双进双出钢球磨煤机防爆
徐德强
南京化学工业园热电有限公司
【摘要】:依据双进双出磨煤机特点,对掺烧褐煤时可能爆炸的原理及其影响因素作出了分析,提出了防止制粉系统爆炸的具体运行措施,有效降低爆炸发生的机率。
【关键词】:锅炉双进双出钢球磨煤机褐煤爆燃防爆
1引言
根据煤炭市场的变化,为了提升经济效率,越来越多的电厂进行了燃煤掺烧工作。
双进双出钢球磨煤机直吹式系统对煤种的适应能力强,因此用双进双出钢球磨煤机来磨制褐煤算是一种创新,其关键点就在于防止制粉系统的爆炸
2对象概况
南京化工园热电有限公司330 MW亚临界机组锅炉采用BBD4060双进双出钢球磨煤机正压直吹式制粉系统,设计燃用山西黄陵煤和山西混煤(彬长铜川。
为降低生产成本,自2012年开始公司大量购买印尼煤进行掺烧,制粉系统发生了两次爆炸事故,造成设备不同程度损坏。
经过对两次爆炸事故的分析,制定了防止制粉系统爆炸的具体措施,有效提高制粉系统运行安全可靠性,2013年燃用印尼煤未反生任何爆炸事故。
损坏的风门
风道脱开
3 煤粉爆燃的影响因素
根据有关资料,煤粉爆燃的发生应该同时具备足够的能量、合适的氧量、具有云密度的煤粉,如果爆燃时空间受到限制,将引起系统的爆炸。
这其中任何1个因素的缺少都可避免爆炸的发生。
而磨运行中,空间限制和具有云密度的煤粉这两个因素都无法避免,可控的爆燃因素主要集中在煤、能量和氧量3个方面。
下面就此展开分析。
煤的挥发份:煤的挥发份主要是由碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢等可燃气体组成,也有少量氧、二氧化碳、氟等不可燃物。
煤的挥发份燃点较低,遇明火极易燃烧,当煤的挥发份较高时,是导致煤粉爆炸的主要原因之一。
通常条件下,煤的可燃基挥发份<8%时可认为无爆炸危险。
煤的可燃基挥发份>40%的煤粉具有强爆炸危险性。
褐煤的挥发份一般在40~50%之间,电力用煤规定不能超过40%,燃用褐煤时极易发生制粉系统和炉膛爆炸。
煤的水份和灰份:在其它条件相同的情况下,原煤中水份和灰份增加可减少爆炸危险的可能性。
当气粉混合物相对湿度>50%时,无爆炸危险性。
煤的灰份多少并不能说明其爆炸性大小,主要还要看其它影响爆炸性的成分多少。
一般含水量在
32~42%之间,作为工业动力用煤,褐煤入炉后其高含水将使炉其本身原有的温度降低,直接影响用户的经济效益,但是由于褐煤的水份较大,正常运行中也有效降低了制粉系统爆炸的可能性。
磨煤机出口煤粉混合物的温度:该气粉混合物的温度对煤粉爆炸影响很大。
当其温度过高时,将增加煤粉爆炸的可能性。
因此,磨制爆炸危险性大的煤种时应尽量降低磨煤机出口温度。
但如果温度过低,煤粉中水份易在管道中结露,造成煤在磨煤机内部和管道某些部位积存,造成自燃而成为爆炸发生的引火源。
输粉气体的氧含量:煤粉发生爆炸的主要条件是气体中含有足够量的氧。
如氧含量过低,则可有效地防止爆炸。
对烟煤来说,氧气的体积含量<14%可以认为无爆炸危险。
对褐煤氧体积含量<12%可认为无爆炸危险。
煤粉细度:煤粉越细,可爆性则越大。
对于烟煤煤粉,当其粒径大于100微米时,几乎不会发生爆炸。
对任意煤种,极限粒径大于400微米一般不会爆炸。
但粗粉中所
含可爆性细粉数量超过爆炸下限时,还是有爆炸危险的。
在制粉系统中,尽量较少燃料不完全燃烧损失的条件下降低煤粉细度,可使爆炸危险性大为下降。
由于褐煤密度低:易风化,容易自燃,所以掺烧褐煤时的配煤方式、煤粉细度均有要求。
气粉混合物中煤浓度:制粉系统从启动运行或从运行至停止,一般很难避开引起煤粉爆炸的浓度范围。
4 工况分析和防范措施
从我厂两次双进双出钢球磨煤机爆炸事件分析,由于印尼煤水份较大,正常运行时,磨煤机出口温度低,磨煤机内水份、煤粉浓度较高,不具备爆炸条件。
爆炸主要发生在启/停阶段。
停运磨煤机时,磨内煤粉浓度经过由高到低的过程,必然经过最易爆炸浓度区间。
且伴随磨内料位的变化,磨内氧浓度也会出现高于爆燃极限氧浓度的情况。
再加上磨内部的蓄热及煤粉与磨煤机衬板的摩擦生热,将提供给煤粉着火所需的能量,所以停运过程中易发生爆炸。
磨煤机停运后,由于双进双出磨煤机的特点使得磨煤机内的存粉在停运时很难抽空,如果磨煤机热风门漏风,磨煤机内的存粉发生自燃、挥发份析出,当磨煤机需要启动通风时,粉尘扬起,同时氧浓度达到爆炸条件,制粉系统就发生了爆炸。
我厂两次爆炸均因磨煤机停运后,热风门不严,磨煤机内部温度高,在准备启动磨煤机时,通风瞬间发生爆炸。
5 防范措施
5.1 改良煤质特性
进行燃煤掺烧时,掺混煤指标可控制在全水分7%--15%,灰分20%--30%,挥发分25%--30%,发热量19--23MJ/Kg,含硫量<1%。
我厂印尼煤的参数:水份38—40%,挥发份38%,发热量3700大卡,采用在煤场掺配方式,掺烧后的燃煤参数:水份10---17%,挥发份27---30%,发热量4700---5000大卡,硫份0.8%。
(如果采用单煤仓掺配方式,当掺烧褐煤侧的给煤机出现故障时,装有褐煤的煤仓容易发生自燃。
5.2 控制煤粉细度
根据煤的燃烧原理,褐煤粉颗粒适当调粗。
在兼顾安全性和经济性的前提下,煤粉细度的选取按照R90=4+0.5nVdaf(式中:Vdaf 为煤的干燥无灰基挥发分,%;n为煤粉的均匀性系数。
选取。
根据表1中的数据,褐煤的煤粉细度R90 >24.1。
正常运行中一般维持在25%~30%左右,我厂细度控制在28%左右。
5.3 运行控制
磨煤机运行时应杜绝满煤现象,满煤时磨煤机耳轴处的煤粉无法流通,长时间受到高温一次风加热自然,这时候进行磨煤机抽粉,当磨煤机煤粉浓度下降,自燃的煤粉进入磨煤机内,极易发生爆炸。
当发生磨煤机满煤时,降低磨煤机入口温度<130℃,进行抽粉,同时观察大瓦密封风处是否有燃烧的煤粉喷出,对风箱进行测温。
如果发生自然,通入磨煤机消防蒸汽后,再进行抽粉。
磨煤机正常运行时,要求维持在650 Pa ~850 Pa的较高料位。
这不但能有效防止给煤机断煤后磨内煤粉浓度迅速降到最易爆炸浓度区,也有利于磨出口温度和煤粉细度的控制。
磨煤机出口温度控制在55℃---75℃之间。
磨出口温度过高易导致风粉混合物爆炸;出口温度过
低,煤粉可能因结露产生结块、沉积现象,造成在粉管内堵塞,可能导致煤粉在粉管内局部燃烧,烧坏粉管甚至引起制粉系统爆炸。
停磨过程中,如果褐煤分仓掺烧,可以提前20分钟先停运褐煤侧的给煤机,降低磨煤机内存煤挥发份。
在给煤机停运前,控制磨煤机入口温度<130 ℃,出口温
度>55℃<60℃(保证出粉正常,能防止内部积蓄过多的热量,有效减少褐煤挥发分的析出。
给煤机停运后,采用全冷风大风量进行吹扫磨煤机,彻底降低磨煤机内温度,
5.4 消防蒸汽使用
双进双出钢球磨煤机在筒体和分离器均设计了消防蒸汽,在运行中合理的利用消防蒸汽,惰化蒸汽的引入,不仅能降低磨煤机内部氧含量,还能提高磨内水分浓度,能够有效的降低爆炸机率
对于双进双出钢球磨煤机,其惰化蒸汽一般取自辅汽联箱,采用凝结水作为其减温水,参数控制在0.3 MPa ~0.4 MPa,温度180 ℃~200 ℃(温度过高会对磨内煤粉起到反向加热的作用。
我厂磨煤机通入消防蒸汽时间控制:停运磨煤机时可以在第二台给煤机停运5分钟后投入消防蒸汽5分钟;启动前通入消防蒸汽5分钟,再通风启动磨煤机。
磨煤机出现故障跳闸及其它异常工况时,无法立即启动,投入磨煤机惰化蒸汽。
(建议通入消防蒸汽时间不宜过长,过长后容易使回粉管道堵塞、磨煤机内积水,反而给下次启动带来隐患
5.5 技术改造
为防止磨煤机停运后漏入热风,我厂在热风管道上加装了热风关断门,磨煤机停运后,关闭热风关断门,隔离热风,同时监视磨煤机入口、出口温度变化,发现异常,通入消防蒸汽。
双进双出磨煤机分离器设计时采用径向分离,容易挂上杂物,影响磨煤机出力,需要定期清理,我厂未改造前运行7天需清理一次,大大增加了启停次数,增加制粉系统爆炸的几率。
2013年我厂将磨煤机径向分离器改为轴向分离器,清理周期变为1月1次,减小磨煤机启
停次数。
为了降低制粉系统爆炸时设备损坏程度,在左右侧容量风门后各安装了防爆门。
6结语
本文从运行的角度,深入总结、提炼生产经验,较为系统的提出了双进双出磨煤机掺
烧褐煤时防止爆燃的措施并在实际生产中得到了良好的验证,提高制粉系统运行的安全性。
【作者简介】徐德强,南京化学工业园热电有限公司发电部锅炉工程师,邮箱dqxu@,办公电话:025-********,手机:+86139********。