浅谈瑞明电厂制粉系统的防爆措施

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浅谈瑞明电厂制粉系统的防爆措施

□梁国祥

摘要：燃煤电厂的中间仓储式制粉系统运行发生爆炸事故较为频繁，造成设备损坏，给电厂的安全经济运行造成了巨大的损失。本文针对近年来瑞明电厂１２５ＭＷ燃煤锅炉乏气送粉中间仓储式制粉系统运行状况，列举频繁发生爆炸事故情况与数据，阐述了煤粉特性及自燃爆炸的条件，详细分析制粉系统爆炸原因，提出并实践一系列的防范措施，通过理论与实践的结合，进行了有益的探讨。关键词：燃煤电厂；制粉系统；爆炸原因；改进措施；预防方法

１瑞明电厂制粉系统情况介绍

瑞明电厂共有２台１２５ＭＷ发电机组。锅炉是上海锅炉厂

生产的ＳＧ４２０／１３．７－Ｍ４１８Ａ一次中间再热自然循环超高压汽

每台炉配有两套中间仓储式制粉系统，采用乏气送粉。磨包炉。

煤机采用ＭＴＺ－３５６０型低速滚筒式球磨机，每套制粉系统装有粗粉分离器和细粉分离器，每台炉均有１个粉仓。

自机组投产以来，制粉系统多次发生爆炸事故，既造成了设备的严重损坏，又严重威胁着人身安全及电厂的安全生产，还对生产环境造成了严重的污染。

为此，根据大量的历史数据，结合深入的调查研究，发现爆炸的原因较多，不同阶段有不同的特点，全面分析，汇集一起，总结出了制粉系统爆炸的主要原因，提出了制粉系统运行技术，运行管理和设备改进措施。

２制粉系统爆炸的危害性

制粉系统爆炸会引起设备损坏，减少发电量，降低机组的经济性，严重时甚至造成人身伤亡事故。

２００２年５月１２日，＃１炉Ａ制粉系统爆炸。把排粉风机进口抽风门（Ｄｇ１４００）整个炸烂，风门上下１．５ｍ长的管道也炸出了多个孔，幸无造成人员亡。

２００５年８月，＃２炉Ｂ制粉系统爆炸，粗细粉分离器的所有防爆门爆破，爆炸的威力非常大，防爆膜飞到１ｋｍ外的庙头村。

２００６年７月，＃１炉Ｂ制粉系统爆炸，在粉筛处一条长约“火龙”从粉筛的手孔板处出，把粉筛上部的保温铝板完全３ｍ烧坏。

瑞明电厂制粉系统历年爆炸情况如下：

年份次

２００１６

２００２５

２００３６

２００４４

２００５４

２００６３

３煤粉特性及自燃爆炸的条件

煤粉发生自燃和爆炸是由于煤的特性在加工成煤粉后所

具有的特性以及煤粉所处的环境条件所决定的。３．１煤粉的流动性

煤粉是由不规则形状的颗粒组成的。它的尺寸一般为０～５０μｍ，其中２０～５０μｍ的颗粒占多数。干的煤粉能吸附大量的空气，它的流动性很好，就像流体一样很容易在管道内输送。由于干的煤粉流动性很好，它可以流过很小的空隙。因此，制粉系统的严密性要好。３．２煤粉的自燃与爆炸

爆炸有３个基本要素：点火源、可燃物和氧，三者缺一不

“危险三角”的基础上可。爆炸的预防措施都是建立在破坏这个

的，制粉系统既有氧，也有可燃物，因此，为了预防爆炸事故，最重要的是防止危险物的点火。

一般爆炸物的点火源可以分为８种：①电火花；②静电火花；③高温表面；④热辐射；⑤冲击磨擦；⑥绝热压缩；⑦明火；

——自燃着火所致，⑧自燃着火。常见制粉系统爆炸属第八种—

积存的煤粉与空气中的氧长期接触氧化时，会发热使温度升高，而温度的升高又会加剧煤粉的进一步氧化，若散热不良时会使氧化过程不断加剧，最后使温度达到煤的燃点而引起煤粉

煤粉是由输送煤粉的气体和煤粉混合的自燃。在制粉系统中，

成的云雾状的混合物，它一旦遇到火花就会使火源扩大而产生较大的压力（２～３倍大气压），从而造成煤粉的爆炸。

影响煤粉爆炸的因素很多，如挥发分含量，煤粉细度，气粉混合物的浓度，温度湿度和输送煤粉的气体中氧的成分比例等。

一般说来挥发分含量ＶＲ＜１０％（无烟煤），是没有爆炸危险而ＶＲ＞２５％的煤粉（如烟煤等），很容易自燃，爆炸的可能性的。

也很大。

煤粉浓度是影响煤粉爆炸的重要因素。实践证明，最危险

３

的浓度在１．２～２．０ｋｇ／ｍ，大于或小于该浓度时爆炸的可能性都会减小。在实际运行中一般是很难避免危险浓度的。制粉设备中沉积煤粉的自燃性往往是引爆的火源。气粉混合物温度越高，危险性就越大。煤粉爆炸的实质是一个强烈的燃烧过程，在０．０１～０．１５ｓ的瞬间大量煤粉突然燃烧产生大量高温烟气，因急剧膨胀而形成的压力波以及高速向外传播而产生的很大的

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

①加强对计划停电的管理。定期召开会议，对近段时间的相关停电工作做好统筹安排，统一组织进行，减少重复停电，尽量缩短停电时间。严格执行计划停电审批手续，保证停电计划的严肃性。②利用配网工程，对输配电线路制定出详细的改造项目和计划，按轻重缓急，科学合理的组织施工计划和进度。③加强变电值班人员的业务技能培训和思想教育培训，经常开展反事故预想和反事故演习，防止误操作事故的发生。

２结束语

我们应有针对性地开展停电检修培训和带电作业培训，不断提高故障检修人员的综合素质和业务技能水平，并且，加大电力设施保护宣传力度，提高群众自觉保护电力设施的意识。■

（作者单位：广东电网公司深圳供电局）

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冲击力和声音。

潮湿煤粉的爆炸性较小，对于褐煤和烟煤，当煤粉水分稍大于固有水分时一般没有爆炸危险。

４制粉系统爆炸原因分析

从多次爆炸后的现场情况看，引爆点主要在容易长期积煤或积粉的位置，制粉系统处于封闭状态，引爆的火源主要是磨煤机入口积煤，细粉分离器入口管水平段积粉，粗粉分离器积粉自燃，排粉风机进口热风管积粉，根据制粉系统的运行工况和爆炸情况分析，主要原因如下：４．１煤粉细度，风粉浓度及燃煤成分

煤粉爆炸的前期往往是自燃。一定浓度的风粉气流吹向自燃点时。不仅加剧了自燃，而且会引起燃烧，而接触到明火的风粉气流随时都会产生爆炸。造成流动煤粉爆炸的主要原因是风粉气流中的含氧量，煤粉细度，风粉混合物的浓度和温度。煤粉越细，爆炸的危险性就越大。粗煤粉爆炸的可能性就小些，当煤粉粒度大于０．１ｍｍ时几乎不会爆炸。当煤粉浓度大于３～

４ｋｇ／ｍ（３

空气）或小于０．３２～０．４７ｋｇ／ｍ３时不容易引起爆炸。因为煤粉浓度太高，氧浓度太小；而煤粉浓度太低，缺少可燃物。只有煤粉浓度为１．２～２．０ｋｇ／ｍ３时最容易发生爆炸。而瑞明电厂制粉浓度在０．３～０．６ｋｇ／ｍ３范围内变动，因此发生制粉系统爆炸的可能性较大。

一般挥发份ＶＲ＞２５％，发热量高的煤粉爆炸的可能性就大，而瑞明电厂的煤源中，挥发份时常达到３７％，所以容易发生爆炸。

４．２磨煤机入口积煤自燃

瑞明电厂的给煤机下煤口与磨煤机入口中心线错位

１．２ｍ，湿煤在下落过程中容易积聚在下煤斜管、

管壁、人孔门和空心轴颈斜管上。而且从一侧过来的热风与对应的风粉形成涡流，从给煤机落下来的湿煤就被容易被冲击并被粘在管道的内壁上和空心轴斜管上，有时也会落入热风接口管内。同时从预

热器来的一次风温高达３００℃以上，

很容易将入口处的积煤引燃，燃烧的煤进入磨煤机就会引起爆炸。另外有的磨煤机入口不光滑，有的存在夹层，也容易积煤着火。４．３细粉分离器处积粉自燃

细粉分离器中积粉主要发生在入口矩形弯头下部的水平

段。原因是当时机组投产一年多，

矩形弯头处常发生磨穿现象，严重响了设备的正常投运，所以在２００３年就决定在矩形弯头内壁加装厚２２ｍｍ的防磨衬板，在选择衬板材料的原则是耐磨、检修方便、价格便宜，综合各种因素，就选用了铸铁。但在使用铸铁衬板一段时间后，发现衬板很容易碎裂，碎裂的衬板跌落在矩形弯头下部的水平段处，引起水平段积粉，从而产生自燃，导致发生爆炸。４．４热风门内漏

由于近年来二台炉启停调峰过于频繁，制粉系统启停也过于频繁，故热风门磨损较为严重。有时热风门只能关至３０～４０％，以致大量热风内漏造成磨煤机内存煤自燃，再次启动时引起制粉系统爆炸。

４．５再循环风门处积粉自燃

（１）乏气中较细的煤粉，容易积存在排粉机出口的再循环风门处。由于此系统不经常使用，在制粉系统停运时，从磨煤机热风门漏过的热风经再循环门流向排粉机会引起该处积粉自燃。燃烧的焦块掉入排粉机或磨煤机内，就会引起爆炸。

（２）瑞明电厂的再循环弯头是由两个弯头焊接成一个１２０°弯头，在两弯头合并的中间段有一段１００ｍｍ长的水平段，此水

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平段容易积存煤粉产生自燃，会引起制粉系统爆炸。

４．６粉仓漏风和系统漏风

煤粉仓由钢板焊接的倒方锥体结构。因季节温差和制粉系统内介质温度变化的影响，粉仓钢板伸缩性大，粉仓顶部锌瓦板与下部的工字钢梁的密封、梁与粉仓壁板的密封均不够严密而引起粉仓漏风进而造成积粉自燃，发生爆炸。４．７粗粉分离器内锥积煤粉自燃

粗粉分离器的细粉内锥体下部和固定帽锥之间的环形缝隙有时被杂物堵塞而造成大量的积粉，此类原因引起的制粉系统爆炸也有多次。

４．８粗粉分离器折向挡板

在外部力量的作用下引起自动关闭，在挡板上产生积粉，从而引起制粉系统爆炸。４．９运行人员操作不当

制粉系统运行过程中运行人员控制磨煤机出口风粉混合物的温度不严，频繁超温。磨煤机的运行过程属于变工况运行，此时若出口温度控制不当，很容易使温度超过极限而导致煤粉爆炸。

制粉系统运行时残存的煤粉没有及时抽干净就会发生缓慢氧化，在启动通风时会使自燃的煤粉疏松和扬起，温度适当时便会引发爆炸。

运行中的磨煤机入口已发生积粉自燃，停止制粉前又没有及时发现，停止给煤的抽粉过程中回粉管继续抽粉，使煤粉磨得更细，加上温度控制不当，也可以引起爆炸。

５制粉系统爆炸的防范措施

５．１防止磨煤机入口积煤

磨煤机入口积煤主要原因是给煤机下煤口与磨煤机入口中心线错位所致，湿煤由给煤机下落到磨煤机的过程中沾附在管壁上。不论制粉系统在运行中还是在停止时，都有可能将积煤引燃。将振动给煤机平移１．２ｍ，使给煤机下煤口与磨煤机入煤口中心线对齐，并把落煤管直径由原来准５３０×１５ｍｍ改为准６５０×１５ｍｍ。消除磨煤机进口短管凹凸不平的防磨衬板，（如条件许可下，防磨衬板的材质可采用不锈钢，效果会更好）减少下煤阻力，从而减少积煤现象。

５．２再循环管弯头改造

更换原来由两个弯头合并为一个弯头的循环管弯头，改为一个没有水平段的弯头。５．３消除热风内漏

把热风门由原来容易漏风的电力圆风门改为密封严密插板门，这样在不改变系统设计的情况下，解决因漏入热风造成的磨煤机入口温度升高，煤粉易产生自燃引爆制粉系统的问题。

５．４加强粉仓的密封和其他辅助设备的主要功能

（１）对粉仓与厂房结合部位进行胶合，并定期检查，发现漏风处应及时消除，防止粉仓漏风。

瑞明电厂粉仓爆炸的主要原因是在粉仓顶部锌瓦板与下

部的工字钢梁的密封、

梁与粉仓壁板的密封均不够严密而引起119

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粉仓漏风进而造成积粉自燃，发生爆炸。上述部位采用密封料为骨料，在长期使用后，密封部位出现间隙，使密封不够彻底。经综合考虑，采用灌注乐泰高分子复合材料方式进行接口密封改造是比较合适的。乐泰高分子复合材料是反应固化的材料，无溶剂挥发，固化前后体积基本不发生变化，即固化不收缩，强

度好，抵抗冲击能力提高。冲击韧性好，

抵抗变形能力强。灌注后形成一个整体，可使锌瓦板与钢梁间的空间连接成一体。

（２）二氧化碳灭火管改造：将原来的二氧化碳准１６×２普通碳钢管改为准２８×４不锈钢管。原安装灭火管为准１６×２普通碳钢管，管径小，易锈蚀，容易引起管道堵塞，灭火系统失效。

（３）粉仓内加装蒸汽灭火系统（原设计没有），汽源从锅炉房９ｍ层的灭火蒸汽联箱引出。

（４）运行中控制粉仓粉位在１．５～４．０ｍ范围内，严格执行降粉制度。

（５）安装粉仓负压测点，制粉系统运行中应及时调整粉仓吸潮气门的开度，使粉仓负压维持在２０～３０Ｐａ。

（６）增加温度测点，因粉仓空间大，原温度测点只有１２个，数量不足，增加到２４个。５．５粗细粉分离器改造

（１）拆除粗细粉分离器里的容易碎裂的铸铁防磨衬板改为铸钢衬板。

（２）取消粗粉分离器的内锥体下部和固定帽锥之间的环形不锈钢密封片，把内锥体下部和固定帽锥焊接在一起，内锥体上部用钢板全密封。（参照石洞口电厂改造方案）５．６排粉风机总风门改造

排粉风机总风门向排粉风机进口风道移３ｍ（根据现场情况，尽量向排粉风机进口风道移动）。原排粉风机总风门离排粉风机进口风道有３．５ｍ长的距离，在磨煤机制粉期间，排粉风机总风门是关闭的，３．５ｍ长的风道就成为无风区，在制粉期间的

煤粉尘容易积存在此区域。通过缩短风道的距离，

就减少煤粉尘积存。

５．７加强运行管理

（１）加强煤质分析工作

燃煤煤质报告应及时送交运行人员，以便针对燃煤特性调整磨煤机出口温度，控制风粉混合物的温度，调节合理的煤粉细度。

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（２）严格按规定操作。制粉系统运行中及时调整磨煤机出

口温度，发现断煤后及时处理，经常查找系统的积粉点及漏粉点并予以消除，停止制粉过程中一定要将系统内的存粉抽净。

（３）加强粉筛清理制度管理。瑞明电厂的粉筛清理是外包的，由于清理工素质不高，时常发生粉筛清理不干净和不及时，导致粉筛煤粉引起粉仓爆炸的事故。

（４）利用制粉系统各段负压测点参数判断系统是否有堵塞

现象。制粉系统各段都有负压测点，

每段的前后压差即该段的阻力，当该段发生堵塞，由于排粉机转速不变，负压测点发生变化，堵塞段后面负压值不正常增大，所以，要根据各点负压值变化来判断，分析制粉系统发生故障点及可能出现故障原因。当磨煤机堵塞时，送风量减小时，或严重不足时，磨煤机还在运行时，煤粉越磨越细，研磨产生热量越聚越多，就会发生爆炸。如湛江电厂出现制粉系统爆炸就是这个原因。（在磨煤机堵塞状态下继续磨了３０ｍｉｎ发生爆炸。）

（５）停磨煤机前要把系统的煤粉抽干净。经过多次实验，

瑞明电厂停给煤机，全开再循环门，将热风门关至２０％，全开冷风门用较大通风量进行抽制粉系统积粉，时间１０ｍｉｎ。停磨煤机后排粉机继续抽５ｍｉｎ（用全开循环风和全开冷风）以减小粗粉分离内筒锥帽上的积粉，关闭排粉机入口风门，停排粉机，关热风再循环门，三次风门，开三次风冷却风门。

６总结

采用上述措施后，这些措施对于制粉系统防爆有着很大的作用，为瑞明电厂安全生产创造了良好的条件，瑞明电厂制粉系统爆炸事故有了明显的减少，也为瑞明电厂创造了巨大的经济效益和社会效益。见下表：

瑞明电厂制粉系统执行防爆措施后爆炸情况对比表

年份２００１２００２２００３２００４

２００５

２００６

２００７２００８次

６

５

６

４

４

３

０

０

解决问题不可能是一劳永逸的，制粉系统处于运行状态中，系统中因为种种原因还会产生新的缺陷和隐患。科学严格执行运行规程，精心操作精心维护，不断改进，才能长期有效防止制粉系统发生爆炸事故，保障电力设备安全经济运行，创造经济效益和社会效益。■参考文献

［１］瑞明电厂运行规程（补充）．２００６．［２］《锅炉原理及运行》．重庆电力出版社．１９８２．１２．［３］

《气体和粉尘爆炸原理》．北京理工大学出版社．１９９６．２．（作者单位：广东粤华发电有限责任公司）