基于预先性危险分析法的火电厂磨煤制粉系统风险分析

张胜男，刘晓

（1.国家电投上海发电设备成套设计研究院有限责任公司，上海 200240；2.优得新能源科技（宁波）有限公司，上海 201103）

火电厂的作业风险不是一成不变的，而是随着时间、生产实际、生产工艺和环节以及周围环境而改变的。火电厂的作业风险也有发生、发展、消灭(转化)的过程。在开展作业危险源辨识与风险分级评估时，要充分考虑过去、现在、将来三种时态；正常、异常、紧急三种作业状态和可能产生的能量释放类型（机械能、电能、热能、化学能等）。通过对这些因素的研究达到对各类风险的辨识与控制。研究引用的预先危险性分析法（PHA）是在进行某项生产活动之前(包括设计、施工、生产、维修等)之前，对系统存在危险类别、出现条件、事故后果等进行宏观分析的方法。基于此方法对燃煤系统进行全面的风险评估和预先危险性分析，并提出系统的预防整改措施，可在事故发生前做出防范，把事故的发生降低到最低点。

1 PHA在火力发电厂磨煤制粉系统中的实践应用

在火力发电厂的日常运行中，磨煤制粉系统的安全性对锅炉的运行至关重要，爆炸、火灾等事故的发生会直接影响锅炉的正常运行并造成人员伤亡、设备损毁。因此，防止磨煤制粉系统发生安全事故是非常重要的。

1.1 磨煤制粉系统风险点评估

磨煤制粉系统是将原煤干燥和碾磨成合格的细粉后，通过粉末进料机和一次风扇直接送入炉膛，进行悬浮燃烧。因此，导致制粉系统发生事故的主要因素如下。

（1）不合理的制粉系统设计，未遵循设备标准和规范进行系统设备安装、操作、日常维护和检修，促使系统局部存在煤粉堆积现象。例如，旋风分离器的入口部分是直的，在磨煤机的冷阻尼器处的再循环管道和热空气管道的入口（在粉末回流管的下部，是系统管道的死角，其煤粉仓和螺旋钻交叉管中最容易出现煤粉堆积现象），煤机、绞机、原煤仓及煤粉仓等四个角落因长期积累，并且其会逐渐氧化从而引起自燃。

（2）制粉系统启动、停止和碎煤过程中，煤量和风量瞬时变化量很大，磨煤机出口处的温度不易控制和采集数据，容易形成超温，磨煤机内煤粉变细，浓度变小，系统浓度达到爆炸极限即引发爆炸事故。

（3）制粉系统暂停运行后，不充分的通风，设备清理过程未执行标准操作规程导致系统局部有粉尘堆积残留现象，残留煤粉接触空气氧化，导致煤粉自燃，系统再次启动作业时，残存积粉浓度达到爆炸限值范围时，即会导致制粉系统发生爆炸事故。

（4）进入磨煤机的原煤中夹带易燃易爆物导致煤炭自燃着火，引发磨煤制粉系统爆炸。

（5）煤粉仓设计存在缺陷，积粉在粉仓内部长期留存，逐渐氧化引发煤粉自燃，过程中粉仓密闭性不良导致自燃加速，系统进粉与粉仓煤粉自燃持续并存，煤粉浓度达到爆炸极限后，发生爆炸事故。

1.2 磨煤制粉系统的PHA

根据磨煤制粉系统的工作原理和设备运行状态，采用预先危险性分析法对整系统进行风险评估，具体分析如表1。

2 结语

文章通过对磨煤制粉系统的风险点进行评估发现系统主要存在火灾、爆炸、机械伤害、触电等事故类型，基于预先危险性分析得出设备风险预控措施如下。

（1）根据煤粉的燃烧和爆炸属性、磨煤机的耐磨属性、煤粉的颗粒精细程度和设备的制粉情况，以及炉膛构造和形式确定磨煤制粉系统。

（2）在确定系统的防爆门动作压力、总面积、数量及位置时，应符合规定和规范要求。防爆门的安装地点在爆炸时喷出的气流及物件应保证不击中人员、设备、电缆和油、气管路。

（3）粗粉分离器粉末回流管上的气体储柜应易于观察，原煤破碎时可关闭，以防止煤粉持续进入磨煤机，避免给煤中断时引起爆炸。

（4）煤粉仓应设自动和手动粉位测量装置。手动测量装置的浮桶，应由非铁质材料制成，钢丝绳穿粉仓顶孔应衬铜、铅、铝，防止摩擦撞击产生静电或火花。

（5）煤粉仓设置煤粉外排设施向安全地点排放已着火煤粉，或将多余原煤煤粉外输至邻炉。

（6）中储式制粉系统的给粉机应有可靠的动力和控制电源，断电后应闭锁，避免再送电时即自行启动，向炉膛送粉。

表1 磨煤制粉系统预先危险分析