鍋爐的防爆-鍋爐的防爆(精)

鍋爐的防爆-鍋爐的防爆(精)爐膛爆炸的機理爐膛爆炸按造成的原因通?？煞譃閮?nèi)爆和外爆兩類。

所謂內(nèi)爆是由于運行中的鍋爐發(fā)生突然熄火，造成爐膛熱負荷瞬間突降，爐膛負壓突然增大，使?fàn)t墻及爐管承受巨大的大氣壓力的擠壓作用，造成內(nèi)凹變形、裂縫或設(shè)備嚴重損壞的現(xiàn)象。因而內(nèi)爆通常又稱為負壓爆炸。

外爆又稱為正壓爆炸。這類爆炸是指爐膛或尾部煙道內(nèi)積存的燃料和空氣的混合物達到一定數(shù)量并被引燃時所發(fā)生的急劇而不可控制的燃燒即爆燃。發(fā)生正壓爆炸時，爐膛壓力將突然升高，造成爐墻損壞、爐管彎曲變形、焊口拉裂等嚴重設(shè)備損壞及人身傷亡事故。

由于尾部煙道內(nèi)一般不存在引燃爆炸性混合物的條件，因而鍋爐爆炸通常是指燃燒室即爐膛的爆炸。

內(nèi)爆一般可通過合理制訂吸、送風(fēng)機的連鎖動作條件以及鍋爐緊急停爐時吸、送風(fēng)機風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置的超馳控制內(nèi)容來防止發(fā)生。防止外爆，由于涉及范圍較廣，也較復(fù)雜，因而本節(jié)將重點對其進行討論，下文中所指的“爆炸”或“防爆”均指“外爆”或“防止外爆”。

發(fā)生鍋爐爆炸的爆炸范圍和強度，與積存的混合物被點燃時，混合物中可燃物的數(shù)量和空氣的比例有關(guān)。一般在受限的空間lnl3空氣中有0．3一O．6kg煤粉時，爆炸的危險性最大。不同的煤種，形成爆炸可能的條件也不盡相同，而且濃度不同產(chǎn)生的爆炸力也不同。

爐膛爆炸的原因鍋爐正常運行時，送人爐膛的燃料和空氣，會在極短的時間內(nèi)消耗掉，燃燒生成的煙氣也隨即排出爐外，因此爐內(nèi)不具備空氣與可燃性混合積存的條件，也就不會發(fā)生鍋爐爆炸事故。但是當(dāng)局部燃燒器發(fā)生熄火或鍋爐發(fā)生全熄火時，如未能及時切斷已熄火燃燒器的燃料，便有可能導(dǎo)致爐膛發(fā)生爆炸。引起爐膛爆炸，通常有以下原因：

I、鍋爐由于熄火造成緊急停爐和點火前由于燃油、燃氣、或煤粉漏入爐膛，在未進行爐膛吹掃或吹掃不徹底的情況下即進行點火，從而引起爆燃。

2、燃料漏入停用鍋爐的爐膛內(nèi)，受到火花或其它火源的引燃。

3、點火未成功，使?fàn)t膛和煙道內(nèi)積存了可燃性氣粉混合物，未及時進行爐膛吹掃便重復(fù)點火而產(chǎn)生爆燃。

4、點火器能量過小或運行不正常，不足以維持正常著火時繼續(xù)投油、投粉而引起爆燃。

5、爐內(nèi)燃燒不正常時仍大量增加燃料，引起爆燃。

6、部分燃燒器失去火焰或爐膛已熄火，保護裝置未動作，當(dāng)繼續(xù)投入燃料時就會引起爆炸。

7、鍋爐長期處于低負荷或低氧下運行，在灰斗和水平煙道內(nèi)沉積了一定數(shù)量的未燃盡

可燃物，當(dāng)這些可燃物被突然增大的通風(fēng)或吹灰擾動時，也會引起爆燃。

8、吹掃爐膛時所用的空氣流速過高，激起了灰斗中陰燃(在較高溫度下氧化發(fā)熱但未見火焰)的可燃物而引起爆炸。

由此可見，爐膛爆炸的主要原因是由于點火前未對爐膛進行徹底的吹掃、爐內(nèi)燃燒不良、點火不成功以及部分燃燒器或鍋爐熄火時未能及時切斷燃料，使?fàn)t內(nèi)形成爆炸性混合物且遇有火源，而發(fā)生爆燃。

爐膛爆炸的防止

防止?fàn)t膛發(fā)生爆炸，需要從設(shè)備及保護裝置的設(shè)計、布置、配備和運行維護、操作方法等各方面建立必要的標準和規(guī)程，確保保護裝置的經(jīng)常投用和動作可靠性，不斷提高鍋爐的安全水平。運行實踐表明，防止鍋爐熄火是預(yù)防爐膛發(fā)生爆燃的主要措施，當(dāng)然，鍋爐熄火如處理得當(dāng)，也可防止?fàn)t膛發(fā)生爆炸。

根據(jù)對引起爐膛爆炸原因的分析可知，要防止?fàn)t膛發(fā)生爆炸，就應(yīng)盡量避免可燃性混合物在爐內(nèi)的產(chǎn)生和積存。從原則上講，必須做到以下方面：

(1)始終保持鍋爐燃燒工況良好和穩(wěn)定，確保進入爐內(nèi)的燃料能迅速和完全燃燒。

(2)停用的鍋爐或鍋爐發(fā)生熄火時，燃料嚴禁進入(或漏人)爐膛。

(3)如爐內(nèi)已有一定數(shù)量的可燃物質(zhì)時則應(yīng)隔絕一切可能引燃的因素，并對其進行合理的通風(fēng)吹掃，以降低可燃物的濃度。

防止?fàn)t膛爆炸對運行操作的基本要求

(1)爐膛吹掃的基本要求(2)鍋爐啟動前檢查的基本要求(3)鍋爐風(fēng)量控制的基本要求(4)燃燒器投停操作的基本要求(5)異常情況處理的基本要求爐膛吹掃的基本要求爐膛吹掃是通過向爐內(nèi)充分通風(fēng)以排除爐膛和煙道可燃物的重要安全措施，因而不論在鍋爐熄火后或點火前，都必須對爐膛和所有煙道進行通風(fēng)吹掃。在燃氣和燃油時，必須用送、吸風(fēng)機進行通風(fēng)吹掃，時間不少于10分鐘，在燃煤時，可只用吸風(fēng)機，但目前大容量鍋爐一般也均采用送、吸風(fēng)機同時通風(fēng)吹掃的方式，時間應(yīng)不少于5分鐘。吹掃時應(yīng)全開空氣和煙氣通道上所有風(fēng)門的擋板，以盡量減少爐膛和煙道死角處可燃物的積聚，通風(fēng)量一般為額定風(fēng)量的25—40％。

停爐后應(yīng)先仔細檢查鍋爐尾部受熱面，在確認無燒損危險后方可進行通風(fēng)吹掃，通風(fēng)時還應(yīng)注意避免鍋爐產(chǎn)生急劇冷卻。

當(dāng)鍋爐發(fā)生緊急停爐時，在主燃料跳閘后，如送、吸風(fēng)機仍在運行狀態(tài)且風(fēng)量大于吹掃風(fēng)量時，應(yīng)緩慢地調(diào)至吹掃需要的風(fēng)量，作停爐后的吹掃，如當(dāng)時的風(fēng)量小于吹掃風(fēng)量時，應(yīng)延時5分鐘后再把風(fēng)量增大至吹掃值，以免可燃物濃度過高時突然增大風(fēng)量，造成鍋爐爆炸或可燃物再燃燒。

如因失去吸、送風(fēng)機而緊急停爐和吸、送風(fēng)機同時跳閘時，應(yīng)立即關(guān)閉煙氣再循環(huán)風(fēng)機的檔板，緩慢全開空氣和煙氣通道上的所有風(fēng)門和檔板進行自然通風(fēng)，并保持這種狀態(tài)不少于15分鐘。如送、吸風(fēng)機可恢復(fù)時，應(yīng)調(diào)至吹掃風(fēng)量，完成停爐后的吹掃。

鍋爐啟動前檢查的基本要求鍋爐啟動前，必須按運行規(guī)程的規(guī)定對所屬的設(shè)備和系統(tǒng)進行全面、詳細的檢查，從鍋爐防爆角度出發(fā)檢查中應(yīng)特別注意以下幾方面：

A、爐膛下部(冷灰斗)無沉積的固體或液體燃料，無可燃氣體或水蒸汽積聚。在停爐前如燃用的燃料含有比空氣比重大的揮發(fā)性氣體時，這一檢查就尤為重要。

B、檢查點火器及其系統(tǒng)是否正?？捎?，點火器、油燃燒器的進油截止閥已經(jīng)嚴密性檢查無漏油現(xiàn)象。高能電弧發(fā)火器的電已切斷并已電火花消能。對燃氣點火系統(tǒng)應(yīng)檢查無漏氣現(xiàn)象。

C、檢查磨煤機及煤粉輸送設(shè)備已有效的隔斷，防止漏煤、漏粉進入爐膛。

D、控制系統(tǒng)和安全聯(lián)鎖裝置的電源已送上。

E、所有的保護和檢測設(shè)備，包括：爐膛壓力開關(guān)、火焰檢測器、氧量表、可燃物分析儀、飛灰取樣器、BMS或FSSS系統(tǒng)等，已處于鍋爐啟動前狀態(tài)。

鍋爐風(fēng)量控制的基本要求鍋爐運行中任何情況下風(fēng)量均不得低于25％，當(dāng)風(fēng)量低于25％時應(yīng)緊急停爐。

鍋爐啟停階段，風(fēng)量應(yīng)始終保持額定風(fēng)量的25％，各燃燒器的風(fēng)門應(yīng)保持適當(dāng)?shù)拈_度，以保證啟停階段負荷過低情況下，爐膛內(nèi)的富風(fēng)氣氛和有一定的通風(fēng)速度，防止可燃物的積聚。這樣做有如下好處：

A、由于始終保持風(fēng)量固定不變，簡化了操作，減少了對運行工況的的擾動使設(shè)備誤動或誤操作的機會。

B、使各燃燒器在點火時，可能出現(xiàn)的富燃料現(xiàn)象減少到最低限度。在點火、暖爐及整

個熱負荷過低的階段中，整個燃燒室均處于富風(fēng)的情況下，減少了爆燃及爆炸的可能性。

C、由于爐膛連續(xù)地受到大量空氣的稀釋并有一定的流速，減少了在煙道內(nèi)和死角處積聚可燃物的危險。對有些不易著火的燃料，在點火時可將燃燒器的風(fēng)門適當(dāng)關(guān)小，待著火正常后再恢復(fù)到正常位置。

燃燒器投停操作的基本要求A、進行鍋爐點火操作時，如在10秒鐘內(nèi)不能建立火焰時，應(yīng)即關(guān)閉該點火器的進油截止閥，并查明和消除點火失敗的原因。再次投油點火時，如風(fēng)量始終維持在吹掃風(fēng)量時，則可不必進行再吹掃，但應(yīng)間隔一分鐘后才可再次投油點火。嚴禁未經(jīng)查明原因和消除故障前便試圖再次重復(fù)點火。

B、投運主燃燒器前必須先投入各自相關(guān)的點火器，不允許依靠相鄰的燃燒器相互引燃。投入給粉機的操作，應(yīng)在確認對應(yīng)的點火器或油燃燒器已著火正常并有足夠的能量可點燃主燃燒器時方可進行。C、當(dāng)主燃料的輸入量已超過預(yù)定的最小限值，各主燃燒器已能維持穩(wěn)定的火焰時則可逐步停用油槍。

D、主燃燒器點火失敗或運行中發(fā)生熄火時，應(yīng)對其進行充分吹掃后方可再次投運。

E、在油、粉同燃的情況下，應(yīng)定時檢查DCS或FSSS畫面中的火檢信號，同時到油槍、主燃燒器就地檢查油槍及噴燃器著火情況，如發(fā)現(xiàn)油槍著火，而主燃燒器不著火的情況下，應(yīng)立即停止主燃燒器的運行，吹掃一次風(fēng)管并檢查不著火的原因，當(dāng)發(fā)現(xiàn)油槍與主燃燒器均不著火時，應(yīng)立即切斷油閥和停用給粉機，并查明原因（#8、9爐在點火初期，微油槍正常后，投入相應(yīng)給粉機且著火正常的情況下，應(yīng)立即投入微油聯(lián)鎖，在點火后期，在確認給粉機著火穩(wěn)定且爐膛溫度足夠高時，應(yīng)及時解除微油聯(lián)鎖，防止因微油槍熄火，停止相應(yīng)的給粉機，造成爐膛燃燒的不穩(wěn)定；另外，在點火初期應(yīng)按照20分鐘左右檢查一次油槍及主燃燒器著火情況，同時對運行爐及其它爐油系統(tǒng)檢查一次，防止因設(shè)備、管道漏油造成油系統(tǒng)著火事故。異常情況處理的基本要求

A、當(dāng)發(fā)生單個燃燒器滅火時，應(yīng)即停用相應(yīng)的磨煤機(對儲倉式系統(tǒng)為給粉機)并查明原因。

B、一次風(fēng)管發(fā)生堵粉時，應(yīng)即停用相應(yīng)的一次風(fēng)和給粉機或磨煤機。然后從燃燒器端開始，逐段向前用高壓壓縮空氣進行吹掃，吹掃過程中應(yīng)防止管內(nèi)積粉突然大量涌入爐膛。在低負荷和燃燒不穩(wěn)時，不可進行這種吹掃工作。

C、由于煤質(zhì)變化或給粉、給煤受阻而使燃燒不穩(wěn)時，可立即投入運行燃燒器的點火器以穩(wěn)定爐火。如果引起燃燒不穩(wěn)的原因不能在短時間內(nèi)消除時，應(yīng)停用不穩(wěn)定的燃燒器或相應(yīng)的磨煤機。D、有兩臺送風(fēng)機和吸風(fēng)機的鍋爐，當(dāng)其中一臺發(fā)生故障停用時，應(yīng)即減少燃料量，并按風(fēng)量的大小維持可穩(wěn)燃的負荷，必要時應(yīng)投適當(dāng)?shù)挠蜆屢灾?。E、確認爐膛已熄火，但主燃料未能自動跳閘時，應(yīng)立即手動緊急停爐，迅速切斷進人爐膛的所有燃料，嚴禁采用爆燃法來搶救滅火，并按規(guī)定對爐膛進行吹掃。

采取積極措施防止鍋爐發(fā)生熄火防止熄火是預(yù)防爐膛爆炸的主要措施，運行中應(yīng)采取積極措施防止或消滅發(fā)生鍋爐熄火事故。為此，應(yīng)注意以下方面：

(1)煤種多變及煤質(zhì)下降是造成鍋爐燃燒不穩(wěn)引起熄火爆炸的重要因素之一。因此，作為大機組的司爐，應(yīng)熟悉燃用煤種的特性及配風(fēng)要求，當(dāng)煤質(zhì)發(fā)生變化時，及時進行燃燒調(diào)整，防止引起燃燒不穩(wěn)或熄火。

(2)風(fēng)量的調(diào)節(jié)要適當(dāng)，風(fēng)量過大容易造成鍋爐熄火，而風(fēng)量過小則會造成燃料的不完全燃燒，容易引起可燃物在爐內(nèi)的產(chǎn)生和積存。

(3)加強對爐膛負壓的監(jiān)視和調(diào)整。因為爐內(nèi)燃燒工況的每一個變化，都將迅速引起爐膛壓力的相應(yīng)改變，當(dāng)爐內(nèi)燃燒不穩(wěn)時，首先可從爐膛負壓的大幅度晃動上反映出來，此時運行人員應(yīng)即分析原因，及時進行調(diào)整和處理，防止鍋爐發(fā)生熄火。此外，鍋爐正常運行中保持爐膛負壓的穩(wěn)定，也將對穩(wěn)定爐火和穩(wěn)定鍋爐燃燒工況，具有極其重要的意義。

(4)不投助燃油槍的爐膛最低穩(wěn)燃負荷及能保證燃燒器穩(wěn)定燃燒的燃料調(diào)節(jié)范圍，應(yīng)通過實際的運行試驗加以確定，運行人員應(yīng)掌握上述試驗的情況及結(jié)論。在進行不投油槍的爐膛最低穩(wěn)燃負荷試驗時，應(yīng)包括在燃燒器不同組合方式和不同的過?？諝庀禂?shù)及其他可能受限制的條件下進行的試驗。在進行燃燒器的調(diào)節(jié)范圍試驗時，對于具有燃燒自動裝置的鍋爐，試驗應(yīng)在燃燒自動投入的情況下進行，并分別對所有燃燒器全投和不同燃燒器組合運行情況下進行試驗。當(dāng)燃煤品種有較大變更時，則應(yīng)重新進行試驗。

(5)當(dāng)鍋爐需在低于最低穩(wěn)燃負荷下運行時，應(yīng)投入油槍助燃，并考慮對鍋爐水動力工況穩(wěn)定性的影響。為了使運行燃燒器的給粉機仍能保持高于最低穩(wěn)燃負荷下運行，可停用部分燃燒器和磨煤機。

(6)受熱面的吹灰(空氣預(yù)熱器吹灰除外)和爐膛下部灰斗的放灰，應(yīng)在爐膛熱負荷較高及燃燒穩(wěn)定時進行。不允許在負荷過低或過?？諝饬枯^大時進行這些工作，以免造成鍋爐熄火。

(7)投、停點火器或助燃油槍前，必須先檢查爐膛內(nèi)的燃燒及著火情況，避免由于引起燃燒工況惡化甚至鍋爐熄火爆炸事故。

(8)制粉系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)可靠的斷煤和堵煤報警裝置，以便在發(fā)生斷煤或堵煤時運行人員能及早發(fā)現(xiàn)和迅速處理，防止發(fā)生由此而引起的鍋爐熄火。充分發(fā)揮爐膛安全保護系統(tǒng)的作用以往中、小型鍋爐傳統(tǒng)上采用防爆門來防止由于爆燃而引起的爐膛壓力過高，但防爆門因具有可靠性差、降壓作用有限以及由于嚴密性差而使鍋爐漏風(fēng)增加等缺點，因而目前大容量鍋爐大多已不采用防爆門這種原始的消極防爆措施，而代之以性能可靠的爐膛安全保護系統(tǒng)。鍋爐的爐膛安全保護系統(tǒng)，采用以微處理機為基礎(chǔ)的邏輯程序控制裝置和安全聯(lián)鎖保護裝置來達到防止和消滅鍋爐發(fā)生爆炸事故，從而起到積極的防爆作用。為此，大型鍋爐應(yīng)充分發(fā)揮爐膛安全保護系統(tǒng)的作用，認真做好爐膛安全保護系統(tǒng)的調(diào)試、運行、維護工作，不斷提高該系統(tǒng)的健康運行水平，確保長期投運和動作準確可靠。

(1)135MW機組鍋爐爐膛安全保護系統(tǒng)的配置原則

鍋爐的爐膛安全保護系統(tǒng)一般應(yīng)按機組容量的大小和實用燃料的特性進行配置。對135MW機組的鍋爐，應(yīng)配置燃燒器熄火的爐膛安全保護系統(tǒng)，包括有單個燃燒器的火焰檢測器、爐膛壓力超限保護、發(fā)生燃燒異常(包括全爐膛熄火)時的自動切斷主、輔燃料等功能。

(2)爐膛安全保護系統(tǒng)的運行與維護

為確保爐膛安全保護系統(tǒng)能真正發(fā)揮安全保護作用，必須做到以下方面：

A、選用可靠的能同時檢測火焰可見光的強度及脈動閃爍頻率的雙信號火焰檢測器?；鹧鏅z測器投運前應(yīng)經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試，以確定最佳的監(jiān)視角，燃燒器的火焰探頭應(yīng)對準火焰的敏感區(qū)域，保護鍋爐在高、低負荷以及實用煤種下都能正確地檢測到火焰。

B、為保證火焰檢測器探頭工作穩(wěn)定，不受煙氣的污染，應(yīng)有足夠風(fēng)壓和風(fēng)量的專用風(fēng)機向探頭供給清潔的冷卻風(fēng)，以保證在爐膛出現(xiàn)正壓時，爐煙不致與探頭直接接觸，避免探頭損壞。

C、根據(jù)具體的設(shè)備和系統(tǒng)布置，確定合理的燃料安全管理各跳閘條