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1 制粉系統爆炸的定義

制粉系統爆炸就是煤粉的爆炸, 是一種壓力急劇上升的燃燒過程, 此時壓力上升速度比正常燃燒要快得多。煤粉以一定的濃度分散在空氣中,一旦遇到適當的點燃能, 就會發生燃燒并迅速傳播, 導致連續不可控制的燃燒, 這就是煤粉的爆炸。

2 制粉系統爆炸的原理

當煤粉在空氣中的濃度很低或很高時, 一般不會發生爆炸。同時爆炸又是燃燒的一個特例, 所以爆炸過程中氧是不可缺少的。另外發生爆炸還需要有足夠的點燃能, 所以只有當可燃物濃度、氧濃度和點燃能這三個條件同時具備時, 才有可能發生爆炸。而且這三個條件又是互相聯系的。

2.1 制粉系統爆炸的三要素

( 1）可燃物濃度( 煤粉的濃度) : 煤粉的爆炸濃度有一個范圍, 即存在上限濃度和下限濃度。煤粉爆炸的濃度范圍與很多因素有關, 如煤種、初溫、初壓等。對于煙煤而言, 氣粉混合物濃度只有在0.32 一4 k g / m 3 范圍內才會發生爆炸, 而濃度在1.2 一2 k g / m 3 范圍時爆炸危險性最大。

在現有電站鍋爐制粉系統的運行過程中此條件是很容易達到的, 特別是制粉系統啟動或停止的過程中, 煤粉濃度變化較大, 存在爆炸危險性最大狀況。

( 2 ) 點燃能( 點火能源) : 點燃能是爆炸的一個重要條件。點燃能的大小不僅對發生爆炸起重要的作用, 而且決定了爆炸時產生的壓力等級和爆炸的強度。

煤粉混合物的最小、最低可爆的點燃能與很多因素有關。但主要決定煤粉爆炸反應本身活化能的大小。煤粉中摻入少量的可燃氣體, 會降低它的最小、最低點燃能。能量較小的火花通常不能點燃可爆性煤粉與空氣的混合物, 但卻可以引起摻入少量可燃氣體的煤粉與空氣混合物的爆炸。

初溫和初壓對點燃能的影響較明顯, 初溫、初壓越高, 發生爆炸所需的點燃能就越小。在現有電站鍋爐制粉系統運行中, 如果某些原因導致局部存在積粉, 條件合適勢必會引發自燃, 由于制粉系統正常運行工況的風量和煤量較大, 積粉自燃的能量被攜帶釋放, 不足以形成制粉系統爆炸的點燃能, 但如果工況發生變化, 尤其是風量減少, 會造成積粉自燃能量的聚集, 形成制粉系統爆炸的點燃能。另外, 如果制粉系統內部進入外來的火源, 也會形成制粉系統爆炸的點燃能。

( 3) 氧氣的濃度: 制粉系統中氧氣來自多方面, 作干燥劑的熱風、冷風、煙氣以及漏風、

輸送煤粉的氣體都含有一定量的氧氣。如果煤粉混合物中氧的含量不足, 即使有很強的點源, 并且可燃混合物的濃度在最佳爆炸濃度范圍, 也不會發生爆炸。

但對于大部分電廠而言, 除了燃燒褐煤的鍋爐由于采用爐煙干燥, 其他采用空氣干燥的鍋爐制粉系統的氧量都能達到爆炸的條件。