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根據煤粉爆炸的三要素, 可分析出電站鍋爐制粉系統中影響制粉系統爆炸的因素主要有以下幾個方面。

稱重式給煤機

( 1） 揮發分: 當燃料的干燥無灰基揮發分V daf(< 10 %時, 一般沒有自燃和爆炸的危險。當V daff>20 % 時, 屬于反應能力強的煤, 其揮發分析出溫度和著火溫度較低, 易自燃。因此, 燃用煙煤和褐煤的鍋爐制粉系統發生爆炸可能性較大, 對此應特別予以注意。

( 2) 灰分: 燃料中的灰分越小, 制粉系統爆炸的可能性越大。

( 3) 氣粉混合物濃度: 氣粉混合物濃度只有在一定的范圍內才有爆炸的危險。如煙煤, 氣粉混合物濃度只有在0.32 ~ 4 k g / m 3 范圍內才會發生爆炸, 而在1.2 一2 k g / m 3 時, 發生爆炸的危險性最大。

( 4) 干燥劑的種類: 向系統的干燥劑中摻入惰性氣體( 如煙氣、C O2、N2 、水蒸汽等), 爆炸危險性就會減少。根據不同國家標準推薦的制粉系統防爆的數據, 燃燒煙煤時, 氧量低于14 %是肯定不會發生爆炸的。原蘇聯1 9 90 年版《防爆規程》中規定, 煙煤的爆炸氧量最低值為16 %。美國N F P A 6 9 中規定, 煙煤的爆炸氧量最低值為1 5.8 %。

( 5) 煤粉細度: 細度愈細愈易發生爆炸。即使是易于爆炸的煤種, 當粉的粒徑較大通常不易發生爆炸。如: 煙煤, 當當量直徑大于100μm 時一般沒有爆炸危險。

( 6) 煤粉中水分: 實踐證明, 煤粉中的水分也是發生煤粉自燃和爆炸的重要因素。磨制煤粉的最終水分的確定是一個比較復雜的問題。水分會影響制粉系統安全、出力、燃燒、輸粉等, 水分高不易自燃爆炸。

( 7) 通風量: 通風條件良好時, 制粉系統爆炸的危險等級會降低, 當通風不良時, 爆炸的危險程度會增大。

( 8) 制粉系統末端的氣粉混合物溫度: 氣粉混合物溫度只有達到著火溫度時才能燃燒, 而制粉系統內混合物溫度遠低于著火溫度, 因此, 著火危險只有遇到火源引發才能發生。當然混合物溫度高, 易導致沉積煤粉自燃, 從這一角度看是易發生自燃燃爆。在火電廠煤粉鍋爐燃燒室防爆規程《DL 4 3 5一9 1 》中規定了磨煤機出口允許的最高溫度限額( 見表1 )。

3 如何防止制粉系統爆炸

通過對制粉系統爆炸定義及爆炸三要素的分析, 如果要預防制粉系統爆炸就應從爆炸三要素入手, 確保爆炸三要素不同時產生就能有效預防制粉系統爆炸的發生。具體防止爆炸的方式可以從管理、運行、維護、定期制度等多方面入手，下面就各個方面分別說明。

3.1 管理方面

細致到位的管理是防止制粉系統爆炸事故發生的最有效手段, 每當制粉系統發生爆炸時, 事故的分析往往是從運行和設備的角度開始, 而實際上管理是十分重要的一環, 起關鍵作用。

日常管理的到位, 制定合理的制度, 采取正確的決策才能從根本上杜絕事故的發生。管理應如何下手? 對設備及運行的技術問題應及時定期組織人員進行研討, 確定合理的規章制度, 完善操作的合理性, 避免人為事故, 應充分進行事故預想, 設備維護人員應職責到位。管理是絲毫不能松懈的, 要防止事故的發生必須加強管理。

3.2 運行控制

運行管理部門應根據制粉系統的實際運行狀況, 總結經驗教訓, 制定完善的運行規程。制粉系統的啟停應嚴格按照相關運行規程進行。并根據實際出現的問題及時改進修訂運行規程。

制粉系統的聯鎖及保護應使制粉系統的啟動與停止的運行操作按規定的程序進行, 防止誤操作發生。具體操作時應特別注意的事項: 磨煤機出口溫度的控制和通風量的控制, 還包括適時的充惰。

磨煤機出口溫度是十分重要的參數, 具體控制的溫度應根據煤種按《火電廠煤粉鍋爐燃燒室防爆規程D I J 4 35 一9 1) 規定及鍋爐與磨煤機廠家要求執行。

磨煤機啟動時, 在保證達到啟磨要求的溫度下, 控制磨煤機的出口溫度在相對較低的水平; 運行中, 控制磨煤機的出口溫度在合理的范圍內; 正常停止磨煤機時, 應控制磨煤機的出口溫度降至較低水平, 一般情況下應低于允許啟磨溫度。

磨煤機通風量的控制對于防范制粉系統爆炸起關鍵性作用, 合理地控制風量, 可以有效降低爆炸三要素中點燃能的形成, 合適充足的風量可以降低點火能量的聚集。

制粉系統啟動時, 應首先用冷風進行吹掃, 然后適當開啟熱風門調節磨煤機出口溫度, 控制升溫速率, 直至達到啟磨要求的溫度, 并維持合適的風量, 保證合理的風速, 啟磨允許條件中應對磨煤機的通風量有一定要求, 可根據磨煤機的型式確定最低的通風量定值; 

磨煤機正常運行中, 風量控制應根據鍋爐與磨煤機廠家要求按照風煤比曲線執行; 停磨時, 停止給煤機后應全關熱風門, 維持一定的冷風量進行吹掃, 風量的控制應高于啟磨允許的風量定值, 當磨煤機溫度降至合適溫度后停磨。

充惰系統的合理使用, 對于防范制粉系統爆炸和處理制粉系統異常十分有效。制粉系統啟動與停止時的及時充惰, 可以有效地防止爆炸產生;正常運行中磨煤機出現異常, 有爆炸隱患時, 及時充惰可以避免市故的擴大和發生。事故處理決策, 當制粉系統運行出現異常或事故時, 如何在最短的時間內采取合理有效的操作十分重要。

可以從兩個方面來看這一問題, 首先是控制系統邏輯與保護的合理設置, 如果邏輯與保護選擇設置合理, 可以在最短時間最有效地防止事故的擴大, 保護人身與設備安全, 其次是靠運行人員的操作, 這要建立在知識與經驗基礎之上,而如何讓所有的運行人員具備這種能力, 需要有效地開展學習、討論及事故預想。

當制粉系統發生爆炸事故后, 要找到制粉系統爆炸的原因, 采取措施完善系統, 防止類似狀況的再次發生; 對由于積粉自燃的爆炸, 應采取針對性措施消除積粉, 并根據情況對系統做出適當修改。

運行中如果發現制粉系統內存在著火點, 應在不降低通風量的前提下, 采取合理的措施, 消除著火點, 杜絕緊急停磨或降低通風量等操作, 防止著火處能量積聚造成制粉系統爆炸。

3.3 定期制度

建立合理的定期檢查工作制度, 有助于及早發現問題。具體的制度制定應綜合考慮, 根據設備的情況選擇合理的定期制度。

一般來講, 應定期對煤粉細度進行測量, 保證合理的煤粉細度, 防止煤粉過細; 對于中間儲倉式制粉系統, 要堅持執行定期降粉制度和停爐前煤粉倉空倉制度, 要定期檢查粉倉倉壁內襯鋼板, 嚴防襯板磨漏、夾層積粉自燃; 

對于直吹式制粉系統中有石子煤箱的中速磨系統, 應加強對石子煤箱的檢查, 并定期程控或手動清理, 防止石子煤著火。另外, 煤質的定期化驗, 對來煤的煤質監督也應有完善的制度。

消防滅火設施應保持完好, 按期進行試驗。應定期對制粉系統中可能存在積粉的設備及管道進行檢查, 并及時處理及改進, 防止積粉的產生。制粉系統的所有風壓、風量及溫度測點應定期檢查校驗, 要求表盤指示準確, 確保提供真實可靠的運行監控數據。

3.4 檢修維護

設備的檢修維護得當, 可使設備維持良好的狀態, 降低書故的發生率。要注意的是當對制粉系統進行檢修工作時,應防止系統隔絕不善、措施不到位, 導致檢修時外來火源進入制粉系統。 

禁止在磨煤機運行時進行動火工作, 在磨煤機停運時若進行動火工作, 應作好可靠的安全措施。制粉系統風門擋板的操作靈活性和可靠性也是檢修維護工作所必須保證的重要方面, 要求風門擋板動作靈活, 開度指示準確, 特別是磨煤機的熱風門, 關閉時應不漏風。

3.5 設備方面

新建電廠的設備選型十分關鍵。制粉系統的設計要與煤種的特性相適應, 設計時應充分考慮制粉系統防爆的問題, 必須采取有利于防止爆炸的制粉系統型式, 并采取防爆的措施。

目前所采用的制粉系統有兩種, 一種是中間儲倉式, 另一種是直吹式。應根據實際情況選擇合適的制粉系統方式, 應盡可能采用直吹式制粉系統。制粉系統必須有防爆和滅火措施。

對煤粉倉、磨煤機及制粉系統, 應設有通惰化介質和滅火介質的設施。煤粉倉、制粉系統和輸煤系統附近應有消防設施, 并備有專用的滅火器材, 消防系統水源應充足、水壓符合要求。

直吹式制粉系統應在磨煤機出口配有快速隔斷閥。制粉系統的制造要求其結構強度能滿足防爆規程規定的抗爆強度要求。防爆門的設計和選型、組合應充分考慮防爆要求。

制粉系統的風道與粉管的布置, 應盡量避免煤粉在管道內沉積,不能存在死角, 含粉氣流風速的設計應高于1 8m / s (對于直吹式制粉系統)。制粉系統的熱風門必須設計為可以確保嚴密關閉的閥門或擋板。

控制邏輯的設計, 即B M S ( 燃燒管理系統) 中有關磨煤機啟動、停止的考慮應全面, 必須考慮磨煤機的安全問題。制粉系統的邏輯和控制方式必須可靠, 安全性應是最重要的因素。

磨煤機的啟停條件中除本身的油系統、軸承溫度等條件外, 有關磨煤機出口溫度、磨煤機通風量及風門擋板狀態的條件應在充分保障安全的前提下滿足鍋爐的運行要求。合理充分的邏輯設置, 可以杜絕誤操作導致的事故發生。應注意疏堵結合的問題。對一旦發生市故時的處理, 也應引起足夠的重視。

制粉系統爆炸事故發生時, 如果防爆門二類防爆裝置的設置合理可以有效釋放爆炸產生的能量, 由此保護人身及設備安全。但是, 防爆門的設計必須考慮到其動作后, 所噴出的火焰和高溫氣體應排向安全區域, 防止因防爆門動作而導致的人身傷害和其它設備被損壞。

增加監視設備也是一種手段。現在部分電廠的制粉系統安裝有制粉系統的防爆報警系統, 主要是對制粉系統內一氧化碳進行監測, 來防止事故的發生。制粉系統內一氧化碳的含量基本可以代表爆炸的可能性, 由此通過對CO 含量的實時監測, 可以提早采取處理措施, 防止制粉系統爆炸或降低其危害。