330MW机组磨煤机发生二次爆燃的原因分析及应对措施

330MW机组磨煤机发生二次爆燃的原因分析及应对措施

陈仕刚

陈仕刚

广东省韶关粤江发电有限责任公司广东韶关512000

【摘要】某厂#10炉是330MW“W”型火焰燃煤锅炉，原设计煤种为粤北地区劣质无烟煤，挥发份10％、低位发热值16.83MJ/kg，配备4套双进双出钢球磨煤机正压直吹式制粉系统。2012年4月份开始改烧燃用挥发份23～29％、低位发热值18～22MJ/kg烟煤。众所周知钢球磨煤机不适应磨制烟煤，2011年以来，制粉系统经一系列技改及执行《改烧烟煤技术措施》，制粉系统着火及爆燃得到有效控制。但2018年11月22日，#10炉A磨煤机发生一起爆燃后又产生威力巨大的二次爆燃事件，造成部分设备及建筑物受损。因此，对#10炉A磨煤机发生二次爆燃的原因分析非常必要，找出原因并提出相关应对措施，杜绝此类事件的再次发生。

【关键词】烟煤双进双出钢球磨煤机二次爆燃原因分析

一、#10炉A磨煤机发生二次爆燃的经过

2018年11月22日18：10#10机组AGC指令330MW，启动A磨煤机运行，22：33#10机组AGC指令180MW，控长令停止A磨煤机运行。按《改烧烟煤磨煤机运行技术措施》要求，投入10炉A磨煤机蒸汽灭火装置运行，缓慢全关热风调整门，全开冷风调整门，按《改烧烟煤磨煤机运行技术措施》要求磨煤机停运时，停止所有给煤机运行后，磨煤机必须运行30分钟抽粉后才能停运。22：50#10炉A磨煤机两端防爆门突然动作，22：52集控室传来一声巨响，#10炉A磨煤机区域再次发生威力巨大的爆燃，22：54紧急停止A磨煤机运行。就地检查#10炉A磨煤机#10两端热风箱及分离器防爆门爆破、分离器人孔门飞出，炉A磨煤机附近部分门、窗损坏，锅炉底部联箱部分保温铝皮脱落，集控室及12米走廊吊顶部分脱落，A磨煤机附近部分控制电缆烧损，幸好A磨煤机发生二次爆燃时现场无人员经过，未造成人身伤亡。

二、#10炉A磨煤机发生第一次爆燃的原因分析

煤粉爆燃的条件：1、有煤粉积存；2、有一定的助燃空气；3、助燃空气与煤粉量的比例位于爆燃极限范围之内；4、有足够的点火能量；煤粉爆燃的浓度极限范围在浓度在0.5~2.5kg/m3,最容易发生煤粉爆燃的浓度极限在1.2~2.0kg/m3。

1、燃煤挥发分过高。高挥发分的煤磨制过程中会生成较多的挥发分，极易燃烧爆燃。2018年11月22日A磨煤机发生二次爆燃后，查看22日煤质报告，空干基挥发分Vad%为33.8%，超出《改烧烟煤技术措施》对煤质挥发分限值30%的要求。从化验结果看出煤质与公司采购的印尼煤各项指标相符，燃料运行人员误将印尼煤上至#10炉A磨煤机煤斗。

2、A磨煤机设备特性差，缺陷多。从2013—2018年历史数据来看，虽然运行人员已经将A磨煤机出口温度对比其他磨煤机调低5~8℃，但A磨煤机防爆门动作次数仍最多，占所有磨煤机防爆门动作总次数近一半。

1）冷、热风门存在卡涩。致使A磨煤机出口温度波动大，磨煤机筒体内经常性有微小爆燃，给制粉系统爆燃埋下隐患。

2)热风门存在泄漏。

3）A制粉系统存在漏风、漏粉，积粉漏粉的堆积产生着火、爆燃。

4）回粉管锁气器可靠性差。

5）A磨煤机分离器存在缺陷，容易堆积杂物，当磨煤机出口温度低于50℃时，未被完全干燥的煤粉粘附在杂物上，当磨煤机出口温度升至75℃以上，又容易将粘附在杂物上煤粉引燃，触发爆燃条件。

3、长期单边给煤机运行。当一台给煤机故障或煤斗不下煤可短期单边给煤机运行，但长期长期单边给煤机运行，磨煤机两端出粉量不均匀，下煤端容易堵煤，单边给煤机运行不下煤端的下粉管是磨煤机死角，煤粉容易粘附在下粉管上，另外，不下煤端的回粉管回粉进入磨煤机筒体时容易在绞笼空间接触到入口高温热风，热风温度一般在200℃左右（出口风温仅70℃左右），由于落煤管没有原煤，该处煤粉容易自燃，极易触发爆燃条件。

4、执行的《改烧烟煤磨煤机运行技术措施》规定，停运磨煤机时，停止两台给煤机运行后，磨煤机需运行30分钟，磨完磨煤机内部存煤方可停止磨煤机运行。因此，磨煤机在30分钟抽粉过程中，磨煤机内部的煤粉必然会有一段时间处于煤粉爆炸浓度极限范围内，此时如磨煤机内部有足够的点火能量，必然会引发磨煤机爆炸，使磨煤机防爆门动作。从2013—2018年历史数据来看，启、停磨煤机时防爆门动作次数占所有磨煤机防爆门动作总次数的80%，停运磨煤机在30分钟抽粉过程中，当磨煤机滚筒内燃煤较少时钢球与钢球之间或钢球与钢瓦之间碰撞产生火花，此时如风粉混合物处于煤粉爆炸浓度极限范围内，就极易引发爆炸，抽空煤粉的磨煤机再次启动是又会重复这一过程。

三、#10炉A磨煤机发生第二次爆燃的原因分析

调取#10炉磨煤机视频监控记录，22:50A磨煤机两端防爆门动作，大量风粉混合物从爆破的防爆门喷出，并带有大量火星，2分钟后22:52#10炉A磨煤机区域发生爆燃且能量巨大。查看机组的历史记录曲线，22:50分A磨煤机两端防爆门动作后，22:54分才紧急停运A磨煤机。由此可见，#10炉A磨煤机发生第二次爆燃的原因是A磨煤机发生第一次爆燃后，由于运行人员没有及时紧急停运磨煤机，大量带有大量火星的风粉混合物从爆破的防爆门喷出，与之前A磨煤机堵煤抽粉过程在磨煤机两端积存的煤粉混合。由于A磨煤机是第一台磨煤机，左边和后边都是建筑物，风粉混合物较难扩散，风粉混合物达到煤粉爆炸浓度极限，被从爆破的防爆门喷出的火星点燃而产生爆炸。

四、防止双进双出钢球磨煤机着火、爆炸的应对措施

1、严格控制磨煤机入口温度在200℃以下、出口温度在75℃以下；机组负荷低于180MW或入炉煤空干基挥发分Vad%高于28%时，控制磨煤机人口温度在180℃以下、出口温度在65℃以下。

2、严格执行30MW机组《改烧烟煤技术措施》，严禁入炉煤空干基挥发分Vad%高于30%的燃煤进入330MW机组磨煤机。

3、利用燃料数字化煤场，加强燃料部上煤管理。原则上空干基挥发分Vad%高于30%的原煤禁止进入330MW机组煤场。

4、加强对磨煤机的巡视检查，发现磨煤机有漏粉现象应及时停止磨煤机运行并通知检修处理，磨煤机的厂房内不应有积粉，如有积粉应立即通知维护人员清除干净。

5、磨煤机检修后，磨煤机附近积煤、积粉必须清理干净，棚架拆除后方可结束工作票，防止积粉点燃棚架引发火灾。

6、利用停炉机会对A磨煤机内部进行彻底检查，查找是否有引发A磨煤机防爆门多次动作的设备缺陷并消除。

7、对A磨煤机出口分离器进行改造，更换易于清理杂物的分离器，每半个月清理磨煤机出口分离器一次。

8、机组深度调峰时，运行磨煤机筒体压力应维持在3.2kPa以上，确保一次风送粉良好及燃烧稳定，防止制粉系统局部风压低的部位粘结煤粉。

9、磨煤机正常运行时，原则上不得单边给煤机运行，单台给煤机故障停运，控制磨煤机入口温度在180℃以下、不下煤端出口温度在75℃以下，下煤端出口温度在55℃以上；给煤机停运时间超过6小时，短期仍无法恢复时，应停止磨煤机运行，联系检修处理。

10、磨煤机运行中任一防爆门动作，运行人员应立即紧急停止该磨煤机运行，通知检修人员处理，检查磨煤机附近是否有积粉，如有通知维护人员清理。

六、结束语

钢球磨煤机设计研制的煤种是低挥发分的无烟煤，并不适合研制高挥发分的烟煤。。因此，在公司经营条件允许的情况下，可考虑将钢球磨煤机更换成中速碗式磨煤机。此外，为避免发生人身意外，运行巡检人员及检修人员应尽量减少在磨煤机附近逗留时间，磨煤机防爆门动作80%发生在磨煤机启、停期间，因此，在磨煤机启、停期间不得有任何人员在磨煤机附近逗留。