燃氣工業鍋爐安全技術常見一些問題剖析及措施

鄭維澄

（福建省特種設備檢驗研究院莆田分院，福建 莆田 351100）

1 概述

燃氣工業鍋爐與燃煤工業鍋爐相比，它具有燃煤工業鍋爐無法替代特點：科技含量高，占地面積小，自動化程度高，勞動強度低，沒有煙塵，對環境污染小等優點。天然氣作為清潔能源已在福建省工業鍋爐上得到了廣泛應用。眾所周知，燃氣具有易燃易爆特性，一旦發生泄漏，極易釀成爆炸或火災事故，而現行的《鍋爐房管理規則》、《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》等規程規范側重于燃煤工業鍋爐房要求，對燃氣工業鍋爐房安全管理方面要求甚少，造成安全管理存在缺失，薄弱環節多，安全風險大。為了能夠有效地消除燃氣工業鍋爐房安全技術管理上存在的一些盲區死角，筆者對諸多隱患認真進行了剖析，提出相應改進和預防的措施，確保燃氣工業鍋爐安全經濟運行。

2 常見安全技術管理問題剖析

2.1 排、進風系統設置不當

2.1.1 排、進風機選型不當

由于忽視了對鍋爐間燃氣燃燒所需要的空氣量和散熱所需要的通風量計算，使排、進風量滿足不了鍋爐安全運行的需要。主要表現為兩個方面：有的鍋爐間選用的排、進風機型號偏大，增加成本投入，造成浪費；有的鍋爐間選用的排、進風機型號偏小，不僅會造成外漏的燃氣難于及時排除而積聚引發險情，而且還會造成燃氣不完全燃燒產生大量一氧化碳和燃料浪費。

2.1.2 排、進風口位置設置不當

進風口和排風口安裝設置隨意性大，未根據燃氣的密度不同而合理進行位置設置，不利于鍋爐間內泄漏燃氣的排散。

2.2 安裝維修質量把關不嚴

由于現行的《鍋爐房管理規則》與《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》對燃氣工業鍋爐安全技術方面的要求甚少。在安裝維修時，對燃氣工業鍋爐其固有安全技術特性考慮不足，照搬照抄安裝維修燃煤工業鍋爐所積累經驗和技術要求，易造成燃氣工業鍋爐的引燃源和釋放源施工質量把關控制不到位，埋下安全隱患，危及燃氣工業鍋爐安全運行。

2.2.1 釋放源施工檢修質量把關不嚴

所謂釋放源是指可能釋放出能形成爆炸性物質所在的位置或地點。調壓裝置、計量裝置、吹掃放散裝置、分離器、壓力表、關閉切斷閥、電磁閥等均可能成為燃氣釋放源。因此，燃氣工業鍋爐間、調壓室、計量室對釋放源施工質量技術把關顯得十分重要。常見一些施工質量技術把關不到位問題：在安裝把關時，燃氣管道對接焊接頭未采用氬弧焊打底，且焊接頭未進行必要的無損檢測，焊接質量難于保證，易造成燃氣外漏；放散管隨意裝設且未引至安全地方；燃氣管道敷設未根據燃氣密度不同而采取架空或沿鍋爐間外墻敷設等問題。在檢修時，對燃氣管道未采取可靠的防腐措施，管道腐蝕穿孔外漏事故時有發生；閥門閥件長期失修造成燃氣外漏事故屢見不鮮。

2.2.2 部分引燃源安全把關被遺忘

所謂引燃源是指明火、火花、化學反應熱和熱物體表面等都可能起到引燃作用。因此，在燃氣工業鍋爐間、調壓室、計量室引燃源的安全把關控制十分重要，除了考慮采用防火花地坪、可靠防爆電氣設備、防爆照明、合適消防設施和防爆電控柜外，現實中還有一些可能成為引燃源的安全把關要求被遺忘：安全閥排放管和鍋爐排污管未固定牢靠，在使用中因振動而易產生摩擦火花；室內段的煙道、煙囪、排污管等未進行保溫而成為熱物體表面；鍋爐本體、主蒸汽管道、分汽缸等保溫層損壞不及時修復而成為熱物體表面。

2.2.3 介質流向標識不清晰

從長期檢驗實踐中，常發現燃氣工業鍋爐的燃氣供應系統、熱介質輸送系統中介質流向標識不清或未標識，各種閥門啟閉控制的方向未作標識，易誘發操作人員誤操作，不利燃氣工業鍋爐安全運行。

2.2.4 靜電釋放受阻

燃氣供應系統中由于燃氣介質在管道內流動，與金屬管道內壁發生摩擦而產生靜電，若沒有通過防靜電裝置系統及時釋放，隨著靜電荷不斷累積到一定量時則會產生火花，外漏燃氣濃度達到爆炸極限時則會引發火災或爆炸事故。在檢驗實踐中，常發現法蘭兩端跨接導靜電金屬線或片的連接處發生了松動，不能保持良好接觸。此外，還存在未接地或接地不良或接地電阻過大現象，諸如此類，使靜電荷釋放通路受阻而難于順利釋放。

2.3 報警及聯鎖裝置安裝不規范

眾所周知，燃氣工業鍋爐間、調壓室、計量室屬于易發生險情的場所，在日常安全管理中，常發現燃氣濃度檢測報警器探頭安裝位置不當、數量不足、使用失靈等問題，造成泄漏的燃氣未能及時被檢測，后患無窮。

2.3.1 檢測探頭安裝位置不當

燃氣濃度檢測探頭安裝位置未根據燃氣類別不同而不同設置。主要存在三方面突出問題：燃氣密度大于空氣時，檢測探頭安裝位置未設在地面附近；燃氣密度小于空氣時，檢測探頭安裝位置未設在頂板附近；更嚴重的是檢測探頭安裝位置遠離了燃氣易積聚地點和釋放源；有的檢測探頭安裝在排、進風口附近，難準確檢測出外漏燃氣真實濃度。

2.3.2 檢測探頭裝設數量不足

盡管每一種燃氣濃度檢測探頭均有探測的有效面積范圍，而實際選用時，安裝人員常憑經驗盲目選定探頭數量，未根據鍋爐間、調壓室、計量室各自面積大小折算所需的探頭數量，造成燃氣濃度檢測探頭裝設數量不足，滿足不了外漏燃氣濃度科學檢測需要。

2.4 傳統燃氣供應工藝控制設置不合理

傳統燃氣供應工藝系統包括燃氣干管與點火用的燃氣支管，其實現有效控制僅靠單只電磁閥和單只關閉切斷閥，如圖1所示。

經分析后，發現該工藝控制系統主要存在四個不利因素：燃氣干管與燃氣支管上各僅裝設一只電磁閥，一旦電磁閥失靈，則無法自動切斷燃氣供應；在燃氣干管的總關閉閥前未設置油水分離器，當燃氣含水率等雜質高時，無法進行油水分離，直接影響燃燒器正常燃燒；在燃燒器前兩切斷閥之間的管段上未設置放散吹掃裝置，使長期停爐或檢修后需要重新啟用時，管內燃氣與空氣混合物無法放散，易造成爐膛爆炸；燃燒器前未裝設阻火器，當燃氣壓力過低時，無法防止回火。

3 常見安全技術問題相應的改進措施

為了確保燃氣工業鍋爐能夠安全運行，應對進排風系統不合理、安裝維修質量不高、靜電釋放受阻、報警及聯鎖裝置安裝不規范和傳統燃氣供應工藝控制系統不合理等問題采取相應有效的改正措施。

3.1 進、排風量合理估算

燃氣工業鍋爐間所需進、排風量估算應包含燃燒器所需要的空氣用量和散熱所需要的空氣用量。因此，進、排風量要經過必要的理論計算。3.1.1 燃燒器所需的空氣量估算

V——1M3燃氣完全燃燒所需的實際空氣量

a——過量空氣系數值（一般取1.05～1.20）

Vo——1M3燃氣完全燃燒所需的理論空氣量

HL——燃氣的低位發熱量

3.1.2 鍋爐間散熱所需的空氣量

3.1.2.1 散熱量估算

1.4 統計學方法 采用SPSS 16.0軟件進行統計學處理，計量資料采用表示，計量資料組間均數比較采用重復測量設計的方差分析或t檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

由于燃氣工業鍋爐本體、熱介質輸送管道、煙囪、煙道等存在散熱損失，通過鍋爐的熱平衡分析，一般散熱損失約取2%，其總散熱量計算公式：Q=HL×M×N×2%/4.18

M——燃氣鍋爐日耗氣量

N——燃氣鍋爐臺數

3.1.2.2 鍋爐間散熱所需要的空氣量

假設鍋爐間內的環境溫度在夏季保持在35℃左右，鍋爐間圍護結構散熱量忽略不計，按最不利工況考慮，故鍋爐間內環境溫度保持在設定值所需要的通風量計算公式：

V散= Q/P×C×（35-t）

V散——鍋爐間內散熱所需的空氣量

Q——鍋爐間內散熱量

P、C——空氣的密度、比熱

t——室外溫度，取當地平均氣溫

3.2 安裝維修質量基本要求

3.2.1 安裝維修質量主要把關點

在燃氣供應管道系統安裝時，管道對接焊接頭要采用氬弧焊打底以保證焊縫質量，且對焊縫質量需無損檢測抽查；放散管要引到安全地方；對燃氣密度低于空氣的管道要架空敷設，對燃氣密度高于空氣管道要在鍋爐房外墻敷設。在維修時，閥門閥件要定期進行維修保養；管道要可靠防腐；對調壓裝置、計量裝置、分離器、壓力表、關閉切斷閥、電磁閥、放散吹掃等要定期檢查，對連接處要用肥皂泡檢漏或用攜帶式氣體檢漏儀檢漏。

3.2.2 引燃源部位的保溫隔熱

在燃氣工業鍋爐間內，除了鍋爐本體、熱介質輸送管道、分配器保溫性能要保持良好外，要增加對煙道、煙囪、排污管的室內段進行必要的保溫隔熱，保溫層外表面溫度應不大于50℃為宜[1]。

3.2.3 防靜電、防雷接地措施

在實際使用管理中，防靜電、防雷接地裝置性能可靠與否十分重要。要注意檢查導靜電金屬線（片）是否完好，連接處是否松動。若損壞或松動，則要及時檢修或更換，以保證整個金屬管道是一個良好的通路。日常要注意檢查接地裝置性能是否良好，并定期測定其接地電阻值不大于10歐姆[2]，否則要進行維修。

3.3 報警器及聯鎖裝置要配套齊全

3.3.1 報警探頭安裝位置與數量

燃氣濃度檢測探頭安裝位置要根據燃氣類別而定，對燃氣密度大于空氣的安裝位置要設在地面；對燃氣密度小于空氣的要懸掛在頂板[3]。燃氣濃度檢測探頭布設位置原則：應布設在釋放源附近和燃氣易積聚地方，不應布設在進、排風口附近。探頭布設數量要根據燃氣工業鍋爐間、調壓室、計量室面積的大小和每一只探頭充許有效探測面積范圍而進行折算。

3.3.2 安全聯鎖保護措施

在鍋爐間、調壓室、計量室的通風換氣設備要與燃氣濃度探測報警裝置進行可靠聯鎖。當外漏燃氣濃度超過爆炸下限值5%時，發出聲光報警信號；當外漏燃氣濃度超過爆炸下限值25%時，開啟事故排風設備；當外漏燃氣濃度超過爆炸下限值50%時，關閉燃氣總進氣閥[4]。

3.4 改正后的燃氣供應工藝控制系統

實踐證明，對傳統燃氣供應工藝控制系統進行改進，在系統上增設了分離器、電磁閥、放散吹掃裝置、阻火器裝置，能較好地滿足安全生產的需要，如圖2所示。

3.4.1 增設分離器的作用

在燃氣系統總進管上增設了分離器，主要作用是對燃氣中含油水雜質進行有效分離，確保燃氣品質，滿足燃氣安全燃燒的需要。

3.4.2 增設電磁閥的作用

在燃氣干管與點火用的燃氣支管上各增設電磁閥一只，主要作用：當一只電磁閥失靈后，另一只電磁閥能正常動作切斷燃氣供應。

3.4.3 增設放散吹掃裝置的作用

在燃燒器前兩切斷閥之間的管段上增設了放散吹掃裝置，其主要作用：鍋爐長時間停用或檢修后重新啟用時，先把燃氣供應工藝控制系統中燃氣放散吹掃干凈，防止燃氣一空氣混合物進入爐膛引起爆炸；燃氣供應工藝控制系統進行修理時，通過放散吹掃裝置把燃氣置換干凈，確保檢修安全。

3.4.4 增設阻火器的作用

在天然氣供給系統工藝流程上增設阻火器裝置，阻火器一般裝設在燃氣總閥后，阻火器內裝有多層導熱系數較高銅絲網，當發生回火，火焰到達銅絲網時，由于銅絲網的導熱性能很好，火焰的熱量迅速被銅絲網和阻火器外殼吸收，使得火焰溫度很快降低，不能持久正常燃燒而熄滅，預防由于未能及時發現燃氣壓力過低而發生可能回火事故。

4 結束語

綜上所述，影響燃氣工業鍋爐安全運行因素諸多，常見的一些隱患問題應認真對待和妥善處理，否則易引發安全事故。因此，要注意做好以下幾方面基本工作，才能滿足燃氣工業鍋爐安全技術管理工作的實際需要。（1）制定和出臺燃氣工業鍋爐房安全管理規范，克服安全技術管理把關上隨意性。（2）在檢驗技術把關和安裝維修管理上，對設備選型、安裝維修質量、防雷防靜電防爆技術要求、自動報警及聯鎖保護措施、燃氣供應工藝流程控制、消防設施等方面工作要嚴格把關，認真檢查，及時整改，消除潛在的安全隱患。（3）在安全隱患預警防范上，要制定緊急情況處理預案，并定期開展演練，確保發生緊急情況時能得到正確處置，防止緊急情況擴大甚至釀成事故。（4）司爐操作人員需經專業技術培訓，提高安全操作技能，避免誤操作引發事故。

[1]胡正旗.機械工廠節能設計及使用手冊[M].機械工業出版社，1995（3）.

[2]馮肇瑞，楊有名.化工安全技術手冊[M].化學工業出版社，1993（2）.

[3]滕林根.談燃氣鍋爐房的電氣設計[J].建筑電氣，2004（1）.

[4]劉強.談燃氣鍋爐房電氣設計中的防爆問題[J].海軍工程技術，2003（3）.