国华呼贝电厂褐煤中速制粉系统防爆技术研究及对策

陈福春

内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司 内蒙古呼伦贝尔 021025

国华呼贝电厂两台600MW超临界直流锅炉采用长春发电设备总厂生产的MPS212HP-Ⅱ型中速辊式磨煤机。每台炉共设7台磨煤机，满负荷时6台运行、1台备用。设计燃用煤种为宝日希勒矿揭煤，该煤种属于高挥发分（高达46%）、易燃易爆煤种，自国华呼贝电厂机组投产运行以来制粉系统先后发生三次爆炸，严重威胁着机组的安全稳定运行[1]。

1 锅炉设备简介

国华呼贝电厂2×600MW超临界机组锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的超临界褐煤锅炉，锅炉型号HG-1913/25.4-HM15型，单炉膛，一次中间再热、墙式切圆燃烧、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构П型燃煤锅炉。相关数据如表1、2所示。

表1 燃料特性

2 褐煤中速制粉系统煤粉爆炸的原因分析

影响煤粉气流爆炸的原因很多，主要有煤粉的挥发分、灰分、水分的含量及煤粉细度、煤粉气流的温度、含粉浓度、含氧浓度等。一般情况下，煤粉气流的温度越高，含粉浓度越接近危险浓度（1.2-2.0㎏/m³），含氧浓度越大，发生爆炸的可能性也越大。

煤的挥发分的高低对制粉系统的爆炸起着决定性的作用。煤的挥发分越高，制粉过程中可燃性气体析出的越多。研究表明，当燃料的干燥无灰基挥发分Vdaf＜10%时，一般没有自燃和爆炸的危险。对于Vdaf＞37%的褐煤，煤粉着火温度较低，所需的点火能量较小，极易自燃爆炸。国华呼贝电厂燃用的宝日希勒矿褐煤挥发份高达46%，属于高挥发份煤种，所以极易发生爆炸。

3 褐煤中速制粉系统煤粉爆炸研究

现列举两件国华呼贝电厂制粉系统爆炸实例，并进行分析研究。

3.1 2号锅炉2G磨煤机爆炸分析

事故经过：2013年03月02日01：40，国华呼贝电厂2号机组负荷340MW，2A、2B、2C、2E、2G磨煤机运行，总煤量230t，协调投入。01：40因降负荷，进行2G磨煤机停运操作，逐渐将该磨煤量降至30t/h，关闭2G给煤机上插板，01：422G给煤机皮带走空后，停止2G给煤机运行，关小2G磨煤机热风调节门，全开2G磨煤机冷风调节门，磨煤机入口温度逐渐由327℃开始逐渐开始下降，磨煤机分离器出口温度逐渐上升至70℃，01：442G磨煤机分离器出口温度70℃逐渐上升至75℃，磨煤机入口温度逐渐降至317℃，01：452G磨煤机突然发出一声巨响（爆炸），2号炉膛瞬间变正压达+580Pa，2G磨煤机出口温度开始迅速上涨，立即停运2G磨煤机，全关相应风门挡板，投入2G磨煤机消防蒸汽[2]。

原因分析：

（1）在爆磨之前排放石子煤中带有大量火星，这些磨煤机内存在大量自燃煤粉成为本次爆炸的点火源。

（2）没有先用冷风将磨煤机分离器出口温度降至60℃以下、入口温度降至250℃以下，再停止磨煤机运行。

（3）煤量降低速度过快、幅度过大（由30吨直接降至0吨），致使磨煤机出口温度大幅上升，难以控制。

（4）没有及时投入消防蒸汽惰化。

3.2 2号锅炉2C磨煤机爆炸分析

事故经过：2014年8月13日，国华呼贝电厂2号机组负荷400MW，18：482C给煤机跳闸，2C磨煤机出口温度开始上升，立即派巡检就地检查，此时磨煤机出口温度快速升至72℃，18：492C磨煤机发出一声巨响（爆炸），炉膛负压瞬间达到+530Pa，磨煤机出口温度急剧上升，立即全关2C磨煤机热风调门，全开冷风调门，投入2C磨煤机蒸汽消防，及时停止2C磨煤机运行。

原因分析：

（1）断煤后，投入消防蒸汽不及时。

（2）断煤后，没有及时开启冷风挡板、关闭热风挡板，控制磨煤机出口温度。

4 褐煤中速制粉系统煤粉防爆对策

防止制粉系统爆炸的手段很多，如设法避免或消除煤粉的沉积、限制或控制煤粉气流的温度和含氧浓度、消除明火等等，但在实际操作中这些要求太笼统，不具体，针对性、可操作性不强。根据我厂制粉系统实际状况和爆炸经验，我厂总结出一套与我厂高挥发分褐煤相适应且行之有效更严格更具体的褐煤中速制粉系统防爆的对策，具体介绍如下：

（1）提高监盘质量，磨煤机正常运行时严格控制分离器出口温度不超过75℃，当温度升至80℃时必须紧急停止运行（设有跳闸保护）。

（2）磨煤机正常运行中，如发生断煤故障时，要立即投人消防蒸汽(我们已在逻辑上设置了断煤自动投入的功能)，并在断煤时立即开启冷风调节挡板、关闭热风挡板以降低分离器出口温度（我们已在逻辑上设置了断煤时冷风档板自动全开、热风挡板自动全开的功能）。

（3）定期检查给煤机清扫链是否转动，不得单纯以盘面指示灯为依据。

（4）磨煤机运行中，给煤量不可过低，当煤量过低时，应根据情况相应减少风量尽量保持煤粉浓度不落入爆炸极限内（我厂已设置了风量自动跟踪煤量的自动逻辑功能），低负荷要减少磨煤机运行台数，绝对避免低负荷下多台磨煤机方式运行。

（5）开启磨煤机入口插板前，应先将对应的冷、热风调节门关闭，待入口插板打开后再缓慢开启冷、热风调门，避免发生先开调节门再开入口插板引起磨煤机内快速通风升温，造成爆炸。

（6）在启动磨煤机前，必须先投入消防蒸汽进行充分惰化，直至磨煤机启动后煤量达到10t/h时方可退出（此方法有别于其它电厂，比其它电厂晚退出）；停运磨煤机前，当煤量降至10t/h时投入消防蒸汽，停磨5min后再退出消防蒸汽（此方法有别于其它电厂，比其它电厂早投入）。

（7）启动磨煤机和停止磨煤机前，投人消防蒸汽时，必须就地确认消防蒸汽是否确已打开并充分通汽。

（8）启动磨煤机前必须先充分布煤后再降磨辊，防止磨辊与磨盘碰撞产生火花。

（9）停磨时，必须先用冷风将磨煤机入口温度降至250℃以下、出口温度降至60℃以下，方可停运，否则不得停磨。

（10）遇有磨煤机启动时，应加强对一次风压与各运行磨煤机风量的监视，防止自动跟踪不及时，造成一次风总管压力波动过大及各磨煤机风量变化过大，开启磨煤机风门时要缓慢，避免快速通风。

5 结语

褐煤中速正压直吹式制粉系统的爆炸风险较大，实践证明，通过针对褐煤水分大、挥发分高等特点对制粉系统的影响入手，对制粉系统操作的各个环节进行防爆控制是防止制粉系统爆炸的有效措施。国华呼贝电厂对高挥发分褐煤中速制粉系统防爆技术的研究探索成功，为其它采用褐煤中速制粉系统的电厂提供了有益的经验借鉴，意义深远、重大[3]。