淺談電廠鍋爐爆炸的原因和防爆措施

周大慧 何锃

摘 要：電廠鍋爐在運(yùn)行中發(fā)生爐膛爆炸事故，不僅影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，嚴(yán)重的還會(huì)致使鍋爐設(shè)備永久性損壞，甚至發(fā)生人身傷亡事故，本文論述了鍋爐發(fā)生爆炸的原因，并針對(duì)不同原因分別制定了防爆措施。

關(guān)鍵詞：鍋爐 防爆 措施

中圖分類號(hào)：TK22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（a）-0083-01

銅陵有色公司動(dòng)力廠熱電項(xiàng)目一期兩臺(tái)鍋爐由四川川鍋鍋爐廠制造的型號(hào)為CG-220/9.81-M的自然循環(huán)煤粉爐，鍋爐額定蒸發(fā)量220 t/h、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、Ⅱ型布置汽包煤粉鍋爐，采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)。計(jì)劃2013年底投產(chǎn)，在投產(chǎn)前，全面了解引起鍋爐爆炸的原因，針對(duì)鍋爐防爆制定切實(shí)可行的措施意義重大。

1 鍋爐爆炸的分類

1.1 內(nèi)爆

當(dāng)爐膛內(nèi)負(fù)壓過高，超過水冷壁所承受的限度時(shí)，水冷壁會(huì)向內(nèi)坍塌，這種現(xiàn)象稱為鍋爐內(nèi)爆。

1.2 外爆

鍋爐爐膛、折焰角、水平煙道、尾部煙道、空預(yù)器等處積存的可燃混合物突然被點(diǎn)燃發(fā)生爆炸，造成爐內(nèi)結(jié)構(gòu)被破壞的現(xiàn)象稱為鍋爐外爆。

2 鍋爐爆炸的原因

2.1 內(nèi)爆的原因

鍋爐內(nèi)爆由主要控制系統(tǒng)失靈和誤操作造成的。例如在運(yùn)行中鍋爐突然熄火，爐膛壓力瞬間急劇下降，而引風(fēng)機(jī)未能及時(shí)降低出力。運(yùn)行中送風(fēng)機(jī)擋板誤關(guān)引起平衡通風(fēng)被破壞。低負(fù)荷時(shí)，引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)擋板誤開。以上都有可能造成鍋爐內(nèi)爆。

2.2 外爆的原因

（1）發(fā)生煤粉等燃料的爆燃需要三個(gè)條件：一是爐內(nèi)有足夠量的可燃性燃料和空氣存在，二是積存的燃料和空氣混合物達(dá)到一定的濃度，三是具有點(diǎn)燃混合物的能量。這三個(gè)條件必須同時(shí)存在，否則不會(huì)發(fā)生燃料爆燃。

燃料爆燃可視為定容絕熱過程，根據(jù)能量守恒方程和理想氣體狀態(tài)方程，可導(dǎo)出爆燃發(fā)生后爐膛內(nèi)的介質(zhì)壓力P2為：

P2=P1（1+）

式中：P2為爆燃后爐膛內(nèi)介質(zhì)壓力，Pa；

P1為爆燃前爐膛內(nèi)介質(zhì)壓力，Pa；

T1為爆燃前爐膛內(nèi)介質(zhì)溫度，℃；

Vr為爐內(nèi)積存可燃物容積，m3；

V為爐膛容積，m3；

Qr為單位容積可燃物熱值，kj/m3；

Cv為爐膛內(nèi)介質(zhì)的定容比熱，kj/m3·K。

有上式可知，爆燃引起爐膛壓力升高的主要因素有以下幾點(diǎn)。

①爐內(nèi)積存的可燃物容積。爐膛容積V為常量，當(dāng)Vr增加，Vr/V增加，P2隨之增大。

②單位容積可燃物熱值。Qr越大，P2隨之增大。

③燃前爐膛內(nèi)介質(zhì)溫度T1越低，P2越大，故鍋爐在啟動(dòng)時(shí)發(fā)生的爐膛爆炸具有更大的危害。在鍋爐點(diǎn)火初期，爐膛溫度低，這時(shí)爆燃產(chǎn)生的破壞力最為嚴(yán)重。當(dāng)溫度超過可燃物的著火溫度時(shí)，燃料進(jìn)入到爐內(nèi)即被點(diǎn)燃，不會(huì)產(chǎn)生可燃物積存現(xiàn)象。

（2）在電廠鍋爐實(shí)際運(yùn)行中，常見的發(fā)生爆燃的情況有以下幾點(diǎn)。

①運(yùn)行中發(fā)生鍋爐熄火，MFT沒有及時(shí)動(dòng)作，造成燃料繼續(xù)進(jìn)入爐膛，經(jīng)過一段時(shí)間后，達(dá)到爆燃條件發(fā)生爆燃。

②一個(gè)或幾個(gè)燃燒器火焰已熄滅，而其余燃燒器仍正常燃燒，燃料從未點(diǎn)燃的燃燒器進(jìn)入爐膛造成可燃物聚集。

③停止的中速磨煤機(jī)有存煤，啟動(dòng)后調(diào)整不當(dāng)，被大量帶入爐膛，致使鍋爐爆燃

④燃料或空氣瞬時(shí)中斷又恢復(fù)，造成可燃物聚集。

3 鍋爐防爆的措施

3.1 鍋爐防內(nèi)爆的措施

（1）由于有色熱電鍋爐配套兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)（與脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并），一臺(tái)送風(fēng)機(jī)，一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)，其中單臺(tái)引風(fēng)機(jī)額定功率是630 kW，送風(fēng)機(jī)額定功率是315 kW，一次風(fēng)機(jī)額定功率是280 kW。若鍋爐運(yùn)行中發(fā)生熄火，MFT動(dòng)作跳閘一次風(fēng)機(jī)，進(jìn)入鍋爐的風(fēng)量大幅減少，加上熄火后煙氣容積驟降，此時(shí)，應(yīng)跳閘一臺(tái)引風(fēng)機(jī)，保留一臺(tái)引風(fēng)機(jī)根據(jù)爐膛負(fù)壓的情況及時(shí)調(diào)整出力，以避免爐膛內(nèi)爆。

（2）若鍋爐運(yùn)行中發(fā)生送風(fēng)機(jī)跳閘或送風(fēng)機(jī)出口擋板誤關(guān)，此時(shí)MFT應(yīng)動(dòng)作，切斷所有燃料，跳閘一次風(fēng)機(jī)，鍋爐熄火，應(yīng)跳閘一臺(tái)引風(fēng)機(jī)，保留一臺(tái)引風(fēng)機(jī)，將出力先降至最小，后根據(jù)爐膛負(fù)壓跳閘出力，同時(shí)最快速度打開送風(fēng)機(jī)出口擋板，對(duì)爐膛進(jìn)行通風(fēng)吹掃。

3.2 鍋爐防外爆的措施

（1）設(shè)置完備的MFT保護(hù)系統(tǒng)，為保證保護(hù)的可靠性，應(yīng)有軟件和硬件保護(hù)各一套，硬件設(shè)置雙電源。不單獨(dú)設(shè)置MFT保護(hù)投退按鈕，鍋爐點(diǎn)火前，必須按30%額定風(fēng)量聯(lián)系吹掃5 min，吹掃完成且無MFT跳閘條件存在，即MFT復(fù)位，鍋爐具備點(diǎn)火條件。鍋爐熄火后，所有二次風(fēng)擋板超弛開啟，調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)出力為30%額定風(fēng)量，強(qiáng)制吹掃10 min后，二次風(fēng)擋板超弛開啟信號(hào)消失，可根據(jù)需要決定是否悶爐保溫。

（2）“MFT”動(dòng)作后，F(xiàn)SSS應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行下列動(dòng)作，否則人工干預(yù)。

①關(guān)閉燃油母管跳閘閥、油角閥及吹掃閥。②切除全部穩(wěn)燃油槍和微油油槍。③切除全部一次風(fēng)機(jī)。④切除全部運(yùn)行給煤機(jī)。⑤切除全部磨煤機(jī)。⑥關(guān)所有磨煤機(jī)出口關(guān)斷門。⑦開二次風(fēng)門擋板。⑧關(guān)閉磨煤機(jī)進(jìn)口熱一次風(fēng)門。⑨關(guān)閉熱一次風(fēng)擋板、冷一次風(fēng)擋板。

（3）鍋爐運(yùn)行中發(fā)生磨煤機(jī)故障跳閘，故障處理好后，重新投入該磨時(shí)，在啟磨前，確保鍋爐燃燒良好，必要時(shí)可投油穩(wěn)燃，開啟該磨出口擋板，總風(fēng)門，冷、熱隔絕門，緩慢開啟冷風(fēng)調(diào)門，對(duì)磨本體和出口風(fēng)道中的積存煤粉進(jìn)行吹掃，吹掃結(jié)束后，關(guān)閉冷風(fēng)調(diào)門，啟動(dòng)磨煤機(jī)，此時(shí)加強(qiáng)石子煤排放，待磨電流接近空載電流時(shí)，再緩慢開啟冷、熱風(fēng)調(diào)門，按正常啟磨操作。

（4）低負(fù)荷工況或煤質(zhì)較差時(shí)，操作人員發(fā)現(xiàn)燃燒不穩(wěn)，應(yīng)果斷投油穩(wěn)燃，及時(shí)調(diào)整燃燒工況，防止發(fā)生爆燃。同時(shí)做好油槍的定期試驗(yàn)工作，保證油槍完好備用。

4 結(jié)語(yǔ)

做好防止鍋爐爆炸的措施對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重大意義。在技術(shù)上要完善保護(hù)邏輯，提高設(shè)備的可靠性，做到保護(hù)不誤動(dòng)、不拒動(dòng)，同時(shí)也要加強(qiáng)操作人員的培訓(xùn)工作，提高操作人員的業(yè)務(wù)水平，力爭(zhēng)做到不誤操作并能夠及時(shí)正確的進(jìn)行事故處理，保證鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉強(qiáng).淺析鍋爐爐膛爆炸機(jī)理和主要防爆方法.熱力發(fā)電[J].2005，1：97-98.

[2] 銅陵有色動(dòng)力廠熱電鍋爐規(guī)程[S].