（大唐长春第二热电有限责任公司 130000）
摘要：烟煤制粉系统在大比例掺烧褐煤时的制粉系统爆破问题已成为日下煤电企业谋求降低供电燃煤成本面临的最大安全隐患，如何降低掺烧过程中的制粉系统爆破几率，分析解决掺烧过程中的爆破因素成为了煤电企业保证安全生产的重要课题，本文从理论分析入手，对煤种的特性以及制粉系统的运行特点进行分析，总结出制粉系统爆破的因素，结合制粉系统的掺烧工况，可有效降低制粉系统的爆破几率。
关键词：褐煤；烟煤；制粉系统爆破
1.引言
随着近年来国内煤炭市场出现的价格转变及火电企业面临的企业生存压力的不断增加，大部分煤电企业开始从原有的烟煤供煤模式逐渐向热值低且经济的褐煤供煤方式转换，初期都是以少量掺烧褐煤的形式根据锅炉的适应程度逐渐增加褐煤掺烧比例从而大幅度降低企业用煤成本的模式，但很多锅炉都因为制粉系统掺烧了褐煤而出现的不同程度的爆破事件，也给锅炉的安全稳定运行带来了较大的安全隐患。而出现这一普遍情况的原因并不是因为褐煤在制粉系统内的磨制过程存在较大的爆破隐患，而是在制粉系统内部，煤种由烟煤向褐煤切换煤种的过程中，存在重大的安全隐患，下面就中储式球磨机制粉系统对烟煤、褐煤参烧供煤方式下制粉系统发生爆破的原因进行一次原则性浅析。要分析爆破原因就应对褐煤、烟煤这两种煤的特性做一个简要的说明。
2.煤种的特性
褐煤：又名柴煤，是煤化程度最低的煤种，它是泥炭沉积后经脱水，压实转变为有机生物岩的初期产物，因其表面呈褐色或暗褐色而得名。褐煤大多数无光泽，真密度在1.10-1.14g/cm ³之间，水分高达30%-60%，热值低（原煤2700Kcal/kg左右），燃点低，不粘结，易风化变质，含原声腐殖酸，含养高，化学反应性强，热稳定性差，且有低硫，低磷，高挥发分，高灰熔点的“两高两低”显著特点，是火力发电厂的主要燃料选择。含水分高式褐煤的重要特征之一，其水分主要由三部分组成：植物经成煤过程和成煤作用后残留、保存下来的水分，主要存在于褐煤毛细孔中，称为内在水分（结合水），这部分水主要反应煤化程度的深浅，煤化程度越深，水分越少。
煤在开采和运输的过程中，由外部环境吸收或向环境释放部分水分后保留在煤表面游离状态的水，通常称为外在水分（非结合水）。在制粉过程中，脱去褐煤的外在水分相对容易，脱去褐煤的内在水分及内部结晶水比较困难，在中储式之分系统的生产过程中很难除去内在水分。化学反应性强是褐煤的另一重要特征，这使其非常容易自燃。因褐煤空隙率较高，含氧量较高，一般为15%-30%，是一种化学活性较强的煤种，与氧气接触就会发生氧化升温现象，温度越高氧化反应速度越快，当温度升高到某一值时，无论在井下还是在地表都会发生自燃，其升温过程为先缓后急的过程20℃—35℃需要一个月的时间，35℃¬—60℃需要3—5天，60℃—284℃需要时间不超过24小时，因此褐煤的存储非常重要，储存超2个月易发生着火自燃，堆放高度不应超过两米。因褐煤的热值偏低，价格便宜，在进过干燥后直接作为大型火电厂的动力用煤还是比较简单易行，经济效益不错的煤种。
烟煤：烟煤是一种相对软的煤，包含类似焦油的沥青物质。质量优于褐煤但低于无烟煤。一般为褐色，有的为暗褐色，经常有亮-暗相间的材质。煤化程度高于褐煤而低于无烟煤。包括长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤等。呈灰黑至黑色，具沥青光泽至金刚光泽，通常有条带状结构 ，不含原生腐殖酸。挥发分为10%～40% ，一般随煤化程度增高而降低。碳含量为76%～92%，发热量较高，热值为2.71～3.72万焦/千克。
一般为粒状、小块状，也有粉状的，多呈黑色而有光泽，质地细致，含挥发分30%以上，燃点不太高，较易点燃；含碳量与发热量较高，燃烧时上火快，火焰长，有大量黑烟，燃烧时间较长；大多数烟煤有粘性，燃烧时易结渣。大部分烟煤具有粘结性，燃烧时火焰高而有烟，故名烟煤。
3.制粉系统的工作流程
上述两个煤种的基本特性简单的介绍到这里，下面要简述一下的是中储式制粉系统的制粉过程。煤场原煤通过皮带式输煤机→原煤斗→给煤机→磨煤机→粗粉分离器→细粉分离器→煤粉仓→给粉机→通过一次风带入炉膛燃烧。在这个煤粉磨制过程中就会存在制粉系统爆炸的风险，那么，煤粉为什么会爆炸？
4.煤粉爆炸的因素
煤粉与原煤相比具有较大的表面积，输送煤粉的介质通常使用热空气，当煤粉与空气中氧接触时，会产生氧化，使温度升高，随着温度升高又会加速氧化的进行。如果散热条件好，氧化产生的热量能被顺利带走，则不会发生自燃或爆炸；如果由于煤粉堆积产生的热量堆积而无法带走，温度会逐渐上涨，煤粉和空气混合成雾状，当这种雾状的气粉混合物达到一定的温度和浓度时，一旦遇到明火就会突然着火，造成煤粉的爆炸。爆炸所产生的压力可达0．25～0．35MPa，对容器产生冲击，击破防爆门，严重时会损坏设备，甚至会引起火灾。所以，煤粉爆炸的条件有以下几条：1具有一定的煤粉浓度（浓度会随着给没量及风量的变化而变化，不易控制）；2具有足够的氧（氧量主要由磨制煤粉所需的干燥风提供及制粉系统的漏风）；3具有一定的温度（由干燥热风及炉烟风和温风、冷风控制，容易控制）4一个受限制空间（制粉系统内部密闭空间，由设备结构决定，不可调整）5明火（原煤中携带的火源及易燃易爆物品，制粉系统内部因管道结构长期积煤挂蜡氧化自燃等）。当以上条件全部同时满足时，煤粉会发生爆炸，缺少任一条件不会发生爆炸，这也就给我们指明了有效防止制粉系统爆炸的措施方向。通过以上陈述，我们可以针对性的对制粉系统的爆炸做出分析，就现有烟煤与褐煤混烧的中储式制粉系统的爆破问题，我们有如下分析：
煤种发生变化时即烟煤制粉改供褐煤，在磨煤机入口处易形成漂浮物，但不具有粘性，但水分偏高，密闭的制粉系统内水分很难被带走，为保证制粉系统的干燥出力，需要降低给煤量增加热风量提高磨煤机出口温度。在制粉系统内部，容易达到270℃且容易挂蜡的部位主要是磨煤机入口及出口，导致磨煤机入口积煤自燃，这就为煤粉爆炸提供了明火，而在制粉系统启停过程中煤粉的浓度是由浓变淡的，无法躲避爆炸的极限浓度，而爆炸需要的氧量在整个制粉过程中是相对充足的，而爆炸所需的温度是可以通过调整通风温度控制的，但是在积煤积粉自燃的局部温度会达到爆炸所需温度，在制粉系统内部有限的空间内，满足了以上明火，充足的氧量，温度，及有限空间内，当浓度达到极限浓度时，制粉系统极易放生爆破。
总结
以上原因分析只是原则性分析，通过分析可以清晰的了解褐煤、烟煤混烧过程中制粉系统存在的爆破隐患点，能够为做出有效的防爆措施提供有力的理论支撑，为现有燃用烟煤锅炉掺烧褐煤的防爆工作提供指导方向。
参考文献
[1]荣銮恩.《电站锅炉原理》[M] 北京：中国电力出版社，1997：114-115； DL/T5145-2002，火力发电厂制粉系统设计计算基数规定[S]；
[2]马金凤，吴景兴，等，中贮式制粉系统锅炉参烧褐煤技术的研究[J]，动力工程，2008（2）:15—18；
作者简介
王君鹤（1984—），男，本科，工程师，在大唐吉林长春第二热电有限公司发电管理部运行从事运行工作。