电站锅炉制粉系统爆炸分析

电站锅炉制粉系统爆炸分析崔修强（华电国际十里泉发电厂 山东枣庄 277103）摘要：火力发电厂制粉系统的防爆是一个较为突出的问题，鉴于这种情况，经过调研和查阅资料，对其爆炸机理及设计、施工、运行等方面进行了分析，初步了解发生爆炸的根由和主要爆炸的部位，这时我们今后的设计、施工、运行具有一定的参考价值。

关键词：制粉系统；爆炸；煤粉Explosion Analysis On Coal Pulverizing System of Thermal Power PlantsCUI Xiu-qiang(Shiliquan Power Plant under the HDPI, Zaozhuang,Shandong, Post Code:277103)A bstract: Explosion-proof is a obviously important issue for cal pulverizing system of thenrial power plants. Owing to this, analysis on explosive mechanism, design, construction and operating etc. based on investigation and study of information. Some explosion causes and locations have been found. This findings will be valuable for reference for future design, construction, operation ect.Key Words : Coal Pulverizing System; Explosion; Pulverized Coal0 概述制粉系统是火力发电厂燃煤锅炉的主要运行系统之一，其运行的安全可靠性和经济性直接影响到锅炉机组的安全可靠性和经济性。

制粉系统发生爆炸,既造成设备严重损坏,增加了检修人员的劳动强度和维护费用,又严重威胁人身及电厂生产的安全,还对生产环境造成严重污染。

现代大型电厂对制粉系统的要求越来越高。

制粉系统运行的好坏，直接影响到锅炉的正常燃烧和电厂的安全经济运行。

根据我国燃煤政策，火电厂是以燃煤为主，特别是燃用低热值煤。

从发展看，今后燃用挥发分较高的、易爆的烟煤、褐煤仍会有相当大的比例。

就目前燃煤的供应情况来看，很难做到严格按设计煤种分配，这样就出现了按贫煤设计的电厂，结果供给的是烟煤或者是褐煤，这些都对制粉系统的安全性带来不利的影响。

因此，了解电厂发生制粉系统爆炸的起因，主要爆炸部位是至关重要的。

当制粉系统内爆炸时,表现为系统内压力骤然升高,使系统遭到了严重破坏,火焰喷射到外面,具体表现为:检查门处有火星;管壁温度异常升高;煤粉温度异常升高;制粉系统负压突然变为正压;爆炸时有响声,从系统不严密处向外冒黑烟,防爆门鼓起或损坏;炉膛内负压变正压,燃烧火焰发暗,严重时可能出现火焰跳动或灭火。

1制粉系统爆炸机理燃烧是发热与发光的高速化学反应，是可燃元素与氧的化合过程。

爆炸是一种特殊的燃烧过程，由于这一更急剧的化学反应所放出的热量加热生成的产物，而使压力上升比正常燃烧要快得多，所以爆炸是一种压力急剧上升的燃烧过程，它与正常燃烧的区别就是伴随着压力的上升。

可燃性粉尘以适当的浓度分散在空气中，一旦遇到适当的点燃能，燃烧会迅速传播，发生连续不可控的燃烧，这就是粉尘的爆炸。

1．1爆炸条件对于可燃性粉尘，在空气中的浓度很低或很高时，一般是不会发生爆炸的。

既然爆炸是一种特殊燃烧，那么爆炸过程中氧是不可缺少的，因为只有充足的氧才有可能发生连续的燃烧。

但是可燃粉尘要发生爆炸只有粉尘浓度和氧是不够的，还需要有足够的点燃能，只有这三个条件同时具备才有可能发生爆炸。

这三个条件并不是孤立的，它们是互相联系的。

1.1.1可燃物浓度对可燃性粉尘而言，它们的爆炸浓度都有一个上限浓度和下限浓度，即爆炸浓度范围。

可燃物爆炸的浓度范围与很多因素有关，它一般不是定值，即与煤质、初温、初压等因素有关。

这里可以把煤粉的爆炸当成可燃性粉尘的爆炸来进行研究，严格说来，它不仅只是粉尘的爆炸，确切地说是可燃性混合物的爆炸。

在煤的磨制过程中，煤中的高挥发性混合物(CH 4、H 2等)的析出(析出的多少，因煤质而异，V daf 愈高，析出的就愈高)，同时制粉过程中有一定的温度，煤中的水分、碳和氧会发生一系列化学反应。

C+H 2O=CO ↑+H 2↑+热量2C+O 2=CO ↑+热量煤粉中可燃性气体含量的多少，对煤粉的爆炸浓度影响很大。

从本夏特尔公式可以看出燃煤中可燃性气体对煤粉下限爆炸的影响。

22101⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=E C E E 式中：E 0—混合物爆炸的下限；E 1—煤粉爆炸的下限；E 2—可燃气爆炸的下限；C —可燃气份额。

成分不同，爆炸的下限是不同的，并从公式中可以推论出在混合物中，当给定的煤粉浓度处于爆炸下限以下时，只要掺人少量可燃性气体，就可以完全改变煤粉的爆炸特性，使爆炸的下限下降，这样就有可能发生爆炸。

初温与初压对制粉系统爆炸也是有影响的。

初温和初压愈高，分子的活化能就愈大。

活化能的高低，直接决定了爆炸极限的大小和爆炸的强度。

国外一些资料表明，初压越高，发生爆炸的浓度范围越高。

温度越高，煤粉进行放热反应速度越快。

由于煤具有一定的隔热性，热量的散发可能小于放热，这样温度升高，又进一步促进反应，有可能达到自燃的温度。

1. 1. 2点燃能点燃能是爆炸的一个重要条件，它相当于爆炸的导火线，点燃能的大小不仅对发生爆炸起着至关重要的作用，而且决定了爆炸时产生的压力等级和爆炸强度。

爆炸混合物的最小、最低可爆的点燃能与很多因素有关，但主要决定煤粉本身活化能的大小。

对煤粉而言，当掺人少量可燃气体，同样会降低它的最小、最低点燃能，能量较少的火花通常不能点燃可爆性煤粉与空气的混合物，但它可以引起掺人少量可燃气的煤粉与空气混合物的爆炸。

1. 1. 3氧气浓度制粉系统中的氧来源于多方面，如干燥剂、还有系统的漏风，输送煤粉的一次或三次风均会有一定量的氧气。

如果煤粉混合物中氧的含量不足，即使有很强的点燃能，且可燃质的浓度处于最佳爆炸点，也不可能发生爆炸。

1. 2影响爆炸强度和最大爆炸压力的因素1. 2. 1爆炸的强度即最大压力上升速度，它反应了爆炸的危害程度。

爆炸的强度和爆炸的压力与很多因素有关，基中初压、点燃能、粒度、可燃物浓度对它的影响较大，国外一些实验得出了它们的关系，见图1和图2.从图1、2最大爆炸压力初压图 1 初压与点燃能对最大爆炸压力的影响示意图最大压力上升速度 初压 图2 初压与点燃能对爆炸强度的影响示意图大爆炸压力越大;当初压低到一定数值时，粉尘即使在强的点燃能下也不会发生爆炸。

1. 2. 2粒度对爆炸特性的影响，随着粒度的增大，最大压力上升速度和最大爆炸压力都呈下降趋势。

对任何可燃粉尘而言，当粒度大于400 um 时，即使用强点燃源也不会发生爆炸，见图3和图4.炸，必须从可很大，特别是煤的挥发分的高低对制粉系统的爆炸起着决定性的浓度范围内，爆炸时所产生的爆炸压力、爆炸强度均是一样的，而是在此范围内有一个极点浓度，在此极点粉尘浓度发生爆炸时，将对应产生一个最大爆炸压力和强度，如图5和图6。

通过以上的定性分析研究，可以得出一个结论，要从根本上避免或减少制粉系统的爆压力上升速度 粉尘浓度 图6粉尘浓度与爆炸强度关系 爆性煤粉浓度、煤粉中氧的浓度和点燃能三方面对系统实行有效控制和保护。

2制粉系统爆炸分析 粉尘浓度 图5粉尘浓度与爆炸压力关系 2. 1煤质对爆炸的影响 制粉系统的爆炸与煤质的关系作用。

煤的挥发分越高，制粉过程中可燃性气体析出的越多。

煤质中V daf 含量不仅能改变煤粉的爆炸特性(改变爆炸压力和爆炸强度)，而且能使煤粉粉尘的爆炸下限明显下降，爆炸的范围加宽，即越容易爆，同时它所需要的最低、最小点燃能下降。

这些充分说明了烟煤、褐煤比贫煤、无烟煤易爆的原因。

煤中碳元素的着火点很高，而挥发分气体的着火点很低，即煤中的挥发分越高，着火也就越容爆，但就所了解的电热性，且分子内有不饱和键，这样释放热量不易排出，热量积聚粉水分(主要控制外在 粉系统爆炸起着重要的作用，表2是对燃烧易爆的烟煤和褐煤挥发份较高表2 燃用烟煤、褐煤的锅炉爆炸情况项目 直吹系统易，由于高挥发分的煤具有易燃的特性，所以它往往是引起爆炸的点火源。

煤中的水分与外界因素关系很大，所以一般不能准确地说多大的水分就易厂来看，对易爆煤，煤的水分大，流动的粘度就大，这就容易积煤或积粉。

当然，积粉现象对于高挥发煤是产生爆炸的危险信号。

煤本身为多孔物质，不仅有隔必然提高煤粉温度，正是由于温度的上升又加快了放热反应的进行，同时也加快了可燃性气体的析出，当温度达到足以点燃可燃挥发时，这样就形成了爆炸的点燃源。

综上所述，V daf 是煤质引起爆炸的一个重要参数，对于如何控制煤水分)是防爆的一个主要措施。

2. 2制粉系统对爆炸的影响系统是否合理，对防止制的电厂调查的结果。

热风送粉 乏气送粉 调查过的锅炉/台38 58 16 爆炸过的锅炉/台23 36 5 爆炸过的锅炉所占比例/﹪3 .25 60.562.131从表2可以看出，易燃易爆的烟煤、褐煤对制粉系统发生爆炸的影响程度，直吹系统中发生爆炸所. 3爆炸部位的分析，制粉系统虽然易爆，但不是其任何部位都会爆炸，有的部位多，有的部位表3 爆炸部位统计名称 磨入口 磨出口 粗粉分排粉机二次风总次数占比例最小。

当然，我们在设计中对电站磨煤机及制粉系统的选型要遵守国家电力行业标准(DL466-92)的规定。

我们知道对一于挥发分V daf >19%的煤质，煤粉可形成易爆的气粉混合物，即制粉系统中有潜在的爆炸隐患，这就要求我们根据煤质特性，结合锅炉炉膛结构及电厂检修运行等因素，确定出科学的制粉系统，以达到磨煤机制粉系统与锅炉设计的匹配，保证机组的安全、经济运行。

2燃烧高挥发分煤的电厂少，甚至有的部位从来也不爆。

细粉分离粉仓 离器 器及入口 入口 分配箱数量/次 58 10 5 191 21 80 7 10 比例/﹪ 30.37 9 8 2 6 5.2410.941.8 2.6 3.6 5.24100 从统计数据虽完各个情况应了我国现有火电厂爆炸部位口的防爆门爆炸的情况复杂、种类多，在起动、跳闸、停机、切换运行中都有可能发生分离器本体倒锥体内不可避免地积粉，容易发生氧化反应，形成自燃，迅速着火，尤其是挥发的。

下几方面的原因: 格满足火电厂技术规程的要求; 下降时，仓内水气凝聚，粘度为蒸汽灭火不好，不仅使仓内水分增加，而且对仓体的腐蚀增大，仓内凹凸不平，造成积粉，有些防爆门不按设计要求加工; 炉时清仓来看，然不能全代表电厂的，但它基本上反的特点。