电厂筒仓安全惰化保护装置的研制运用

董丽华,胡玲玲

(中南电力设计院,湖北武汉 430071)

电厂筒仓安全惰化保护装置的研制运用

董丽华,胡玲玲

(中南电力设计院,湖北武汉 430071)

贮煤筒仓的安全性能关系着电厂的安全运行,为解决筒仓可燃气体浓度增高而导致爆炸问题,可将惰性气体氮气通入筒仓内稀释和置换可燃气体。分析了电厂筒仓安全惰化保护系统的配置及运行情况,为电厂筒仓安全惰化保护装置设计和应用提供参考。

贮煤筒仓;挥发分;惰化介质;防爆设施

1 筒仓安全惰化保护系统

1.1 系统组成

筒仓安全惰化系统主要组成部分有:空压机、冷干机、制氮主机、储氮罐、连接管路、各种控制阀门、喷气头等。针对筒仓爆炸机理和煤的特性,系统采用了锁、充、换三合一自动惰化保护技术。筒仓安全惰化保护系统工作原理是利用惰性气体置换筒仓内易燃、易爆的气体,使筒仓内的燃源降到最低,从而有效地防止筒仓发生爆炸,保护了筒仓的安全。

1.2 工作流程

筒仓安全惰化保护系统的具体过程就是围绕锁气、充气、换气三等级实现。锁气是在筒仓下部出煤口设置氮气喷气器,当系统检测到筒仓产生初级报警信号时,用氮气锁住环状出煤口,从而阻止空气由出煤口向储煤层渗透。充气是当系统检测到筒仓产生高级报警信号时,充氮系统根据煤的高度自动向煤层间断或连续地渗透高纯度的氮气,以达到降低煤隙中含氧量的目的,抑制煤的氧化,延长煤的自燃周期。换气是当系统检测到筒仓产生高级报警信号时,氮气置换系统自动开始运行,通过对不同的煤层上表面覆盖氮气,同时筒仓顶部的带推杆的防爆门自动打开,随着氮气逐渐增多,筒仓内煤层上部空间的危险气体从筒仓顶部开启的防爆门逐步置换排出,达到惰性气体换危险气体的目的。

采用经处理的烟气置换筒仓空间内的空气和可燃气体,达到惰化的目的。烟气置换装置的充气形式为仓顶自动伸缩充气器,每座筒仓设置 8台充气器,可根据煤层高度确定充气器的伸缩距离,充气头在煤层表面工作,确保冷烟气覆盖煤层表面,置换出仓体空间内的可燃气体和空气,不留死角,以取得良好的空间置换惰化效果。进气源为脱硫后的烟气,原烟气温度为 48℃,湿度为 13%,烟气惰化置换系统设有烟气制备处理设施,将烟气冷却、除湿。经冷却除湿处理后的烟气温度≤20℃,湿度≤4%。

1.3 系统气源

锁气和充气气源采用氮气,可预防煤氧化和自燃,适用于用小流量、经常或间断运行的条件。系统配备高纯度氮气连续制备装置,主要由过滤器、压缩机、冷却机、干燥器、膜分离器、缓冲器、压气机、传感器、控制阀、贮气罐等组成。换气气源采用烟气,具有强制惰化、快速控制事故的扩大和阻止继续燃烧的特点。主要设备:过滤器、耐蚀高压风机、一级耐蚀冷却器、二级耐蚀冷却器、冷量回收器、一级汽水分离器、二级汽水分离器、汽化器、溢流池、一级风冷涡旋冷水机、二级风冷涡旋冷水机、空气干燥器、风机、传感器、控制阀等。筒仓较少时,换气气源也可采用锁气和充气的同一气源。

1.4 系统特点

筒仓安全惰化保护系统具有以下特点:结构简单,操作方便,易维护;惰性气体来源广、经济性好,氮气本身具有降温功能、流动性好、安全、无污染、不腐蚀;多级保护,安全系数大;具有环境保护功能,氮气无污染性;占地面积小。

1.5 运行方式

在正常储存和出煤的过程中,筒仓安全惰化系统是处于待机状态,当出现下列情况时自动启动安全惰化保护系统:筒仓静止储煤 72 h以上或发现自燃倾向和异常,系统开始向煤层间断充氮气,抑制和延缓自燃的发生;筒仓发现自燃倾向和异常,且向煤层间断充氮气后未能抑制和延缓自燃的发生,有继续发展趋势时,系统开始用氮气置换筒仓上部空间可能爆炸的气体,同时锁住下部出煤口,全方位控制和抑制自燃和爆炸直到筒仓原煤用尽。惰化保护系统运行时,应切断空气炮电磁阀。

1.6 注意事项

筒仓安全惰化保护系统运行维护注意事项:进入制氮室前,应适当通风并测试氧浓度;氮气储气罐属压力设备,不得承受过度外力作用或冲击;设备维护区域必须实施隔离,维修惰化保护系统装置之前应释放所有管道和容器中的压力,相连的氮气管道应关闭或断开;应对所有管接头进行泄露检查,保证加压气体或氮气不会泄露;筒仓监测系统长时间未报警,为加强设备的维护保养,在夏季设备应每周运行一次,冬季时每两周运行一次;各级过滤器的滤芯须每年更换一次;在供气条件不正常时,应观察压差指示器,查看滤芯污染程度,当压差达到设定值报警时应立即更换滤芯,只要有一级更换;其他三级必须一起更换。每班应检查冷干机的出口温度,正常应为 25～30℃;冬季在环境温度低于 0℃时,应开启伴热带,以保护膜组不被冻坏;在系统需要运行时,应先将热风幕打开,预热 5min,以确保润滑油可以正常工作;各个下面设有排污的罐装置应即时排水;氧分析仪应经常校准。

2 应用实例

2.1 江苏利港发电厂三、四期工程

江苏利港发电厂三、四期工程 4×600MW超临界燃煤汽轮发电机组 2004年开工建设,燃用山西神华煤,采用铁路—水路联合运输方式。厂内贮煤采用筒仓 10座,每座贮量 30000 t。仓顶设置双路带式输送机,卸料采用卸料车,给料采用环式布料机,仓底卸料采用双环环式给煤机。

筒仓安全监测系统包括:温度监测系统、可燃可爆气体监测系统、烟雾监测系统和料位监测系统。安全监测系统能反映出每个筒仓内煤层的温度、煤位、可燃可爆指标气体的组份及综合燃爆浓度的真实情况,并能正确指导惰化系统的启动和停运。

2.2 西塞山电厂二期工程

西塞山电厂二期工程 2×680MW超超临界燃煤机组 2009年开工建设,设计煤种为 65%～75%的陕西黄陵烟煤与 25%～35%的河南贫煤混合。为适应电厂设计煤种要求,在煤场后设置 3个直径16m筒仓作为混煤设施,存煤量为 3600 t,总贮煤量为 10800 t。筒仓顶部采用犁式卸料器卸煤,底部采用活化给煤机作为给料设备。

西塞山电厂二期工程筒仓安全惰化保护系统主要依据美国 NFPA68/69技术和标准并结合国内外一些比较成熟的惰性气体制备技术设计。由于西塞山电厂二期工程的煤种属性及存贮时间,3座筒仓设置了 1套惰化保护系统,每座筒仓设有温度监测传感器、可燃气体监测传感器、一氧化碳监测传感器、烟气监测传感器、筒仓防爆装置等。惰化保护系统自制高纯度的氮气作为惰化气源,延长贮煤的自燃和引燃周期。惰化保护系统设备使用方便无人值守,设有智能定期系统自检热机功能,无污染排放,并可实现远程自动控制。

3 结语

筒仓安全惰化保护系统在电厂成功应用,基本解决了由于可燃气体浓度过高引起自燃和爆炸的隐患。PLC控制系统有效地完成了电厂筒仓防爆系统的实时监控,从而保证了筒仓系统自身的安全稳定运行,为电力生产提供了可靠的安全保障。

[1]马银戌,申张勇.火电厂简仓惰性化监测系统的开发[J].电力科学与工程,2008,24(9):63-64.

[2]杨丽娟.输煤程控系统与简仓安全监测系统的整合[J].自动化仪表,2010,31(8):48-51.

Inert security equipment application for thermal power plant coal silo

Security of coal silo is very important.N itrogen gas w ill be sent into coal si lo to dilute and metathesis com bustible gas and the theoryw illbe applied fo r safeguard of coal silo.The configuration and operation of safety inert protection system of si lo s in existing power plants are analyzed,which prouides reference for s im ilar coal silo’s design,comm issioning and operation.

si lo;volatile matter;medium of inert gas;defend burst system

TK284.3

B

1674-8069(2011)03-061-02

2010-10-28;

2011-05-12

董丽华 (1957-),女,湖北武汉人,教授级高工,从事火电厂物料输送技术设计工作。E-mail:donglihua@csepdi.com