制粉系统高挥发性煤爆燃分析及应对措施

徐文武

摘要：文章以印度项目制粉系统燃用高挥发性印尼煤，发生多次着火爆燃现象为研究对象，分析造成煤粉爆燃各种因素，从启动前、运行中、停运后三个阶段，破坏煤粉爆燃的必要条件，达到遏制制粉系统爆燃几率。

关键词：爆燃；高挥发性；消防蒸汽

印度项目制粉系统燃用高挥发性煤，多次发生煤粉爆燃情况，最严重的一次造成热风补偿器崩开，热风管道补偿器损坏，送粉管道弯头崩断裂开，燃烧器变形，为有效防止高挥发性煤种造成制粉系统的爆炸情况再次发生，本片文章将针对煤粉爆燃的应对措施进行阐述。

一、情况调查

从制粉系统发生爆炸的时间上看，多发生在制粉系统启动、停运或制粉系统故障断煤过程中，说明制粉系统在启动、停运或故障断煤时，爆炸的必备条件更容易满足，因此从限制煤粉爆炸的必备的条件和易爆过程出发，结合实际运行经验制定有关制粉系统的防爆措施是可行的。

F磨煤机系统爆炸图（1）

二、煤粉爆燃原因

煤粉发生爆炸要满足两个条件，第一，煤粉与空气混合，其浓度要在45-2000g/m3之间，才能形成爆炸混合物，否则，只能发生燃烧而不发生爆炸，第二，一旦温度过高或有火花才会引爆，因此，制粉系统爆燃原因也应从以上两个条件分析，具体原因可能有以下几点：

2.1挥发分含量挥发分高，产生爆炸的可能性大，而对于挥发分<10的无烟煤，一般可不考虑其爆炸性。

2.2煤粉细度煤粉越细，爆炸危险性越大，对于烟煤，当煤粉粒径大于100um时，几乎不会发生爆炸。

2.3气粉混合物浓度危险浓度在（1.2—2.0）之间，在运行中，从便于煤粉输送及点燃考虑，一般还较难避开引起爆炸的浓度范围。

2.4粉混合物中的氧气浓度高，爆炸危险性大，在燃用高的褐煤时，往往引进一部分炉烟作干燥剂，也是防止爆炸的措施之一。

2.5气粉混合物流速低，煤粉有可能沉积，流速过高可能引起静电火花，所以气粉混合物流速过高、过低对防爆都不利。

2.6气粉混合物温度高，爆炸危险性就大，因此，运行中应根据挥发分高低，严格控制磨煤机出口温度。

2.7煤粉水分过于干燥的煤粉爆炸危险性大，煤粉水分要根据挥发分、煤粉贮存与输送的可靠性以及燃烧的经济性综合考虑确定。

2.8制粉系统中的沉积煤粉，往往会因逐渐自燃而成为引爆的火源。

3运行应对策略

制粉系统爆燃多发生在启动、断煤或煤流低、停运过程中，防爆措施从以下三个阶段预防。

3.1启动期间预防

首先，避免将自燃的煤上到原煤仓，并且有计划上煤和烧煤，防止存煤过长产生自燃，定期检查原煤仓、给煤机、磨煤机外观和温度，及时发现自燃现象；其次，检查磨煤机消防蒸汽处于热备用状态，保持疏水常开，确保进入磨煤机的蒸汽为过热蒸汽；当磨煤机磨盘有积煤时，为防止煤粉爆炸，在一次风投入前应投入消防蒸汽；再次，进行充分的通风吹扫，不少于10分钟，磨启动后先进行石子煤排放及排渣口检查，并且控制暖磨速度不要过快，严格控制磨煤机暖磨时的出口温度不得大于65℃，检查无异常后启动给煤机，并且迅速加大给煤量；最后，严禁迅速改变一次风流速，特别是当发现一次风速过低时，严禁迅速增开风门，提高风速，可采用间隔增加，每次增加幅度不宜过大，且需要停留一段时间，防止对锅炉燃烧及制粉系统造成较大的扰动，发生事故。

3.2运行中预防

运行稳定期间，定期的排放石子煤，防止排渣口堵石子煤，并且通过观察排放石子煤，可以了解磨煤机内部自燃现象；监视磨煤机的电流、进出口差压（2.5kPa～3.5kPa）、磨煤机出口温度（60℃～65℃，最高不超过70℃），进口风温（小于280℃），如果冷风量不足时，可适当提高一次风压力；在煤量正常时，监视磨煤机各粉管风速30m/s以上，煤量较低时，各粉管风速不得低于27m/s，尤其是最后一台磨，管线较长，调整风速在高限运行；

运行不稳定情况，发现磨煤机运行过程中出口温度剧升最高限制温度（建议75度）时，应按着火处理，果断通入消防蒸汽；给煤机发生断煤，应立即果断隔绝热一次风，快速开启冷风调节门，并通入消防蒸汽，直至给煤机正常下煤，并且煤量大于最低给煤量后关闭消防蒸汽，防止磨煤机内部着火情况出现，此过程中需注意一次风机运行情况，防止一次风机抢风情况出现；磨煤机故障跳闸后，检查确认冷、热风调节挡板和冷、热风关断挡板关闭，送入消防蒸汽，当短期内不能启动时，应启动磨煤机将磨盘上的剩煤通过石子煤箱排尽；运行中的磨煤机一旦内爆，必需立即停磨通入消防蒸汽，直到磨内各部着火点完全熄灭，待磨温度下降到50℃以下，检查清理混合风进口的积煤，检查清理各粉管可调缩孔处积煤，及磨煤机各部是否损坏及修复后才允许重新启动。

3.3停运中预防

磨煤机正常停运前，首先，将磨煤机的入口风温控制在250度以下，磨出口温度控制在60℃左右；其次，给煤量减到最低值时，及时通入消防蒸汽，关闭热风调节挡板和热风关断挡板，用冷风挡板控制磨煤机风量，待磨煤机出口温度降至50℃且稳定，提升磨辊，磨煤机空转1～2分钟后，停磨；最后，对停运后的磨煤机加强监视，磨煤机出口温度不应回升，如果由于热风挡板内漏严重，使磨煤机出口升得过高，则要开启冷风挡板与磨煤机出口挡板以降低磨内的温度。

3.4控制逻辑优化

为减少或杜绝爆燃情况发生，制粉系统的消防蒸汽长期处于热备用状态，并增加消防蒸汽投入联锁，如下：

磨煤机启动时投入；

磨煤机停运时投入；

给煤机停运、煤流低或断煤时投入；

磨煤机出口超温时投入。

4、结论

制粉系统在启动、运行、停运过程中，煤粉自燃和爆炸的可能性较大，所以运行人员应从这三个阶段进行防范，尤其增加消防蒸气自动联锁投入，确保制粉系统安全运行。

参考文献

[1]《关于印度#7号机制粉系统爆破原因分析》，印度蒙德拉电厂.

[2]《锅炉运行维护手册》.