煤粉爆炸控制及預(yù)防全套

煤粉爆炸控制及預(yù)防全套1.1煤粉的自燃與爆炸積存的煤粉與空氣中的氧長期接觸氧化時(shí)，會(huì)發(fā)熱使溫度升高，而溫度的升高又會(huì)加劇煤粉的進(jìn)一步氧化，若散熱不良時(shí)會(huì)使氧化過程不斷加劇，最后使溫度達(dá)到煤的燃點(diǎn)而引起煤粉的自燃。在制粉系統(tǒng)中，煤粉是由輸送煤粉的氣體和煤粉混合成的云霧狀的混合物，它一旦碰到火花就會(huì)使火源擴(kuò)大而產(chǎn)生較大的壓力（2～3倍大氣壓），從而造成煤粉的爆炸。影響煤粉爆炸的因素很多，如揮發(fā)分含量，煤粉細(xì)度，氣粉混合物的濃度，溫度濕度和輸送煤粉的氣體中氧的成分比例等。1.1、一般說來揮發(fā)分含量VR<10％(無煙煤)，是沒有爆炸危險(xiǎn)的。而VR>25％的煤粉（如煙煤等），很輕易自燃，爆炸的可能性也很大。1.2、煤粉越細(xì)越輕易自燃和爆炸，粗煤粉爆炸的可能性較小。例如煙煤粒度大于0.1毫米幾乎不會(huì)爆炸。因此，揮發(fā)分大的煤不能磨得過細(xì)。1.3、煤粉濃度是影響煤粉爆炸的重要因素。實(shí)踐證實(shí)，最危險(xiǎn)得濃度在1.2～2.0kg/m3,大于或小于該濃度時(shí)爆炸的可能性都會(huì)減小。在實(shí)際運(yùn)行中一般是很難避免危險(xiǎn)濃度的。制粉設(shè)備中沉積煤粉的自燃性往往是引爆的火源。氣粉混合物溫度越高，危險(xiǎn)性就越大。煤粉爆炸的實(shí)質(zhì)是一個(gè)強(qiáng)烈的燃燒過程，是在0.01～0.15s的瞬間大量煤粉忽然燃燒產(chǎn)生大量高溫?zé)煔庖蚣彼倥蛎浂纬傻膲毫Σㄒ约案咚傧蛲鈧鞑ザa(chǎn)生的很大的沖擊力和聲音。1.4、潮濕煤粉的爆炸性較小，對于褐煤和煙煤，當(dāng)煤粉水分稍大于固有水分時(shí)一般沒有爆炸危險(xiǎn)。1.5煤粉爆炸的前期往往是自燃。一定濃度的風(fēng)粉氣流吹向自燃點(diǎn)時(shí)。不僅加劇了自燃，而且會(huì)引起燃燒，而接觸到明火的風(fēng)粉氣流隨時(shí)都會(huì)產(chǎn)生爆炸。造成流動(dòng)煤粉爆炸的主要原因是風(fēng)粉氣流中的含氧量，煤粉細(xì)度，風(fēng)粉混合物的濃度和溫度。煤粉越細(xì)，爆炸的危險(xiǎn)性就越大。粗煤粉爆炸的可能性就小些，當(dāng)煤粉粒度大于0.1mm時(shí)幾乎不會(huì)爆炸。當(dāng)煤粉濃度大于3～4kg/m3（空氣）或小于0.32～0.47kg/m3時(shí)不輕易引起爆炸。因?yàn)槊悍蹪舛忍?，氧濃度太??；而煤粉濃度太低，缺少可燃物。只有煤粉濃度?.2～2.0kg/m3時(shí)最輕易發(fā)生爆炸。2.1制粉系統(tǒng)爆炸的三要素(1）可燃物濃度(煤粉的濃度):煤粉的爆炸濃度有一個(gè)范圍,即存在上限濃度和下限濃度。煤粉爆炸的濃度范圍與很多因素有關(guān),如煤種、初溫、初壓等。對于煙煤而言,氣粉混合物濃度只有在0.32一4kg/m3范圍內(nèi)才會(huì)發(fā)生爆炸,而濃度在1.2一2kg/m3范圍時(shí)爆炸危險(xiǎn)性最大。在現(xiàn)有電站鍋爐制粉系統(tǒng)的運(yùn)行過程中此條件是很容易達(dá)到的,特別是制粉系統(tǒng)啟動(dòng)或停止的過程中,煤粉濃度變化較大,存在爆炸危險(xiǎn)性最大狀況。(2)點(diǎn)燃能(點(diǎn)火能源):點(diǎn)燃能是爆炸的一個(gè)重要條件。點(diǎn)燃能的大小不僅對發(fā)生爆炸起重要的作用,而且決定了爆炸時(shí)產(chǎn)生的壓力等級和爆炸的強(qiáng)度。煤粉混合物的最小、最低可爆的點(diǎn)燃能與很多因素有關(guān)。但主要決定煤粉爆炸反應(yīng)本身活化能的大小。煤粉中摻入少量的可燃?xì)怏w,會(huì)降低它的最小、最低點(diǎn)燃能。能量較小的火花通常不能點(diǎn)燃可爆性煤粉與空氣的混合物,但卻可以引起摻入少量可燃?xì)怏w的煤粉與空氣混合物的爆炸。初溫和初壓對點(diǎn)燃能的影響較明顯,初溫、初壓越高,發(fā)生爆炸所需的點(diǎn)燃能就越小。在現(xiàn)有電站鍋爐制粉系統(tǒng)運(yùn)行中,如果某些原因?qū)е戮植看嬖诜e粉,條件合適勢必會(huì)引發(fā)自燃,由于制粉系統(tǒng)正常運(yùn)行工況的風(fēng)量和煤量較大,積粉自燃的能量被攜帶釋放,不足以形成制粉系統(tǒng)爆炸的點(diǎn)燃能,但如果工況發(fā)生變化,尤其是風(fēng)量減少,會(huì)造成積粉自燃能量的聚集,形成制粉系統(tǒng)爆炸的點(diǎn)燃能。另外,如果制粉系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)入外來的火源,也會(huì)形成制粉系統(tǒng)爆炸的點(diǎn)燃能。(3)氧氣的濃度制粉系統(tǒng)中氧氣來自多方面,作干燥劑的熱風(fēng)、冷風(fēng)、煙氣以及漏風(fēng)、輸送煤粉的氣體都含有一定量的氧氣。如果煤粉混合物中氧的含量不足,即使有很強(qiáng)的點(diǎn)源,并且可燃混合物的濃度在最佳爆炸濃度范圍,也不會(huì)發(fā)生爆炸。但對于大部分電廠而言,除了燃燒褐煤的鍋爐由于采用爐煙干燥,其他采用空氣干燥的鍋爐制粉系統(tǒng)的氧量都能達(dá)到爆炸的條件。2.2影響自燃和爆炸的主要因素根據(jù)煤粉爆炸的三要素,可分析出電站鍋爐制粉系統(tǒng)中影響制粉系統(tǒng)爆炸的因素主要有以下幾個(gè)方面。(1）揮發(fā)分:當(dāng)燃料的干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf(<10%時(shí),一般沒有自燃和爆炸的危險(xiǎn)。當(dāng)Vdaff>20%時(shí),屬于反應(yīng)能力強(qiáng)的煤,其揮發(fā)分析出溫度和著火溫度較低,易自燃。因此,燃用煙煤和褐煤的鍋爐制粉系統(tǒng)發(fā)生爆炸可能性較大,對此應(yīng)特別予以注意。(2)灰分:燃料中的灰分越小,制粉系統(tǒng)爆炸的可能性越大。(3)氣粉混合物濃度:氣粉混合物濃度只有在一定的范圍內(nèi)才有爆炸的危險(xiǎn)。如煙煤,氣粉混合物濃度只有在0.32~4kg/m3范圍內(nèi)才會(huì)發(fā)生爆炸,而在1.2一2kg/m3時(shí),發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)性最大。(4)干燥劑的種類:向系統(tǒng)的干燥劑中摻入惰性氣體(如煙氣、CO2、N2、水蒸汽等),爆炸危險(xiǎn)性就會(huì)減少。根據(jù)不同國家標(biāo)準(zhǔn)推薦的制粉系統(tǒng)防爆的數(shù)據(jù),燃燒煙煤時(shí),氧量低于14%是肯定不會(huì)發(fā)生爆炸的。原蘇聯(lián)1990年版《防爆規(guī)程》中規(guī)定,煙煤的爆炸氧量最低值為16%。美國NFPA69中規(guī)定,煙煤的爆炸氧量最低值為15.8%。(5)煤粉細(xì)度:細(xì)度愈細(xì)愈易發(fā)生爆炸。即使是易于爆炸的煤種,當(dāng)粉的粒徑較大通常不易發(fā)生爆炸。如:煙煤,當(dāng)當(dāng)量直徑大于100μm時(shí)一般沒有爆炸危險(xiǎn)。(6)煤粉中水分:實(shí)踐證明,煤粉中的水分也是發(fā)生煤粉自燃和爆炸的重要因素。磨制煤粉的最終水分的確定是一個(gè)比較復(fù)雜的問題。水分會(huì)影響制粉系統(tǒng)安全、出力、燃燒、輸粉等,水分高不易自燃爆炸。(7)通風(fēng)量:通風(fēng)條件良好時(shí),制粉系統(tǒng)爆炸的危險(xiǎn)等級會(huì)降低,當(dāng)通風(fēng)不良時(shí),爆炸的危險(xiǎn)程度會(huì)增大。(8)制粉系統(tǒng)末端的氣粉混合物溫度:氣粉混合物溫度只有達(dá)到著火溫度時(shí)才能燃燒,而制粉系統(tǒng)內(nèi)混合物溫度遠(yuǎn)低于著火溫度,因此,著火危險(xiǎn)只有遇到火源引發(fā)才能發(fā)生。當(dāng)然棍合物溫度高,易導(dǎo)致沉積煤粉自燃,從這一角度看是易發(fā)生自燃燃爆。在火電廠煤粉鍋爐燃燒室防爆規(guī)程《DL435一91》中規(guī)定了磨煤機(jī)出口允許的最高溫度限額。3如何防止制粉系統(tǒng)爆炸通過對制粉系統(tǒng)爆炸定義及爆炸三要素的分析,如果要預(yù)防制粉系統(tǒng)爆炸就應(yīng)從爆炸三要素入手,確保爆炸三要素不同時(shí)產(chǎn)生就能有效預(yù)防制粉系統(tǒng)爆炸的發(fā)生。具體防止爆炸的方式可以從管理、運(yùn)行、維護(hù)、定期制度等多方面入手，下面就各個(gè)方面分別說明。3.1管理方面細(xì)致到位的管理是防止制粉系統(tǒng)爆炸事故發(fā)生的最有效手段,每當(dāng)制粉系統(tǒng)發(fā)生爆炸時(shí),事故的分析往往是從運(yùn)行和設(shè)備的角度開始,而實(shí)際上管理是十分重要的一環(huán),起關(guān)鍵作用。日常管理的到位,制定合理的制度,采取正確的決策才能從根本上杜絕事故的發(fā)生。管理應(yīng)如何下手?對設(shè)備及運(yùn)行的技術(shù)問題應(yīng)及時(shí)定期組織人員進(jìn)行研討,確定合理的規(guī)章制度,完善操作的合理性,避免人為事故,應(yīng)充分進(jìn)行事故預(yù)想,設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)職責(zé)到位。管理是絲毫不能松懈的,要防止事故的發(fā)生必須加強(qiáng)管理。3.2運(yùn)行控制運(yùn)行管理部門應(yīng)根據(jù)制粉系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),制定完善的運(yùn)行規(guī)程。制粉系統(tǒng)的啟停應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)運(yùn)行規(guī)程進(jìn)行。并根據(jù)實(shí)際出現(xiàn)的問題及時(shí)改進(jìn)修訂運(yùn)行規(guī)程。制粉系統(tǒng)的聯(lián)鎖及保護(hù)應(yīng)使制粉系統(tǒng)的啟動(dòng)與停止的運(yùn)行操作按規(guī)定的程序進(jìn)行,防止誤操作發(fā)生。具體操作時(shí)應(yīng)特別注意的事項(xiàng):磨煤機(jī)出口溫度的控制和通風(fēng)量的控制,還包括適時(shí)的充惰。磨煤機(jī)出口溫度是十分重要的參數(shù),具體控制的溫度應(yīng)根據(jù)煤種按《火電廠煤粉鍋爐燃燒室防爆規(guī)程DIJ435一91)規(guī)定及鍋爐與磨煤機(jī)廠家要求執(zhí)行。磨煤機(jī)啟動(dòng)時(shí),在保證達(dá)到啟磨要求的溫度下,控制磨煤機(jī)的出口溫度在相對較低的水平;運(yùn)行中,控制磨煤機(jī)的出口溫度在合理的范圍內(nèi);正常停止磨煤機(jī)時(shí),應(yīng)控制磨煤機(jī)的出口溫度降至較低水平,一般情況下應(yīng)低于允許啟磨溫度。磨煤機(jī)通風(fēng)量的控制對于防范制粉系統(tǒng)爆炸起關(guān)鍵性作用,合理地控制風(fēng)量,可以有效降低爆炸三要素中點(diǎn)燃能的形成,合適充足的風(fēng)量可以降低點(diǎn)火能量的聚集。制粉系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),應(yīng)首先用冷風(fēng)進(jìn)行吹掃,然后適當(dāng)開啟熱風(fēng)門調(diào)節(jié)磨煤機(jī)出口溫度,控制升溫速率,直至達(dá)到啟磨要求的溫度,并維持合適的風(fēng)量,保證合理的風(fēng)速,啟磨允許條件中應(yīng)對磨煤機(jī)的通風(fēng)量有一定要求,可根據(jù)磨煤機(jī)的型式確定最低的通風(fēng)量定值;磨煤機(jī)正常運(yùn)行中,風(fēng)量控制應(yīng)根據(jù)鍋爐與磨煤機(jī)廠家要求按照風(fēng)煤比曲線執(zhí)行;停磨時(shí),停止給煤機(jī)后應(yīng)全關(guān)熱風(fēng)門,維持一定的冷風(fēng)量進(jìn)行吹掃,風(fēng)量的控制應(yīng)高于啟磨允許的風(fēng)量定值,當(dāng)磨煤機(jī)溫度降至合適溫度后停磨。充惰系統(tǒng)的合理使用,對于防范制粉系統(tǒng)爆炸和處理制粉系統(tǒng)異常十分有效。制粉系統(tǒng)啟動(dòng)與停止時(shí)的及時(shí)充惰,可以有效地防止爆炸產(chǎn)生;正常運(yùn)行中磨煤機(jī)出現(xiàn)異常,有爆炸隱患時(shí),及時(shí)充惰可以避免市故的擴(kuò)大和發(fā)生。事故處理決策,當(dāng)制粉系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)異?；蚴鹿蕰r(shí),如何在最短的時(shí)間內(nèi)采取合理有效的操作十分重要?？梢詮膬蓚€(gè)方面來看這一問題,首先是控制系統(tǒng)邏輯與保護(hù)的合理設(shè)置,如果邏輯與保護(hù)選擇設(shè)置合理,可以在最短時(shí)間最有效地防止事故的擴(kuò)大,保護(hù)人身與設(shè)備安全,其次是靠運(yùn)行人員的操作,這要建立在知識與經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上,而如何讓所有的運(yùn)行人員具備這種能力,需要有效地開展學(xué)習(xí)、討論及事故預(yù)想。當(dāng)制粉系統(tǒng)發(fā)生爆炸事故后,要找到制粉系統(tǒng)爆炸的原因,采取措施完善系統(tǒng),防止類似狀況的再次發(fā)生;對由于積粉自燃的爆炸,應(yīng)采取針對性措施消除積粉,并根據(jù)情況對系統(tǒng)做出適當(dāng)修改。運(yùn)行中如果發(fā)現(xiàn)制粉系統(tǒng)內(nèi)存在著火點(diǎn),應(yīng)在不降低通風(fēng)量的前提下,采取合理的措施,消除著火點(diǎn),杜絕緊急停磨或降低通風(fēng)量等操作,防止著火處能量積聚造成制粉系統(tǒng)爆炸。3.3定期制度建立合理的定期檢查工作制度,有助于及早發(fā)現(xiàn)問題。具體的制度制定應(yīng)綜合考慮,根據(jù)設(shè)備的情況選擇合理的定期制度。一般來講,應(yīng)定期對煤粉細(xì)度進(jìn)行測量,保證合理的煤粉細(xì)度,防止煤粉過細(xì);對于中間儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng),要堅(jiān)持執(zhí)行定期降粉制度和停爐前煤粉倉空倉制度,要定期檢查粉倉倉壁內(nèi)襯鋼板,嚴(yán)防襯板磨漏、夾層積粉自燃;對于直吹式制粉系統(tǒng)中有石子煤箱的中速磨系統(tǒng),

應(yīng)加強(qiáng)對石子煤箱的檢查,并定期程控或手動(dòng)清理,防止石子煤著火。另外,煤質(zhì)的定期化驗(yàn),對來煤的煤質(zhì)監(jiān)督也應(yīng)有完善的制度。消防滅火設(shè)施應(yīng)保持完好,按期進(jìn)行試驗(yàn)。應(yīng)定期對制粉系統(tǒng)中可能存在積粉的設(shè)備及管道進(jìn)行檢查,并及時(shí)處理及改進(jìn),防止積粉的產(chǎn)生。制粉系統(tǒng)的所有風(fēng)壓、風(fēng)量及溫度測點(diǎn)應(yīng)定期檢查校驗(yàn),要求表盤指示準(zhǔn)確,確保提供真實(shí)可靠的運(yùn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。3.4檢修維護(hù)設(shè)備的檢修維護(hù)得當(dāng),可使設(shè)備維持良好的狀態(tài),降低書故的發(fā)生率。要注意的是當(dāng)對制粉系統(tǒng)進(jìn)行檢修工作時(shí),應(yīng)防止系統(tǒng)隔絕不善、措施不到位,導(dǎo)致檢修時(shí)外來火源進(jìn)入制粉系統(tǒng)。禁止在磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行動(dòng)火工作,在磨煤機(jī)停運(yùn)時(shí)若進(jìn)行動(dòng)火工作,應(yīng)作好可靠的安全措施。制粉系統(tǒng)風(fēng)門擋板的操作靈活性和可靠性也是檢修維護(hù)工作所必須保證的重要方面,要求風(fēng)門擋板動(dòng)作靈活,開度指示準(zhǔn)確,特別是磨煤機(jī)的熱風(fēng)門,關(guān)閉時(shí)應(yīng)不漏風(fēng)。3.5設(shè)備方面新建電廠的設(shè)備選型十分關(guān)鍵。制粉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要與煤種的特性相適應(yīng),設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮制粉系統(tǒng)防爆的問題,必須采取有利于防止爆炸的制粉系統(tǒng)型式,并采取防爆的措施。目前所采用的制粉系統(tǒng)有兩種,一種是中間儲(chǔ)倉式,另一種是直吹式。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的制粉系統(tǒng)方式,應(yīng)盡可能采用直吹式制粉系統(tǒng)。制粉系統(tǒng)必須有防爆和滅火措施。對煤粉倉、磨煤機(jī)及制粉系統(tǒng),應(yīng)設(shè)有通惰化介質(zhì)和滅火介質(zhì)的設(shè)施。煤粉倉、制粉系統(tǒng)和輸煤系統(tǒng)附近應(yīng)有消防設(shè)施,并備有專用的滅火器材,消防系統(tǒng)水源應(yīng)充足、水壓符合要求。直吹式制粉系統(tǒng)應(yīng)在磨煤機(jī)出口配有快速隔斷閥。制粉系統(tǒng)的制造要求其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能滿足防爆規(guī)程規(guī)定的抗爆強(qiáng)度要求。防爆門的設(shè)計(jì)和選型、組合應(yīng)充分考慮防爆要求。制粉系統(tǒng)的風(fēng)道與粉管的布置,應(yīng)盡量避免煤粉在管道內(nèi)沉積,不能存在死角,含粉氣流風(fēng)速的設(shè)計(jì)應(yīng)高于18m/s(對于直吹式制粉系統(tǒng))。制粉系統(tǒng)的熱風(fēng)門必須設(shè)計(jì)為可以確保嚴(yán)密關(guān)閉的閥門或擋板?？刂七壿嫷脑O(shè)計(jì),即BMS(燃燒管理系統(tǒng))中有關(guān)磨煤機(jī)啟動(dòng)、停止的考慮應(yīng)全面,必須考慮磨煤機(jī)的安全問題。制粉系統(tǒng)的邏輯和控制方式必須可靠,安全性應(yīng)是最重要的因素。磨煤機(jī)的啟停條件中除本身的油系統(tǒng)、軸承溫度等條件外,有關(guān)磨煤機(jī)出口溫度、磨煤機(jī)通風(fēng)量及風(fēng)門擋板狀態(tài)的條件應(yīng)在充分保障安全的前提下滿足鍋爐的運(yùn)行要求。合理充分的邏輯設(shè)置,可以杜絕誤操作導(dǎo)致的事故發(fā)生。應(yīng)注意疏堵結(jié)合的問題。對一