炉膛内爆和外爆事故处理应急预案

1、炉膛内爆和外爆事故处理应急预案采用敷管式炉墙全悬吊结构的大容量锅炉的水冷壁能 承受的压力是较小的。正常运行时，炉内压力一般维持在 -50-120Pa 。当某个突发因素使炉膛压力升高，超过炉壁 能承受的压力时，则可能使炉墙遭受破坏。这种现象称为炉 膛外爆。对因某个突发因素使炉膛内压力骤然降低，因负压过大 造成炉墙向内破坏的现象，称为炉膛内爆。一、外爆引起炉膛外爆的主要因素有煤粉爆燃、水冷壁爆管使大 量外泄蒸汽进入炉膛、析铁氢爆等。锅炉炉膛设计的承压能 力为3000 7000Pa。上述任一原因引起炉膛内压力超过此范 围，就可能引起外爆。1 .燃料爆燃爆燃是指炉膛内积存的煤粉、油等可燃物质与空气的混

2、 合物突然同时点燃，烟气容积突然增加，炉膛来不及排出这 部分烟气容积而使炉膛压力突然升高。因此，可假定爆燃过 程为定容绝热过程。瞬间爆燃放出的热量均用于加热炉膛内 介质，在这一定容绝热过程中，假设炉膛中介质温度上升 为C vVi6-1式中Vr 可燃混合物容积，m3；Qr单位容积可燃混合物的发热量，kJ / vm;V i炉膛容积，m；Cv 定容过程中炉内介质的平均比热，kJ /(m3)。爆燃后炉内介质总容积仍为 V，由理想气体的定容变化式可知P2/ PiT2TiTTi6-2将式(7-1-1)代人式(7-1-2)爆燃后的炉膛压力P2:为P2 P1 (1QrCvT|6-3由6-3式可知，可燃混合物积

3、存容积与炉膛容积之比Vr/ V1越大，爆燃后炉膛压力越高。单位可燃混合物容积发热 量越大，爆燃后炉膛压力越高。爆燃前介质温度Ti越低，爆炸后破坏压力越大。因此，在锅炉启动期炉膛内温度低，发 生爆燃时产生的破坏压力更大。但是，用式6-3计算的爆燃后炉膛压力值偏高，这是由于爆燃发生过程中有一部分热量 传给受热面，并有一部分介质从炉膛出口排走的缘故。锅炉在正常运行时很少发生爆燃。只有在锅炉发生全熄 火或部分熄火，又未及时切断燃料供应，使炉内充满未着火 燃烧的燃料，即炉内积存大量可燃物时，若马上投入油枪点 火，燃料就会突然着火燃烧，烟气容积瞬间变大，使炉内压 力突然升高而发生爆炸，即为爆燃。因此，熄火

4、后操作不当 是造成爆燃的重要原因之一。造成锅炉熄火的原因是多方面的，如锅炉启动时投入燃 料量少，而炉内温度较低时又未及时投人稳燃油枪；锅炉减 负荷过快或发生负荷突变；燃料突变，挥发分和发热量过低 或灰分、水分含量过大；锅炉配风不合理，风粉比不当或风 速过高；炉膛负压过大将火焰拉断；制粉系统故障供粉过少 或供粉中断；锅炉吹灰操作不当或发生大面积塌灰掉焦；水 冷壁爆管大量蒸汽喷人炉膛等。当锅炉燃烧不稳时，炉膛负压将出现大幅度摆动。而当 锅炉熄火时，炉膛负压将明显增大并超出正常范围，一、二 次风压不正常地降低，炉膛内发黑看不见火焰，蒸汽温度和 压力均下降，炉膛出口氧量骤增，机组功率急剧下降，各段 烟

5、气温度均下降，火焰监测器无火焰信号。当判明发生熄火 时，应立即手动 MFT调整引、送风机挡板，维持在总风量 的25%，适当加大炉膛负压，通风吹扫510min以上，排出炉膛和烟道内可燃物，查明熄火原因并设法消除后，进行 检查，确认烟道内无再燃烧现象、设备无损坏时，重新点火并逐渐带负荷至正常值。大容量锅炉自动控制系统在发生熄火时，火焰检测器将 自动启动BMS或FSSS的熄火保护设施，将引起 MFT启动， 保护将立即关闭轻、重油枪及燃气的快关门，停用所有磨煤 机、给煤机、给粉机、一次风机和排粉机，关闭给水及减温 水总门，自动对炉膛进行吹扫后重新点火。故障严重时，则 可横向保护联动停用汽轮机、发电机和

6、给水泵。总之，炉膛内可燃物质的积存，是造成燃料爆燃的主要 原因。在熄火后通风吹扫和启动锅炉前的通风吹扫，是防止 爆燃的重要措施。2.析铁氢爆当大量熔渣落人渣井时，高温炉渣中的游离铁与水发生 反应，生成大量氢气。这些氢气与氧混合后，在炉内发生爆 炸。爆炸能量以超声波形式向外释放，压力超过炉墙承受能 力时造成外爆。析铁一般发生在液态排渣炉中。对固态排渣 炉，只有当发生大面积熔渣塌落时才可能引起氢爆。造成析铁的主要原因是煤粉中含铁，而铁的来源主要有 三个方面：其一是煤灰中所含的铁化合物在高温下迅速分解 和氧化成各种形态的氧化铁；其次是制粉系统中磨损下的铁 在炉膛高温下熔化的铁水；其三是原煤中未被磁铁

7、清除的铁 件。而前两个原因是主要铁的来源，最后的原因数量极少。炉内熔渣温度低于 2000°C时，FeO单纯受热，不会分 解出纯铁，只有发生煤粉离析时，落人熔渣中的未燃烧的煤 与FeO发生如下反应” FeO+C Fe+CO当析铁严重时，大量铁水与熔渣一起进入粒化箱（或渣井）时，则发生如下反应3Fe + 4H 20 = Fe 3Q + 4出氢气进入炉膛与氧混合，就造成氢爆炸事故，严重威胁 设备及人身安全。为防止发生析铁氢爆，运行中应尽量防止发生煤粉离析 使之落人渣池，因为固体碳是使FeO还原成纯铁的还原剂。这就要求在制粉时使颗粒尽可能均匀，减少容易发生离析的 大颗粒煤粒。运行中，组织合理

8、的空气动力工况，调整好最 下排二次风的风量及风速，减少煤粉离析的数量。运行中， 还要防止负荷经常波动。必要时，应对燃烧器进行改进，强 化燃烧，减少熔渣中的含碳量。对液态排渣炉，应尽可能减 少熔渣在炉内停留时间，控制铁还原反应过程所需的时间。 如将平炉底改为倾斜炉底；取消排渣口的渣栏；使炉底耐火 材料层外表面平整光滑，让铁水与熔渣在炉内停留时间很 短，没有足够的时间进行还原等。从而较彻底地防止析铁发 生。3.水冷壁爆管大量蒸汽进入炉膛当水冷壁管严重爆管，大量高压蒸汽和水瞬时进入炉 膛，炉内介质容积骤然增加，造成炉膛压力骤然上升，超过 炉壁能承受的压力而引起炉膛外爆。当发现水冷壁爆管后， 应加大引

9、风机挡板开度、 增加负压，防止炉内压力增加过快。 而减少高温腐蚀和管壁局部超温，保证水冷壁管材和焊接质 量，是防止爆管的有效措施。二、内爆造成内爆的主要原因有三个方面，即燃料突然切断、离 心式风机特性和运行控制不当。燃料突然被切断，是引起炉膛内爆的主要原因。这是因 为，当燃料突然切断后，原先炉膛内维持的物质平衡和热量 平衡被破坏，由原先的温度和压力保持不变而发生炉内温度 和压力均降低，使得送风机至炉膛的压差增加，送入的空气 量将瞬时增加，然后再减少。由炉膛至引风机压差增加，引 风机抽出的烟气量将减少。大空气流量和小烟气流量又使炉 内介质积存量增加，炉膛压力又有所回升，最终炉膛压力和 温度又趋于

10、平衡。在切断燃料的最初几秒钟内，由于温度降 低而引起炉膛压力降低，使炉墙承受大气压力的挤压作用， 造成炉壁内凹变形即为内爆，严重时可能造成管道裂缝而损 坏设备。内爆可通过制订合理的引、送风机的连锁动作条件 以及锅炉紧急停炉时引、送风机风量调节装置的超驰控制内 容来防止其发生。引起炉膛内爆的另一个原因是离心式风机调节特性。离 心式风机特性是随转速、挡板式导叶的开度而变化的。流量 减小时则压头升高，改变挡板开度，特性曲线将随着挡板开 度变小而变陡。在流量接近零时压头值趋于最大值，这是在 不论挡板开度如何条件下的结果。这种风机特性容易产生负压波动。流量小时挡板开度也 小，风机特性曲线变陡，只要流量稍有变动，则压差将有较 大改变。当流量接近零时，挡板的漏风会使风机不稳而难于 控制，在低流量时容易引起内爆。运行中发生熄火时，若引 风机进口挡板开度不变，由于烟气量减少，风机压头沿特性 曲线上升，使炉膛内负压值增大，可能超过炉膛的承受极限 而发生内爆。运行中控制调节不当也是发生内爆的原因之一。在平衡通风 系统中，风机调节是协调送风机