一起磨煤机爆燃导致锅炉MFT的分析与应对措施

2018-01-29袁吉勇

中国设备工程 2018年5期

袁吉勇

（广东省粤电集团沙角C电厂，广东东莞 523900）

沙角C电厂安装有3台2100t/h亚临界、一次中间再热、四角双切圆燃烧、强制循环汽包炉，采用露天布置，系ABB-CE公司产品。1996年投产后，经多年运行经验积累及技术改造，故障停炉次数大大降低，但近年来电厂发生数起磨煤机内部及磨煤机风道爆燃事件，尤其是2016年5月7日#1炉B磨爆燃导致锅炉MFT。针对此次磨煤机爆燃事件，本文将进行深入分析探讨，并提出防止锅炉制粉系统着火爆炸的技术措施。

1 制粉系统概况

锅炉采用中速磨煤机、冷一次风正压直吹式制粉系统，它是由原煤仓、电子称重式给煤机、磨煤机、一次风机、密封风机以及煤粉管道组成。配置密封风机，解决了正压系统密封问题，其气源来自冷一次风。磨煤机装有蒸汽灭火系统，可防止磨煤机内部积粉燃烧。

具有一定粒度的原煤由原煤仓经给煤机送入HP983中速碗式磨煤机中碾磨，同时由冷一次风送至三分仓再生式空气预热器加热的热风，经一次风热风道送入磨煤机中，供干燥原煤并携带碾磨的煤粉到煤粉分离器中进行分离。细度合格的煤粉随干燥气流（即一次风）直接经煤粉燃烧器喷嘴送入锅炉炉膛燃烧，一台磨煤机的4个出粉管对应向燃烧器同一层4个一次风喷嘴供粉。经分离器分离下来的不合格的粗粉，再返回磨煤机重复碾磨。混杂在原煤中的难以碾磨的石子煤（黄铁矿、石块等杂质的总称）从磨碗边缘溢出后，由于其质量和体积较大，因而逆热空气流向，穿过叶轮装置掉入下部侧机体中，被刮板清除进石子煤排出口，排离磨煤机。

磨煤机前的冷、热一次风道上分别装有调节门和截止门，调节磨煤机出口温度和进入磨煤机的一次风总流量。磨煤机出口煤粉气流温度超过93．3℃时，热风截止门自动关闭。

2 故障分析

2.1 磨煤机爆燃理论

煤粉和空气的混合物在适当的浓度和温度下会发生爆炸。影响煤粉爆炸的因素有：煤的挥发分含量、煤粉细度、水分，气粉混合物的温度和浓度及含氧量等。一般情况下，颗粒越细小，挥发分含量及发热量越高，含粉浓度越接近爆炸浓度（大约1．2～2．0kg煤粉/m3空气），含氧浓度越大，爆炸的可能性越大。实践证明：当煤粉的Vdaf＜10%或颗粒大于100微米时，煤粉几乎不会发生爆炸；对温度小于100℃、含粉浓度避开了爆炸浓度或含氧浓度小于15%～16%的煤粉气流，也基本上不存在爆炸的危险。

磨煤机发生爆燃的三个必备条件：足够的可燃物及氧量；可燃物与空气形成爆炸物并达到爆炸浓度的范围；足够的点火能源。因此，所有运行的磨煤机当煤粉/空气的浓度在爆炸极限范围内时，都可能存在爆燃隐患。在理论上控制煤粉/空气间的比例可有效的抑制磨煤机爆燃的可能性。

2.2 事件经过

2016年5月7日晚上，#1机组AGC运行，负荷630MW，A、B、C、D、E五台制粉系统运行，每台磨的给煤量约50t/h（80%给煤率左右）。1A、1B磨煤机上的煤是煤场的混煤，挥发份约30%，煤比较湿（风门开度判断），磨煤机出口温度为70℃左右；1C、1D、1E磨煤机上的煤是“山优煤”，运行参数正常。20：41，炉膛压力低保护动作，#1锅炉MFT。现场检查发现1B磨煤机热风调门连杆变形，风道及其膨胀节无异常；内部检查发现热风调节挡板变形损坏。5月8日16:45，1B磨煤机热风调门检修工作结束。18：48， #1炉点火。5月9日02:36，#1机组重新接带负荷。

2.3 原因分析

锅炉MFT前2分钟（20:39:33），1B磨煤机出现了断煤（之前给煤量约50t/h），给煤量降为零，磨煤机出口温度有所升高。1分钟后给煤量上升至37t/h，此时，1B磨煤机内突然发生爆燃，一次风道压力瞬间升高。两台一次风机喘振开关动作，致使一次风机RB保护动作，动叶开度强制关至25%，一次风母管压力及流量降低并出现扰动。运行中的1A、1D、1E磨煤机率先因一次风量低依次跳闸，锅炉燃烧不稳，最终因炉膛压力低导致MFT动作。

2.4 历年磨煤机爆燃统计分析

因现有的测量方式无法定量获取磨煤机内部的爆炸浓度，浓度的控制也无有效手段，从我厂历次出现的磨煤机内部着火及爆炸的工况（①2001年1月30日，3A磨，停给煤机后；②2002年12月10日，2A磨，给煤机跳闸一分钟后；③2005年2月11日，2E磨，正常运行，煤挥发分极高；④2006年12月27日，2C磨，给煤机因堵煤跳闸；⑤2007年3月29日，2B磨，停给煤机后；⑥2011年1月9日，1B磨，低给煤率且一次风量不足；⑦2012年4月4日，2B磨，正常运行，石子煤多；⑧2016年5月7日，1B磨，煤湿，短时断煤），归纳分析出以下几种情况：第一，运行中的给煤机发生断煤时。第二，磨煤机跳闸后重新启动给煤机或停给煤机的过程。第三，低给煤率运行时。第四，燃用高挥发分煤种（印尼煤）时。印尼煤属于高挥发分煤种，目前的运行控制方式已成熟，其他几种情况属于低给煤率或煤量出现大波动时容易达到爆燃浓度。

3 防范措施

3.1 防止制粉系统着火爆炸的技术措施

（1）根据入炉煤化验结果，严格调整控制磨煤机的出口温度在正常范围内。当磨煤机出口温度不正常急剧上升，经调整无效时，手动打闸给煤机，并立即投入磨煤机灭火蒸汽，关闭热风、冷风调门，关闭热风、冷风闸板。

（2）制粉系统启、停时必须保证足够的暖磨和冷磨时间且给煤率调节要平稳，禁止给煤率大幅度快速增加或减小。

（3）给煤机的给煤率发生波动或给煤机跳闸时，要严密监视磨煤机出口温度，必要时立即投入磨煤机灭火蒸汽，关闭热风、冷风调门，关闭热风、冷风闸板，停止给煤机运行。

（4）运行中的磨煤机带煤跳闸后，要及时查明原因，消除故障。故障消除后，应尽早启动该磨，清空积煤。若跳闸磨煤机无法启动，应及时安排人工清空磨煤机内的积煤。

（5）磨煤机正常停止时，要将磨煤机内的积煤走空后（磨马达功率＜50MW，维持3分钟）再停磨。

（6）加强石子煤斗排渣箱的检查，磨煤机的排渣门要打开（排渣箱出渣时此门关闭），如出现渣多、无渣或冒火星的情况，应作异常情况处理，当调整后仍无效果时，应停磨检查。

（7）加强煤场和配煤管理，防止因原煤仓中煤过湿导致落煤管堵煤，致使给煤机跳闸。

（8）及时检查发现制粉系统的泄漏点，通知检修，并做好相应的防护措施。

（9）及时检查发现制粉系统管道、风道上的积粉、漏油，及时清理。

（10）原煤仓二氧化碳灭火系统应可靠备用，停炉前应将原煤仓烧空。

3.2 掺烧印尼煤的注意事项

煤粉爆炸性与挥发分含量的近似关系如下：Vdaf(%)＜ 6．5，极难爆炸；6．5 ＜ Vdaf(%)＜ 10，难爆炸；10＜Vdaf(%)＜25，中等爆炸性；25＜Vdaf(%)＜35，易爆炸；Vdaf(%)＞35，极易爆炸（灰分高于40%的煤按其挥发份所定的爆炸性降一个等级）。

印尼煤高水分、低灰分、低硫分、高挥发分等特性。次烟煤发热量为5700～7200kcal/kg，挥发分为37%～42．15%，硫分0．1%～0．85%；褐煤发热量为4345～5830kcal/kg，挥发分为 24．1% ～ 48．8%，硫分 0．1% ～0．75%。因而印尼煤具有很强的爆炸倾向性。

经多年运行经验总结，沙角C电厂目前燃用印尼煤的运行控制方式已比较成熟，除须遵守3．1中所列技术措施外，还应注意以下事项：第一，掺烧印尼煤的磨煤机出口温度设定并控制在较低水平（55～60℃之间）。第二，控制磨煤机入口一次风温小于200℃。第三，掺烧印尼煤的磨煤机停运过程中，控制入口一次风温尽可能低后，手动停运给煤机，再进行磨煤机吹扫。第四，控制所上印尼煤原煤仓煤位小于70%。