制粉系统爆炸事故原因分析及预防措施.doc

精品文档1 煤粉爆炸的机理在炉膛或烟道积存了大量的未燃尽可燃物，在与空气按一定比例混合时，形成了新的可燃性混合物。当该混合可燃物获得一定的能量并达到燃烧条件时，在极短的时间内迅速点燃。在这个化学反应 中将会发生一个链状的燃烧反应，火焰激波迅速传播，因而在极短的时间内很快将积存燃料燃尽。爆燃的结果是在极短的时间内释放出巨大能量。在制粉系统中，煤粉是由气体来输送，气体和煤粉混合成云雾状混合物，煤粉的自燃引起周围气粉混合物爆炸，产生较大的压力而形成煤粉爆炸。根据对事故的分析以及爆燃的物理化学起因，得出发生可燃物爆燃事件的因素主要有以下几方面。由于某种原因积存了大量的可燃物，包括可燃气体和可燃固体燃料颗粒，如氢气、一氧化碳、煤粉挥发分中碳氢化合物等气体都可能是导致爆炸的可燃气体；积存的可燃物与足够的氧气或空气相混合，形成了爆炸性混合物，并且混合物达到了爆炸极限(表1列出了3种煤粉与空气混合时的爆炸极限)；积存的燃料发生了“自热现象”或遇到了明火使得燃料引燃。这 3个条件是造成可燃物爆炸的必要因素。表 1 燃煤与空气混合时的爆炸极限燃料最低浓度（kg/m3）最低浓度（kg/m3）最易爆炸浓度（kg/m3）爆炸产生的最大压力（mpa）烟煤0.320.47341.220.130.17褐煤0.2150.25561.720.310.33泥煤0.160.181316120.30.35a挥发分含量。一般说来，含挥发分较高的煤粉易爆炸，含挥发分低的煤粉不易爆炸。这是由于煤粉着火燃烧的开始主要是靠燃烧析出挥发分，挥发分含量高的煤粉容易析出挥发分，而且比较多，能够为煤粉的迅速着火提供足够的能力。根据有关资料介绍，当挥发分小于10时则无爆炸危险。挥发分大于20的煤粉，很容易自燃，爆炸的可能性很大。b煤粉的粗细。在炉窑中，煤粉的输送是靠气力输送，因此煤粉越细，在细煤粉的周围所吸附聚集的一次风空气或氧气越多，这样就给自燃提供了更优越的条件，从而越容易自燃和爆炸。烟煤的粒度大于0.1min时几乎不会爆炸。综合考虑挥发分和煤粉细度对煤粉着火的影响，对于挥发分高的煤不允许磨得过细。c输送煤粉的气体含氧量。含氧的比例越大，爆炸的可能性越大，充足的氧气为混合物的爆炸提供了条件，而在氧浓度低于一定程度时难以发生爆炸。关于煤粉系统含氧量浓度的标准，各个国家都有不同的规定标准，但一般都在15左右。制粉系统的氧气来源 于多种渠道，如干燥风、漏风，输送煤粉的一次风或三次风等。如果煤粉混合物中的含氧量不足，即使存在很强的点燃能，混合物的浓度处于最佳爆炸点，也不可能发生爆炸。d煤粉气流混合的温度。混合物的温度升高会减少煤粉颗粒的着火热，加速燃烧的速度，因此温度高易爆炸，低于一定温度则无爆炸危险。煤粉气流混合温度主要指标是指磨煤机出口风温。c煤粉沉积。由于设计、安装不当或者在拐弯的地方，煤粉出现沉积，在氧气存在的情况下，就会发生缓慢氧化形成自燃，最终造成爆炸。2 制粉系统特点某电厂采用中间仓储式制粉系统，具体系统布置如图1所示。中间仓储式制粉系统主要包括的设备有磨煤机、排粉机、给煤机、粗粉分离器、细粉分离器、制粉管道、锁气器、吸潮门、中间煤粉储仓、原煤仓等。制粉系统的特点是运行可靠性较高，运行调节较为灵活，磨煤机可在自己的经济负荷范围内运行，从而提高了制粉系统的经济性，同时也有助于提高锅炉热效率。其缺点是系统部件多，较复杂，漏风量较大，而且制粉系统管道长，弯角多，流通阻力大，易存在流通死角，易积煤粉。由此看来在制粉系统聚积煤粉的地方，具备煤粉爆炸的一些因素。如果不采取一定的防护措施，制粉系统中聚积煤粉处产生危险性爆炸的可能性就大，给制粉系统的安全运行带来了隐患。3 制粉系统爆炸原因分析某电厂锅炉用的原煤为山西雁北烟煤 ，其特性如表3所示，挥发分为38.09，水分为8.0。在制粉过程中，要求煤粉细度控制在 Rgo=22.5 l0一，77.5煤粉粒度在 0.1mm内。表 3 山西雁北烟煤特性 CdH,d0dNdS,dA,dMdV,d4.63.798.35O.90O.8923.388.O38.09针对其电厂制粉系统几年来的爆炸事故，我们运用煤粉爆炸的产生机理结合该电厂制粉系统煤粉特性，进行研究分析后，得到了以下几点意见。a制粉爆炸时，磨煤机的出口风温超过70，超过了规程要求(70以下)，这表明煤粉气流混合物的温度高，达到爆炸的条件。例如：1999年l0月13日4号炉乙侧制粉系统爆炸前其磨煤机出口温度为 120，远超过表2规定的70，从而导致爆炸。b磨煤机进煤不畅，落煤管堵塞。由于给煤机通过振动给煤，燃煤靠自重落人磨煤机落煤管，在煤较湿条件下，燃煤易粘结在落煤管内壁，落煤管口径只有77(偏小)，且管道倾斜角度安装。长时间不清理落煤管，落煤管易因煤粘结增厚而堵塞，造成磨煤机断煤，在不调节风量的情况下，断煤后磨煤机的出口风温必然上升，并超过70(磨煤机进口风温不低于120)，导致制粉系统爆炸。同样，在煤较湿条件下，燃煤易粘结在原煤仓下煤斗，原煤无法自重落下，导致给煤机出力不足或断煤，同时引起磨煤机断煤。c管道、阀门。煤粉管道在负荷较低时应仍能保持正常输粉，防止煤粉沉积，一般要求其流速为l630ms。除特殊情况外，输粉管道不允许水平布置。煤粉管道不得有袋形、盲肠及不光滑处，以防煤粉沉积。管道与设备、阀门的连接宜采用焊接方式。除无烟煤外，不允许制粉系统的气粉混合物与其他制粉系统相通。制粉系统中应尽量减少阀门，以防止煤粉沉积。d制粉爆炸主要发生在磨煤机出口粗、细粉分离器两处。其特点是两处煤粉在空气中的浓度变化大，且处在易发生爆炸危险的浓度范围，特别是在磨煤机停运前倒风过程，煤粉浓度极易处在 1.22kgm3范围。从事故分析可知，制粉爆炸时，煤粉细度 Rgo=1810-2(过细)，大量的煤粉粒度小于 0.09mm。e制粉系统设备不完好，如吸潮门、锁气器、给煤机使用时间长，漏风点多，大量冷空气进入导致输送煤粉的气体氧含量增加，也是造成制粉系统爆炸的原因之一。4 防止制粉系统爆炸的措施4.1 设备改造消除制粉系统爆炸隐患a扩大磨煤机落煤管口径，把原内衬耐磨板取消，改用耐磨管，管道改为垂直插入安装，增加落煤速度和减少积煤，同时在原煤斗加装耐磨增滑的高分子复合板，增加给煤机的出力，以减少磨煤机因堵煤或给煤机断煤而造成制粉系统爆炸。把原落煤管 #9377扩大至 600，见图2等划线处 。图 2 厝煤机落煤管 t3b粗粉分离器本体倒锥体内不可避免地积粉。容易发生氧化反应 ，形成白燃，迅速着火，尤其对于挥分发较高的烟煤和褐煤，一旦爆炸后果非常严重；细粉分离器本体内煤粉颗粒粒度较小，煤粉与 氧的接触面较大，积粉时发生氧化反应快，当运行人员监视不及时，煤粉中杂物很容易堵住下粉管造成积粉。为了改善粗细分离器的积粉现象，建议在粗、细粉分离器内壁处衬里采用耐高温耐磨滑的陶瓷，以使得煤粉气流混合物流通顺畅。同时杜绝粗、细粉分离器因内壁不光滑或死角多造成积粉白燃导致制粉系统爆炸。衬里见图3、图4等划线处。c更新给煤机。给煤机为振动式、开放式 ，给煤不稳定，易跳停，漏风量大。更新为全封闭皮带式给煤机后给煤稳定 ，确保给煤 ，漏风量小。d在磨煤机人口处增加监测系统，在出口处增加风温在线记录仪，方便操作人员监测给煤量，杜绝断煤，或堵煤时能及时处理。通过记录磨煤机出口风温，减少因操作不当造成风温超标。42 工艺操作管理a 优化运行方式。调整粗粉分离器挡板 ，控制好煤粉细度，煤粉细度控制在 Rgo=2010I2 22.5x10I2之间 ，在满足锅炉燃烧 的前提下，适当控制细度，减少因煤粉过细而引起爆炸，也可以降低磨煤机的电耗。b 制粉系统的启动、停止。启动时，应进行暖磨 (特别是北方的冬季)，以防止管道结露导致煤粉沉积。对暖磨的时间和磨出口温度严格按操作规程操作进行控制，加强对磨煤机出口风温的监测和考核，防止因磨煤机出口煤粉气流混合物超温 (70 )而造成制粉系统爆炸。停止制粉系统时，应保证制粉系统内没有残余的煤粉。一般可以通过一次风管风压、磨煤机电流、压差进行判断。在停运后期活动锁气器，使回粉管内的积粉吹扫干净。停止制粉系统时，要防止吹扫时间过长，造成停后系统内温度过高。对乏气送粉启动和停止时， 要保持一次风压稳定，使煤粉混合器内速度16 ms，以防积粉。在锅炉停运时，煤粉仓、原煤仓内不应存放煤粉和煤。C合理设置粉仓温度测点和报警装置。锅炉正常运行中，应对制粉系统的近路风风门(特别是容易积粉的磨煤机再循环风门)等，坚持定期吹扫制度。制粉系统停止运行后，对输粉管道要充分进行抽粉，有条件的停用时宜对煤粉仓实行充氮或二氧化碳保护。d磨煤机通风量的控制。通风量的控制对于防范制粉系统爆炸起关键性的作用，合理地控制通风量，可以有效降低爆炸点燃能的形成，充足的通风量可以降低点火能量的聚积。制粉系统启动时，应先用冷风进行吹扫，然后适当开启热风门调节磨煤机出口温度，控制升温速率，直至达到启磨要求的温度，并维持合适的风量，保证合理的风速。启磨运行条件中应对磨煤机的通风量有一定要求，可根据磨煤机的形式确定最低通风量定值；磨煤机正常运行中，风量控制应根据锅炉与磨煤机厂家要求按照风煤比曲线进行。停磨时停止给煤机后应全关热风门，维护一定的冷空气气量进行吹扫，风量的控