HP型磨煤机着火事故原因分析

□ 蒋理想

上海电气上重碾磨特装设备有限公司 上海 200245

1 事故背景

由于HP型磨煤机借助具有一定温度的干燥介质将原煤研磨为合格的煤粉，而所碾磨的煤粉本身又具有燃烧特性，因此HP型磨煤机的着火和灭火问题特别为用户所关心[1-2]。在实际运行过程中，由于操作人员不当操作[3]、煤粉管道堵煤、系统在不稳定工况下连续运行等原因，常常造成HP型磨煤机着火。可见，及时发现HP型磨煤机着火，采取正确的灭火措施，并分析HP型磨煤机着火的原因就显得非常重要。受现场环境、燃用煤种、工况等诸多因素影响，HP型磨煤机着火的原因不尽相同，笔者以国外某电厂1×600 MW燃煤电站工程试运行期间HP型磨煤机的一次着火为案例，归纳HP型磨煤机着火原因的分析思路，以及预防着火的措施。

2 HP型磨煤机着火的原因

HP型磨煤机的主要结构如图1所示。综合HP型磨煤机的运行环境条件及现场经验[4-10]，总结出HP型磨煤机着火一般都是由现场操作不当引起的，具体主要有以下几类原因。

（1）煤的溢出量过多。因过载、风煤比不匹配、局部间隙调整不到位等原因造成煤溢出，煤的过多溢出会阻碍石子煤排出，并在侧机体内堆积起来，成为HP型磨煤机着火的原因。

图1 HP型磨煤机结构

（2）磨煤机在出口温度低于或高于规定值时持续运行。HP型磨煤机在不同工况下都有一个推荐的出口温度，只有运行在推荐的出口温度附近，才最为安全，同时也最为经济。在出口温度偏低或者偏高工况下持续运行，都容易造成磨煤机着火。出口温度偏低，煤粉不能得到充分干燥，以至于吸附在磨煤机内部或煤粉管中，极易将煤粉管堵塞，从而导致磨煤机煤粉管着火。出口温度偏高，会使更多的易挥发可燃成分从煤中挥发出来，从而增大了煤粉着火的可能性。尤其是对于高挥发分、高水分的印尼煤而言，如果出口温度过高，很容易造成磨煤机着火。因此，HP型磨煤机出口温度需根据不同煤种而定：高热值烟煤＜82℃，低热值烟煤＜77℃，次烟煤、褐煤＜65℃，常规为77℃。对于高挥发分的印尼煤，出口温度可稍低些，但是最低不宜低于60℃。

（3）原煤的挥发分偏高。由于煤种自身的特性，一些煤种的挥发分偏高，含有高挥发分的煤种在混合一次风的作用下，在磨煤机的密闭机体内反复碾磨分离，一旦温度控制不好，就极易引起磨煤机局部着火。这类着火的特点是温度升高快，如不能及时采取措施，可能会引起爆燃等后果。

（4）磨煤机在通风量偏低的条件下运行。常规且比较经济的风煤比值是1.5～2.5，较低的风煤比可能造成混合一次风的携带能力不足，使煤粉管中的输送速度过慢，从而使煤粉沉积，进而导致煤粉管道堵塞着火。

（5）磨煤机在投煤之前暖磨不当。磨煤机投煤之前，尤其是新磨煤机第一次投煤之前，应严格按照使用说明书的要求暖磨，推荐时间为15～30 min。在我国北方，冬季可以适当延长暖磨时间，推荐为1～2 h。暖磨不充分，会造成煤粉吸附在磨煤机内部或煤粉管道，从而使制粉系统存在着火的潜在危险。

（6）磨煤机在停机前冷却不当。磨煤机无论是起磨还是停磨，都要严格按照使用说明书进行。如果停磨前冷却不当，残煤的温度可能高于安全极限，会增大磨煤机或煤粉管道着火的可能性。

（7）磨煤机中进入外来易燃杂物。诸如纸片、破布、稻草、木块和木屑等不易磨碎的易燃杂物，如果堆积在磨煤机内锥体内或磨煤机的其它部位，会引起着火。

3 灭火措施

由于HP型磨煤机设备自身的特殊性，其在着火前也有一些特殊迹象。通过观察发现如下特殊现象，可以提前采取相应措施，以避免磨煤机着火：①磨煤机出口温度无故迅速升高；②磨煤机或煤粉管道油漆剥落。

应对磨煤机着火，最好的方法就是防患于未然，在其刚有着火迹象时就控制住。当HP型磨煤机出现上述两种迹象时，基本可以确定磨煤机内部已经着火。无论是在什么部位着火，HP型磨煤机都不能停机，在所有着火迹象清除和磨煤机冷却到环境温度之前，决不能打开磨煤机的检修门。正确的处理措施为：一旦有着火迹象，关闭热风门挡板，全开冷风门档板，通入惰性气体或消防蒸汽，并继续以与着火时相同的给煤量向磨煤机给煤，并须小心不能使磨煤机超载。一旦出现超载现象，可适当减小给煤量。关闭热风挡板通常可以灭火，如果磨煤机出口温度继续升高，则需要注水冷磨。在磨煤机出口温度降低及所有着火迹象消除之前，继续给煤和注水。待灭火后，使磨煤机停机，由人工清理残煤，检查设备。

4 案例分析

印尼某电厂，机组容量为1×660 MW，每台锅炉配六台HP1163型中速磨煤机，五台运行，一台备用，设计出力为99.6 t/h，煤种为典型印尼煤。煤质资料见表1，其中1 kcal=4 185.85 J。

表1 煤质资料

2010年底，该机组建成试运行期间，投煤约十几分钟后磨煤机着火。灭火后打开磨煤机清理残煤，再次投煤，十几分钟后磨煤机再次着火。在现场，先到煤场检查原煤，然后进入磨煤机内部查看，未发现异常。查看现场试运行期间的煤质报告（表2），发现实际燃用煤质相比设计煤种，水分和挥发分明显偏高。最后至集控室调看试运行期间数据，见表3。

以下对试运行数据进行分析。

（1）正式投煤运行后，冷风门挡板一直没有打开，即使是着火后也没有打开。

（2）正式投煤运行后，热风门挡板一直处于打开状态，开度在65%左右，即使是风粉混合物温度升到89.66℃，热风门挡板也仍然没有变化。

表2 试运行煤质报告

（3）从数据4到数据5短短的5 min，风粉混合物温度从66.12℃上升到89.66℃，而冷、热风门挡板在此时没有做任何调整，磨煤机入口一次风温还在继续升高。

（4）磨煤机入口一次风温一直没有得到有效控制，从数据2到数据5一直都在上升，最后上升到着火前的222.66℃。经热平衡计算，该工况热平衡状态下磨煤机入口一次风温理论值在195℃左右，实际运行时的温度已远远高于这一理论值。

表3 试运行数据

综上所述，该HP型磨煤机着火的主要原因有两点。

（1）操作控制不当。这是本次磨煤机着火的主要原因，造成磨煤机入口一次风温偏高。投煤试运行前期，冷风门挡板一直处于关闭状态，后期有明显着火迹象时，没有采取任何措施，致使磨煤机风粉混合物温度在短时间内快速升高，直至着火。

（2）煤质原因。由表2可见，实际燃用煤的水分在36%左右，挥发分在57%左右。这种高水分、高挥发分的印尼煤，本身就比较容易着火。如果在实际运行过程中经验不足，就更易引起磨煤机着火了。

确认本起HP型磨煤机着火的主要原因后，可以采取对应的预防措施。经过与运行、控制等部门的深入沟通，结合具体煤质报告，基于试运行前期投煤量30 t/h，制订如下措施：将风粉混合物温度控制在60～65℃，将磨煤机入口一次风温控制在180℃，冷热风门挡板的操作严格按照使用说明书进行。按照以上措施投煤运行2 h后，磨煤机各项运行数据均正常。此外又启动了另一台磨煤机，两台磨煤机各运行4～5 h，累计投煤量达260 t，各项运行参数均正常，部分数据见表4。后续将以上措施推广至该电厂的正式运行中，截至2012年6月，HP型磨煤机没有出现着火事故。

表4 采取预防措施后试运行数据

5 结束语

HP型磨煤机着火的原因除煤质因素外，还有操作控制不当。受制于种种因素，HP型磨煤机着火不能从根本上避免。在磨煤机设计阶段，设计人员已经考虑到了这一问题，因此一旦着火，如果能及时灭火，是不会对设备本身造成损坏的。但尽管如此，还是应当通过采取必要措施最大程度减少磨煤机着火次数，降低磨煤机着火的危害。第一，设备运行及维护人员要熟练掌握HP型磨煤机的结构和使用说明书，并能进行正确的控制操作和恰当的维护。第二，电厂相关人员要掌握常规煤种特性，最好能结合实际情况建立煤种在常规状况下的运行参数，并将这些参数列入操作规程中来指导运行操作。第三，可以在磨煤机设备上安装必要的监测装置，比如一氧化碳监测系统、惰性气体监测装置等，这样能实时监测磨煤机火情，一旦着火就可以在短时间内投入灭火，避免造成不必要的损失。

[1] 叶志强.中速磨煤机的改进与发展[J].机械制造，2001，39（9）：17-18.

[2] 张艳敏.HP磨煤机的防火措施[J].电站辅机，2001（4）:45-46.

[3]肖杰.HP磨煤机出力过低的原因分析[J].华中电力，2008，21（2）:46-48.

[4]李继正，杨忠一.HP磨煤机检修维护中的问题和处理方法[J].科研,2016（8）:132-133.

[5] 李勇.HP983中速磨煤机常见故障及处理措施[J].河南科技，2013（11）:99-100.

[6] 郭建斌.中速磨煤机运行中的常见故障及处理措施[J].科技创新与应用,2014（35）:89.

[7]王贤明.HP863碗式中速磨煤机存在的问题及解决措施[J].浙江电力,2010,29（9）:47-49.

[8]孙好英.HP1003磨煤机石子煤排量大的原因分析及处理措施[J].科技与生活,2011（24）:160-161.

[9]范文斌.HP型中速磨煤机故障分析及对策[J].华电技术,2013,35（3）:43-44.

[10]曲阜珍.中速磨煤机运行中的常见故障及解决办法[J].企业技术开发，2014，33（5）：72-73.

[11]蒋理想.汕尾电厂HP磨煤机动态分离器的结构改进和应用[J].装备机械，2017（1）：26-29，32.

[12]赵慧文.提高中速磨煤机出力及煤种适应性的可行性研究[J].装备机械，2014（1）：2-8.