火电厂贮煤筒仓防爆和安全运行分析.pdf

第1 3 卷2 0 1 1 年 第8 期 电 力安 全 技 术 S而 火电厂贮煤筒仓防爆和安全运行分析 ． 刘玉超 元宝山发电有限责任公司，内蒙古 赤峰0 2 4 0 7 0 摘要]针对贮煤筒仓的特点，对原煤 仓、煤粉仓的防爆和安全运行进行 了分析、研究，对 防止筒仓、煤粉仓爆燃和 筒仓煤料 自流，提 高筒仓、煤粉仓运行的可靠性具有借鉴意义。 [ 关键词]筒仓；煤粉仓；爆燃；爆炸；自 流；安全 贮煤筒仓是在火力发电厂的输煤、制粉系统中 广泛应用的贮煤设施，其安全性能关系着整个电厂 的安全运行。影响贮煤筒仓安全运行的主要因素是 煤粉爆燃和煤料 自 流，因此火电厂一直将防止贮煤 筒仓煤粉爆燃和煤料自流作为运行管控的重点。 1 贮煤筒仓煤粉爆燃问题 在我国，中间贮仓式制粉系统的贮煤筒仓一般 、 都存有供锅炉在最大蒸发量运行时燃用 2～4 h的 煤粉 ，其量以数百吨计。众所周知，煤粉是一种可 燃粉尘 ，其爆 炸浓度下限值 为 3 5～4 5 a ／ m ，最 大爆炸压力可达 0 ． 3 1 MP a 。筒仓内煤粉爆燃事故 会给人身及设备的安全带来威胁① 煤粉燃烧后， 仓温升高，构成筒仓的钢材在 4 0 0℃以上时强度会 急骤下降，筒仓结构强度也随之下降；② 煤粉自 燃时产生的 C O 、C O 气体会从粉仓或相通管道向 外扩散，可能使人窒息或导致次生火灾；③ 煤粉 爆炸形成的冲击波破坏力较大，除非筒仓结构能承 受此种冲击或筒仓防爆门能起到防爆作用，否则发 生墙倒、顶掀 、次生火灾等灾害几乎不可避免 。 1 9 8 2 年姚孟 电厂及南京热电厂发生筒仓爆炸 事故后 ，原国家水利 电力部生产司、基建司专门联 合发布了 关于煤粉仓及制粉系统防爆措施 ，明 确了贮煤筒仓运行、维护、检修及设计、施工方面 的反事故措施。但是在实际生产中，这些反事故措 施 如停炉空仓制度等 并没有得到有效贯彻执行， 再加上当时技术条件的限制，致使制定的措施并不 完善，因此筒仓着火、爆炸事故仍时有发生。在国 内外现有关于防止贮煤筒仓着火与爆炸研究的基础 上，本文从筒仓爆燃的条件着手，提出有针对性的 治理措施 。 1 ． 1 贮煤简仓煤粉爆燃的条件 可燃物质、氧或氧化剂、点火源是发生燃烧的 三要素；高速、放热化学反应并产生大量气体是化 学爆炸的三要素。煤粉燃烧与煤粉爆炸的区别仅在 于反应速度不同。在密闭容器内，只要参与燃烧的 煤粉量足够多、反应速度足够快 ，煤粉燃烧可以转 变为煤粉爆炸。因此，从安全技术角度来看，防止 煤粉燃烧与爆炸的措施紧密相联。 1 可燃物质与氧化剂。在热风干燥制粉系统 中，风 粉 混合 物 的浓度在 0～ 1 0 0 0 g ／ m 变 化 ， 大多数情况下都处在发生爆炸的下限值以上，易发 生爆炸， 因此需要有效控制风粉混合物浓度。但是， 降低风粉混合物浓度与制粉工艺本身的需要又有一 定的矛盾 。 2 点火源。经验证明，贮煤筒仓燃烧和爆炸 的主要点火源是积粉自燃，此外动火时产生或留下 的火种、静电引发的火花有时也会成为点火源。风 粉混合物的最小点燃能量为可燃气最小点燃能量的 1 0～ 1 0 0 0 倍 。可见，导致煤粉着火的初始能量并 不大。可针对此在设计、施工、运行方面制定相应 措施 ，消灭点火源。 3 结构强度。当贮煤筒仓内风粉混合物爆炸 形成的压力大于其结构强度，或者超出安全阀、防 爆门等防爆装置的泄压能力控制范围时，筒仓结构 会超载损坏，即造成筒仓爆炸。 1 ． 2 对贮煤筒仓现有防爆措施的分析 1 ． 2 ． 1 现有防爆措施 目前，已经发布的有关贮煤筒仓防爆措施 一 一 h eng 圭 cha 左 ny i xi a 垡 n 电力安 全技术 第 l 3 卷 2 0 1 1 年第8 期 的文 件和 标准 主要 有 原 国家 水利 电力 部生 产 司、基建司 1 9 8 3年联合发布的 关于煤粉仓及制 粉系统防爆措施 ，原国家水利电力部 1 9 8 7 年发 布的 关于防止电力生产重大事故的重点要求 ， DL ／ T 5 0 0 0 2 0 0 0 火 力 发 电厂设 计 技 术 规 程 ， D L 5 0 2 7 - 9 3 电力设备典型消防规程和国家电 网公司 2 0 0 0 年 9月发布的 防止电力生产重大事 故的二十五项重点要求 。这些条文和标准从设计、 施工、运行等方面对贮煤筒仓的安全控制提出了要 求。其中，关于设计与施工方面，要求做到筒仓内 壁严密、平整光滑、无积粉死角，壁面倾角不小于 6 0 。 ，壁面交线与水平面的夹角不小于6 5 。 ，壁面交 角成圆弧形，粉仓保温以防内壁结露等；关于运行 方面，要求做到定期降粉、给粉机定期切换，检修 空仓、大修清仓检查，以防止积粉自 燃。此外，还 要求做到增加筒仓温度测点，以监视判别筒仓贮存 煤粉的自燃状况。 1 ． 2 ． 2 实际存在的问题 1 某些筒仓顶板的抗爆能力不足，只有筒仓 防爆门设计抗爆能力的 1 ／ 5～1 ／ 2 ，以致煤粉爆燃 时防爆门未破，顶板已被掀。因此，需要对筒仓顶 板进行加固，提高其抗爆能力。 2 现有的防爆措施中提出，用防爆门的设计 动作压力 暂为 1 0 k P a 作为筒仓设计压力，实践 证 明该值 已明显偏低。 3 缺少合适的方式方法来确认现有筒仓的抗 爆能力以及防爆门的抗爆能力，因此无法判断是否 符合上述文件、标准的要求。 4 在筒仓局部爆燃的情况下，限于自身的布 置条件，防爆门难以保护筒仓免遭损坏。 5 筒仓中的风粉混合物浓度难以控制在安全 范围内。 6 一些电厂消灭点火源的措施不全面、不彻 底，特别是停机空仓等防止积粉自燃的措施难以实 现。这是因为机组调停及事故停用时， 对停炉前能 否将筒仓煤粉烧空以及筒仓内煤粉能贮存多久都难 以预计和确定。 1 ． 2 ． 3 建议采取的防爆措施 为了避免可能出现的贮煤筒仓爆炸事故，必须 加强筒仓惰性化措施的落实，即要有效控制异常隋 况制粉系统内煤粉中氧气及氧化剂的含量。 在制粉系统中，如果有惰性气体或水蒸气的存 一 一 在，会使风粉 昆 合物中的氧气容积比下降，从而降 低风粉混合物发生爆炸的可能性。在机组起动、停 运、断煤和其他工况下，只要制粉系统中氧气的容 积比小于 1 6％，就不会发生煤粉爆炸。因此，当 磨煤机故障跳闸时，应向其中充人惰性气体，并保 留惰性气体直到其温度下降到 6 6℃或燃料卸空； 当筒仓发生着火后，应立即将其隔离并充入惰性气 体，以降低其中氧气的含量。 实际应用时，水蒸气、二氧化碳、氮气都是可 用的惰性气体，但以氮气最佳，因为充入氮气不会 导致煤粉遇潮结块。理论计算表明，要使密闭容器 内的含氧量从 2 1％下降到 l 6％，需充氮气量为容 器体积的2 3 ． 8％。对贮煤筒仓而言，一般充氮气 量在 1 0 0 I I1 以上。此外，还需注意以下几点 1 要为筒仓和制粉系统配置充氮系统，该系 统一端与氮气瓶相连 ， 并带有减压装置和隔绝阀门， 使充氮量能控制或检测； 2 充氮后需要对筒仓和制粉系统的氧含量进 行检测 ，确认是否在 1 6％以下； 3 充氮系统必须相对严密，防止氮气泄漏造 成意外 ； 4 要制订充氮系统的操作、维修、置换等规 程 以及防止人员窒息等的安全作业制度。 2 贮煤简仓煤料自流问题 对贮煤筒仓而言，煤料自流是有害的，应尽量 避免。电厂实际运行经验表明，当筒仓内煤位降低 至筒仓内部锥形体顶部时， 煤料就会出现自流倾向． 而当煤位明显低于锥形体顶部时，煤料就会发生自 流。煤料自流时，如果环式给煤机处于停运状态， 给煤机腔体就会被煤全部堵死，无法启动运行。此 时， 必须通过人工清煤后， 才能使环式给煤机启动。 但是，人工清煤不仅工作量大 ，而且危险性高 ，对 电厂安全生产非常不利。 有效防止筒仓煤料自流的关键在于控制煤位。 应尽量使煤位高于筒仓内锥形体顶部，一旦煤位低 于锥形体顶部时， 则必须调整好筒仓人料与出料的 关系。比如，某电厂正常隋况下始终使筒仓煤位高 于 1 5 i n 即高于锥形体顶部 ，一旦煤位低于 7 m， 即进入空仓受煤状态时，必须保证出I 1 的环式给煤 机在最低负荷下运行， 同时保持筒仓入口的供煤量， 第 l 3 卷 2 0 1 1 年第 8 期 电力安全技 术 hen g生cha ny i xi a 堡 n 瓦斯保护动作的常见原因分析 崔政 西双版 纳供 电局 ，云南 西双版纳 6 6 6 1 0 0 [ 摘要]瓦斯保护是变压器的主要保护，能有效反映变压器的内部故障，在简 要介绍瓦斯保 护的工作原理的基础上，对瓦 斯保护动作的常见原因进行了分析，并提出了变 压器的运行维护要点。 [ 关键词] 瓦斯保护 ；动作原 因；运行维护 气体保护又称为瓦斯保护 ，是油浸式电力变压 器内部故障的主要保护之一。气体继电器是构成瓦 斯保护的主要元件，安装在变压器箱盖与储油柜的 联管上。当变压器内部故障时，瓦斯保护在气体或 在油流作用下接通信号或跳闸回路， 保护装置发出 报警信号，严重时切除变压器 ，达到保护变压器的 目的。如果不能正确使用瓦斯保护或操作不当，则 可能造成变压器损坏 。 1 瓦斯保护工作原理 瓦斯保护是变压器的主要保护，能有效反映变 压器的内部故障。轻瓦斯保护的气体继 电器 由开 口 杯、干簧触点等组成，作用于信号；重瓦斯保护的 气体继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成，作用 于跳闸。变压器正常运行时，气体继电器充满油， 开 口杯浸在油内，处于上浮位置，干簧触点断开。 当变压器 发生 内部故 障时，故障点局部发生高热 ， 引起 附近 的变压器 油膨胀 ，油 内溶解 的空气被逐 出，形成气泡上升，同时油和其他材料在电弧和放 电等的作用下电离而产生气体。如果变压器内部故 障轻微 时， 排 出的气体缓慢上升而进入气体继 电器 ， 使油面下降，开口杯产生以支点为轴的逆时针方向 转动，使干簧触点接通，发出信号。如果变压器内 部故障严重时，将产生大量的气体，使变压器内部 压力 突增 ，形成很大 的油流向油枕方 向冲击。因 油流冲击挡板，挡板克服弹簧的阻力，带动磁铁向 干簧触点方向移动， 使干簧触点接通， 作用于跳闸。 2 瓦斯保护动作的常见原因 2 ． 1 变压器内部故障引起瓦斯保护动作 变压器内部绕组出现短路、绝缘损坏、接触不 良或铁芯发生多点接地等故障时，都将产生大量的 热能，使油分解出可燃气体向油枕方向流去。当油 流速超过气体继电器的整定值时，气体继电器挡板 受到力的充击而动作于断路器跳闸，重瓦斯保护动 作；当气体沿油面上升，聚集在瓦斯继电器内达到 2 5～3 0 mL时， 也可使气体继电器的信号接点接通 ， 发出报警信号 ，轻瓦斯保护动作。 如 ，某 3 5 k V变 电 站 l台 3 5 k V、4 ． 2 MVA 的主变压器轻瓦斯保护动作频繁。色谱分析为裸 使煤位不断上升，直至高于 1 5 m。实践证明，这 种运行方式能够有效防止筒仓煤料自流，避免了环 式给煤机被压死 。 3 结束语 保证贮煤筒仓的安全运行对火电厂具有重要意 义。防止贮煤筒仓煤粉爆燃和煤料自流的相关反措 和设计规程都是根据安全生产的需要提出的 ，但是 由于各电厂的实际情况不同，在生产实践中会有不 同的经验和事故案例。在充分了解电厂燃料特性的 前提下，可以从筒仓设计、安装施工、运行调整、 检修维护等方面进行有针对性的治理， 并通过不断 积累经验，使相关反措和规程更加完善，确保贮煤 筒仓的安全。 收稿 日期 2 0 1 1 0 4 0 8 一 一