600MW超臨界直流鍋爐制粉系統(tǒng)的防爆與防火.doc

600MW超臨界直流鍋爐制粉系統(tǒng)的防爆與防火王晨夕(潤電力常熟有限公司，江蘇 常熟 215500)摘要：我電廠600MW超臨界直流鍋爐采用雙進雙出鋼球磨煤機正壓直吹式制粉系統(tǒng)。機組在投產后曾多次發(fā)生鍋爐制粉系統(tǒng)爆炸事故，嚴重影響鍋爐的安全穩(wěn)定運行。通過分析，磨煤機死角積粉、分離器內錐體及回粉管堵粉、PC管磨穿漏粉積粉是其著火爆炸的主要原因，為此改變磨煤機結構并提出制粉系統(tǒng)運行調整的控制要點。關鍵詞：超臨界直流鍋爐；雙進雙出鋼球磨煤機；正壓直吹式制粉系；爆炸；著火中圖分類號： TK 05 文獻標志碼： A引言我電廠超臨界直流鍋爐在投產后多次發(fā)生制粉系統(tǒng)爆炸著火，不僅造成制粉系統(tǒng)管道損壞，而且嚴重影響機組的安全穩(wěn)定運行，因此有必要全面分析制粉系統(tǒng)爆炸原因，避免類似事件再次發(fā)生。1. 鍋爐簡介我廠鍋爐為超臨界參數變壓運行本生直流鍋爐，由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司引進三井巴布科克能源公司（Mitsui Babcock Energy Limited）技術生產。1.1 鍋爐煤質鍋爐燃煤設計煤種為神府東勝煤（神華煤），校核煤種1 為混煤，校核煤種2 為大同煤。實際入廠主要煤種有伊泰、神華、大同和中煤，按照煤系劃分，伊泰和神華屬于神華系列，大同和中煤屬于大同系列。近期由于計劃煤價上漲，我廠又大量引進褐煤加入C、D上兩層磨的奇數倉進行摻燒。鍋爐設計燃用神府東勝煙煤、校核煤為混煤和大同煙煤，見表。表1 煤質特性煤種單位設計煤種校核煤種1校核煤種2褐煤低位發(fā)熱量KJ/kg23826208702115615720收到基全水分12.112.9311.9032.2收到基灰分8.7921.0226.6812.16收到基全硫0.430.770.630.21可燃基揮發(fā)份38392846.331.2 制粉系統(tǒng)及流程制粉系統(tǒng)采用雙進雙出鋼球磨煤機正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配4臺磨煤機、8臺給煤機和2臺一次風機。磨煤機為上海重型機器廠制造的BBD-4360型雙進雙出鋼球磨煤機，其煤粉分離器與磨煤機直接連在一起，成為一個整體，兩端各有l(wèi)臺。單臺磨煤機最大出力80 t/h，出口煤粉細度R90為20%。給煤機為電子稱重式，最大出力90 t/h，利用調節(jié)轉速來改變出力。制粉系統(tǒng)運行所需要的一次風由一次風機提供。每臺一次風機出口分兩路，其中的一路經回轉式空預器加熱后匯入制粉系統(tǒng)熱風母管；另一路則不經空預器加熱直接匯入制粉系統(tǒng)冷風母管。每套制粉系統(tǒng)分別從冷風和熱風母管引出一路風冷風和熱風調節(jié)擋板后匯合成該套制粉系統(tǒng)的入口總一次風，溫度合適的一次風經該套制粉系統(tǒng)的一次風截止擋板后再分兩路，分別從磨煤機兩端的一次風進風空心圓管進入磨煤機筒體，這部分一次風是用來調節(jié)磨煤機的出力的，稱為雙式球磨機的負荷風。系統(tǒng)流程如圖1所示。在磨煤機一次風截止擋板后的兩路一次風管上，分別引出一路風到給煤機下混料箱與原煤匯合，這路風稱為旁路風。其作用有兩方面：1、干燥從給煤機落下的原煤；2、當低負荷時通過調整該風量來保證進入磨機筒體的一次風的攜帶煤粉的能力。圖1 磨煤機一次風系統(tǒng)1、引自冷風母管的冷風 2、引自熱風母管的熱風 3、冷風門 4、熱風門 5、混合器 6、一次風截止門 7、清掃風門 8、驅動端（非驅動端）負荷風門 9、清掃風總門 10、旁路風門 11、分離器出口磨煤機出口氣動關斷擋板 12、分離器出口PC管 由于制粉系統(tǒng)采用正壓的工作方式，為防止熱風及煤粉從磨煤機中空軸動靜部件之間的間隙處逸向大氣或污染磨煤機潤滑油，制粉系統(tǒng)裝設專門的密封風系統(tǒng)。為防止磨煤機大齒輪潤滑油被泄漏的煤粉污染、保證齒輪罩內的微正壓，每臺磨煤機還設有一臺齒輪罩密封風機為齒輪罩提供密封風。此外，從防止給煤機皮帶高溫老化、防止給煤機著火等角度，該系統(tǒng)還取本臺磨煤機的中空軸密封風作為給煤機的密封風。由于分離器出口PC管較長，為防止磨煤機PC管內存粉造成制粉系統(tǒng)出力下降及煤粉自燃或爆破，該系統(tǒng)還設有PC管清掃風系統(tǒng)，清掃風取自磨煤機冷一次風。2. 制粉系統(tǒng)爆炸著火情況簡介磨煤機運行初期經常發(fā)生熱風盒底部燒紅現象。經檢查發(fā)現熱風盒底部有煤粉積存。磨煤機出現故障急停惰化后再次啟動時發(fā)生爆炸，致使負荷風風道膨脹節(jié)多處損壞。磨煤機正常運行過程中分離器出口溫度突然升高，致使保護動作磨煤機故障跳閘。后期就地測量實際溫度也同時過高，打開分離器后發(fā)現分離器內錐體有煤粉著火的跡象，椎體內部有大量煤粉堵塞在內錐體內部。磨煤機正常運行時PC管內部著火。磨煤機吹空停運后，經過一定時間PC管內部著火。磨煤機PC管長時間運行磨損使內部煤粉露入PC管保溫層中自燃著火。磨煤機落煤管處出現漏粉，長時間后發(fā)生自燃。磨煤機螺旋輸送器輻條全部斷裂，輸煤不暢，磨煤機在急停過程中發(fā)生爆炸。3. 制粉系統(tǒng)爆炸著火原因分析死角隱藏的煤粉和制粉系統(tǒng)流通不暢引起的積粉為磨煤機著火的主要原因。積粉的自燃是爆炸的著火源，他是爆炸的一個非常危險的因素。由于磨煤機長期運行，在各個死角處有積粉，長時間以后，這些積粉有著火的跡象或者已經著火，這將直接點燃磨煤機筒體內的煤粉，造成磨煤機由積粉自燃著火直接轉換為爆炸。對于熱風盒底部溫度升高超過300高這一現象。經檢查磨煤機熱風盒底部，發(fā)現積存有煤粉，經過熱風對其加熱使其自燃著火，給磨煤機發(fā)生爆炸帶來了可能條件。在熱風盒底部引入3跟由磨煤機密封風處引來的吹掃風，使其死角內部的積粉被吹走根本的解決了熱風盒底部積粉自燃引起磨煤機爆炸的這一故障。分離器內錐體和回粉管回粉不暢，是引起磨煤機著火爆炸的又一主要因素。對于磨煤機分離器溫度突升這一現象。后期經過檢查在圖2-7處及圖2-8處存在絮狀雜物致使磨煤機煤粉分離器內部大量積粉。長時間積存的煤粉經過熱風的加熱使其著火。當磨煤機啟停工況劇烈變化情況下引起爆炸。圖 磨煤機煤粉分離器1、磨煤機出粉 2、進入分離器的初步分離 3、在內外錐之間的一次分離4、折向門 5、進入折向門之后形成的旋流 6、在內錐中的二次分離7、二次分離后細度不合格的煤粉從內錐體底部的分流裝置處流出8、經分離后細度不合格的煤粉經回粉管回磨煤機 9、PC 管10、細度合格的煤粉經PC 管去燃燒器 11、分離器的折向門外形12、分離器內錐內壁的耐磨陶瓷襯片2007年12月7日，磨煤機3D正常運行過程中巡檢發(fā)現磨煤機3D1粉管在磨煤機分離器出口轉角彎頭處保溫燒焦，測溫達260。拆除保溫檢查發(fā)現3D1部分粉管燒紅。磨煤機停運滅火后檢查發(fā)現D磨PC管內存在大量煤粉。3D1管道是32根粉管中最長的一根，其管道的末端動能低，垂直提升段又長，為煤粉的沉積提供了結構的可能性。燃燒調整未能將此根粉管的阻力系數降低到最低，為減少煤粉的偏燒，往往外側燃燒器的一次風速相對較低，如此導致同一個分離器上的4支粉管流動阻力系數不均，按流體力學的原理分析，可知3D1粉管內的通風量最小， 3D1粉管內存在飄粉。如此遇到需要克服煤粉重力的地方煤粉就沉積下來了，時間久了會導致惡性循環(huán)，直至管道堵死。在摻燒水分大的褐煤過程中磨煤機分離器的溫度過低使磨煤機的干燥出力達不到要求，PC管內煤粉流動性差是引起積粉，引起著火的又一原因。由于磨煤機運行時間較長，部分管段磨損致使煤粉外漏積存在保溫層中當煤粉處的溫度及氧量達到合適時即會引起煤粉的著火。4. 磨煤機防爆采取的措施4.1 設備結構上的改造調整PC管均粉孔板的孔徑改變煤粉在其內部的流速，使其形成不了積分的條件。在PC管彎管處加裝耐磨襯板防止發(fā)生煤粉外漏自燃，引起的PC管內部煤粉著火。在PC管上加裝流量及溫度測點，能夠及時發(fā)現堵粉及自燃現象。盡量減少煤粉不流動的窩穴與盲腸，如不可避免可加裝吹掃風使煤粉不至于積聚自燃。調整磨煤機分離器內椎體與分離裝置之間間隙由原來的5mm增加至8mm。回粉管鎖氣器更換為更可靠的形式。從而使回粉通暢。避免積粉的自燃。加裝去除原煤大塊、纖維性雜物裝置。4.2 運行及維護方面的技術措施4.2.1 維護措施縮短磨煤機回粉管、分離器清理的時間周期。當機組停運磨煤機后，不論磨煤機運行時間長短均需要對磨煤機分離器、內錐體、回粉管進行徹底清理。制定專門的管理措施確保分離器及回粉管清理干凈不留任何容易引起堵塞的雜物。正常運行時測量回鎖氣器與分離器之間的溫度，監(jiān)督維護單位要嚴格執(zhí)行好每天活動。鎖氣器擋板一次，鎖氣器擋板軸不允許用玻璃水密封，保證擋板動作靈活，4.2.2 運行措施在磨煤機停運前，應先降低入口溫度，再逐漸減少給煤機煤量，并且磨煤機降溫應采取滑溫方式，將磨煤機系統(tǒng)熱量釋放出來后，才可將給煤機煤量減至最低，進行吹空。磨煤機入口風量應控制在8090額定風量（95 噸以上）。磨煤機計劃停運前，如果磨煤機磨制的是揮發(fā)分大的煤種，應提前將磨煤機所對應的原煤倉內煤種置換為揮發(fā)分少的煤種，確保預停磨煤機磨制的煤質的全部為置換煤種，再進行停磨工作。發(fā)現正常運行的磨煤機回粉管、分離器、落煤管、熱風盒底部有自燃現象應采用急停惰化方式停止。磨煤機正常運行時應加強巡檢力度，就地測量各部溫度，防止煤粉外漏、積粉自燃。采取得力措施滿足磨煤機的干燥出力、制粉出力，保證煤粉的流動性。對磨煤機PC管溫度流量加強關住對堵粉溫度升高要及時發(fā)現。控制磨煤機正常料位在400600mm，不得高于800mm運行。磨煤機風量應不低于91t/h，此時風速至少為18m/s。發(fā)現磨煤機熱風盒燒紅或該處溫度異常高時，綜合磨煤機出口CO檢測值、分離器出口溫度等參數進行判斷，若各參數或其趨勢伴隨異常，立即停磨惰化。啟動備用磨煤機時，應打通該磨煤機風道，調整一次風壓，開大其它運行磨煤機風門開度，一方面保證一次風風速至少為18m/s，另一方面要防止一次風機失速，盡可能降低因緊急停磨而對鍋爐燃燒帶來的不穩(wěn)定性。磨煤機緊急停運惰化后，密切監(jiān)視磨煤機分離器、熱風盒根部、筒體各部溫度，分離器出口CO含量，根據實際情況決定再惰化時間。磨煤機分離器出口溫度降至50以下，各參數無明顯異常時，對該磨煤機再徹底惰化一次，打開PC閘，排出故障，方可進行磨煤機吹空操作。5 結論制粉系統(tǒng)是燃煤電廠運行維護、檢修量最大的一個系統(tǒng)，磨煤機在運行時，保證機組穩(wěn)定，設備安全和人身安全是首要任務，控制著火爆炸是難點。只要運行調節(jié)得當、維護到位，盡量減少制粉系統(tǒng)內部的積粉就可以減少制粉系統(tǒng)的著火爆炸。保證設備和人員安全。并且可以較大幅度地降低事故率，提高電廠的運行經濟性。參考文獻：1 期刊張軍. 乏氣送粉制粉系統(tǒng)爆炸原因分析J. 上海電力. 2005,18(1):80812 期刊許躍軍. 燃用神華煤防止制粉系統(tǒng)爆炸檢修措施初探J. 華北電力技術. 2002,9:28303 期刊黃偉. 600MW超臨界復合循環(huán)鍋爐制粉系統(tǒng)爆炸原因分析B. 湖南電力. 2006,3:8104 期刊黃 華 竇忠忱 宋 波等. 雙進雙出鋼球磨的運行調節(jié). 全國火電600MW機組技術協作會第十