（华电电力科学研究院 浙江杭州 300030）
摘要：通过对某电厂调试过程中发生的两次事故分析，煤质爆燃机理。针对燃用高挥发分煤煤质时，提出防止磨煤机内部爆燃防范对策，提高了机组运行的安全性。
引言
近年来，随着电力集团开始进军国外工程越来越多，尤其印尼电力市场占据颇多。国内电厂引入印尼煤质，但印尼煤的煤质与国内设计煤质参数相差很大。印尼煤具备高挥发分，高水分，高低灰分，低硫份，低发热量等特点。在本文通过对对国外某电厂调试过程中遇到两次事故分析，研究磨煤机爆燃的理论及防范策略。
1 设备简介
某国外电厂锅炉为型号为NG-267/9.8-M高温高压参数汽包炉，单炉膛、П型布置，无再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架结构；锅炉为露天布置。 锅炉采用中速磨直吹式制粉系统，每炉配3台型号为MPS160辊盘式磨煤机，2运1备；煤粉细度R90=24%。锅炉采用墙式切圆燃烧方式，主燃烧器布置在水冷壁的四面墙上，每层4只对应一台磨煤机。SOFA燃烧器布置在主燃烧器区上方的水冷壁的四角，以实现分级燃烧降低NOx排放。
2 制粉系统爆燃综述
事件一：某日，在机组运行中，C给煤机煤量反馈不准，待重新标定之后，9:00PM准备启动C给煤机，暖磨10min，磨煤机出口温度达到65℃,磨煤机入口风量25t/h，入口风温160℃，启动磨煤机，10s后听见室外一声异响，磨煤机出口温度从65℃骤然增加至400℃.出口压力瞬间升至1.8kp，磨煤机入口风量变为零，磨煤机热风母管压力由7Kpa增加至8.5KPa，C磨煤机风量低保护动作，连锁关闭磨煤机出入口隔绝门。锅炉炉膛燃烧出现扰动，很快恢复正常燃烧。运行人员立即判断为磨煤机爆燃，投入消防蒸汽。经就地检查，发现C磨煤机一次混合风入口处风道撕裂，石子煤箱满煤，但安装在磨煤机顶部的防爆门未动。
事件二：此时锅炉三台磨煤机运行，机组负荷为60MW, 接调度降负荷命令，机组减负荷，准备停止C磨煤机运行。逐渐减少给煤量及一次风量。当C给煤机煤量为0t时，停止C 给煤机运行，30s后停止磨煤机运行。磨煤机停止60s后，锅炉MFT，汽机跳闸，发电机解列。锅炉首出为炉膛正压高。事后查看曲线。发现C磨煤机出口压力由2KPa瞬间升至4.5kpa持续5s，磨煤机出口温度由59℃升至93℃。分析认为磨煤机存在轻微爆燃。在磨煤机停止后，磨煤机入口风温依然在160℃，磨煤机冷却风量严重不足，导致磨煤机内部爆燃。由于C层燃烧器处于锅炉上层，离炉膛压力测点比较近，导致炉膛压力高高，触发MFT动作。
3爆燃原因分析
爆燃所需要的条件包含为:燃料、热量、氧量、煤粉的悬浮及限制空间。将煤加热到一定温度时，煤中的部分有机物和矿物质发生分解并逸出，逸出的气体（主要是H2,CmHn,CO,CO2等）产物称为煤的挥发分。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当空气温度达到一定温度时，煤中的挥发分析出，在磨煤机内产生大量的可燃性气体。其中主要为CO气体，当CO浓度达到浓度时，就会引起爆燃。在磨煤机启动或者停止时，此时煤量少，而风量带来的热量大，造成煤中的挥发分析出过多的可燃气体。在磨煤机发生爆燃中，主要是控制送入磨煤机的燃料和空气供应量。然而，燃烧反应的动态特性取决于燃料和空气扩散到可燃极限的程度以及取决于这种扩散混合物升温到着火温度的速度。燃料和空气扩散的空气动力过程是由燃料、空气的供应量和供应方法决定的。由于燃料和空气的相互冲刷，这种进入锅炉的流动方式产生了扩散。在发生燃烧的高温区也存在分子扩散现象。当数量过多的燃料和空气在容积和强度有限的炉膛空间内几乎同时进行化学反应时，气体燃料产物容积急剧增加，从而导致磨煤机爆燃。
4 防范策略
从发生过的爆燃事件分析, 最容易发生爆燃的工况是磨煤机停运期间的吹扫过程。磨煤机停运程序中都有吹扫程序, 即给煤机停运行后磨煤机继续运行1~2min, 保持一定的风量将磨煤机内部的积粉吹扫至炉膛中。在磨煤机吹扫时内部煤粉浓度由浓到稀, 总会出现其煤粉浓度正处于爆燃范围的阶段。这一阶段通常是在吹扫过程的5~ 10 min 内。在磨煤机的启动过程中, 内部煤粉浓度由稀到浓, 也有可能产生爆燃。为了避免采爆燃, 采用如下应对措施。
4.1控制暖磨时间
在磨煤机启动前，需要对磨煤机进行暖磨，目的是防止磨煤机在冷态情况下启动磨煤机振动，并且磨煤机内煤粉在进入炉膛前温度太低，造成进入炉膛内不易点燃。一般控制暖磨时间为15~30min，根据电厂燃用的煤质不同，可以确定暖磨时间。挥发分低的煤质需要较长的暖磨时间，挥发份高的煤质，要适当缩短暖磨时间。在本电厂处于印尼国家，燃用的印尼煤质挥发分达到40%以上，并且环境温度一直维持在30 左右。采用暖磨时间5min，在磨煤机，煤粉进入炉膛后能够稳定燃烧，并且磨煤机不振动。在启动磨煤机之前，先启动给煤机布煤，控制磨煤机最小给煤量。
4.2 控制磨煤机出入口温度
温度对控制煤中的挥发分的析出量，可以降低磨煤机内可燃气体的生成，降低磨煤机爆燃的可能性。磨煤机出口温度从65℃降至55℃时, 一次风入口风温将有明显的下降, 可从250℃降至180℃，为保证磨煤机内，在磨煤机启动后一直控制磨煤机入口温度为150℃左右。在停止磨煤机时，先将磨煤机入口温度降至200℃以下，在开始慢慢减少给煤量，使得磨煤机内部能较好的控制。磨煤机停止后，将磨煤机出口温度冷却至50℃以下，才可以停止对磨煤机的通风。
4.3控制磨煤机入口风量
一次风量是将磨煤机的煤粉携带至炉膛，并具有对煤粉的干燥能量。磨煤机内部在很多磨盘转角和折向挡板转角处是容易积粉，当输粉管设计不合理、一次风量过小会导致输粉管积粉, 失去对磨煤机内部的积粉失去携带能力。通常输粉速度应大于18m/s，当磨煤机风量过大时，会导致吹入炉膛内积粉过多，会造成炉膛内部积粉多。在启动磨煤机过程中，一次风量满足磨煤机最小通风量，在磨煤机停止过程中，将冷风门全开，热风调门全关状态。将磨煤机内部积粉全部带入炉膛
4.4消防蒸汽投用
新建电厂的磨煤机一般都装有充惰系统。目的是通过向快速磨煤机内部充入惰性介质, 对已有火情进行抑制或防止火情出现。惰性介质通常包括蒸汽、CO2、N2 等。目前普遍采用辅助蒸汽充惰方式。向磨煤机内充蒸汽有利于加大煤粉湿度, 降低磨煤机内部的温度, 降低磨煤机内部的氧气含量。在启动磨煤机前，将磨煤机充惰系统投入备用，在发生磨煤机爆燃或者出口温度超过110打开磨煤机消防蒸汽门,其通汽时间在3~5min。时间不能太长，太长后会造成磨煤机内部积水过多，易造成磨煤机积煤。
5 结论
磨煤机的稳定运行对整台机组的安全稳定运行起到十分重要的作用。尤其在挥发分高的煤种时，磨煤机启停过程中极易发生爆燃事件。在以后磨煤机启停过程中，注意磨煤机参数的变化调节，控制好冷热一次风的调节，一次风温度，以防达到煤粉着火点。制粉系统设备一旦出现异常，及时检查，避免同类事件再次发生，以保证锅炉稳定可靠运行。
论文作者:李廷豪
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/19
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