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【摘要】本人于2012年3月至2013年4月外派至印尼巴齐丹项目部，从事该电厂2×315MW燃煤机组调试运营工作。调试期间针对2012年8月13日#1锅炉制粉系统爆炸引起MFT事故进行分析、总结。制粉系统是火力发电厂燃煤锅炉的主要运行系统之一，现代大型电厂对制粉系统的要求越来越高，其运行的安全可靠性和经济性直接影响到锅炉机组的安全可靠性和经济性。制粉系统发生爆炸既造成设备严重损坏，增加了检修人员的劳动强度和维护费用，又严重威胁人身及电厂生产的安全，还对生产环境造成嚴重污染。因此，了解电厂发生制粉系统爆炸的起因并提出合理的防范措施加以控制是至关重要的。
【关键词】调试；制粉系统；爆炸；MFT；控制
1.制粉系统爆炸机理
燃烧是发热与发光的高速化学反应，是可燃元素与氧的化合过程。爆炸是一种特殊的燃烧过程，由于这一更急剧的化学反应所放出的热量加热生成的产物，而使压力上升比正常燃烧要快得多，所以爆炸是一种压力急剧上升的燃烧过程，它与正常燃烧的区别就是伴随着压力的上升。
制粉系统爆炸就是煤粉的爆炸，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要快得多，这就是煤粉的爆炸。
当制粉系统内爆炸时，具体表现为：检查门处有火星，管壁温度异常升高，煤粉温度异常升高，制粉系统负压突然变为正压，爆炸时有响声，从系统不严密处向外冒黑烟，防爆门鼓起或损坏，炉膛内负压变正压，燃烧火焰发暗，严重时可能出现火焰跳动或灭火。
（1）爆炸条件
对于可燃性粉尘，在空气中的浓度很低或很高时，一般是不会发生爆炸的。既然爆炸是一种特殊燃烧，那么爆炸过程中氧是不可缺少的，因为只有充足的氧才有可能发生连续的燃烧。但是可燃粉尘要发生爆炸只有粉尘浓度和氧是不够的，还需要有足够的点燃能，只有这三个条件同时具备才有可能发生爆炸。这三个条件并不是孤立的，它们是互相联系的。
（2）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。这里可以把煤粉的爆炸当成可燃性粉尘的爆炸来进行研究，严格说来，它不仅只是粉尘的爆炸，确切地说是可燃性混合物的爆炸。在煤的磨制过程中，煤中的高挥发性混合物（CH4、H2等）的析出（析出的多少，因煤质而异，Vdaf愈高，析出的就愈高），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E0=E1（C/E2-1）2可以看出燃煤中可燃性气体对煤粉下限爆炸的影响。（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，并从公式中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，只要掺人少量可燃性气体，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。
2.制粉系统爆炸分析
2.1 运行机组设备综述及事故时运行状态
印尼Pacitan2×315MW燃煤电站项目锅炉为东方锅炉厂生产的DG1025/18.3—II13型锅炉为亚临界参数、四角切圆燃烧方式、自然循环汽包炉、单炉膛п型布置、一次再热、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、炉顶带金属防雨罩，燃用次烟煤或褐煤。
制粉系统采用5台（GM-BSC）耐压式给煤机，5套HP963型中速磨煤机、直吹式冷一次风机系统，MCR工况下4套运行，1套备用。
当时#1机组负荷260MW，A、B引风机，A、B送风机，A、B一次风机及B、C、D、E磨煤机运行。
2.2 事故前后过程描述
23：13调试要求启动B磨煤机运行、停A磨煤机；23：18停A磨煤机，此时磨煤机电流为35A，出口温度为62℃，当时A磨煤机冷风调节门有故障没开度显示且远方不能操作（白班已通知调试及安装人员）；23：30A磨煤机出口温度升至65℃，调试要求投入消防蒸汽，消防蒸汽门有故障无法开启，告知调试人员及安装人员，就地操作机械紧。调试人要求开A磨煤机冷风调节门，运行人员及调试人员均到就地手动操作后确认此门在开位，但没见有风量，A磨煤机出口温度仍然有缓慢上升应的趋势，怀疑可能是热风门关不严漏热风量大造成，调试人员要求安装人员处理，调试人员去现场检查处理；00：37此时A磨煤机出口温度为93℃，风量突然增大，接着听到一声响后锅炉MFT，汽机跳闸，电气解列，厂用电自投成功，MFT首出为火检冷却风失去，按紧急停炉事故处理。
2.3 事故原因
锅炉MFT动作的原因：
A磨煤机积粉升温引起爆燃引起火检风机的控制电源回路短烧断控制保险导致风机跳闸、备用风机也无法自启，失去火检冷却风造成锅炉MFT。
A磨煤机爆燃的原因：
（1）停A磨煤机前对磨内的煤粉没有充分地抽完致使磨内有积煤粉。
（2）A磨煤机热风隔绝门及调节门在全关时漏风严重，大量的高温空气进入磨煤机，使磨内温度不断上升。 （3）A磨煤机的冷风调节挡板有故障（无法远操且DCS无位置反馈信号）且就地无刻度标记、无开/关方向指示、机械连杆的开关位置也无法参考（5台磨的开关的状态不统一），增加了操控难度，使磨煤机没有得到及时的冷却。
（4）A磨煤机的消防蒸汽门失灵也无法使磨煤机得到及时的降温。
（5）锅炉所燃煤种的挥发份比较高增大了爆燃机率，且现场没有人能确定所燃煤种的挥发份具体是多少，导致运行调整无参考依据，只能按调试的要求控制。
3.制粉系统爆炸的控制措施
经事故分析后提出如下防范措施：
（1）停磨煤机时，应关闭给煤机进口闸门，给煤机皮带上的煤走空，同时减少热风量，增加冷风量，适当延长磨煤机空载时间至电流不会再下降（大概25A左右），此时磨煤机内积粉应该吹干净，并将磨煤机出口温度控制比较低时才停磨煤机。
（2）磨煤机消防蒸汽系统应完好，保证随时可用。定期试验其灵活性，开启磨煤机消防蒸汽门前疏水门，要有蒸汽外冒，保证蒸汽供到消防蒸汽门前，以备急用。
（3）组织有关人员对磨煤机的冷、热风挡板及闸板进行调整，使其实际全关与DCS上的全关一致，减少漏风量，完善现场机械开关方向指示，统一5台磨各风门连杆安装方向。
（4）运行发现设备缺陷时应及时安排处理，对生产场所的积粉及时清理。
（5）在下雨天气、及燃用高挥发份煤种时，特别加强对制粉系统监视、巡视，做好防止煤粉爆燃的事故预想。
（6）完善煤种化验，及时通知运行所燃煤种挥发份，运行根据煤份挥发份高低控制磨煤机出口温度，并做好防止爆炸的事故预想。
4.结束语
为确保制粉系统的安全运行，可靠地把燃烧所需要的、细度和干燥程度均符合要求的合格煤粉送入锅炉中燃烧，应严格控制制粉系统的事故发生，尤其是爆炸事故的发生。那就要從煤的质量上控制好，在结构上改造好，并从基本措施上预防好，从各个环节做好预防，消除隐患。经理论分析和实际经验验证，对于易燃易爆煤种，通过从设计上和运行调整中采取一定的措施，是可以克服不利因素，防止制粉系统由于自燃而产生爆炸事故的。
参考文献
[1]印尼巴齐丹项目锅炉设计手册[S].东方锅炉厂.
[2]巴齐丹锅炉维护手册[S].东方锅炉厂.
[3]《Pacitan 2×315MW Boiler general description》SHAANXI NORTHWEST POWER GENERATION CO.LTD.
【关键词】调试；制粉系统；爆炸；MFT；控制
1.制粉系统爆炸机理
燃烧是发热与发光的高速化学反应，是可燃元素与氧的化合过程。爆炸是一种特殊的燃烧过程，由于这一更急剧的化学反应所放出的热量加热生成的产物，而使压力上升比正常燃烧要快得多，所以爆炸是一种压力急剧上升的燃烧过程，它与正常燃烧的区别就是伴随着压力的上升。
制粉系统爆炸就是煤粉的爆炸，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要快得多，这就是煤粉的爆炸。
当制粉系统内爆炸时，具体表现为：检查门处有火星，管壁温度异常升高，煤粉温度异常升高，制粉系统负压突然变为正压，爆炸时有响声，从系统不严密处向外冒黑烟，防爆门鼓起或损坏，炉膛内负压变正压，燃烧火焰发暗，严重时可能出现火焰跳动或灭火。
（1）爆炸条件
对于可燃性粉尘，在空气中的浓度很低或很高时，一般是不会发生爆炸的。既然爆炸是一种特殊燃烧，那么爆炸过程中氧是不可缺少的，因为只有充足的氧才有可能发生连续的燃烧。但是可燃粉尘要发生爆炸只有粉尘浓度和氧是不够的，还需要有足够的点燃能，只有这三个条件同时具备才有可能发生爆炸。这三个条件并不是孤立的，它们是互相联系的。
（2）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。这里可以把煤粉的爆炸当成可燃性粉尘的爆炸来进行研究，严格说来，它不仅只是粉尘的爆炸，确切地说是可燃性混合物的爆炸。在煤的磨制过程中，煤中的高挥发性混合物（CH4、H2等）的析出（析出的多少，因煤质而异，Vdaf愈高，析出的就愈高），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E0=E1（C/E2-1）2可以看出燃煤中可燃性气体对煤粉下限爆炸的影响。（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，并从公式中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，只要掺人少量可燃性气体，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。
2.制粉系统爆炸分析
2.1 运行机组设备综述及事故时运行状态
印尼Pacitan2×315MW燃煤电站项目锅炉为东方锅炉厂生产的DG1025/18.3—II13型锅炉为亚临界参数、四角切圆燃烧方式、自然循环汽包炉、单炉膛п型布置、一次再热、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、炉顶带金属防雨罩，燃用次烟煤或褐煤。
制粉系统采用5台（GM-BSC）耐压式给煤机，5套HP963型中速磨煤机、直吹式冷一次风机系统，MCR工况下4套运行，1套备用。
当时#1机组负荷260MW，A、B引风机，A、B送风机，A、B一次风机及B、C、D、E磨煤机运行。
2.2 事故前后过程描述
23：13调试要求启动B磨煤机运行、停A磨煤机；23：18停A磨煤机，此时磨煤机电流为35A，出口温度为62℃，当时A磨煤机冷风调节门有故障没开度显示且远方不能操作（白班已通知调试及安装人员）；23：30A磨煤机出口温度升至65℃，调试要求投入消防蒸汽，消防蒸汽门有故障无法开启，告知调试人员及安装人员，就地操作机械紧。调试人要求开A磨煤机冷风调节门，运行人员及调试人员均到就地手动操作后确认此门在开位，但没见有风量，A磨煤机出口温度仍然有缓慢上升应的趋势，怀疑可能是热风门关不严漏热风量大造成，调试人员要求安装人员处理，调试人员去现场检查处理；00：37此时A磨煤机出口温度为93℃，风量突然增大，接着听到一声响后锅炉MFT，汽机跳闸，电气解列，厂用电自投成功，MFT首出为火检冷却风失去，按紧急停炉事故处理。
2.3 事故原因
锅炉MFT动作的原因：
A磨煤机积粉升温引起爆燃引起火检风机的控制电源回路短烧断控制保险导致风机跳闸、备用风机也无法自启，失去火检冷却风造成锅炉MFT。
A磨煤机爆燃的原因：
（1）停A磨煤机前对磨内的煤粉没有充分地抽完致使磨内有积煤粉。
（2）A磨煤机热风隔绝门及调节门在全关时漏风严重，大量的高温空气进入磨煤机，使磨内温度不断上升。 （3）A磨煤机的冷风调节挡板有故障（无法远操且DCS无位置反馈信号）且就地无刻度标记、无开/关方向指示、机械连杆的开关位置也无法参考（5台磨的开关的状态不统一），增加了操控难度，使磨煤机没有得到及时的冷却。
（4）A磨煤机的消防蒸汽门失灵也无法使磨煤机得到及时的降温。
（5）锅炉所燃煤种的挥发份比较高增大了爆燃机率，且现场没有人能确定所燃煤种的挥发份具体是多少，导致运行调整无参考依据，只能按调试的要求控制。
3.制粉系统爆炸的控制措施
经事故分析后提出如下防范措施：
（1）停磨煤机时，应关闭给煤机进口闸门，给煤机皮带上的煤走空，同时减少热风量，增加冷风量，适当延长磨煤机空载时间至电流不会再下降（大概25A左右），此时磨煤机内积粉应该吹干净，并将磨煤机出口温度控制比较低时才停磨煤机。
（2）磨煤机消防蒸汽系统应完好，保证随时可用。定期试验其灵活性，开启磨煤机消防蒸汽门前疏水门，要有蒸汽外冒，保证蒸汽供到消防蒸汽门前，以备急用。
（3）组织有关人员对磨煤机的冷、热风挡板及闸板进行调整，使其实际全关与DCS上的全关一致，减少漏风量，完善现场机械开关方向指示，统一5台磨各风门连杆安装方向。
（4）运行发现设备缺陷时应及时安排处理，对生产场所的积粉及时清理。
（5）在下雨天气、及燃用高挥发份煤种时，特别加强对制粉系统监视、巡视，做好防止煤粉爆燃的事故预想。
（6）完善煤种化验，及时通知运行所燃煤种挥发份，运行根据煤份挥发份高低控制磨煤机出口温度，并做好防止爆炸的事故预想。
4.结束语
为确保制粉系统的安全运行，可靠地把燃烧所需要的、细度和干燥程度均符合要求的合格煤粉送入锅炉中燃烧，应严格控制制粉系统的事故发生，尤其是爆炸事故的发生。那就要從煤的质量上控制好，在结构上改造好，并从基本措施上预防好，从各个环节做好预防，消除隐患。经理论分析和实际经验验证，对于易燃易爆煤种，通过从设计上和运行调整中采取一定的措施，是可以克服不利因素，防止制粉系统由于自燃而产生爆炸事故的。
参考文献
[1]印尼巴齐丹项目锅炉设计手册[S].东方锅炉厂.
[2]巴齐丹锅炉维护手册[S].东方锅炉厂.
[3]《Pacitan 2×315MW Boiler general description》SHAANXI NORTHWEST POWER GENERATION CO.LTD.