摘要：制粉系统是燃煤电厂锅炉侧非常重要的辅助系统，其运行的安全可靠性对于机组整体运行安全及效率都会有直接的影响。分析了当前电厂制粉系统发生爆炸的主要原因，同时提出了几点有效的防爆措施。
关键词：制粉系统；爆炸原因；防爆措施
制粉系统爆炸主要指的是煤粉爆炸，这是一种特殊燃烧现象，空气中分散的煤粉浓度达到爆炸危险范围的情况下，只要接触足够的着火源，就会导致煤粉燃烧，然后快速蔓延传播，不仅燃烧比较剧烈，而且很难控制，这个时候系统火源处压力会快速升高，进而导致整套制粉系统爆炸。一旦电厂制粉系统爆炸，会严重影响整个机组的运行安全，每个部位出现爆炸的概率并不一样，容易沉积煤粉的部位最容易发生爆炸。制粉系统在停止运行期间，假如没有及时抽净管内残存的煤粉，慢慢地就可能出现自燃反应，系统启动的过程中如果有热风通过会使自然煤粉飘起来，一旦温度达到某种程度就会发生爆炸。煤和煤粉容易沉积的部位是电厂制粉系统最容易发生爆炸事故的位置，因为制粉系统处于一种封闭环境，因此磨煤机人口积煤、排粉风机进口热风管、细粉分离器人口、粗粉分离器等部位都容易导致制粉系统爆炸。
一、电厂制粉系统的防爆措施
1.1基本的防爆设计要求
设计电厂制粉系统防爆措施的过程中一定要严格按照爆炸烈度等级、煤粉云最大爆炸烈度指数来明确爆炸等级、煤粉爆炸性指数等相关规定要求进行设计。对于制粉系统防爆设计而言，应该严格遵守以下几方面原则：1)及时采取有效的措施尽可能降低发生爆炸的风险。2)最大限度地缩小爆炸波及范围，尽可能减少损失。3)积极采用经济合理、技术相对成熟的措施来防爆。4)结合煤质的系统特点、机组以及煤质特性等各方面采用针对性的防爆措施。5)一定要便于系统安装、运行以及维护。一旦制粉系统得到确定后，应该结合设备、系统、煤质等各方面情况进行防爆设计，可以采用一种设计方式，也可以采用几种组合的方式。确保系统在启动、切换、正常运行以及停运等每一种工作状况下都处在一种隋性气氛下。运行的时候，一定要严格根据相应的标准要求来控制磨煤机出口温度。设备以及其他的部件也应该根据抗爆炸压力冲击或者抗爆炸压力进行设计。安装爆炸泄压装置的过程中，应该根据减低后最大爆炸压力来设计设备以及其他部件。
1.2防爆设计的相关注意事项
防爆设计的过程中，应该尽可能避开某些不利因素，具体而言应该注意以下几点问题：1)储存、输送煤的过程中，常常会有自燃的风险，而且随着进入煤粒间空间的增加以及煤粉温度的不断升高，原煤自燃风险也会不断增加。2)随着研磨慢慢变细，含氧量、温度的不断增加，加上水分不断减少，煤粉自然的风险会逐渐加大，相反的话就会减小。3)无烟煤制粉系统中的部件、设备可以不需要采用防爆措施，但是其他的煤种都应该采取相应的防爆措施。除了无烟煤这种挥发含量相对较低外，空气中悬浮的煤粉都可能混杂具有一定爆炸危险的混合物，一旦接触到点火源的话，可能就会在制粉系统、输煤系统中发生爆炸。最容易发生爆炸的是气粉混合物中颗粒尺寸不足0．02mm的煤粉，提高其温度，或者减少煤粉灰分或者水分都可能会增加气粉混合物爆炸危险。4)沉积煤粉碰到吸烟、电火花、焊接等明火或者阴燃的话，或者在输送过程中碰到燃烧灶的话都可能直接导致气粉混合物爆炸。制粉系统介质应该设计成只允许单向流动，也就是说从干燥剂、燃料的入口流向排出口。5)所有制粉系统元件一般都是在存在爆炸危险的煤粉浓度范围内工作，制粉系统的部件、设备都应该选用具有良好耐燃性能的材料。制粉系统风道、烟道的观察孔、手孔以及人孔中都应该安装闭锁装置，避免在爆炸或者运行的时候打开。装设防爆门的管道、设备以及围包体设计支撑结构设计以及强度设计的过程中，其外部荷载应该也将防爆门动作的最大反坐力考虑进去。
6)因为水蒸气含量、惰性气体含量增加而使制粉系统介质中氧含量减少的情况下，可以降低制粉系统爆炸风险。根据惰性气粉设计系统的相关要求，系统停运、启动、正常运行以及切换等不同工况下氧体积份额的最高允许值都应该不能超过相关规定值。7)防爆门的开口方向应朝向空旷处，并留有安全距离，防止防爆门动作后炙热的煤粉气流造成人身伤害和其它重要设备损坏。如华中地区某厂，2013年4月23日4号锅炉由于煤粘结造成一台磨煤机落煤管堵塞，当班运行人员没有及时发现处理，造成制粉系统爆炸，防爆门动作后燃烧的煤粉气流直接喷向电缆槽架，引起大量的动力电缆和控制电缆烧损，机组非计划停运，产生了严重的二次损失。
1.3防爆辅助系统
密封系统、惰化系统、冷却系统、清扫系统、灭火系统以及消防系统等都属于防爆辅助系统。其中密封系统主要密封设备以及阀类装置，防止煤粉进入到大气中而引发爆炸，也避免煤粉在阀类和设备缝隙中停留而导致自燃。惰化系统主要指的是各种工况下惰化制粉系统，尽可能减少制粉系统爆炸风险，一般采用蒸汽。冷却系统指的是具有较高自燃倾向、较高挥发性的褐煤、烟煤选用中速磨煤机的过程中可以选用具有冷却性能的磨煤机，而且应该配置相应的冷却系统。清扫系统主要是指制粉系统暂停运行的时候，吹扫系统的送风管道以及其他部件。除了无烟煤外所有煤种都应该安装灭火系统，灭火介质不宜用水，应该采用蒸汽并与惰化系统合并，以简化设计。消防系统应该采用自动装置，在防爆门动作后迅速自动投入足够的消防水量，确保不发生火灾，控制事故范围。
二、当前制粉系统发生爆炸的主要原因
电厂制粉系统在实际运行的过程中，磨煤机出口风温度太高的话，煤粉颗粒的点燃能会减少，高温状态会将煤粉中的挥发成分释放出来，过早燃烧煤粉而使制粉系统爆炸。煤潮湿的话，原煤仓下煤斗以及落煤管内壁中很容易粘结煤，如果长时间不进行清理的话极易由于煤粘结增厚而堵塞，进而导致磨煤机无法顺畅进煤，严重的话可能会断煤，也有可能导致煤机出力不足。这种时候，假如没有将风量及时进行调整，磨煤机出口风温会在短时间内快速升高，进而导致爆炸。对于负压式制粉系统，如果相关设备出现缺陷，比如锁气器、吸潮门以及给煤机等设备由于长期运行而出现很多漏风点，进而漏人大量冷空气，这样也会增加输送煤粉的一次风氧含量，最后发生爆炸。其次，有的设计方案并没有严格根据相应的技术规程要求来执行，比如煤粉管道布置存在诸多不合理之处、仓内凹凸不平等原因导致煤粉很容易沉积。制粉系统频繁的启停，会使热风门出现磨损，热风门就会出现热风内漏现象，使得磨煤机内沉积的煤发生自燃，当磨煤机重新启动运行的时候就会导致制粉系统发生爆炸。另外，防爆门设计不合理也容易导致制粉系统出现爆炸。很多老式防爆门结构设计存在缺陷，设计面积比较小很难快速导出煤粉爆炸气流，制粉系统内压力过高造成风道、膨胀节等薄弱部件损坏。如果系统维护管理工作没有做到位的情况下也会导致制粉系统发生爆炸。制粉系统在实际运行的时候，假如没有严格控制磨煤机出口的风温，很容易频繁出现超温现象，一旦磨煤机运行工况有所改变的情况下，假如没有及时、合理控制出口风温，极易使得磨煤机出口温度高出极限温度使煤粉爆炸。
结语：
为了确保燃煤锅炉机组的安全、正常运行，应该做好电厂制粉系统的防爆设计，同时尽可能提高运行操作水平，消除制粉系统运行过程中爆炸、自燃等安全隐患，提高制粉系统运行的安全可靠性。
参考文献：
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