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中间储仓式制粉系统爆炸成因分析及预防措施
一:制粉系统爆炸原因分析及应采取相应措施
1、引起制粉系统爆炸原因分析
一般情况下,制粉系统爆炸必须满足以下几个必要条件,即氧浓度、煤粉浓度、煤粉细度、燃料挥发分含量、煤粉所含水分、风粉混合物温度及明火源。
从氧浓度和煤粉浓度(即风粉混合物浓度)方面来讲,当煤粉浓度达到爆炸标准而氧浓度未能达到爆炸标准或者氧浓度能达到爆炸标准而煤粉浓度未达到爆炸标准时, 制粉系统没有发生爆炸的危险.对于烟煤,当燃料挥发分20%时,由于此时的煤属于反应能力较强的煤, 燃料挥发分的析出和着火温度都较低,很容易发生煤粉自燃和爆炸事故;我公司燃用的是烟煤,煤质变化较大,燃料挥发分在18%～30%之间变化,大多数属于易自燃和爆炸的煤种;当风粉混合物浓度在0.32～4Kg/m3 范围内时则会发生爆炸,在1.2～2.0Kg/M3 范围内时, 则最容易发生爆炸.所以在制粉系统运行时,要控制排粉机入口含氧量不大16%;若风粉混合物浓度恰好在此范围内时,遇到足够的点火源就会发生爆炸事故。
煤粉细度：:即使容易发生爆炸的种,如果煤粉颗粒直径较大不会发生爆炸,即R90越大, 发生爆炸的可能性越小.R90越小, 发生爆炸的危险性越大。(d当量＞100um时,无爆炸的可能)煤粉所含水分：煤粉中的水分也是煤粉发生自燃和爆炸的重要因素之一,磨制煤粉的最终水分Mmad的确定.既要考虑到制粉系统的安全可*性,又要照顾制粉系统的经济性, Mmad高,可避免煤粉发生爆炸的危险性,但过高又使磨煤机的出了降低,输粉和燃烧困难,并可能使煤粉在粉仓壁板结成块或压实,而且还可能造成下粉管堵塞,引起给粉机来粉不均匀或断粉.Mmad过低,对于烟煤又容易引起煤粉的自燃和爆炸.对于烟煤Mmad的标准0.5Mad＜Mmad＜Mad；
点火源即明火：其来源大多数发生在煤粉最容易沉积的地方.只要有煤粉沉积的地方,就能够成为风粉混合物发生爆炸的发源地.在制粉系统爆炸中,一旦发生煤粉沉积,随着时间推移,煤粉开始氧化并且释放热量, 释放的热量使得沉积煤粉温度升高,则又加速了煤粉的氧化、放热、升温,经过一定的时间之后,温度就能够达到煤粉着火时的温度,煤粉就开始自燃,很有可能引起制粉系统爆炸。所以说煤粉堆积自燃是制粉系统发生爆炸事故的主要原因之一。风粉混合物温度也是能够引起制粉系统发生爆炸事故的主要原因之一, 温度较高,一方面使燃料挥发分较高的煤粉容易析出可燃性气体,使其浓度容易达到爆炸范围；另一方面又会使制粉系统内部堆积的煤粉自燃。
2、制粉系统煤粉容易堆积自燃的部位主要有以下方面；(主要针对某电厂E-420-13.7-560KT型锅炉所配中间储仓式制粉系统而言,)(1)在粗粉分离器内锥体锁气器篱片上：a、因有部分杂物存在使内锥体锁气器篱片堵塞或者锁气器篱片动作不灵活,使得锥体内部回粉不畅，导致锥体内部大量积粉；b、点炉过程中,热风温度较低,制粉系统启动前,暖管时间较短,制粉系统投入运行后,引起煤粉结块或者制粉系统干燥出力未达到规定要求，引起煤粉结块；c、制粉系统消防蒸汽来汽门不严密,造成蒸汽进入粗粉分离器内,引起煤粉结块；d、煤的内部水分和外部水分较大。
以上原因导致粗粉分离器内锥体锁气器篱片堵塞，使内锥体内回粉不畅通,引起内锥体内煤粉慢慢堆积起来,长时间堆积会导致煤粉自燃而发生爆炸,也是某电厂E-420-13.7-560KT型锅炉所配中间储仓式制粉系统发生爆炸事故的主要原因。
(2)个别折向叶片调整失灵，角度无法调整且处于较小角度范围内（与水平方向夹角）,折向叶片开度外部指示值与内部实际开度不一致,或者叶片上有杂物,使得叶片上部积粉有煤粉。
(3)在粗粉分离器内，因锥帽与水平方向的夹α角比较小，这样就造成锥帽顶部在制粉系统运行时，有少部分煤粉积存于此部位。虽然煤粉具有流动性，但因α角度较小，使得积存于锥帽顶部的煤粉不能全部被气流携带走或流入锥体内，部分煤粉仍然积存于锥帽顶部，故此处成为死区。积存的煤粉因处于干燥介质中，加速了煤粉氧化,可能会导致煤粉自燃。当气粉混合物浓度达到一定程度时，引起爆炸事故。
(4)细粉分离器入口的水平管道上由于其通流面积增大,同时因细粉分离器上各防爆门铁皮破裂, 导致进入细粉分离器的风粉混合物流速有所降低,使得相对颗粒较大的煤粉沉积在水平管道上。
3、某电厂E-420-13.7-560KT型锅炉所配中间储仓式制粉系统，自投产以来, 发生过几次制粉系统爆炸事故，从其所有发生过制粉系统爆炸事故分析表明，制粉系统发生爆炸后,粗粉分离器上的六个防爆门全部被打开, 细粉分离器上大部分防爆门被打开并且锥体内部有大量煤粉在燃烧,而磨煤机出入口的防爆门完好无损, 磨煤机出口风粉混合物温度在正常范围内,这也充分证明爆炸部位在粗粉分离器锥体内和细粉分离器入口的水平管道上,与上述分析相符,所以运行中不能单纯以磨煤机出口风粉混合物温度的高低作为被监控的对象,还应参照排粉机入口温度。
4、防止制粉系统爆炸措施;针对以上分析,根据“运行规程”、“安规”及“二十五条反事故措施”的重点要求,结合该电厂E-420-13.7-560KT型锅炉所配中间储仓式制粉系统存在的问题,应该从以下几方面防止：
a、按照运行规程要求,严格执行定期降粉工作。b、制粉系统运行中,根据煤质变化情况, 投抽炉烟风应按比例投入,以控制排粉机入口含氧量在16%以内(同时也应该满足炉内燃烧工况的需要),同时煤粉细度不要保持太小,特别是燃用挥发分较高的煤种时
(煤粉细度保持太小,相对增加了风粉混合物浓度)尤为重视.根据煤质情况可适当调整,一般R90保持在17±2%左右；(制粉系统设计选用的干燥介质为：热风－烟气混合物，主要是为了降低氧浓度和炉膛内NOx浓度,要求排粉机入口含氧量小于16％，防止挥了份较高煤粉发生爆炸事故。
c、制粉系统在停止运行之前,一定要将系统内部的积粉抽干净,系统启动前,要进行充分暖管,(防止抽粉不彻底或暖管不充分遇到结露的水蒸汽或因蒸汽消防门不严,使凝结水滴入制粉系统内部造成煤粉结块)；
制粉系统停止运行后,要进行倒风,并检查热风门的严密性,发现风门有缺陷及时联系处理。d、根据煤质变化情况, 在正常范围内适当调整磨煤机出口风粉混合物温度,最高不应超过72℃;(煤质可以从煤的颜泽、挥发分的大小并辅以低位发热量为依据或根据磨煤机出口风粉混合物温度、磨煤机出入口压差来粗略判断)。
e、保持制粉系统的稳定运行,防止煤量忽大忽小或断煤,大小修时应定期清理原煤斗,及时消除制粉系统各部漏风,保持制粉系统严密性,发现断煤时应及时采取相应措施处理。f、加强对制粉系统各防爆门的不定期检查和管理(不定期对防爆门进行检查,发现有破损, 及时联系处理),应保持防爆门完整严密,且其上不应有异物妨碍其动作。
g、加强原煤管理工作,及时清除煤中爆炸物(如雷管等)及大块杂物,严防外来火源.燃运应加强上煤及对异物的清理工作,防止断煤及异物卡主给煤机链条;加强配煤工作, 及时通报上值和当值上煤情况,煤种发生变化及时告诉运行当班负责人。
h、定期巡回检查系统设备运行状况,发现制粉系统内部有火星飞溅或明火时,应立即采取措施,消除火源；且不宜立即停止给煤机运行，防止在停止给煤机过程中，引起制粉系统爆炸。
i、系统运行中,应加强对制粉系统各参数的监视及运行工况的分析,判断制粉系统运行是否正常,分析异常现象,应查找原因,及时排除。
j、对制粉系统运行中, 磨煤机再循环风门应适当投入,防止该风门挡板长时间处于关闭位置造成挡板处积粉。
k、当制粉系统故障紧急停止运行后,应立即将风倒入排粉机,并加强各参数的监视,当各部温度上升时, 应立即采取措施,再次启动时前应进行抽粉(最好投入抽炉烟风)。
l、当制粉系统运行时,严禁有明火作业,若必须进行明火作业时, 应停止制粉系统运行, 将风倒入排粉机,办理工作票包括动火工作票,并且做好安全防范措施及危险点预控措施。m、保证制粉系统的消防蒸汽系统的可*备用及各阀门严密。n、制粉系统的启停严格按照运行规程执行。
o、定期检查清理粗粉分离器内锥体内部的积粉,保证篱片动作灵活;(至少每月清理一次)p、运行工情不稳定时，如启停制粉系统或系统断煤时易造成煤粉自燃和爆炸，应加强监视，防止断煤事故发生。
q、加强制粉系统的保温，防止煤粉因结露产生结块、沉积。在运行过程中，严格控制磨煤机出口温度，保持煤粉细度和水分在规定范围内。
5、制粉系统发生自燃和爆炸事故时的现象；
(1)煤粉仓温度有可能异常升高,若爆炸发生在粗粉分离器及以后部位,排粉机入口温度异常升高；
(2)自燃部位管壁温度异常升高；(3)制粉系统负压突然变正；
(4)爆炸时,有巨大响声,从系统不严密处向外冒烟,防爆门破裂或鼓起,外部可看见火球或黑烟；
(5)爆炸后,若磨煤机入口到排粉机入口之间的防爆门破裂, 则防爆门破裂处之前,系统负压降低或系统变成正压，排粉机出口总风压及对应各一次风压增大, 排粉机电流突然增大，随后变小，几秒至十几秒后又突然增大，若排粉机出口防爆门破裂, 排粉机出口总风压及一次风压降低,排粉机电流增大, 系统负压降低增大；(6)炉膛负压突然变正,燃烧火焰发暗,严重时燃烧不稳,甚至引起锅炉灭火；
(7)粉仓煤粉自燃时，粉仓温度升高、粉仓上部盖板烧热并有瓦斯其气味；从不严密处向外冒烟；给粉机来粉不正常，燃烧不稳定，严重时将一次风管烧红或烧坏燃烧器；
6、制粉系统内部煤粉发生自燃或着火时的现象及处理方法 现象：
a、磨煤机出口温度不正常升高；
b、周围有灼热感，磨煤机入口铁皮烧红或从检查孔向外冒 c、磨煤机入口能看到火星； 原因：
a、磨煤机出口温度保持过高； b、原煤斗自燃的煤进入磨煤机内；
c、前一次停磨煤机时，机内残留的煤粉未抽干净且间隔时间太长，引起残留煤粉自燃； d、检修时因焊接等原因点燃了磨煤机内煤粉； 处理：
a、磨煤机入口发现有火星时,应加大给煤量,(同时压住回粉管的锁气器)必要时用水浇灭火星或投入蒸气消防；
b、发现粗粉分离器内部着火时应加大抽炉烟风量,关闭热风门及压力冷风门,缓慢减小给煤量后,停止给煤机,磨煤机运行,并且将风倒至排粉机内, 投入蒸气消防系统进行灭火；
c、在制粉系统重新启动之前,打开各部位防爆门进行全面检查,确认系统内已无火星时,并且将内部积粉清除干净后,再进行制粉系统的启动；
7、制粉系统发生爆炸事故时的处理方法；
(1)立即停止制粉系统的运行,同时要防止锅炉发生灭火,燃烧不稳定投入油枪稳燃；(2)控制好排粉机出口总风压及一次风压,切断进入制粉系统的热风和压力冷风, 将风倒至排粉机;若排粉机出口总风压及一次风压无法维持时,应迅速开启排粉机入口冷风门,保持一次风压正常;立即全面检查爆炸侧制粉系统防爆门的破损情况，积粉着火部位及着火情况；
(3)投入蒸气消防系统进行灭火, 火势无法控制时,可采用消防水进行灭火,以免烧损设备；(4)清除各部位着火源,确认其内部着火源全部消失,且积粉全部清理干净后,联系检修修复破损的防爆门；
(5)在制粉系统恢复运行前,应对系统各设备内部和管道进行全面检查修复,然后按照制粉系统正常启动的要求投入运行；
(6)分析事故的原因,做好防范措施,做好记录；
二:分析煤粉仓温度高的原因及防止煤粉仓中煤粉自燃与爆炸的措施
1、引起粉仓温度高的原因？
a、粉仓和输粉机（邻炉相互送粉），上的吸潮气管上的手动阀门未按操作规程规定进行操作.制粉系统运行时吸潮气管上的手动阀门必须全开,反之,必须全部关闭.而目前实际情况是:操作中, 制粉系统运行时,粉仓吸潮气管上的有些手动阀门没有开启,有些甚至无手轮(操作手柄).制粉系统停止运行时,粉仓和链式输粉机上的吸潮气管有些手动阀门没有关闭或关严(输粉机至粉仓的插板也未关)。因为制粉系统运行时,吸潮气管上的手动阀门没有开启,使得粉仓内部的潮气不能被抽出, 粉仓内的负压也很难建立和保证； 制粉系统停止运行时, 吸潮气管上的手动阀门未关闭或关严,则增加了粉仓的漏风,为粉仓内可燃气体和风粉混合物爆炸提供了必要条件,特别是制粉系统启停频繁时,各吸潮气管上的手动阀门不能按规定及时开启和关闭,就会加剧粉仓温度的上升；
b、细粉分离器锁气器失去作用(其作用一是防止漏风,二是制粉系统发生爆炸时,防止火源进入粉仓内.);由于有些锁气器关闭不严密或有一道锁气器因故障失去作用时,只有另外一道锁气器在工作,因而容易引起粉仓温度高；
c、换向(导向)挡板(其作用是把细粉分离器分离出来的煤粉送入粉仓或链式输粉机供邻炉)制粉系统运行且输粉机不工作时,应将导向挡板切至链式输粉机一侧,而制粉系统停止运行时, 应将导向挡板切至粉仓一侧,并且要进行系统倒风。而在实际操作中,有时并未按上述原则操作；
d、输粉机至粉仓的插板门未按规程规定进行关闭,(此插板门只有在链式输粉机运行,进行相互送粉时,才允许受粉炉的链式输粉机至粉仓的插板门开启,送完粉, 链式输粉机停止运行后,关闭此插板门;)但有时各炉链式输粉机至粉仓的插板门未关严或未关,使制粉系统停止运行后,粉仓和链式输粉机内部形成负压,同时增加了链式输粉机内的漏风；
e、制粉系统运行时,磨煤机出口风粉混合物温度保持过高；
f、粉仓顶部检查孔(人孔门)未关严或防爆门铁皮因锈蚀破损等,使外界空气进入粉仓内部；
g、环境温度低,而粉仓保温不良或保温层脱落时,引起粉仓内壁结露造成煤粉结块堆积；
2、防止煤粉仓中煤粉自燃与爆炸的措施
针对上述原因分析,根据《二十五条反事故措施》要求,结合运行实际情况,可以从以下几个方面来预防和处理；
a、制粉系统运行时,磨煤机出口风粉混合物温度保持在正常范围内,最高不超过72℃;(煤质较好时,温度可以保持稍低些,煤质较差时,可以保持较高些)；
b、粉仓、链式输粉机上的吸潮气管上的手动阀门应按规定开关,保持吸潮气管畅通,无堵塞现象;潮气管上手动门的手轮齐全,阀门开关刻度指示清晰, 手动门开关指示与实际相符,门芯无脱落现象;制粉系统运行时, 粉仓吸潮气管上的手动阀门应开启,以保持粉仓内适当负压;制粉系统停止运行时,一定要将该吸潮气管上的手动阀门关严；
c、严格执行定期降粉制度和停炉前粉仓空仓制度;锅炉停止运行超过三天时,应将粉仓内部的煤粉全部烧干净,同时应严密密封粉仓；
d、若锅炉属于紧急停炉,暂时无法恢复时,除密封粉仓保持其严密外,还应该加强粉仓温度的监视和实际巡回检查,必要时,投入氮气； e、粉仓温度有上升趋势时,应查找原因处理, 当粉仓温度上升至72℃时,立即停止制粉系统运行,进行降粉,同时投入氮气;若粉仓温度继续上升(极限值为110℃)或粉仓顶部冒烟及火星时,除立即停止制粉系统运行,关闭粉仓吸潮气管上的手动阀门, 进行降粉,投入氮气外, 应增加本炉热负荷,加快降粉,同时投入蒸汽消防.当粉仓温度下降时,应增大至制粉系统出力,迅速补充煤粉,用温度较低的新煤粉覆盖自燃的煤粉,同时应加强监视给粉机来粉情况,不稳定时,投入油枪稳燃；
f、检修在粉仓附近进行明火作业时,应做好相应的危险点预控措施及安全防范措施;g、经常检查煤粉分离器下部锁气器的严密性,保证其动作灵活,防止制粉系统发生爆炸时,火星从锁气器处进入粉仓内部,引发粉仓中的煤粉自燃,发生爆炸事故,使事故进一步扩大;h、发现粉仓漏粉严重时,联系检修消除,粉仓顶部的人孔门及防爆门应经常保持严密； i、消除制粉系统和输粉系统上的粉尘泄漏点,降低煤粉浓度,大量放粉或清理煤粉时,应杜绝明火,防止煤粉爆炸。
