燃氣電站鍋爐爐膛爆炸事故的分析及處理

安婭琳，王亢亢

（山東省特種設(shè)備檢驗研究院濟寧分院，山東濟寧 272000）

0 引言

某單位一臺使用高爐煤氣做燃料的電站鍋爐發(fā)生了爐膛爆炸事故，該鍋爐設(shè)計蒸發(fā)量為35 t/h，設(shè)計壓力為3.82 Mpa，設(shè)計溫度450；鍋爐結(jié)構(gòu)型式為雙鍋筒橫置式水管鍋爐，燃燒室結(jié)構(gòu)為膜式壁，燃燒器布置在前墻中下部；后墻后面上下鍋筒之間布置有對流管束。

1 鍋爐檢驗情況

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)：燃燒室的兩側(cè)墻膜式壁嚴重變形，中部外凸約300 mm；側(cè)墻水冷壁前后角部與集箱的連接處發(fā)生撕裂，個別部位水管撕開、斷裂；后墻（上部煙窗為對流管束入口）呈S 型變形，變形量約100 mm；前部和中部兩側(cè)的鋼架立柱各有1 根發(fā)生變形，鋼架左燃燒室側(cè)墻膜式壁外凸區(qū)域?qū)?yīng)的橫梁有1個已和立柱脫開（圖1），扶梯也外移了1 m 多；爐膛上部的左側(cè)防爆門已炸離鍋爐本體；膜式壁外部的輕質(zhì)保溫材料部分脫落；布置在爐膛前墻的燃燒器未發(fā)生損壞，過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器亦未見損壞。判定爆炸點在爐膛內(nèi)。

2 原因分析

經(jīng)了解，該鍋爐的燃氣為高爐煤氣（其中氫氣含量55%～60%，甲烷含量15%左右），其爆炸極限為5%～35%。該燃氣中含有焦油，供氣管道的閥門使用時間長了容易被焦油糊死，影響操作。啟爐前曾對其進行了檢修，檢修后未進行氣密檢查；事故發(fā)生后，經(jīng)氣密檢查，符合要求。該燃氣中還含有大量水分，為此在管道上設(shè)置了放水點，停爐時一般是完全關(guān)閉的。正常運行時，燃氣中的水分沉積在管道中，通過放水點排掉，燃氣中水蒸汽較少。由于停爐時間較長，且燃氣的供應(yīng)管道在室外，在夏季溫度較高、太陽暴曬的情況下，管道中沉積的水份會變成水蒸汽，導(dǎo)致燃氣中相對可燃的成分含量減少，容易造成點火困難。

按《鍋規(guī)》要求：在點火程序控制中，點火前的總通風量應(yīng)當不小于3 倍的從爐膛到煙囪進口煙道總?cè)莘e；電站鍋爐的通風時間一般應(yīng)當持續(xù)3 min 以上；單位時間通風量一般保持額定負荷下的總?cè)紵諝饬浚娬惧仩t一般保持額定負荷下的25%～40%的總?cè)紵諝饬俊?/p>

圖1 爆炸現(xiàn)場

該鍋爐鼓風機和引風機的風量為擋板調(diào)節(jié)，正常運行時，加熱后的熱風和燃氣都是通過布置在前墻中下部的2 個燃燒器一起送入爐內(nèi)進行燃燒。本次點火時，風擋板開度較小，由于燃燒室空間較大，當風量較低時，就會出現(xiàn)吹掃不到的死區(qū)，導(dǎo)致爐內(nèi)燃氣殘留，如果剛好在濃度爆炸極限內(nèi)，再次點火，就會發(fā)生爆炸事故。

經(jīng)了解，該鍋爐在啟動時，前2 次點火失敗后，對點火油槍進行了檢查，未發(fā)現(xiàn)異常，又進行了第3 次點火，瞬間發(fā)生爆炸。由于該鍋爐在設(shè)計時，前墻膜式壁采用了605 的水管，兩側(cè)墻及后墻模式壁采用了604 的水管，由于前墻強度較高，所以爆炸后，兩側(cè)墻和后墻均變形嚴重，前墻基本沒有變形，降低了事故的危害，在前墻前部區(qū)域的人員沒有受到傷害。

通過上述分析，認為該鍋爐由于停爐時間較長，室外的燃氣供給管道由于高溫和暴曬，導(dǎo)致管道內(nèi)水分蒸發(fā)，降低了燃氣可燃成分的含量，造成點火困難，導(dǎo)致前2 次點火失敗，同時鼓風機擋板開度較小，使得吹掃不徹底。在檢查后，進行第3 次點火時，殘余的燃氣正好在爆炸極限范圍內(nèi)，引起爆燃，發(fā)生了這起爆炸事故。

3 事故處理

對變形的膜式壁、鋼架立柱采用機械方法進行校正，將變形量控制在合理范圍內(nèi)，對未斷裂的管子與集箱的焊口進行抽查，通過表面探傷檢查是否有裂紋，然后對斷裂的管子和表面探傷不合格的焊口進行維修，然后進行水壓試驗，如果發(fā)現(xiàn)泄漏點，應(yīng)對泄漏處進行修理。水壓試驗合格后，修復(fù)保溫和扶梯。

4 改進建議

4.1 加強管理

此次事故的發(fā)生與司爐人員操作不規(guī)范有直接關(guān)系，如果操作人員按照要求調(diào)節(jié)擋板開度進行吹掃，前2 次點火不成功后，核實風機風量、爐內(nèi)燃氣情況（可以用便攜式燃氣報警器從兩側(cè)看火門進行檢測），全面分析點火失敗的原因，就不會發(fā)生這起事故。因此，企業(yè)要加強管理，嚴格操作制度。。

4.2 改進技術(shù)

針對該鍋爐燃氣爆炸的情況，應(yīng)通過技術(shù)改進提高設(shè)備的安全性。

（1）將鼓風機的擋板開度和吹掃進行聯(lián)鎖。吹掃時，如果風機的開度（對變頻風機可以設(shè)置成滿足吹掃風量的風機轉(zhuǎn)數(shù)）低于某一值時，則不能進入吹掃程序；或者執(zhí)行吹掃時，執(zhí)行程序自動控制風機的開度（對變頻風機可以設(shè)置成滿足吹掃風量的風機轉(zhuǎn)數(shù)）達到要求后，開始吹掃程序，將爐膛內(nèi)的殘余燃氣徹底吹掃干凈。

（2）增加點火時的燃氣監(jiān)控。在爐膛容易形成死角的地方開孔，進行燃氣監(jiān)控。可以采用人工測量的方式，也可以將監(jiān)控探頭設(shè)計成可伸縮的結(jié)構(gòu)，即監(jiān)測點燃氣濃度在安全范圍內(nèi)，符合點火要求時，探頭自動退出，再開始進行點火程序。

（3）解決燃氣帶水的問題。當停爐時間較長時，建議將管道內(nèi)的燃氣先安全地放散掉，根據(jù)測量或放散時間，當燃氣中可燃成分濃度（或水蒸汽濃度）符合要求時，關(guān)閉放散，進入點火程序。也可以增加燃氣脫水裝置，采用脫水后的燃氣作為燃料，不僅能提高熱值，也能提高鍋爐效率。