發電廠熱機部分安全性研究及相關工程設計

李青

摘 要：火電廠是我國電力工業的主體之一，“以人為本，安全第一”是火電廠經濟運營的宗旨，為實現火電廠的安全目標，文章以神華神東電力重慶萬州發電廠為例，對其熱機部分所有環節的安全性進行了系統的研究分析，并做出相應的安全設計方案。

關鍵詞：火電廠；熱機部分；安全

火電廠是電力行業主力之一，隨著規模不斷擴大，設備不斷增多，生產過程逐漸復雜，其安全性要求也越來越高。本著“安全第一，預防為主”的方針，對神華神東電力重慶萬州發電廠熱機部分的每個環節安全性進行系統研究，提出詳細的安全措施。

1 防火防爆

1.1 火災及爆炸

電廠貯存、運輸和使用可燃介質的區域和設施，以及燃油系統、制粉系統和具有爆炸可能的介質泄露等，都是產生火災的潛在因素。電廠生產系統中的鍋爐及煙氣系統、高溫高壓管道及壓力容器、助燃油、氫氣貯存、氨貯存系統設施等，存在大量易燃易爆物質，有發生爆炸的危險。

1.2 燃料和物料危險、危害性分析

（1）煤塵爆炸是由煤塵在空氣中的含量決定的，煤塵在空氣中形成爆炸物的濃度范圍是100～2000mg/m3，其中煤塵濃度在350～450mg/m3時爆炸威力最大，這是因為這個濃度范圍煤塵能充分燃燒。煤塵爆炸后不僅能傷人和破壞建筑物，而且同時產生大量的一氧化碳，使人窒息中毒死亡。（2）本工程啟動鍋爐燃油為0號輕柴油，按照《建筑設計防火規范》（GB50016-2006），對生產貯存物品的火災危險性分類，屬于丙類，危險類別為第3.3類高閃點液體。輕柴油是一種易燃的液體，油罐著火后，不僅能爆炸，而且能形成大火。（3）氫是無色、無臭的氣體，氫是強還原劑，易燃，沸點-258.8℃，爆炸下限為4.1%，上限為74.2%（V%）。（4）制氫站、發電機和管路系統如產生泄漏，氫氣又不能及時稀釋擴散時，可能發生燃爆事故。因此，氫氣燃爆是本工程中主要危險、有害因素之一。（5）本工程采用尿素作為脫硝還原劑，尿素會產生氨氣，而氨氣在常溫下是極易揮發、易燃、腐蝕性的壓縮氣體。一旦氨氣大量揮發，與空氣混合達到了一定的比例，遇明火、高溫就非常容易燃燒爆炸。氨對人體的上呼吸道、皮膚和眼結膜都有刺激和腐蝕作用。不僅如此，氨氣還是一種很強的刺激劑，吸入過量會對人的生命安全造成威脅，引起反射性呼吸停止。

1.3 防火措施

為防止火災發生和蔓延，本工程在設計上充分考慮防火和滅火的方案，并采取切實有效的措施，如電廠發生火災危險性較大的設施均單獨布置，對不同類型的爆炸源和危險因素設計不同的防爆防燃設施。

1.3.1 燃燒、制粉系統的消防措施。（1）所有制粉系統的設備管道，從煤倉間穿過的煙風道及燃料油等管道，均采用非燃燒材料進行保溫。（2）制粉系統所有部件均采用抗燃材料制造。制粉系統所有管道、檢查孔和清掃孔等制粉設備的部件，均加以密封防止漏粉，管段之間都采用焊接連接。（3）制粉系統有完善的事故報警及連鎖保護裝置，如給煤機、磨煤機跳閘聯鎖裝置。（4）制粉系統的磨煤機和給煤機設置蒸汽介質防爆設施。鍋爐燃燒器、磨煤機潤滑油站采用水噴霧消防系統；空氣預熱器采用雨淋滅火系統，每臺空氣預熱器均裝設探測自動報警裝置，當煙氣及空氣溫度比正常溫度高時，經人工確認后手動投入滅火系統。

1.3.2 油系統的消防措施。油系統的消防范圍包括送風機油箱、引風機油箱、一次風機油箱、汽機主油箱、潤滑油貯存油箱、潤滑油凈化裝置、氫密封油箱、、磨煤機油箱和柴油發電機等。該工程汽輪發電機組的油系統，除汽機調節采用抗燃油外，在油系統的設計中采用如下的防火設計。（1）油管道用無縫鋼管制作，盡量減少法蘭，在高溫部件附近不設法蘭。法蘭選用時使用對焊法蘭，使法蘭焊接時不變形，以確保法蘭連接的嚴密性。法蘭墊嚴禁使用不耐油、不耐高溫的墊料，防止該墊料遇高溫時迅速燒毀，避免噴油形成火災隱患。（2）如果油管道附近有蒸汽管道，則蒸汽管道必須安裝保溫裝置，且保溫層表面必須安裝設計堅固完整的金屬罩。若有油滲入保溫材料，應及時更換該保溫材料，以防火災發生。（3）氫氣冷發電機軸封必需保持密封，當機組開始啟動，無論有沒有充氫氣，發電機里的油不能中斷，而且油壓必須大于氫壓，以防止空氣進入發電機外殼或氫氣充滿汽機的油系統而引起爆炸起火。（4）所有電纜的布置必須遠離油管道系統。（5）主油箱必須設置事故排油裝置，事故排油管徑的選擇應考慮在放油時，能保證汽機轉子在慢走時的潤滑用油，事故油池設在廠房外，事故油池要密封，容積大于主油箱容積。（6）與汽機前軸承箱以法蘭連接的油管處設置護槽，并設導油管，將油引至安全地點。

1.4 防爆炸措施

本期工程有潛在爆炸危險的設備設施主要有給煤系統、煙氣系統、鍋爐、除氧器等系統。

1.4.1 給煤系統防爆措施。清除給煤系統中的積煤設備，保持煤倉內壁光滑、嚴密。給煤系統在運行中應按規程規定定期對輸煤系統設備和停爐進行清倉工作。防爆門動作方向應避開人和電纜。原煤倉設置有煤斗低壓 CO2轉化系統，防止原煤倉著火爆炸燃燒。

1.4.2 煙氣系統防爆措施。煙氣系統設有防爆門，對當其動作時有燙傷工作人員危險的，設引出管，將爆炸氣流泄至高處或屋外。

1.4.3 壓力容器與其它易爆裝置的技術安全設計

（1）鍋爐。鍋爐爐膛設有安全監控系統，該系統以爐膛負壓、燃料失去和一、二次風機故障等作為主燃料跳閘條件。爐膛安全系統設有壓縮空氣（蒸汽）吹掃聯鎖裝置及火焰檢測裝置，在緊急情況下切斷燃料系統，防止鍋爐內爆或外爆。（2）除氧器。本工程除氧器采用滑壓，保證除氧器的安全，在除氧器內設置有全啟式安全閥。

1.4.4 其它防爆措施。由于發電機采用氫冷，在發電機正上方的屋頂通風器閥板上設置6個500mm排氫氣孔，以免氫氣在汽機房屋面下積聚。

2 防塵、防毒、防化學傷害

2.1 防塵

在粉塵比較集中的地方，如各輸煤轉運站、輸煤皮帶間及煤倉原煤斗等主要揚塵點，均采用不同的除塵裝置。

2.2 防毒

本工程汽輪機調節系統采用抗燃油作為工質，汽輪機調速系統的抗燃油管路與潤滑油管路分開，抗燃油采用燃點較高的純磷酸鹽脂液體，由于其燃點高，有利于汽輪機的安全運行，但是由于磷酸鹽具有一定的腐蝕性和毒性，應盡量避免直接接觸。

2.3 防化學傷害

鍋爐在停用時要防止腐蝕，一般在一個月以內應采取聯胺保養。

3 其它防護措施

對于防機械傷害、防墜落、防暑、防寒、防潮等常見的防護問題也不能掉以輕心。安全無小事，對這些常見的防護設計必須按照國家的有關標準設計。

4 結束語

火電廠設備多而集中，各種設備形成一個復雜的大系統。因此，如果在某個環節出現問題或者發生故障，將會引起連鎖反應，造成整個系統故障，釀成重大事故的發生。本文從整個熱機系統出發，從各個細節入手，對各種可能的安全隱患做了系統的分析并提出相應的安全方案。使該工程的安全預防贏在起點，為電廠將來的安全健康運營打下了良好的基礎。

參考文獻

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