某330MW机组磨煤机爆炸紧急停机事故分析及控制策略优化.docxVIP

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某330MW机组磨煤机爆炸紧急停机事故分析及控制策略优化

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摘要：控制策略的优劣直接关呼系统设备运行安全及机组稳定、经济运行，深入了解设备特性及系统工艺，再细化系统和设备控制策略，可减少机组在运行过程中发生事故或防止事故扩大，提高机组运行经济性。本文针对某电厂330MW机组磨煤机爆炸及紧急停机事故原因详细分析，给出杜绝同类事故再发生的防范措施及控制策略优化。磨煤机增加防爆功能和防范措施；CCS增加真假煤判断功能和控制策略优化后，3台机组在整个带负荷试运和168小时试运过程中均稳定、安全运行，同时也为新建机组CCS控制策略及业主对给煤设备的技术要求提供依据。

关键词：制粉系统；故障分析；控制优化

1锅炉及制粉系统简介

国外某电厂3×330MW燃煤机组锅炉为亚临界参数、一次中间再热、固态排渣、单炉膛平衡通风、露天布置、全悬吊、自然循环、单锅筒锅炉。设计煤种为印尼褐煤，其煤质特性见表1。采用中速磨正压直吹制粉系统，配备6台中速磨煤机和6台皮带式给煤机。燃烧器前后墙布置，采用对冲燃烧方式，并配置有双调风DRB-XCL型旋流燃烧器。

锅炉满负荷运行时制粉系统为5台磨煤机运行，锅炉启动系统不设微油及等离子点火，直接采用大油枪点火启动方式，启动油枪共设24支，每台磨煤机对应4支。燃用油为HSD油，燃油特性见表2。

3事故现象

3.1磨煤机停运期间爆炸

在1号机组整套启动试运过程中，升负荷速率大于4MW时，锅炉过热器出口蒸汽温度波动较大，最大可达±30℃，不能满足机组快速升负荷要求及AGC要求，特别在低负荷阶段升负荷特别困难，影响机组安全运行。

机组正常投运后，将前墙下层磨煤机切至前墙中层磨煤机运行，改变磨煤机运行方式来改善蒸汽参数。切换正常后，发现前墙中层磨煤机的分离器出口漏粉严重，再把前墙中层磨煤机切至后墙中层磨煤机运行，正常停运前墙中层磨煤机，处理漏点后备用。机组运行4个小时后，前墙中层在备用状态的磨煤机发生爆炸，造成给煤机落煤管、给煤端盖、给煤机平台控制箱及磨煤机防爆门严重损坏，造成经济损失约13万人民币。

3.2给煤机系统故障机组紧急打闸停机

给煤机控制系统故障前，机组负荷330MW，CCS控制方式下运行，C给煤机煤量信号突然消失且输出非坏质量信号，为维持机组当前目标负荷运行，CCS自动控制逻辑将C给煤机的给煤量平均分配在运行的其它四台给煤机，导致磨煤机出力超限。为减少给煤机的给煤量，降低磨煤机出力，运行人员投入C层2支大油枪（单支油枪出力为2.2t/h），投入油枪1分钟后，锅炉主蒸汽压力超限，PCV阀动作，调试人员命令运行人员退出油枪。由于PCV阀动作后，排泄蒸汽量突然增大，导致主汽温度快速下降，因此，将机组CCS控制方式切为基本控制方式，并快速降负荷至290MW。C给煤机断煤信号发出1分钟后保护动作，给煤机跳闸，联锁关闭给煤机入口电动插板门和给煤机出口气动插板门。经就地检查发现C给煤机实际并未断煤，给煤机断煤信号属于误发，由于C给煤机断煤信号误发后CCS自动将C给煤机的给煤量平均分配给其它在运行的4台给煤机，且运行人员投入了两支油枪，进入炉内的实际燃料量瞬间超过了目标负荷所需的燃料量，炉内热负荷急剧上升、蒸发量迅速增大导致主蒸汽压力超限，PCV阀动作。C给煤机跳闸后进入炉内的实际燃料量迅速减少，且PCV阀动作后蒸汽流量增大，在双重极端工况的作用下，主蒸汽温度突降至汽机安全运行所规定的蒸汽温度值，汽机紧急打闸，锅炉MFT，机组停运。

4事故分析及控制优化

4.1磨煤机爆炸事故原因分析、防爆措施及控制优化

4.1.1磨煤机爆炸事故原因分析

磨煤机爆炸事故发生后，从磨煤机入口温度、磨煤机内部CO浓度以及磨煤机停运时间的历史数据分析发现，磨煤机刚停运后，磨煤机出口温度为60℃，CO浓度为8%。停运4个小时后，磨煤机出口温度为92℃，CO浓度为71.9%。磨煤机温度和CO浓度随时间变化如图2所示。从图2可以看出，在磨煤机停运30分钟后，内部可燃气体浓度已达到爆炸浓度（12.5%）。

式中：

Vn-时间段的积累浓度，ml,n（1、2、3…）其中1、2、3…分别代表30、60、90min…；

m-煤的质量（g）；

t-反应时间（min）。

在80℃环境下通过生成CO的速率以1.73×10-4/mL.（g.min）-1计算，假设磨煤机内部存1t煤，计算出4小时磨煤机内部的CO浓度的值为83.04%，无论从表计读数据还是计算值，磨煤机内部CO可燃气已达到爆炸条件。

②、由于燃用褐煤，防止可燃气体在磨煤机内部聚积，磨煤机停运后投入消防蒸汽将磨煤机内存在的可燃气体吹进炉膛，但辅汽至磨煤机本体的消防管道较长，投入时蒸汽带水，而磨煤机停运后石子煤未及时排出，煤水混合在一定条