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一、锅炉制粉系统爆炸的机理。
1、煤粉爆炸的机理
在炉膛或烟道积存了大量的未燃尽可燃物,在与空气按一定比例混合时,形成了新的可燃性混合物。当该混合可燃物获得一定的能量并达到燃烧条件时,在极短的时间内迅速点燃。在这个化学反应中将会发生一个链状的燃烧反应,火焰激波迅速传播,因而在极短的时间内很快将积存燃料燃尽。爆燃的结果是在极短的时间内释放出巨大能量。在制粉系统中,煤粉是由气体来输送,气体和煤粉混合成云雾状混合物,煤粉的自燃引起周围气粉混合物爆炸,产生较大的压力而形成煤粉爆炸。
2、根据对事故的分析以及爆燃的物理化学起因,得出发生可燃物爆燃事件的因素主要有以下几方面。由于某种原因积存了大量的可燃物,包括可燃气体和可燃固体燃料颗粒,如氢气、一氧化碳、煤粉挥发分中碳氢化合物等气体都可能是导致爆炸的可燃气体;积存的可燃物与足够的氧气或空气相混合,形成了爆炸性混合物,并且混合物达到了爆炸极限(表1列出了3种煤粉与空气混合时的爆炸极限);积存的燃料发生了“自热现象”或遇到了明火使得燃料引燃。这3个条件是造成可燃物爆炸的必要因素。
a.挥发分含量。一般说来,含挥发分较高的煤粉易爆炸,含挥发分低的煤粉不易爆炸。这是由于煤粉着火燃烧的开始主要是靠燃烧析出挥发分,挥发分含量高的煤粉容易析出挥发分,而且比较多,能够为煤粉的迅速着火提供足够的能力。根据有关资料介绍,当挥发分小于10%时则无爆炸危险。挥发分大于20%的煤粉,很容易自燃,爆炸的可能性很大。
b.煤粉的粗细。在炉窑中,煤粉的输送是靠气力输送,因此煤粉越细,在细煤粉的周围所吸附聚集的一次风空气或氧气越多,这样就给自燃提供了更优越的条件,从而越容易自燃和爆炸。烟煤的粒度大于0.1min时几乎不会爆炸。综合考虑挥发分和煤粉细度对煤粉着火的影响,对于挥发分高的煤不允许磨得过细。
c.输送煤粉的气体含氧量。含氧的比例越大,爆炸的可能性越大,充足的氧气为混合物的爆炸提供了条件,而在氧浓度低于一定程度时难以发生爆炸。关于煤粉系统含氧量浓度的标准,各个国家都有不同的规定标准,但一般都在15%左右。制粉系统的氧气来源于多种渠道,如干燥风、漏风,输送煤粉的一次风或三次风等。如果煤粉混合物中的含氧量不足,即使存在很强的点燃能,混合物的浓度处于最佳爆炸点,也不可能发生爆炸。
d.煤粉气流混合的温度。混合物的温度升高会减少煤粉颗粒的着火热,加速燃烧的速度,因此温度高易爆炸,低于一定温度则无爆炸危险。煤粉气流混合温度主要指标是指磨煤机出口风温。
c.煤粉沉积。由于设计、安装不当或者在拐弯的地方,煤粉出现现沉积,在氧气存在的情况下,就会发生缓慢氧化形成自燃,最终造成爆炸
二、制粉系统爆炸的原因。
1、过高的制粉系统出口温度,即磨煤机出口的温度过高。
2、磨煤机进煤不畅,落煤管堵塞。
3、管道、阀门。煤粉管道在负荷较低时应仍能保持正常输粉,防止煤粉沉积,一般要求其流速为l6~30m/s。除特殊情况外,输粉管道不允许水平布置。煤粉管道不得有袋形、盲肠及不光滑处,以防煤粉沉积。
4、制粉爆炸主要发生在磨煤机出口粗、细粉分离器两处。其特点是两处煤粉在空气中的浓度变化大,且处在易发生爆炸危险的浓度范围,特别是在磨煤机停运前倒风过程,煤粉浓度极易处在1.2~2kg/m3范围。从事故分析可知,制粉爆炸时,煤粉细度Rgo=18×10-2(过细),大量的煤粉粒度小于0.09mm。
5.制粉系统设备不完好,如吸潮门、锁气器、给煤机使用时间长,漏风点多,大量冷空气进入导致输送煤粉的气体氧含量增加,也是造成制粉系统爆炸的原因之一。
三、制粉系统运行中的防爆措施。
1.?在制粉系统运行时,要严格控制磨煤机出口温度在60-70℃之间运行。
2.?制粉系统联锁保护应准确可靠,每次启炉前、磨煤机大修后均应按规定传动制粉系统联锁保护。
3.?制粉系统各参数指示准确,风量、风压、差压等,如有缺陷,检修及时消除。使运行人员能够准确果断判断磨煤机运行工况。
4.?制粉系统有漏风粉缺陷,及时停止磨煤机运行,检修尽快处理。避免漏粉自燃现象。
5.?热工应定期校对制粉系统风量、温度、风压等表计,确保表计指示准确,如有缺陷及时消除。
6.?除灰专业对石子煤斗排渣应及时,避免石子煤斗冒烟着火。一二期石子煤冲洗系统有缺陷,检修及时消缺。
7.?保证磨煤机消防蒸汽系统可靠备用,异常情况时能够及时投入。
8.?机组升负荷时,先增加磨煤机风量,后增加给煤量,磨煤机风量不低于90km3/h。
9.?制粉系统启动前应用冷风充分吹扫,将磨煤机内部死角积粉吹扫干净,避免磨煤机启动时,积粉爆炸。
10.?制粉系统启动时,磨煤机出口温度在60℃以内启磨,超过70℃严禁制粉系统启动。
11.?制粉系统停运时,开启冷风关断门。逐渐减小给煤机煤量,关小磨煤机热风调门,全部开启磨煤机冷风调门严格
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