燃煤锅炉制粉系统爆炸原因分析及防范

第ｌ５卷（２０１３年第ｌ期）　电力安全技术　＾室全生ｎｑｕａｎｓｈｅｎｇｃｈａ　ｎ　燃煤锅炉制粉系统爆炸原因分析及防范　聂常贵，牟效民，霍林华　（中国石油克拉玛依石化公司热电厂，新疆克拉玛依８３４００３）　［摘要］燃煤锅炉制粉系统极易发生爆炸事故，严重影响锅炉安全平稳运行。为此，结合锅　炉制粉系统设备选型、设计与运行实际，对锅炉制粉系统爆炸原因进行了系统分析，并有针对性地　采取了有效的防范措施。　［关键词］燃煤锅炉；制粉系统；爆炸；处理　燃煤锅炉制粉系统发生爆炸事故，轻则造成设　事故发生后，该电厂检修人员对锅炉２套制粉　备损坏、锅炉运行中断，重则导致人员伤亡。因此，　系统中未发生爆炸的制粉系统进行检查，发现粗粉　结合实际，系统地研究分析燃煤锅炉制粉系统爆炸　分离器上锥帽煤粉沉积厚度达到６０　ｃｍ且内部有自　的原因，提出整改防范措施，对确保锅炉安全平稳　燃着火现象。根据煤质及轴向型粗粉分离器的设计　运行具有极为重要的指导意义。　选型原则，按制粉通风０　＝３６　６９９　ｍ　／ｈ、煤粉细　度　。。＝２５％计算，选用的轴向型粗粉分离器直径　１　原因分析　应为２．９３　ｍ，但实际设计中选用的粗粉分离器直　径却为３．７　ｍ，致使粗粉分离器上锥帽顶介质流速　研究与实践均表明，燃煤锅炉制粉系统爆炸事　过低，携粉能力下降，进而导致煤粉大量沉积。高　故主要是由煤粉积存白燃引起的；而积粉自燃的诱　挥发分煤粉长期沉积氧化而热量不能有效地散失，　因较多，可系统地分为设备选型不当、设计缺陷、　最终发生自燃。此时若遇到制粉系统起、停或运行　安装缺陷、检修维护不力、违章操作等。此外，外　中其他的操作扰动，则可能发生爆炸。事故后，按　来易燃、易爆物或火源也可引发制粉系统发生严重　规范将粗粉分离器直径由３．７　ｍ改为２．８　１ＴＩ，经多　的爆炸事故。　’　次检查，上锥帽均无积粉，安全运行至今。　１．１　选型不当　１．２设计缺陷　选型不当主要是指球磨机、粗粉分离器、细粉　设计缺陷主要是指制粉系统结构及管段未按规　分离器、锁气器等制粉系统设备，没有根据煤质及　范设计，致使系统投用后局部严重积粉、自燃，进　系统设计的参数按规范进行合理的选择，致使设备　而诱发爆炸事故。因设计缺陷而易发生积粉自燃爆　投用后局部流速过低，介质携粉能力下降，从而诱　炸的区域有：球磨机进口混合管段、制粉系统防爆　发积粉、发生自燃爆炸事故。　门插管、细粉分离器进口方形管等。此外，粉仓仓　２０１０－０１－０３Ｔ０５：２５，某热电厂４—１制粉系统　壁角度以及材质选择不当也容易引发积粉自燃爆炸　堵磨后，重新启动４—１制粉系统给煤机，恢复制粉，　事故。　１０　ｓ后４　１制粉系统发生爆炸。事故造成４—１制　１９９９－０９－０１Ｔ０８：１５，某电厂２号锅炉司磨按　粉系统粗、细粉分离器１３个防爆门爆破膜全部破　正常程序启动磨煤机。０８：２０，控制室值班员突然　裂；乏气风门轴断裂，门板严重变形后脱落掉进排　听到一声巨响，２－２制粉系统发生爆炸，磨煤机出　粉机人口；以粗、细粉分离器为中心，半径２０　ｍ　口温度由６３℃升高到１２７℃。事故造成２—２制粉　范围内的厂房塑钢窗全部破损、框架严重变形，大　系统所有防爆门全部爆破，２　２给煤机出现４条　量破碎玻璃从３０　ｍ标高的窗户坠落到８　ｍ标高的　２０　ｃｍ的长裂缝。事故后，检修人员对２—２磨煤机　锅炉运转层。　人口热风道进行检查，发现热风道内还有约７　ｃｍ　一　一　Ａ丽　电力安全技术　第１５卷（２０１３年第１期）　厚的煤粉在燃烧，并且煤粉内还有１４个钢球。　由于设计落煤管下端正对着热风道进口弯头　（见图１），日常运行期间少量通过落煤管补充的磨　自燃，进而诱发爆炸事故。因安装缺陷易发生积粉　自燃爆炸的区域有：制粉系统阀门、管段安装位置、　角度及防爆门插管安装角度、开孔和插入结构等。　２０１０－０１－０５，某电厂４号锅炉司磨接班检查　发现：４一ｌ球磨机进口防爆门破损，并从破损处观　察到防爆门插管内有火星，遂紧急汇报，停止４－１　煤机钢球、煤粒在热风道内存积，受热风烘烤自燃，　当制粉系统起动后，就会引发爆炸。事故后，对所　有锅炉球磨机落煤管按图２进行了整改，在落煤管　出口增加了弯头，避免了磨煤机钢球、煤粒在热风　道内存积，制粉系统安全运行至今。　球磨机运行。由于发现及时、处理得当，成功避免　了一起制粉系统爆炸事故。　随后，拆除４—２磨煤机进口防爆门膜片检查，　通过磨煤机入Ｉ－１落煤管加钢球　落煤管　图１　磨煤机进口落煤管原设计结构　落煤管　图２磨煤机进口落煤管整改　１．３安装缺陷　安装缺陷主要是指制粉系统设备、管段及管件　未按设计要求安装，致使系统投用后局部严重积粉、　一　一　发现防爆门插管下方内壁有一直径为３０　ｃｍ的变形　区域。再拆除防爆门插管外侧保温装置，发现防爆　门插管内存在积粉白燃现象。检修人员测量发现：　此防爆门插管未按４５。（与水平面夹角）以上规定倾　斜角设计安装，实际倾斜角仅为３Ｏ。，同时粗粉分　离器回粉管、排粉机再循环管均位于球磨机进口防　爆门插管对面上方，气流轴线正对防爆门插管开孑Ｌ　处，最终导致粗粉分离器回粉、排粉机再循环乏气　带粉及落煤管煤粉在防爆门插管底部沉积。由于防　爆门插管倾角较小，沉积煤粉不能依靠重力下落进　入磨煤机，从而导致沉积煤粉在磨煤机进口干燥风　（温度在３００℃左右）的烘烤下自燃。　１．４检修维护不力　检修维护不力主要是指制粉系统检修、维护存　在不足，没有及时发现并消除表计、阀门等设备缺　陷及仓壁腐蚀积粉、粗粉分离器杂物堵塞积粉等隐　患，导致制粉系统运行期间因表计失灵、阀门漏风　等原因超温，或发生局部严重积粉自燃爆炸事故。　１．５违章操作　违章操作主要是指操作人员不认真、没有严格　执行燃煤锅炉制粉系统的操作规程，因人为操作原　因导致制粉系统超温运行或发生局部积粉自燃爆炸　事故。　２０００－０２－２８清晨　某电厂１号炉正常运行，　负荷１９０　ｔ／ｈ，双侧制粉系统均工作正常。０６：３０，　１号炉甲、乙球磨机停运，排粉机空抽１５　ｍｉｎ左右。　０７：３０左右，１号炉司磨启动１号炉甲、乙侧制粉　系统。当甲侧制粉系统及乙侧制粉系统启动正常，　且乙侧球磨机出口风温达到５４℃时，启动乙侧球　磨机。０７：４５，启动给煤机准备给煤时，乙侧排粉　机发生了爆炸，并引发厂房内煤粉二次闪爆，造成　锅炉厂房门、窗、墙壁、楼板多处损坏。　事故后检查分析其原因，主要是由于０６：３０制　第１５卷（２０１３年第１期）　电力安全技术　Ａ而　粉系统停运时，操作人员没有严格按操作规程规定　２．１科学选型、规范设计　（停磨过程必须根据球磨机进出口压差来控制排粉　电力工业发展至今，燃煤锅炉制粉系统及其设　机抽风时间）执行，从而造成乙侧排粉机抽粉时间　备、管件选型、设计标准、规范已非常成熟、规范，　不足，致使乙侧球磨机内残留过量煤粉，并在一定　但由于部分新进入这一行业的设计人员受到自身素　条件下自燃。当再次启动乙侧制粉系统时，排粉机　质、业务水平的制约，加之实践经验的缺乏，极易　内达到爆炸极限范围的煤粉和空气混合物遇到被抽　出现对制粉系统及设备选型不当、设计失误等情况，　入的自燃煤粉（火源），从而发生爆炸。　从而埋下积粉白燃的安全隐患。为此，专业设计院　１．６外来易燃、易爆物或火源　一方面要大力加强设计人员业务水平的培养提高，　外来易燃、易爆物或火源主要是指原煤开采、　严格按照标准、规范进行制粉系统选型、设计；另　运输过程中夹带的易燃、易爆物或长期储存的自燃　一方面要与锅炉使用单位技术人员密切沟通、合作，　火源，在进入制粉系统前没有被及时发现，从而导　充分吸收锅炉运行实践的技术经验，及时调整制粉　致制粉系统在运行期间发生爆炸事故。由于此类爆　系统的选型与设计。　炸发生前，制粉系统均正常运行且煤粉浓度高，因　２．２正确安装　此事故损害极大。　制粉系统严格按照设计正确安装，是避免制粉　２００１－１卜０６，某电厂３号锅炉发生一起因原　系统在投用后发生积粉爆炸事故的重要环节。实践　煤中携带易燃物而引发的爆炸事故。事故造成３号　表明，当前条件下，锅炉用户专业技术人员全程技　炉甲磨出口防爆门爆开，３号炉粉仓防爆门爆开，　术监督是确保制粉系统正确安装的最有效措施。　粉仓顶钢板变形拉裂，燃料３号带乙带底部平台破　２．３规范检修维护　碎，３号带乙带变形并向上弓起，粉仓顶部东西走　防止制粉系统发生爆炸事故的基础是定期检　向的北侧钢筋混凝土大梁拉断并突出平台平面，甲　修、及时维护。制粉系统定期检修主要是检查并采　乙侧细粉分离器下粉口自上部锁气器以下全部变形　取有效措施消除球磨机进口混合风管、粗粉分离　破碎，粉仓吸潮管自吸潮阀以下变形、法兰破碎。　器、细粉分离器进口方形管、粉仓仓壁、锁气器及　事故中球磨机及粉仓中先后发生２次爆炸，一次发　制粉系统防爆门插管等易发生积粉自燃区域的安全　生在磨煤机出口，另一次发生在煤粉仓中。　隐患，同时完善制粉系统保温装置，消除各类磨损　原煤中夹杂易燃物进入球磨机时，首先引起磨　泄漏。制粉系统日常维护主要是及时发现并消除各　煤机内的煤粉爆炸，并且造成磨煤机出口防爆片破　类仪表缺陷、阀门缺陷及粗粉分离器内的杂物，防　裂。磨煤机内的爆炸在瞬间造成磨煤机出口正压，　止制粉系统仪表失灵、热风门漏风，从而导致制粉　并向上传播；火星通过粗粉分离器前吸潮管处进入　系统超温及粗粉分离器杂物堵塞、再循环管道内积　粉仓，由于粉仓内煤粉浓度超过爆炸极限，从而引　粉自燃，最终诱发爆炸事故。　发剧烈的爆炸，造成粉仓顶部及顶部设备的严重破　２．４细化运行管理　坏。由于锁气器的作用，爆炸未对细粉分离器造成　防止制粉系统发生爆炸事故，细化运行管理、　大的冲击，所以粗、细粉分离器防爆门没有动作。　杜绝违章操作必须常抓不懈，基本要点如下。　（１）加强原煤管理，防止原煤中易燃、易爆物　２防范措施　及自燃煤进入制粉系统引发爆炸事故。　（２）根据煤质、制粉系统类型、相关标准、规　防止燃煤锅炉制粉系统发生爆炸事故是一项系　范及运行实践经验，修订完善制粉系统操作规程，　统工程，它涉及制粉系统设备选型、设计、安装、　并强化人员培训，杜绝制粉系统运行违章操作。　检修维护、运行控制及原煤管理等多方面。因此，　（３）制粉系统运行期间，必须保证球磨机再循　根据燃煤锅炉制粉系统发生爆炸事故的根源及其影　环风门开度不低于４０％，粗粉分离器回粉管锁气器、　响因素，有针对性地采取切实可行的防范措施，可　细粉分离器下粉管锁气器动作正常，防止堵塞积粉。　最大限度地降低制粉系统发生爆炸事故的概率，减　（４）制粉系统停止运行前，对制粉系统再循环　少人身伤亡及经济损失，保障锅炉安全平稳运行。　管、回粉管、球磨机、粗细粉分离器要彻底吹扫，　一　一　Ａ而　以消除积粉。　电力安全技术　第ｌ５卷（２０１３年第ｌ期）　随着热风烘烤及煤粉内部化学热的产生、积蓄而导　（５）制粉系统停运后，对制粉系统进行全面隔　离，减少系统漏风，确保即使系统内自燃也处于缺　氧状态；同时高度注意监视磨煤机进、出口温度及　排粉机进口温度、粗粉出口温度，若有异常升高，　要及时检查处理，避免自燃的煤粉引爆制粉系统。　致爆炸。要有效防止此类事故的发生，必须要严把　锅炉制粉系统选型、设计、安装时的质量监督关，　同时要长期加强设备检修维护力度，杜绝违章操作。　（２）锅炉投产初期，由于选型、设计不当，安　装质量缺陷，设备检维修水平及运行管理、操作人　员水平不高等因素综合作用，制粉系统爆炸事故频　发。但随着锅炉投产后制粉系统选型设计隐患、安　装质量缺陷的消除以及设备检维修水平的不断提　高，制粉系统发生积粉爆炸事故的概率将大幅度降　低。因此，杜绝违章操作、细化制粉系统运行及日　常管理将成为防止制粉系统发生爆炸事故的一项长　期工作。　（收稿日期：２０１２—０８一Ｏ１）　３结束语　（１）燃煤锅炉制粉系统发生爆炸事故，根本原　因是由于制粉系统、设备的选型、设计、安装不按　相关标准、规范执行，以及设备检修维护不力、运　行违章操作，致使制粉系统或设备局部长期积粉，　首家天津发电企业二级安全生产达标　２０１２－１２－２５，华北电监局会同天津市安监局、大港安监分局召开了天津首家发电企业安全生　产标准化二级评审报告审核会议。华北电监局及天津业务办、大港发电厂、评审机构和有关专家　参加审核会。　在审核会上，评审机构详细汇报了现场查评情况及评审报告编制有关情况，大港发电厂对安　全生产标准化创建工作及整改工作情况进行了介绍。随后，评审组专家结合评审报告内容进行了　问询，针对发现的主要问题提出了整改建议和改进措施。经过与会专家认真讨论，同意大港电厂　二级安全生产标准化达标评级评审报告通过审核。　华北电监局主管领导参加审核会，并进行了总结讲话。他首先肯定了评审机构认真负责的工　作态度和扎实的工作作风，勉励评审机构认真履职、积累经验、广聚人才，严格查找问题，要求　监管机构加强现场评审全过程监管，通过各方共同努力，达到企业本质安全，实现和谐共赢的目标。　（来源：中国电力新闻网２０１２－１２－２８）　广西电力设施拉网式“大体检’’屏蔽火灾隐患　从２０１２－１２－１２至２０１３－０３－２０，广西电网公司在全区范围内开展冬季防火百日大攻坚专项行　动。为配合做好防火工作，广西电网公司目前正加大力度对电力设施进行火灾隐患的集中排查整治，　特别是对施工工地及高危、重要客户进行重点排查，努力消除火灾安全隐患。　据了解，广西冬季历来火灾多发，冬防工作是全年防火工作重中之重。截至２０１２－１１－３０，　广西共发生火灾１　２１０起，死亡２６人，直接财产损失４　８４４．５万元。　为营造安全可靠的电网运行环境，广西电网公司专门就加强电力设备和生产、办公场所的消　防工作进行部署，健全火灾应急预案，要求各供电局、县级供电企业进行电力设施火灾隐患集中　排查整治，对辖区电线杆、电线、变压器等电力设施进行拉网式“大体检”，做到横向到边、纵向　到底、不留死角。基层供电所结合实际，具体部署，巡查人员进村人户，积极发动群众参与到防　火保电的工作中来，对线路走廊防护区内堆放的谷物、稻草等易燃物进行转移和清理，消除可能　危及线路安全运行的各种隐患。此外，广西电网各单位还将加大冬季消防演练力度，对防火设施、　消防器材加强定检管理，确保消防工具可用、安全通道畅通。　（来源：国家电力信息网２０１２—１２—２１）　一　一