廢氣鍋爐著火事故緣何頻發

河北省船舶檢驗局 劉建曉

廢氣鍋爐的原理是利用船舶主機排出的廢氣熱能通過盤管對水進行加熱，產生蒸汽做到廢熱利用，以達到節約能源的目的。它的工作環境溫度（廢氣）一般在200-300℃之間，且周圍沒有氧氣。受熱面使用的材料是優質的低碳鋼，一般在500℃以下不會產生永久變形。因而在船舶營運過程中，廢氣鍋爐的管理經常得不到重視，常認為即使廢氣鍋爐長時間“干燒”(鍋爐無水狀態下受熱)，也不會發生事故。然而近年來廢氣鍋爐著火事故時常發生且呈上升趨勢，嚴重的甚至會燒塌廢氣鍋爐。筆者曾接觸到這樣一個案例。2009年4月28日深夜1時許，某輪在正常航行途中，主機正常運轉，廢氣鍋爐著火。下面結合對該事故起因的分析，來看看為什么廢氣鍋爐著火事故頻頻發生。

事故原因分析

廢氣鍋爐燃燒的故障一般是在主機停車后，煙筒進入了大量空氣（氧氣）后，由于操作不當，過早停止了強制循環泵，大量灰燼留在盤管壁上造成著火，燒損廢氣鍋爐盤管。而這次卻是在正常航行中，煙筒內都是惰性氣體，沒有空氣時，發生了著火燃燒事故。顯然可燃物質是煙管中殘留的灰燼，那么這些灰燼是從哪里來的呢？

在這次事故中，該輪使用的燃油，分油機每半小時排渣一次。從現場看，排出的渣粘稠而且量大。特別是，機械雜質、灰分比較大，且含有大量瀝青分裂化產物。顯然，該輪使用的燃油品質太差，造成主機燃燒惡劣，排煙中含有未燃盡的燃油煙灰和瀝青分裂化產物，在廢氣鍋爐內大量積聚，從而為爐內燃燒提供了足夠的可燃物質。因此，該輪鍋爐無氧燃燒的原因可判斷如下：

主機長時間工況不良：主要發生在長江航道機動航行段和長期定數轉速偏低（因為節約油耗所致），主機排氣流速較小，從而造成在廢氣鍋爐翅片上沉積了燃燒產物和灰燼。雖然每個班都對廢氣鍋爐進行蒸汽吹清，但很難將積灰清理干凈。

船舶2009年4月21日加裝的燃油品質太差：這些可以在分油機排渣和沉淀柜放殘中看到。燃燒惡劣，很多未燃燒的燃油和高溫裂化產物進入到煙筒和盤管。高溫產物將遠離水管側翅片上的灰燼引燃。

廢氣鍋爐發生了高溫燃燒（無氧）：氫燃和鐵燃。首先是小的煙垢著火發展為高溫著火。一旦煙灰燒起來后，放出的熱量不能散走，溫度會逐漸上升，可以達到650℃以上，此時會同時產生一系列的化學反應，即煙灰中的碳燃燒、“氫燃”和金屬燃燒。也就是說，其燃燒過程由低溫燃燒演變到高溫燃燒過程，爐管就會在這一過程中被毀壞。若燃燒溫度達到1000℃且此時有蒸汽或水從管中漏出時，則燃燒會再升級，這就是“氫燃”的開始。若溫度達到1100℃時，煙灰中的釩會加快反應，引發“鐵燃”即金屬燃燒，其釋放熱量將能維持這一反應的繼續進行。到了這種狀況，鍋爐盤管的燒損就不可避免的發生了。

設計因素方面：廢氣鍋爐的設計是朝著高熱效率和小尺寸方向發展，其思路是增加鍋爐受熱面，例如采用針型管和翅片管作為受熱管。而采用大受熱面、擴展管表面和降低廢氣流速等“超擴展”設計方法，其窄點必然較低。較低的窄點可提高廢氣鍋爐的利用效率，但廢氣鍋爐須有較大受熱面，因此壓力損失也較大。而鍋爐與主機匹配則對最大允許廢氣壓力損失有一定限制，為了不超過這一限制，設計廢氣鍋爐的廢氣流速必須降低。低廢氣流速對形成煙垢有特別明顯的影響趨勢，現今劣質燃油運轉使這種趨勢變得更糟。顯然，針型管和翅片管對煙灰的排放極其不利，一旦柴油機燃油燃燒惡化時，灰渣就會大量吸附在受熱管表面。

預防措施

預防廢氣鍋爐燒損事故，要注意從以下5個方面著手：

1、加強對主機的日常運行管理和保養維修。保障其工作狀態良好，在源頭消滅廢氣鍋爐著火燃燒的可能性。

2、提高燃油品質。避免造成不可控的燃燒產物增多和惡化。適當的氣缸油注油量，不能盲目增加。

3、及時有效地對廢氣鍋爐進行吹灰作業。該輪有必要每航次對廢氣鍋爐進行水洗。

4、使用德魯專業吹灰設備和藥品，定期定時吹灰（費用較高）。新型船舶上已經有了專業設備防止這類事故。

5、主機完車后至少保持鍋爐循環水泵2小時以上的運行，將盤管的熱量充分帶走。這種方法是防止有氧燃燒著火的基本手法之一。主機停車后廢氣鍋爐燃燒著火占鍋爐著火事故的90%以上。

事故處理方法

廢氣鍋爐著火燃燒的處理分為2種情況。一種就是常見的主機停車后燃燒（這種著火燃燒在煙筒可以看到煙霧和火光）：在初始階段發生應該利用蒸汽進行降溫滅火，啟動主機（機動航行時的停車狀態）將煙筒內部的氧氣排除，加大循環泵的流量，向熱水井及時補充新水，提高循環水的熱容量能力，通過爐水帶走更多的熱量，加快盤管的降溫速度。第二種就是已經發生了高溫著火燃燒（在煙筒可以看到紅色像煙花一樣的火星，表明有鐵在燃燒）：主機應立即停車（避免提供熱量和可燃物）、關閉循環泵（避免進一步噴入水和蒸汽）、關閉煙筒防止或減少氧氣進入、放掉爐內殘水、直接向爐內噴灑大量的水（注意此時應開啟爐底部放殘伐，防止水進入主機或增壓器）或開啟二氧化碳滅火系統，防止“鐵燃”進一步惡化，進行阻止鐵水外溢引起火災。