制粉系统爆炸原因和预防措施分析

制粉系统爆炸原因和预防措施分析

李维黄邦西鄢晋

中国联合工程有限公司浙江杭州310052

摘要：本文介绍了火电厂制粉系统发生爆炸的原因和相关的防止制粉系统爆炸的预防措施。在实际工程情况，按照相关规范，列举了常见的预防措施。

关键词：制粉系统；爆炸原因；预防爆炸措施；

ExplosionReasonsandprecautionmeasuresOf

Coalpulverizingsystem

LiWei、HuangBangxi、YanJin

（ChinaUnitedEngineeringCorporationLimited，Hangzhou，310052，China）

Abstract：ThepaperanalysistheexplosionreasonsandprecautionmeasuresofPodwersystem.Accordingtorelatedstandards，somecommonprecautionmeasuresaregiven.

Keywords：Podwersystem、Explosionreasons、Precautionmeasures

0.引言

制粉系统是火力发电厂燃煤锅炉的主要系统之一，其运行的安全直接影响到锅炉机组的可靠性和经济性。制粉系统发生爆炸，既造成设备严重损坏，又威胁人身及电厂生产的安全。

本文主要介绍火力发电厂燃煤锅炉制粉系统发生爆炸的原因，在实际工程中采取何种措施以降低爆炸风险。

1制粉系统发生爆炸的原因

1.1爆炸机理

燃烧反应是混合物中可燃成分急剧与氧反应形成火焰，放出大量热和强烈的光的过程。爆炸是一种特殊的燃烧过程。爆炸是指在极短时间内，释放出大量能量，产生高温，并放出大量气体，在周围介质中造成高压的化学反应或状态变化，破坏性极强。爆炸是一种压力急剧上升的燃烧过程。

制粉系统爆炸主要是煤粉的爆炸，煤粉以一定的浓度分散在空气中，一旦遇到适当的点燃能，就会发生燃烧并迅速传播，导致连续不可控制的燃烧，同时压力急剧上升，上升速度比正常燃烧迅速。

1.2爆炸条件

可燃粉尘发生爆炸需要具备三个条件：粉尘浓度、氧和足够的点燃能；这三个条件同时具备才有可能发生爆炸。它们并不是孤立的，而是互相联系的。

1.2.1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。这里把煤粉的爆炸当成可燃性粉尘的爆炸来进行研究。

在煤的磨制过程中，煤中的高挥发性混合物（CH4、H2等）的析出，析出的混合物量，因煤质而异，Vdaf愈高，析出量就愈高。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+H2O=CO↑+H2↑+热量

2C+O2=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。

E0=E1×（C/E2-1）2

式中：E0—混合物爆炸的下限；

E1—煤粉爆炸的下限；

E2—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，只要掺入少量可燃性气体，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。

1.2.2其它条件

点燃能：在制粉系统中，容易发生煤粉沉积，随着时间的推移，煤粉开始氧化并且释放热量，释放的热量使得沉积煤粉温度升高，又加速了煤粉氧化、放热、升温过程，经过一定时间，温度就能够达到煤粉着火时的温度，点燃能达到一定限度，煤粉就开始自燃。

氧浓度：制粉系统在运行过程中，磨煤机一次风会不断进入磨煤机，通过一次风管进入炉膛，在这个过程中，煤粉一直接触氧气，为爆炸提供了必要条件。如果煤粉混合物中氧的含量较低，则不会引起爆炸。

2防止制粉系统爆炸的预防措施

根据国家规范和《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》相关内容，制粉系统应有相关措施防止爆炸。

2.1磨煤机CO和风粉混合物温度监测

根据DL/T5203-2005《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》相关要求，对爆炸感度高（挥发分高）和自然倾向性高的烟煤和褐煤，采用中速磨煤机或双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统时，宜设置CO监测装置和磨煤机（分离器）后介质温度变化梯度测量装置。

在实际工程应用中，如满足上述条件，应在装设CO监测装置和混合物温度变化梯度测量仪表，实时监测CO和混合物温度变化，可提前采取措施预防爆炸。

2.2制粉系统灭火或惰化系统

根据DL/T5203-2005《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》相关要求，对爆炸感度高（挥发分高）和自然倾向性高的烟煤和褐煤，装设磨煤机后介质CO检测和温度变化梯度测量装置时，当CO值和温度变化梯度同时超过规定值时，切断制粉系统，并投入灭火或惰化系统。

2.2.1灭火系统

实际工程应用中，多采用便携式灭火器作为灭火工具，便携式灭火器可根据具体情况采用二氧化碳或干粉灭火器。

2.2.2惰化系统

在实际工程应用中，一般采用氮气或过热蒸汽作为惰化气体\汽体。当系统判断可能发生爆炸时，氮气或过热蒸汽迅速充入磨煤机及风粉混合物管道，及时降低可燃物浓度，隔断煤粉与氧气接触，抑制风粉混合物燃烧，以达到防止爆炸的目的。

3结束语

制粉系统的爆炸会引起人员伤亡和经济损失，针对项目具体情况和需求，应酌情设置监测和操作设备，可有效降低制粉系统爆炸发生的概率。

参考文献：

[1]杨敏媛.火电厂动力设备[M].北京：中国水利电力出版社，1996.

[2]王海福，冯顺山.防爆学原理[M].北京：北京理工大学出版社，2004.

[3]王金水.火力发电厂制粉系统防爆问题分析[J].机械管理开发，2008，23（4）.