，锅炉由东方锅炉股份有限公司设计、生产、制造，并采用一次再热、单炉膛、前后墙对冲燃烧方式、尾部双烟道结构、挡板调节再热汽温、固态排渣、平衡通风、Π型布置。

锅炉采用一次风正压直吹式制粉系统，共配置6台上海重型机器厂生产的HP碗式中速磨煤机及给煤机，额定负荷工况下5运1备。

锅炉运行时采用印尼褐煤，其充分见表1。

在机组整套试运期间，启磨过程中发生过两次磨煤机煤粉爆燃事故，导致磨煤机入口防爆门动作及入口一次风管道膨胀节爆裂，给机组运行安全带来严重影响。为此，必须采取措施，防止此类磨煤机煤粉爆燃事故的发生。

1 煤粉爆燃原因分析

1.1 E磨煤粉爆燃过程

2016年4月22日15：25，因试验需要手动急停E磨煤机（煤量74t/h），在之后的磨煤机重新启动过程中发生了E磨煤机煤粉爆燃事故。

15：40：10～15：57：40，采用冷一次风吹扫E磨煤机本体及出口6根一次风管道残余煤粉。为减轻对炉膛负压影响采取了1～2根一次风管道单独吹扫方式，E1～E6每根粉管吹扫时间8～12min，吹扫风速12～16m/s；

15：57：40，启动E磨煤机并采用冷一次风进行磨本体残煤吹扫。磨煤机进、出口温度分别为76.2℃、69.8℃，E1～E6每根粉管吹扫风速5～6m/s；

15：59：42，开E磨煤机入口热一次风隔绝门（调门在关位）进行暖磨；

16：00：02，E磨煤机入口热一次风隔绝门开过程中，E磨煤机发生煤粉爆燃。磨煤机进、出口温度分别为74.82℃、64.3℃，E1～E6每根粉管风速由5～6m/s急速增至34m/s（超量程），入口一次风压由-0.054kPa急剧上升至7.415kPa，入口一次风量由34t/h增至78t/h；

16：00：13，E磨煤机入口热一次风隔绝门全开。磨煤机进、出口温度分别为80℃、66.7℃，E1～E6每根粉管风速19～20m/s，入口一次风压3.104kPa，入口一次风量106.6t/h；

16：00：30，E磨煤机出口温度高跳闸。磨煤机进、出口温度分别为89℃、114℃；

就地检查发现：E磨煤机入口风道防爆门动作，E磨煤机入口热一次风管道膨胀节爆裂。

1.2 A磨煤粉爆燃过程

2016年5月4日17：40，锅炉MFT联跳A磨煤机（煤量68t/h），在之后的磨煤机重新启动过程中发生了A磨煤机煤粉爆燃事故。

21：49：15，投微油，采用冷一次风吹扫A磨煤机本体及出口6根一次风管道残余煤粉。A1～A6粉管同时吹扫，吹扫风速5～9m/s；

22：01：31，因其它原因导致锅炉MFT，一次风机全停，吹扫过程中断；

22：32：44，MFT复位后继续投微油并采用冷一次吹扫A磨煤机本体及出口6根一次风管道残余煤粉。A1～A6粉管同时吹扫，吹扫风速4～6m/s；

22：39：18，启动A磨煤机并采用冷一次进行磨本体残煤吹扫。磨煤机进、出口溫度分别为78.2℃、63.9℃，E1～E6每根粉管吹扫风速5～6m/s；

22：39：24，A磨煤机发生第一次煤粉爆燃。磨煤机进、出口温度分别为77.8℃、63.8℃，A1～A6每根粉管风速由5～6m/s急速增至24～26m/s，入口一次风压由-0.213kPa急剧上升至4.638kPa；

22：39：42，A磨煤机第一次煤粉爆燃结束。磨煤机进、出口温度分别为76.34℃、67.6℃，A1～A6每根粉管风速5～6m/s，入口一次风压-0.213kPa；

22：41：02，A磨煤机第二次煤粉爆燃。磨煤机进、出口温度分别为71.04℃、73.1℃，A1～A6每根粉管风速由5～6m/s急速增至35m/s（超量程），入口一次风压由-0.213kPa急剧上升至7.978kPa；

22：41：26，停A磨煤机。磨煤机进、出口温度分别为76.34℃、82.9℃，停磨前又连续发生2次煤粉爆燃；

就地检查发现：A磨煤机入口风道防爆门动作，A磨煤机入口热一次风管道膨胀节爆裂。

磨煤机煤粉爆燃至少需要同时满足3个条件[1]：吸收外界能量；具备一定的挥发分和煤粉质量浓度；具备一定的氧质量分数。煤粉爆燃主要经历的过程：煤粉受热温度上升；煤粉表面热解，干馏产生可燃气体；气体混合物被点燃；产生热量促进热解、干馏；燃烧速度加快转而爆炸。锅炉燃用的印尼褐煤挥发份含量高达50%以上，属于易爆燃煤种[2]，查阅文献发现国内各类型机组发生的磨煤机煤粉爆燃事故绝大部分与燃用煤种挥发份含量偏高有关。

两次磨煤机煤粉爆燃事故均发生在磨煤机异常跳闸后再次启动的通风阶段。

E磨煤机启动后碾磨磨碗残煤，产生大量新煤粉，由于吹扫不彻底（吹扫风速及吹扫时间不够），在开热一次风隔绝门暖磨瞬间，从热一次风调门内漏的热一次风提供了磨煤机内部煤粉点火热源，发生煤粉爆燃，造成磨煤机煤粉爆燃。

A磨煤机启动前磨本体残粉吹扫不彻底（吹扫风速及吹扫时间不够），磨煤机启动后，磨碗残煤被碾磨成煤粉，造成磨本体积粉浓度瞬间增大（积粉厚度越厚，煤粉爆燃的温度越低）；此时，磨煤机本体蓄热（磨入口温度达78℃，出口温度64℃）提供了磨煤机内部煤粉点火热源，从而导致磨煤机内积粉发生爆燃。第一次爆燃发生后，磨煤机本体热源进一步增加，磨煤机出口温度也逐步上升，后续未能及时吹走的残粉随着温度上升再次发生爆燃，从而出现了后续连串爆燃事故。

综上所述：由于对磨煤机内残余的煤粉和磨碗残煤碾磨成的新煤粉（煤粉特性：高挥发份易爆燃）吹扫不彻底，在小风量通风吹扫过程磨煤机内残粉吸收外界热源或磨煤机本体蓄热引起煤粉爆燃，最终造成上述两次磨煤机煤粉爆燃事故。

2 防爆措施

燃用高挥发份印尼煤种时，磨煤机异常跳闸后的再次启动过程很容易发生磨煤机煤粉爆燃事故。防止该过程煤粉爆燃引发磨煤机煤粉爆燃的关键控制点为：①磨煤机启动前进行彻底吹扫和冷却；②磨煤机启动后进行彻底吹扫后再暖磨。

2.1 磨煤机异常跳闸，锅炉MFT未动作，短时间内再次启动防爆措施

①磨煤机内及粉管残粉吹扫、冷却。排除磨煤机故障后，打开密封风门、冷风隔绝门、磨煤机出口风粉管排出阀，关闭热风隔绝门及热风调门，调节冷风调节阀开度，进行磨煤机本体及粉管吹扫。根据炉膛热负荷大小选择单根粉管吹扫或多根粉管一起吹扫方式，确保粉管吹扫风速在14～20m/s，且每根粉管吹扫时间不少于5～10min，同时要求磨煤机入口温度降至65℃以下。吹扫及冷却工作结束后，调节冷风调阀开度至每根粉管风速5～10m/s，准备启磨。

②磨煤机内残煤吹扫。磨煤机启动后，磨碗残留原煤经磨辊碾磨制成大量新煤粉。此时，逐步开大冷风调节阀开度提高风粉管吹扫风速至14～20m/s进行吹扫，待磨煤机电流稳定至空载电流后继续吹扫5～10min（同时炉膛负压不再波动）。

③暖磨投粉。吹扫完成后，开热风隔绝门，调节冷、热风调节阀进行暖磨，按正常启磨程序操作。

2.2 磨煤機异常跳闸，锅炉MFT未动作，较长时间不启动（48小时及以上）

①磨煤机内及粉管残粉吹扫。具体操作如上述2.1所述。

②磨煤机内残煤吹扫。具体操作如上述2.1所述。

③停磨备用。吹扫完成后，逐步减小冷风调节阀开度直至关位，停磨煤机备用。

2.3 磨煤机异常跳闸，锅炉MFT动作，短时间内再启动

①炉膛吹扫。启动送、引风机后，总风量提高至30%以上进行大风量炉膛吹扫，吹扫时间不少于10min，减少炉内沉积煤粉点火后爆燃可能。

②首台磨投运。采用微油点火方式：微油投运条件满足后即投运6只小油枪，打开密封风门、冷风隔绝门、磨煤机出口风粉管排出阀，关闭热风隔绝门及热风调门，调节冷风调节阀开度，进行磨煤机本体及粉管吹扫。粉管吹扫风速逐步加大，在保证微油不被吹熄情况下尽量提高吹扫风速（10m/s以上），每根粉管吹扫时间不少于5～10min，同时要求磨煤机入口温度降至65℃以下。再按上述2.1中“磨煤机内残煤吹扫”步骤进行充分吹扫后（吹扫风速取小值），按正常“暖磨投粉”操作进行点火投粉。

采用大油枪点火方式：投运F层6只大油枪，启动一次风机，并用冷一次风按上述2.1中“磨煤机内及粉管残粉吹扫、冷却”和“磨煤机内残煤吹扫”步骤进行充分吹扫后（吹扫风速取小值），按正常“暖磨投粉”操作进行点火投粉。

③第二台磨投运。因炉膛负荷较低，第二台磨投运需微油或大油助燃。如第二台磨为A磨，则按上述“微油点火方式”操作进行投运；如第二台磨为其它磨，则按上述“大油枪点火方式”操作进行投运。

④其它磨投运。其它磨投运条件满足后，按上述2.1中“磨煤机内及粉管残粉吹扫、冷却”和“磨煤机内残煤吹扫”步骤进行充分吹扫后，按正常“暖磨投粉”操作进行点火投粉。

2.4 磨煤机异常跳闸，锅炉MFT动作，长时间内不启动（一周及以上）

①磨煤机残煤清理。磨煤机冷却后，打开人孔门人工清理磨煤机磨碗残煤。

②粉管残粉吹扫及投运。再次启动时，按上述2.1中“磨煤机内及粉管残粉吹扫、吹扫”步骤吹扫后，按正常“暖磨投粉”操作进行磨煤机投运。

3 结论

①燃用高挥发份印尼煤种时，磨煤机异常跳闸后的再次启动过程很容易发生磨煤机煤粉爆燃事故。

②在小风量通风吹扫过程中，由于磨煤机内残余的煤粉和磨碗残煤碾磨成的新煤粉吹扫不彻底后积聚，导致积聚残粉吸收外界热源或磨煤机本体蓄热引起煤粉爆燃，是造成上述两次磨煤机煤粉爆燃事故的主要原因。

③防止此类磨煤机煤粉爆燃的关键控制点为：一是磨煤机启动前进行彻底吹扫和冷却；二是磨煤机启动后进行彻底吹扫后再暖磨。

参考文献：

[1]唐忠顺，王海秀.磨煤机一次风口爆燃原因及控制措施[J].中国电力，2011，44（5）：49-51.

[2]刘海明.中速磨直吹式制粉系统着火爆燃原因分析及防范措施[J].湖北电力，2011，35（5）：37-39.

[3]吴庆文，王绍.爆燃探测与识别方法[J].小型内燃机，1995（04）.