张珂大唐七台河发电有限责任公司

锅炉掺烧褐煤制粉系统防爆试验研究

张珂
大唐七台河发电有限责任公司

通过介绍建立一定的系统实验来研究锅炉掺烧褐煤，制粉系统在锅炉运行中防爆实验进行研究。提出了通过控制制煤粉燃爆三条件，以及结合实际锅炉运行状况进行综合控制的方法，在锅炉运行阶段掺烧褐煤利用双进双出的磨煤机进行系统控制防爆的技术措施被证实和确定，使得锅炉运行阶段出现的燃爆现象得以控制。

磨煤机；褐煤；爆破；直吹式制粉系统

1 前言

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

对于现代化的锅炉生产中煤粉的燃爆情况时有发生，如果不采取措施就会产生一定的后果影响整个锅炉系统的运行。粉煤燃爆的情况出现必须要满足三个必要的条件，风粉混合物的温度必须达到一定数值，炉膛内部的含氧量符合要求，煤粉的浓度达到燃爆值，当上述的三个条件都满足时锅炉内部就会出现煤粉燃爆情况。

3 制粉系统发生爆燃的最危险工况

在锅炉的制粉系统中如果出现了下面的一些情况将很有可能出现制粉系统发生爆燃情况。首先如果褐煤在掺烧过程中出现了过大比例的数值，炉膛内部的粉煤浓度上升就会出现煤粉燃爆现象。启停磨煤机也容易出现燃爆情况单进双出，单进双出，砸石子，磨出口一次粉管堵塞，以及未吹干净都有可能导致出现制粉系统燃爆的现象。

4 制粉系统防爆重点控制措施

4.1 消除着火源

在进入炉膛内部的制粉温度要进行一定的控制，防止出现炉膛内部的褐煤燃烧燃爆。控制磨粉分离器出口的煤粉温度。通常根据公式计算出磨分分离器出口的最大允许值，在计算出干燥无灰基挥发份最后经过公式得出了磨分离器的出口最大温度不超过75℃。这样控制了磨分离器出口处的温度值就可以控制着火源进而控制粉煤燃爆。

4.1.1 对于磨煤机的磨入口风温一般在正常的运行状况下要保持一定的温度一般是控制在280℃以下，如果磨煤在停止和启动后，或是断煤时煤位应该低于20mm同时温度应该控制在130℃以下。

4.1.2 对于磨煤的内部清理过程也需要进行仔细的清扫。例如在停磨时间内要派专人进行制粉系统中的积分死角进行处理保证整个积粉四角干净。将粉末清除干净保证回粉的畅通无阻，保证制粉输粉系统中所有的输送运输管道内壁是干净的保证输送管道内部没有涡轮区域，在磨煤机处于停磨时间时进行抽粉作业保证抽粉时间在半小时以上。抽粉的时间节点的控制也应该遵循一定的规定的从给煤机的两侧进行抽粉作业同时还应该打开四个门在两侧的输煤机同时进行，保证所有的输煤机抽粉同时进行，一直到停磨时间，否则要进行充分的计时。

4.2 控制煤粉浓度

4.2.1 对于锅炉进行掺烧褐煤的煤粉运行时要保证风粉的比数，保证风粉的比例不能小于1.6.风粉的比例如果小于上述的数值则有可能会导致燃爆发生。

4.2.2 对于锅炉的掺烧比例也应该进行良好的控制保证掺烧的比例要均匀，比例数值要在50%以内。

4.3 对于磨煤机内部的制粉系统中为磨粉提供的燃烧氧气的含量也应该控制一定范围之内，防止氧气密度过大出现燃爆现象。一般情况下内含氧量应该控制在16%以下。磨煤机内部的蒸汽是用来进行消防使用的，如果内部的蒸汽含量过高导致磨煤机空气中的水分含量增加影响整个粉煤的燃烧率。降低产生的热量。

4.3.1 为了保证磨煤机在启停的过程中处于安全的状态，就必须要严格控制蒸汽中的水分含量投入一定的蒸汽控制磨煤机内部的温度和湿度。才能保证磨煤机内部产生燃爆现象。

4.3.2 锅炉的燃烧系统中分离器主要是将粉煤进行分离将符合规定的细小粉尘将进行燃烧，不符合规定的粉尘将会再次进入磨煤机进行重新磨粉。对于分离器的温度高低也应该进行一定的控制，如果其温度值超过掺烧褐煤的温度将有可能没有进入炉膛内部就燃烧了，出现了燃爆现象。因此要对分离器内部的温度进行控制，适当的冲入一定的蒸汽以降低分离器的温度。一般蒸汽的投入时间在5～10分钟就可以了。

4.3.3 注入锅炉分离器中的消防蒸汽也要有一定的压力，一般压力值不能低于0.4MPa，用于处理燃爆的高压消防水压力也应该符合要求不低于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 由于我们燃烧的煤碳很多都是源于地下的，很多煤碳在开采的过程中掺有一定的石子，这些石子伴随着煤碳由输煤皮带输送到磨煤机中，石子的坚硬度要超过煤碳坚硬度很多，因此很容易对磨煤机的内部进行破坏出现石子砸机的现象。导致磨煤机的使用寿命降低很多。

5.1.2 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℃。

5.1.3 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℃。

5.1.4 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。

5.1.5 定期检查制粉系统中各个测量计表的准确性，保证每个计表运行正常显示正常。如果发现了计量表的数据出现异常与实际运行不符就必须立即通知检修人员进行修理，同时提高仪表及相应易损配件的监督检查工作。防止由于仪表异常未及时发现而导致的赌粉堵磨现象的发生。

5.1.6 对于存储原煤的原煤斗、给煤机壳体也要进行及时的清理同时保证落煤管的温度控制在一定的数值以下一般为60℃。

5.1.7 在磨煤机内部供入的蒸汽可以很好的起到消防和降温的作用。同时也可以很好的防止磨煤机出现自然和爆破现象。蒸汽的消防作用可以根据锅炉运行的需要随时进行投入。对于蒸汽的使用应该随时进行储备和热备状态。

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，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℃。

5.4 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 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。

5.4.4 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℃。

结语：

总而言之，随着锅炉燃烧系统的不断改进，在锅炉燃烧过程中出现的燃爆现象发生的概率也在不断降低，锅炉的燃烧质量也在不断提高。锅炉在燃烧的过程中进行掺烧褐煤制粉系统实验积累了大量的经验和技术方法来控制系统中出现的燃爆现象。不仅可以在较短的时间内控制出现的燃爆现象，而且很多的技术方法可以预防燃爆现象的发生。提高了锅炉安全运行指数。我们在掺烧褐煤时既要积累一定的经验，从中找到解决问题的方法，同时还应该结合实践经验从实际情况出发才能更好的利用该系统为工业生产服务。

[1]王乃华主编《锅炉设备与运行》中国电力出版社

[2]张蕾，冯飞，涂中强编著《锅炉设备及运行》化学工业出版社

[3]盛伟主编《电厂热力设备及运行》中国电力出版社