掺烧褐煤制粉系统防爆技术研究与应用

【摘要】通过控制煤粉爆燃三个条件、实际运行工况控制相结合的手段，提出了双进双出磨煤机掺烧褐煤防止制粉系统爆燃的技术措施

【关键词】磨煤机；褐煤；爆破；直吹式制粉系统

1 引言

大唐七台河发电有限责任公司一期2×350MW机组，其锅炉型号为HG—1170/17.4—YM1，采用平衡通风、固态排渣方式，最大连续蒸发量是1170t/h，制粉系统为正压直吹式，每台炉配有3台法国阿斯通（ALSTHOM）公司生产的BBD4060型双进双出钢球磨煤机和6台沈阳重型机械厂生产的型号为600型电子称重式皮带给煤机以及2台上海鼓风机厂生产的1854B/1182型单吸离心入口导叶可调式一次风机。每台磨煤机配有两台给煤机、两台分离器、两台磨的密封风机、一个主电机、一个辅助电机、一个轴承润滑油站、一个减速机润滑油站、一个大齿轮润滑油站。在MCR工况下，3台磨煤机运行。每台磨煤机每端有4根煤粉管接入同一层喷燃器，3台磨煤机共带有24只喷燃器。燃烧器为摆动式四角布置，切向燃烧。两台离心式一次风机，将环境空气，直接送入两台三分仓空气预热器的一次风仓格中加热至300℃，分别送入3台双进双出滚筒式钢球磨煤机的一次风入口端，作为磨煤机的干燥剂，并将磨制的煤粉送入炉膛；磨密封风机出口压力冷风，分别进入磨煤机的各部位，作为磨煤机、给煤机的密封风。原煤由原煤仓下来，经两台皮带式给煤机，从磨煤机两端分别送入磨煤机，原煤在磨煤机内与一次风混合，风粉混合物经磨煤机两端的分离器分离后，粗粉重新回到磨煤机内，细粉和一次风则通过磨煤机两端的4根一次风管，分别进入该磨煤机所对应的4台切向摆动式燃烧器，送入炉膛进行燃烧。双进双出磨煤机正压直吹式制粉系统掺烧褐煤防止煤粉爆燃的机理、危险工况及控制措施进行技术研究与应用。

2 煤粉爆燃的机理

当风粉混合物温度、含氧量、煤粉浓度三个条件同时达到爆炸范围，是煤粉爆炸的必要条件。

3 制粉系统发生爆燃的最危险工况

褐煤掺烧比例大、启停磨煤机、磨煤机断煤或给煤机跳闸、磨煤机堵煤、磨煤机清分离器、给煤机及磨煤机检修、单进单出、单进双出、砸石子、磨出口一次粉管堵塞未吹扫干净且该粉管长时间停运等工况时，是发生制粉系统爆燃的最危险工况。

4 制粉系统防爆重点控制措施

4.1消除着火源。

4.1.1根据入炉褐煤干燥无灰基挥发份40%，按磨分离器出口温度最大允许值计算公式：TMAX=1.667（82—Vdaf）±5（1）

式中：TMAX——磨分离器出口最大允许温度，℃；Vdaf——干燥无灰基挥发份，%。得出磨分离器出口温度最大允许值：不超过75℃。4.1.2 磨入口风温正常运行时不超280℃。在启停磨、断煤时煤位低于20mm时不超过130℃.4.1.3消除制粉系统积粉死角，如停磨时将粉抽净、保证回粉管畅通无堵塞、制粉系统内壁光滑、无涡流区域等。停磨抽粉干净（抽粉时间：35分钟以上）。抽粉时间是指在开4个PC门时，从两侧给煤机全部停运开始至停磨，否则重新计时。

4.2 控制煤粉浓度。4.2.1 风/粉比不小于1.6。4.2.2 褐煤掺烧比例均匀（不超过50%）。

4.3 控制制粉系统内氧量，合理使用消防蒸汽，使磨内含氧量低于16%。4.3.1 制粉系统启、停过程中全程投入消防蒸汽。4.3.2 当分离器温度超过规定值（掺烧褐煤时75℃），投入5～10分钟消防蒸汽。4.3.3 消防蒸汽压力不低于0.4MPa，高压消防水压力不低于0.3MPa。

5 运行管理具体控制措施

5.1 正常运行中控制要点

5.1.1加强混配，控制褐煤掺烧比例，控制煤中石子煤的含量，尽量减少磨煤机砸石子的几率。5.1.2严格控制分离器出口温度不超75℃。如果计划磨煤机消缺及清分离器不配褐煤5.1.3当褐煤量较大时，严格控制最危险工况磨煤机分离器出口温度，任何时候分离器出口温度不超75℃。5.1.4各磨煤机冷风门在没有故障情况投入自动状态，控制分离器出口温度，设定值与当前值偏差不大于5℃。5.1.5保证风粉比例适当，控制风/粉比不小于1.6。一次风速控制在20～26m/s。5.1.6保证制粉系统各测量表计指示正确，指示异常及时联系检修处理，加强煤位监视，避免因磨煤位高而发生跑粉、堵磨。5.1.7原煤斗、给煤机壳体及落煤管温度不大于60℃。5.1.8停炉前煤斗要计划上煤（不上褐煤），如停炉时间超过7天时，停炉前尽量将磨煤机煤斗中的存煤烧空。5.1.9每班必须对制粉系统的漏粉、漏风情况进行全面检查，特别是防爆门是否漏风，发现问题及时按缺陷管理认真联系处理，及时清除漏出的煤粉。5.1.10 当发现备用磨煤机内着火时，要立即关闭其所有的出入口风门挡板以隔绝空气，并用蒸汽消防进行灭火。5.1.11磨煤机蒸汽消防系统是磨煤机出现自燃、爆破等危险时的主要控制手段，应保持热备用状态，确保能随时投入。

5.2启、停制粉系统控制要点

5.2.1启动制粉系统控制要点：5.2.1.1启首侧半磨时：在启磨前开启两侧各1个PC门后投入消防蒸汽5分钟后，停止非启动侧消防蒸汽和PC门，保持启动侧消防蒸汽投入状态正常启磨，当所有PC门全开并给煤正常后（煤量大于15T/h，一次风速正常）停止消防蒸汽；给煤后即采用双进单出运行方式，并通过冷、热风门、旁路风门和负荷风门严格控制分离器出口温度不超规定值75℃。煤位低于20mm时控制磨入口风温不超过130℃。5.2.1.2启另半侧磨时：在开启该侧PC门前，投入该侧磨消防蒸汽，当所有PC门全开且该侧给煤量大于15T/h后停止该侧磨消防蒸汽。控制分离器出口温度不超规定值75℃。5.2.2停止制粉系统控制要点：控制分离器出口温度不超75℃，煤位低于20mm时控制磨入口风温不超过130℃，给煤机全停后全开冷风门、全关热风门控制分离器出口温度不超75℃，严格禁止在磨煤机抽粉过程中，分离器温度高于75℃时，再次启动给煤机。5.2.2.1停最后半侧磨时：在停运所有给煤机之前（煤量小于15T/h）投入磨消防蒸汽，所有给煤机停运继续抽粉（所有给煤机停止至停磨总抽粉时间35分钟）至磨停止。5.2.2.2 停另半侧磨时：在关闭该侧PC门前且给煤量小于15T/h时投入该侧磨消防蒸汽，当该侧PC门全部关闭后停止该侧磨消防蒸汽。

5.3 非正常磨运行方式控制要点。

5.3.1磨双进单出方式控制：如磨单侧运行时，采用双进单出运行方式。控制停运侧原煤斗至磨之间煤粉的流动性，防止原煤斗大量煤粉积存时间过长自燃，磨罐体和给煤机温度过高。双进单出时控制给煤机落煤管温度不超60℃，磨罐体温度不超70℃。5.3.2磨单进双出方式控制：如因给煤机检修等方式需单进双出运行时，严格控制给煤机停运侧分离器出口温度，当达高限值75℃时，通过调整无效时，关闭给煤机运行侧相应的2根粉管（对角）以增加给煤机停运侧的煤粉量来降低分离器出口温度，否则投入相应侧消防蒸汽5～10分钟。单进双出时控制给煤机落煤管温度不超60℃，磨罐体温度不超70℃。5.3.3对于停磨后热风门和隔离风门不严时控制：积极联系检修处理，否则开启1个PC磨，开启冷风门20%左右，控制磨入口温度最高不大于75℃，尽量越低越好。当隔离风门关到位后，再次开启磨两侧各1个PC门，投入磨两侧及分离器两侧消防蒸汽5～10分钟，关闭冷风门和PC门。

5.4 典型异常工况处理要点

5.4.1 给煤机断煤或故障跳闸时控制：煤位接近无煤位时，防止钢球与钢球、钢球与衬板摩擦产生火花点燃煤粉。应尽快关闭热风门，同时开大冷风门、旁路风门控制磨出口温度不超过75℃，煤位低于20mm时控制磨入口风温不超过130℃。若磨出口温度超过规定值75℃，停止给煤机，投入消防蒸汽5～10分钟或当磨出口温度低于75℃，再启动给煤机给煤，否则禁止启动给煤机给煤。5.4.2磨堵煤时控制：降低给煤量开大冷风吹扫，堵煤特别严重时停止给煤机运行。通风疏通过程中控制磨入口温度不超130℃，分离器温度不超75℃，否则投入消防蒸汽5～10分钟。如在10分钟之内不能处理正常，及时停磨。5.4.3磨跳闸或其它紧急情况停止制粉系统时控制：停磨后即开启磨两侧各1个PC门，投入磨两侧消防蒸汽5～10分钟后启动辅助电机，开启磨两侧各1个PC门，投入磨两侧消防蒸汽5～10分钟。5.4.4砸石子时控制：当磨出力下降、磨电流升高3～5A时，怀疑石子煤较多时，降低煤位至40～50mm运行，并将相应煤斗进行重新配煤（不上褐煤），当烧到不含褐煤煤种时，降低煤位至20～40mm进行砸石子。砸石子期间控制大罐温度不超70℃，分离器温度不超75℃，连续给煤，禁止无煤位砸石子。5.4.5给煤机检修时控制：给煤机上、下插板关闭严密，给煤机密封风关闭严密，将上插板至给煤机内煤盘空。给煤机落煤管、给煤机壳体、上插板及原煤斗的温度不超60℃。5.4.6一次粉管堵塞控制：及时进行吹扫，吹扫结束后及时投入，防止长时间停运积粉自燃，单个一次粉管停运时间不超30分钟。

6 小结

（1）通过以上分析可知：只要全面分析系统的各种性能、按照理论联系实际的方法及时总结实际运行经验、结合实际全面考虑系统特性，就能实现双进双出磨煤机掺烧褐煤防止制粉系统爆燃。

（2）现大唐七台河发电有限责任公司双进双出磨煤机掺烧内蒙古宝矿、伊敏褐煤控制在50%左右，黑龙江宝清神华低质褐煤25%左右，既保证了制粉系统的安全运行又降低了标煤单价。2010年开始该公司面对煤炭市场的不利因素，大胆尝试掺烧优质和低质褐煤，连续盈利超1亿元。

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