摘要：近年來，佳木斯發電廠的四臺爐共八套中間倉儲式制粉系統頻繁發生爆破事故，多次造成設備損壞和人員傷亡，給電廠的安全經濟運行造成了巨大的損失。為此，根據大量的歷史數據，結合深入的調查研究，發現爆破的原因較多，不同階段有不同的特點，全面分析，匯集一起，總結出了制粉系統爆破的主要原因，提出了制粉系統運行技術，運行管理和設備改進措施。通過實際證明：這些措施對于制粉系統防爆有著很大的作用，為佳木斯發電廠安全生產創造了良好的條件，也為佳木斯發電廠創造了巨大的經濟效益和社會效益。
    關鍵詞：燃煤電廠　制粉系統　爆破原因　改進措施　預防方法

    佳木斯發電廠（新廠）共有四臺100MW發電機組。鍋爐都是哈爾濱鍋爐廠生產的HG-410/100型倒U型布置自然循環汽包鍋爐。每臺爐配有兩套中間倉儲式制粉系統，采用熱風送粉，制粉系統乏氣送入爐膛。磨煤機采用DTM-350/600型低速滾筒式球磨機，每套制粉系統裝有粗粉分離器和細粉分離器，每臺爐均有兩個粉倉。
自鍋爐投產以來，制粉系統多次發生爆破，既造成了設備的嚴重損壞，又嚴重威脅著人身安全及電廠的安全生產，還對生產環境造成了嚴重的污染。
    1　制粉系統爆炸的危害性
制粉系統爆炸會引起設備損壞，減少發電量，降低機組的經濟性，嚴重時甚至造成人身傷亡事故。
1989年8月12日，十二號爐2號制粉系統爆破。當時，副司爐劉某正在檢查制粉系統，事故發生后，造成此人呼吸道及全身大面積嚴重燒傷，兩天后醫治無效死亡。
1990年3月，十二號爐1號制粉系統爆破，磨煤機出口防爆門爆破，火焰沖向3米遠處的電纜，造成電纜著火，運行人員發現著火后及時撲救，才避免了因電纜燒損造成的廠用電全停的惡性事故的發生。
1991年5月，十一號爐1號制粉系統爆破，19個防爆門中的14個損壞，巨大的沖擊波將十一號爐爐膛周圍的設備上的積灰振落，遮擋住滅火保護火檢探頭，致使滅火保護誤動，切斷給粉機電源而造成鍋爐滅火。

    2　煤粉特性及自燃爆炸的條件
煤粉發生自燃和爆炸是由于煤的特性在加工成煤粉后所具有的特性以及煤粉所處的環境條件所決定的。
    2.1　煤粉的流動性
煤粉是由不規則形狀的顆粒組成的。它的尺寸一般為0－50微米，其中20－50微米的顆粒占多數。干的煤粉能吸附大量的空氣，它的流動性很好，就像流體一樣很容易在管道內輸送。由于干的煤粉流動性很好，它可以流過很小的空隙。因此，制粉系統的嚴密性要好。
    2.2　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，會發熱使溫度升高，而溫度的升高又會加劇煤粉的進一步氧化，若散熱不良時會使氧化過程不斷加劇，最后使溫度達到煤的燃點而引起煤粉的自燃。在制粉系統中，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，它一旦遇到火花就會使火源擴大而產生較大的壓力（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，如揮發分含量，煤粉細度，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。
一般說來揮發分含量VR<10％(無煙煤)，是沒有爆炸危險的。而VR>25％的煤粉（如煙煤等），很容易自燃，爆炸的可能性也很大。
煤粉越細越容易自燃和爆炸，粗煤粉爆炸的可能性較小。例如煙煤粒度大于0.1毫米幾乎不會爆炸。因此，揮發分大的煤不能磨得過細。
煤粉濃度是影響煤粉爆炸的重要因素。實踐證明，最危險得濃度在1.2－2.0kg/m3,大于或小于該濃度時爆炸的可能性都會減小。在實際運行中一般是很難避免危險濃度的。制粉設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，危險性就越大。煤粉爆炸的實質是一個強烈的燃燒過程，是在0.01－0.15s的瞬間大量煤粉突然燃燒產生大量高溫煙氣因急速膨脹而形成的壓力波以及高速向外傳播而產生的很大的沖擊力和聲音。
潮濕煤粉的爆炸性較小，對于褐煤和煙煤，當煤粉水分稍大于固有水分時一般沒有爆炸危險。
    3　制粉系統爆炸原因分析
從多次爆炸后的現場情況看，引爆點主要在容易長期積煤或積粉的位置，制粉系統處于封閉狀態，引爆的火源主要是磨煤機入口積煤，細粉分離器水平段入口管積粉，粗粉分離器積粉自燃，根據制粉系統的運行工況和爆炸情況分析，主要原因如下：
    3.1　煤粉細度，風粉濃度及燃煤成分
煤粉爆炸的前期往往是自燃。一定濃度的風粉氣流吹向自燃點時。不僅加劇了自燃，而且會引起燃燒，而接觸到明火的風粉氣流隨時都會產生爆炸。造成流動煤粉爆炸的主要原因是風粉氣流中的含氧量，煤粉細度，風粉混合物的濃度和溫度。
煤粉越細，爆炸的危險性就越大。粗煤粉爆炸的可能性就小些，當煤粉粒度大于0.1mm時幾乎不會爆炸。當煤粉濃度大于3－4 kg/m3（空氣）或小于0.32－0.47 kg/m3時不容易引起爆炸。因為煤粉濃度太高，氧濃度太小；而煤粉濃度太低，缺少可燃物。只有煤粉濃度為1.2－2.0 kg/m3時最容易發生爆炸。而佳木斯發電廠制粉濃度在0.3－0.6 kg/m3范圍內變動，因此發生制粉系統爆炸的可能性較大。
一般揮發份VR>25％，發熱量高的煤粉爆炸的可能性就大，而佳木斯發電廠的煤源中，有相當一部分為長焰煤，設計煤種的揮發份為42.6％，所以容易發生爆炸。
    3.2　磨煤機入口積煤自燃
磨煤機處積煤發生在入口上部管道上，熱風管道接口處以及空心軸頸斜管上，有的進入入口防爆門處，在此處開有三個孔分別與回粉管，再循環管和防爆門連接。從一側過來的熱風與對應的風粉形成渦流，從給煤機落下來的濕煤就被沖擊并被粘在開孔上方管道的內壁上，防爆門處或粘在空心軸斜管上，有時也會落入熱風接口管內。運行中人工無法清除此處的積煤，同時從預熱器來的一次風溫高達300℃以上，在制粉系統停止運行后，由于磨煤機入口風門不嚴，漏過的熱風使磨煤機入口處溫度達100℃以上，很容易將入口處的積煤引燃，燃燒的煤進入磨煤機就會引起爆炸。另外有的磨煤機入口不光滑，有的存在夾層，也容易積煤著火。
    3.3　細粉分離器處積粉自燃
細粉分離器中積粉主要發生在入口方形管道下部的水平段，因為水平段正上方有兩個防爆門，因而使該處的通流面積增大，風粉氣流的流速下降，增大了積粉的可能性。從歷來發生的制粉系統爆炸事故中可以看出，半數以上都是由水平段積粉引起的。
    3.4　熱風門內漏
由于近年來四臺爐啟停調峰過于頻繁，制粉系統啟停也過于頻繁，故熱風門磨損較為嚴重。有時熱風門只能關至30－40％，以致大量熱風內漏造成磨煤機內存煤自燃，再次啟動時引起制粉系統爆炸。
    3.5　再循環風門處積粉自燃
乏氣中較細的煤粉，容易積存在排粉機出口的再循環風門處。由于此系統不經常使用，在制粉系統停運時，從磨煤機熱風門漏過的熱風經再循環門流向排粉機會引起該處積粉自燃。燃燒的焦塊掉入排粉機或磨煤機內，就會引起爆炸。
    3.6　粉倉漏風和系統漏風
煤粉倉時鋼板焊接的倒方錐體結構。因季節和制粉系統內介質溫度變化的影響，粉倉鋼板伸縮性大，與廠房混凝土框架的結合面存在漏風問題，致使粉倉經常出現溫度高現象（200℃-300℃）。
    3.7　粗粉分離器內堆積煤粉自燃
粗粉分離器的細粉內錐體下部和固定帽錐之間的環形縫隙有時被雜物堵塞而造成大量的積粉，此類原因引起的制粉系統爆炸也有多次。
    3.8　防爆門設計不合理
由于老式防爆門面積小，結構設計不合理，當制粉系統爆炸后，不利于爆炸氣流的導出，有的開口方向朝向近距離電纜，有時易導致事故擴大或造成設備的嚴重損壞和人身傷亡。
    3.9　運行人員操作不當
制粉系統運行過程中運行人員控制磨煤機出口風粉混合物的溫度不嚴，頻繁超溫。磨煤機的運行過程屬于變工況運行，此時若出口溫度控制不當，很容易使溫度超過極限而導致煤粉爆炸。
制粉系統運行時殘存的煤粉如果沒有抽凈就會發生緩慢氧化，在啟動通風時會使自燃的煤粉疏松和揚起，溫度適當時便會引發爆炸。
運行中的磨煤機入口已發生積粉自燃，停止前又沒有及時發現，停止給煤機的抽粉過程中回粉管繼續抽粉，使煤粉磨得更細，加上溫度控制不當，也可以引起爆炸。
    4　制粉系統爆炸的防范措施:
    4.1　防止磨煤機入口積煤
磨煤機入口積煤主要是濕煤在氣流沖擊下沾上去的。不論制粉系統在運行中還是在停止時，都有可能將積煤引燃。如在磨煤機入口上方（給煤機下煤管）加裝隔板，可使煤，粉，風得到良好混合，既可防止上部的積煤，又能緩解下部料斗斜坡的積煤。
    4.2　對細粉分離器進行改進
對細粉分離器入口切向處的積粉，可通過在風道內加裝導流板，增強局部擾動，提高該處的流速，增強氣流對下部積粉的沖刷。同時，加裝導流板后，風粉氣流分布更加均勻，使分離效果得到進一步提高。
    4.3　消除熱風內漏
將冷風門位置從熱風門前改至熱風門之后，使其處于負壓區，這不但可以解決因漏入熱風造成的磨煤機入口溫度升高，而且還可以解決運行中冷風門外漏的熱污染問題。
另外，須加強設備的維護，當發現熱風門關不嚴或關不上時，應及時聯系檢修人員處理，使其恢復正常運行。
    4.4　加強粉倉的密封和保溫
(1)對粉倉與廠房結合部位進行膠合，并定期檢查，發現漏風處應及時消除，防止粉倉漏風；
(2)對粉倉外部敷設暖氣管道，增強粉倉的保溫效果。實踐證明：該方法對消除鋼板式粉倉內壁的積粉非常有效；
(3)運行中控制粉倉粉位在1.5－4.0米范圍內，嚴格執行降粉制度；
(4) 安裝粉倉負壓測點，制粉系統運行中應及時調整粉倉吸潮氣門的開度，使粉倉負壓維持在20－30Pa。
    4.5　加強煤粉細度的調整
在保證煤粉經濟細度的前提下，結合實際燃煤特點，調整粗粉分離器擋板，使煤粉細度R90維持在24－28％并靠上限運行。
    4.6　加強煤質分析工作
燃煤煤質報告應及時送交運行人員，以便針對燃煤特性調整磨煤機出口溫度，控制風粉混合物的溫度，調節合理的煤粉細度。
    4.7　防爆門的改進
防爆門的開口方向應避免附近的電纜和重要設備以及可能危及人身安全的位置，否則應采取必要的保護措施，如加裝擋板和使用新型防爆門等。同時運行中應加大檢查力度，保證防爆門的嚴密性。
    4.8　加強運行管理
嚴格按規定操作。制粉系統運行中及時調整磨煤機出口溫度，發現斷煤后及時處理，正確使用吸潮氣管，經常查找系統的積粉點及漏粉點并予以消除，停止過程中一定要將系統內的存粉抽凈。
    5　對策效果
    采用上述措施后，我廠制粉系統爆炸事故在幾年內有了明顯的減少，同時也產生了較大的經濟效益和社會效益。
參考文獻：
[1] 鍋爐原理及運行》  重慶電力技術學校  1982.12
[2] 《鍋爐原理》  東南大學  1986.05
[3] 《熱工使用手冊》  水利電力出版社  1982.03