[发明专利]一种全周期惰化的制粉系统精细防爆系统

说明书

技术领域

本发明属于大型电站锅炉安全领域，具体涉及一种全周期惰化的制粉系统精细防爆系统。

背景技术

近年来，随着我国烟煤和褐煤资源的大规模开采，为了降低燃煤采购成本，适应煤炭市场变化，各发电厂都在最大限度地进行高挥发分烟煤和褐煤的掺烧，这对改善燃料供应紧张局面、降低发电成本、提高电厂经济效益具有显著意义。与此同时，高挥发分煤种在制粉过程中引发的制粉系统爆炸等安全性问题也越来越受到关注。

申请号为201120238795.1的实用新型专利中公开了一种提高电站锅炉制粉炉烟温度的装置，该装置利用布置在锅炉转向室的热炉烟再热装置对中低温炉烟(或中低温炉烟与热风混合物)进行加热提温，并将其作为制粉系统的干燥剂，以帮助提高锅炉制粉系统的干燥出力，并控制进入制粉系统的氧量，改善制粉系统的防爆能力。

申请号为200810013452.8的发明专利中提出一种中储式烟煤锅炉防爆处理方法及其系统。该系统直接从尾部烟道转向室抽取400~600℃的中温炉烟作为干燥介质，其含氧量低于16%，送入制粉系统进口后用来降低制粉系统中的含氧量并对其进行干燥，以此制粉系统的防爆能力。

申请号为201010013734.5的发明专利公开了一种抽取低温炉烟干燥乏汽热风复合送粉烟煤贫煤普适型的制粉系统。该系统以中间储仓式钢球磨煤机热风送粉贫煤制粉系统为原型，从吸风机出口经炉烟风机抽取部分低温炉烟作为惰性介质和部分干燥介质，与取自空气预热器出口的热风混合进入磨煤机干燥和输送煤粉，降低了制粉系统的含氧量，能够满足磨制烟煤的防爆要求。

利用烟气循环抑制制粉系统的爆燃危险是一种较为常用的方法，这类改造方案主要包括从省煤器出口抽取热炉烟和从电除尘出口抽取冷炉烟两种。但是不论哪种改造方案，其改造工程都比较大，需要较大的施工空间。

可燃物和空气的比例处于爆炸范围内是制粉系统发生爆燃的必要条件，理论及试验研究表明惰性气体的加入可以提高爆燃范围的下限并降低爆燃范围的上限，即缩小可燃物质的爆燃范围，还可以降低其爆燃强度。常见的惰性气体包括N₂、CO₂以及水蒸气等，这些气体的加入可以大大缩小煤粉及其挥发分的爆燃范围，如混入适量N₂可使爆燃物爆燃压力峰的峰值降低50%左右。

目前空气分离制氮技术已经非常成熟，可以使用较低的成本实现大规模的氮氧分离，相比从省煤器处抽取热炉烟气和从电除尘出口抽取冷炉烟气，在制粉系统附近安装制氮装置的改造工程量更小，更加适用于空间狭小电厂的改造。

发明内容

本发明目的在于提出一种全周期精细控制的制粉系统防爆系统，利用惰性气体的抑爆性质，在需要的时候准确送至潜在爆燃区域进行惰化，进而达到消除制粉系统爆燃的效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种全周期惰化的制粉系统精细防爆系统，包括变压吸附式制氮机，变压吸附式制氮机连接有氮气室和氧气室，氧气室通过氧气通道与燃烧器相连，氧气通道与风粉管道相连通，氧气通道上设有氧气通道阀；氮气室通过氮气通道与潜在爆燃区相连，氮气通道在各潜在爆燃区设氮气通道阀，各潜在爆燃区分别设置温度传感器，氧气通道阀、氮气通道阀和温度传感器分别与阀控制器连接。

所述潜在爆燃区为原煤斗、磨煤机进口、木块分离器、粗粉分离器和输粉管道弯头。

氧气通道靠近氧气室处设有气体流量计。

氮气通道靠近氮气室处设有气体流量计。

本发明提出的制粉系统防爆系统设有一套变压吸附制氮装置，该装置在闲时工作将空气分离为氮气和氧气，经过加压后分别储存在氮气室和氧气室中备用；整个制粉系统易发生爆燃的位置和区域，如原煤斗、煤粉筛、木块分离器、粗粉分离器、细粉分离器、输粉管道弯头等均布置有温度传感器，对危险区域进行实时监测，当潜在爆燃区域温度超过安全阈值后，阀控制器将开启对应位置的氮气阀门，具有一定压力的惰性氮气会准确地通入超温区域，不仅可以将该区域的可燃成分爆燃极限快速提升至实际浓度之外，还可以及时地将危险区域堆积的煤粉或可燃气体吹散，彻底消除危险点的爆燃风险。氧气室通过氧气通道与燃烧器相连，氧气通道与风粉管道相连通，燃烧之前氧气与风粉混合，可以保证煤粉在燃烧器区域的安全燃烧。

附图说明

图1是本发明的系统整体结构示意图。