鍋爐爐膛煙道爆炸事故

鍋爐爐膛煙道爆炸事故

/130/70-AⅡ鍋爐有循環(huán)流化床鍋爐共有的特點,多種情況都能造成鍋爐停爐:如受熱面的磨損;床上結焦;給煤系統(tǒng)的堵塞、損壞；除灰系統(tǒng)的損壞；旋風分離器角閥的損壞；附屬機械的故障；供電、電器的故障及損壞都可引起停爐，在這里不再輟述。本文通過該爐型的一起事故的分析提出預防措施,希望能為今后/130/70-AⅡ鍋爐安全運行提供一些幫助。

1鍋爐概況

/130/70-AⅡ單汽包強制循環(huán)M型布置；中溫旋風分離；全鋼結構爐架；爐膛為全膜式水冷壁懸吊的封閉結構,輕質保溫層,額定供熱量58MW、額定出口壓力、額定出口溫度130℃、回水溫度70℃、排煙溫度為137℃、循環(huán)水量為826t/h、設計效率%、使用煤種為二類煙煤的循環(huán)流化床熱水鍋爐。

鍋爐為室內布置，由前部及尾部兩個豎井煙道組成。前豎井采用懸吊結構，其四壁由膜式水冷壁組成，自下而上依次布置有一次風室、布風裝置、爐膛密相區(qū)、稀相區(qū)及煙風轉向室;尾部豎井為支承結構,其內部布置省煤器Ⅰ、省煤器Ⅱ、省煤器Ⅲ及鋼管立式空氣預熱器。兩豎井間通過兩個并列布置的旋風分離器相聯(lián)通。前部豎井采用敷管爐墻，外置金屬護板，后部豎井采用輕型護板爐墻。配置干式板狀臥式電除塵器。

該爐于2003年制造，2004年安裝，2005年11月試運行并開始供暖。鍋爐的設計、制造、安裝、監(jiān)督檢驗符合《特種設備安全監(jiān)察條例》有關規(guī)定。技術資料運行記錄齊全。

2事故經(jīng)過

據(jù)工作人員介紹：2007年01月19日早6點左右發(fā)現(xiàn)爐溫下降，采取了加大給煤，調大鼓、引風措施無效，于是懷疑引風機故障，派人檢查引風機運行正常，爐溫仍在下降，不到20分鐘爐溫下降到600℃，于是采取緊急停爐措施，緊急關停給煤、鼓、引風，后事故發(fā)生了。從發(fā)現(xiàn)故障到煙道爆炸有20分鐘左右。

從上述事實可以判定：這是一起爐膛煙道爆炸事故。

發(fā)生鍋爐爐膛爆炸需要具備三個條件：一是有燃料和助燃空氣的積存；二是燃料和空氣的混合物的濃度在爆炸極限內；三是有足夠的點火能源。通過事故發(fā)生后的現(xiàn)場檢查可以確認當時上述三便條件均同時具備。

3現(xiàn)場檢查情況

電除塵器檢驗查

殼體檢查：

⑴第1室左側距前柱處，殼體爆出破損，檢查門孔平臺脫離原位。

⑵第2室第3室殼體左側保溫層面板及保溫層內板及保溫層整體側倒。

⑶殼體右側各室中心變形量為400~600mm。

殼體工字鋼立柱：

從前往后左右各有四根，左側第1根、第2根爆后變形，中心外拱600mm；左側第3根爆后變形，中心外拱300mm。

各室中有左右兩對放電極、收塵極布置，第1室中的左側放電極‘收塵極變形嚴重，折疊掉落。其它放電極、收塵極變形嚴重。

各室中的振動錘通軸及框架變形嚴重。

電暈極設備;收塵設備變形、破損、折疊；整體報廢。

空氣予熱器檢查

空氣預熱器西側保溫層爆破面積為3000㎜×2100㎜，破口處寬500㎜；空氣預熱器前側保溫層變形凸起，面積為4100㎜×1800㎜，高280㎜；

空氣預熱器空氣入口與送風機出口法蘭連接處被拉開，三根螺栓拉斷，部分螺紋拉脫；兩法蘭開口最大寬度450㎜，法蘭變形。

空氣預熱器東側保溫層變形凸起，面積為1000㎜×1500㎜，高50㎜；

空氣預熱器本體無異常。

后豎井、省煤器，分離器檢查：

后豎井檢查未發(fā)現(xiàn)由于爐膛爆炸墻體變形或損壞。

省煤器檢查未發(fā)現(xiàn)管子變形及管組結構異常。

分離器檢查未發(fā)現(xiàn)澆注料部分、返料系統(tǒng)、旋風筒等損壞或功能失調。

爐膛檢查。

床上部料層厚度，前部約1030mm，后部約880mm，前部煤的表面狀況灰黑色，后部比前部明顯灰度大。

衛(wèi)燃帶，煙風轉向室及測溫裝置連接處等未發(fā)現(xiàn)由于爐膛爆炸而損毀。

水冷壁檢查：

水冷壁密相稀相區(qū)管壁表面無異常，前水冷壁頂棚漏水，爐膛頂部向下滴水。爐膛膜式水冷壁四側無異常。

前水冷壁頂棚管部分兩處爆管第25根頂棚管中間1980mm處管徑下部中心線爆管，長度100mm縱向。第37根頂棚管距前直段起點1765mm處爆管，十字口，環(huán)向15mm，縱向45mm。頂棚管中間表面過燒，有碳化層。第28根至第42根頂棚管中間不同程度變形，變形長度900mm，第35變形量最大為130mm。

破口狀態(tài)特征：

⑴破口不明顯張開，破口處的管子變形較小。

⑵破口處管子周長脹粗。內外壁有明顯的氧化皮。

⑶表面產(chǎn)生脫碳，內壁有四氧化物。

割管檢查，

對爆裂管子做了割管檢查，截取了有爆口管子，管子壁厚無明顯減薄，管內水垢厚度約20mm，水垢顏色為暗紅。

4原因分析

爆炸是由可燃混合物在爆炸界限范圍和點火作用下發(fā)生的。

可燃混合物有以下三種可能：

⑴揮發(fā)物：主要是氫、一氧化碳及多種碳氫化合物，當溫度達400℃以上在遇到氧氣時，便率先著火開始燃燒，當與氧氣的混合物在爆炸界限范圍內時遇點火即爆炸。

⑵爆口的漏水與高溫堆渣在爐內相遇，產(chǎn)生如下化學反應：

C+H2O─→CO+H2

C+2H2O─→CO2+2H2

⑶以上兩種情況同時存在，但可燃混合物主要是氫氣和一氧化碳。氫氣爆炸界限是%-80%；一氧化碳爆炸界限是%-75%。

從電除塵器檢驗可知點火源是在一室左側放電極、收塵極，當電極放電時產(chǎn)生火花。

頂棚管爆管后、漏水量較大使燃煤難以燃燒，爐內溫度下降，當煤繼續(xù)加入時，燃燒條件惡化,爐內壓力升高,流化能力差,煤不能充分地燃燒，也就是燃燒不均勻，停爐時，爐內燃料存在部分揮發(fā)分和可燃物碳，是造成爆炸的直接原因。

爆管是由水垢引起，機理如下：

⑴當循環(huán)水在流過前壁頂棚管時，水流中的泥渣流速小于水流速，泥渣粘附在熱負荷很高的前壁頂棚管內形成水垢。因水垢的導熱性很差，導致金屬管壁局部溫度大大升高，金屬因過熱而蠕變。當溫度超過了金屬的所能承受的允許溫度時，強度降低，在鍋爐工作壓力下，金屬會發(fā)生鼓包、穿孔和破裂。

⑵水垢導致垢下金屬腐蝕:鍋爐受熱面管內有水垢附著的條件下,從水垢的孔、縫隙滲入的鍋水，在沉積的水垢與鍋爐受熱面之間產(chǎn)生劇烈蒸發(fā)。在水垢層下，鍋水可被濃縮到很高濃度。其中有些物質在高溫高濃度的條件下會對鍋爐受熱面發(fā)生嚴重腐蝕，如NaOH等。

⑶結垢、腐蝕過程相互作用，會很快導致金屬受熱面的損壞，以致發(fā)生爆管事故。

水垢產(chǎn)生的原因：

⑴水質監(jiān)督不力，水質監(jiān)督工作是保證鍋爐運行的必要條件，當操作人員發(fā)現(xiàn)回水水質不符合要求時，向單位領導做了匯報，單位領導要求加大排污、加大了補水量、但不準停爐。水質化驗員沒有堅持原則，為事故的發(fā)生埋下了隱患。

⑵領導主觀意志，重生產(chǎn)輕安全，瞎指揮。怕停爐影響居民采暖，主觀是好的，當出現(xiàn)水質問題時，不按規(guī)章辦事，下令采取邊運行邊處理的方法，僥幸心理驅使，使得鍋爐受熱面管子局部結垢嚴重。

⑶集中供熱工程是分批分期交工，不會一次全部完成.這項工程也是一樣。但施工組織與運行是兩個平級單位，沒有有效的制約機制。在支管設計運行前工作不協(xié)調，信息不暢通、準備不充分，沒有做好應該處理的準備工作，當發(fā)現(xiàn)水質不合格到采取措施進行處理，時間就過去了兩天，導致了泥垢的產(chǎn)生。

⑷進入各用戶的支管是邊設計、邊施工、邊投運。在支管的設計中和施工中沒有充分考慮在支管網(wǎng)單獨施工完后，與主管網(wǎng)連接運行前的沖洗，凈化問題，使得支管的泥渣進入主管網(wǎng)循環(huán)到鍋內。

⑸除污器的選用錯誤。除污器就是為了防止系統(tǒng)內的泥渣進入鍋爐影響鍋爐熱循環(huán)。是法定的安全防護設備。但我國沒有將除污器制造列入許可范圍內，在管網(wǎng)的回水管上安裝一個管式除污器，當正常運行時可能是有保證的，但像系統(tǒng)內發(fā)生特殊情況時，根本起不到除污效果。在整個管網(wǎng)中，由于除污器影響整個或部分用戶采暖的事發(fā)生多次。如果主回水管上的除污器選型正確，起到應有的效果，就可有效地防止事故發(fā)生。

點火源的存在是爆炸的直接原因，有以下幾個方面：

⑴設計方面，控制的設計沒有熄火保護、爐膛監(jiān)視裝置及聯(lián)鎖裝置。給煤裝置，鼓風，引風機，電除塵器均為手動操作，當引風機故障停運時，不能同時切斷電除塵器，為點火源存在提供了可能性。

⑵運行指揮失當：當司爐人員向司爐長報告爐膛溫度、壓力不正常時，司爐長常規(guī)性通過調節(jié)給煤量來調整床溫；調節(jié)引風機檔板來調整爐膛的負壓。沒有考慮非常規(guī)運行操作，為了增加運行業(yè)績，減少停爐次數(shù)，不影響用戶采暖，違章指揮。

當調整無效后，仍未進行全方位檢查，而是只要求司爐檢查引風機及控制部分。

當知道不是引風機故障，爐膛內溫度將下降到600℃時沒有下令采取緊急停爐，未對司爐人員的錯誤操作方法加以制止。

操作人員缺乏對安全運行規(guī)程的正確理解，不能正確執(zhí)行安全運行規(guī)程，操作不規(guī)范,檢查不到位，判斷錯誤。

⑴當爐溫下降、爐膛壓力上升時，未同時檢查爐床、引風、鼓風及相關位置。

⑵在沒有確定爐溫下降、爐膛壓力上升的原因時，盲目加大了給煤量，鼓、引風量。

⑶當爐膛溫度下降到600℃時，盲目關閉給煤、鼓引風機、煙道擋板，使爐膛產(chǎn)生可燃氣體。

⑷當關閉引風機，煙道擋板時，沒有同時關閉除塵器電除塵器還在運行狀態(tài)下，電極放電，產(chǎn)生火花。

引風機及其控制系統(tǒng)運行特性不良，控制系統(tǒng)檢修不徹底。控制系統(tǒng)是操作人員的眼睛，信息的傳遞影響操作的調控。本次發(fā)生事故前，引風機控制系統(tǒng)曾發(fā)生故障，鍋爐爐膛因引風機誤動作而溫度下降，所以本次當爐膛溫度下降時，司爐長第一命令就是要求司爐人員檢查引風機，而沒有先去檢查爐膛內的火焰。同時加大了給煤，鼓風，引風。

循環(huán)流化床鍋爐煙塵的基本特點是比電阻高；進口含塵量大；灰塵粘度較大。當爐膛頂棚管爆裂，鍋水漏入爐膛后，通過電除塵器煙塵的濕度增加，當爐膛內溫度下降時，隨之通過電除塵器煙塵的溫度下降，使電除塵器內產(chǎn)生電火花，原因：

⑴電場內煙氣的溫度低導致低電壓情況下氣體被擊穿；

⑵陰極、陽極沾灰太厚造成極間距變短；

5預防措施

在集中供熱工程項目中，從工程設計、安裝、調試與用戶管理之間的協(xié)調是非常重要的。為保證循環(huán)流化床熱水鍋爐安全運行，必須建立一個高效、統(tǒng)一的組織機構。鍋爐、主管網(wǎng)、區(qū)域泵站、支管在分期分批設計、安裝、調試、投運中，制定設計啟動計劃，需要各個系統(tǒng)的整體配合，要做好下列幾項工作：

⑴繪制供熱工程系統(tǒng)用的顯示圖；

⑵總的設備、管網(wǎng)、區(qū)域泵站啟動計劃；

⑶編制系統(tǒng)啟動順序用的系統(tǒng)程序邏輯圖；

⑷鍋爐、主管網(wǎng)、支管系統(tǒng)試驗投用程序；

⑸單支管試驗投用程序。

加強熱水鍋爐運行管理

⑴使用鍋爐單位應制定質量保證體系，指定專人負責每臺熱水鍋爐及其采暖系統(tǒng)的安全管理工作，每臺設備有相應的責任人。從安裝驗收開始建立起鍋爐技術檔案，制定好鍋爐運行、檢驗、修理、保養(yǎng)、維護計劃。認真組織司爐工人學習，制定切實可靠的崗位責任制，操作規(guī)程，巡回檢查制度，交接班制度等，并指定專人負責檢查。

⑵鍋爐房主管人員應熟悉熱水鍋爐安全知識，應經(jīng)常對司爐人員進行安全技術教育，組織學習鍋爐和采暖技術知識，大力加強基本功訓練，提高司爐、水處理化驗工、水暖工人隊伍素質，使他們能正確地預防、判斷、處理各種事故。對于強制循環(huán)的熱水鍋爐在運行中，應注意合理分配。通過各循環(huán)支路的水流量，使各循環(huán)支路的熱偏差越小越好。任何領導不得強迫司爐工人違章作業(yè)。

⑶熱水鍋爐運行要嚴格執(zhí)行《熱水鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程》，操作人員必須堅持原則，不違章操作；管理人員不準強迫操作人員違章操作

⑷加強操作人員的日常培訓，根據(jù)爐型的特點制定相應的操作規(guī)程及應急處理辦法。如：熱水鍋爐的鍋水汽化汽化、水擊；省煤器管爆破、水冷壁管爆破；空氣預熱器管損壞；高溫結焦、低溫結焦。要分析其形成的現(xiàn)象、原因，制定處理方法，并進行模擬演練。

⑸加強道德修養(yǎng)教育,提高責任意識,榮譽意識,使操作人員感到這項工作的意義重大和無上光榮,積極主動地參加管理,自覺學習,鉆研業(yè)務知識,掌握操作要領,樹立為社會服務的集體主義思想。管理工作加強了，司爐工有了責任心，操作水平提高了，鍋爐的安全就有了保證。俗話說“三分設備，七分管理”，就是這個道理，關鍵在于管理。

6要正確理解和處理安全與生產(chǎn)的關系，安全生產(chǎn)安全是前提，特別是集中供熱工程的冬季采暖，事關企業(yè)、學校、賓館、機關以及千家萬戶的順利過冬，是關系民生、構建和諧社會的一件大事。要詳細制定安全生產(chǎn)考核制度，不能以生產(chǎn)壓安全，不能為了政績而忽視安全?？己酥笜艘?，安全指標占的比重要高一些；不要只是考核停爐次數(shù)、時間，不考核停爐操作方法及是否正確停爐，也就是停爐越多，停爐時間越長，就影響了班組長業(yè)績，因此有些該緊急停爐時也采用了臨時壓火方法。但又不符合壓火條件，久而久之使操作人員形成了一種違章操作的壞習慣，爐內含碳量遠超過了3%，很易發(fā)生爐膛及煙道爆炸事故。

停爐操作應引起重視。爐膛爆炸事故，主要發(fā)生在啟動點火階段和停爐階段，在啟動點火階段發(fā)生的比較多，有很多報到，點火的程序方法比較成熟。停爐操作的爆炸事故很少見報到，循環(huán)流化床鍋爐停爐操作尤其重要，對于該爐型應制定停爐操作規(guī)程。停爐操作分臨時停爐，正常停爐，緊急停爐

正常停爐：

⑴逐漸減少給煤量，一二次風量和引風量，將自動改為手動；

⑵調整過程中應特別注意風量的調整，以保持燃燒的穩(wěn)定；

⑶停爐過程中控制減負荷速度要平穩(wěn)。

⑷逐個停止給煤機，石灰石系統(tǒng)二次風機，相應調節(jié)一次風量和引風量，當爐內溫度降低到500℃以下時，可逐漸關小一次風機調節(jié)擋板，停止一次風機的運行；

⑸燃燒室通風5分鐘后，停止引風機，關嚴

一、二次風門和煙道擋風扳及其他有關的風門擋板，停止靜電除塵器的運行；

⑹當爐內溫度降低到100℃以下時，停止循環(huán)水泵運行。并將集氣罐、安全閥打開。

⑺停爐后要監(jiān)視床溫，床溫有升高趨勢時，可開啟風機和一次風機加強通風，待床溫下降后停止風機運行。

⑻停爐后停止除渣機等附屬設備的運行。

壓火停爐：

⑴聯(lián)系管網(wǎng)、區(qū)域泵站、水質分析、電除塵及爐料；

⑵鍋爐壓火前逐漸降低負荷，當床溫略有下降，燃煤揮發(fā)份充分燃燒后，迅速關閉所有風、煙門檔板，以防止漏風引起表面結焦。檢查一二次風機給煤機，確認已掉閘；

⑶盡可能保持較低的風室壓力壓火，過高可排掉部分渣，保持最佳料層厚度，禁止在高料層厚度下壓火；

⑷循環(huán)水泵