锅炉炉膛烟道爆炸事故

锅炉炉膛烟道爆炸事故

/130/70-AⅡ锅炉有循环流化床锅炉共有的特点,多种情况都能造成锅炉停炉:如受热面的磨损;床上结焦;给煤系统的堵塞、损坏；除灰系统的损坏；旋风分离器角阀的损坏；附属机械的故障；供电、电器的故障及损坏都可引起停炉，在这里不再辍述。本文通过该炉型的一起事故的分析提出预防措施,希望能为今后/130/70-AⅡ锅炉安全运行提供一些帮助。

1锅炉概况

/130/70-AⅡ单汽包强制循环M型布置；中温旋风分离；全钢结构炉架；炉膛为全膜式水冷壁悬吊的封闭结构,轻质保温层,额定供热量58MW、额定出口压力、额定出口温度130℃、回水温度70℃、排烟温度为137℃、循环水量为826t/h、设计效率%、使用煤种为二类烟煤的循环流化床热水锅炉。

锅炉为室内布置，由前部及尾部两个竖井烟道组成。前竖井采用悬吊结构，其四壁由膜式水冷壁组成，自下而上依次布置有一次风室、布风装置、炉膛密相区、稀相区及烟风转向室;尾部竖井为支承结构,其内部布置省煤器Ⅰ、省煤器Ⅱ、省煤器Ⅲ及钢管立式空气预热器。两竖井间通过两个并列布置的旋风分离器相联通。前部竖井采用敷管炉墙，外置金属护板，后部竖井采用轻型护板炉墙。配置干式板状卧式电除尘器。

该炉于2003年制造，2004年安装，2005年11月试运行并开始供暖。锅炉的设计、制造、安装、监督检验符合《特种设备安全监察条例》有关规定。技术资料运行记录齐全。

2事故经过

据工作人员介绍：2007年01月19日早6点左右发现炉温下降，采取了加大给煤，调大鼓、引风措施无效，于是怀疑引风机故障，派人检查引风机运行正常，炉温仍在下降，不到20分钟炉温下降到600℃，于是采取紧急停炉措施，紧急关停给煤、鼓、引风，后事故发生了。从发现故障到烟道爆炸有20分钟左右。

从上述事实可以判定：这是一起炉膛烟道爆炸事故。

发生锅炉炉膛爆炸需要具备三个条件：一是有燃料和助燃空气的积存；二是燃料和空气的混合物的浓度在爆炸极限内；三是有足够的点火能源。通过事故发生后的现场检查可以确认当时上述三便条件均同时具备。

3现场检查情况

电除尘器检验查

壳体检查：

⑴第1室左侧距前柱处，壳体爆出破损，检查门孔平台脱离原位。

⑵第2室第3室壳体左侧保温层面板及保温层内板及保温层整体侧倒。

⑶壳体右侧各室中心变形量为400~600mm。

壳体工字钢立柱：

从前往后左右各有四根，左侧第1根、第2根爆后变形，中心外拱600mm；左侧第3根爆后变形，中心外拱300mm。

各室中有左右两对放电极、收尘极布置，第1室中的左侧放电极‘收尘极变形严重，折叠掉落。其它放电极、收尘极变形严重。

各室中的振动锤通轴及框架变形严重。

电晕极设备;收尘设备变形、破损、折叠；整体报废。

空气予热器检查

空气预热器西侧保温层爆破面积为3000㎜×2100㎜，破口处宽500㎜；空气预热器前侧保温层变形凸起，面积为4100㎜×1800㎜，高280㎜；

空气预热器空气入口与送风机出口法兰连接处被拉开，三根螺栓拉断，部分螺纹拉脱；两法兰开口最大宽度450㎜，法兰变形。

空气预热器东侧保温层变形凸起，面积为1000㎜×1500㎜，高50㎜；

空气预热器本体无异常。

后竖井、省煤器，分离器检查：

后竖井检查未发现由于炉膛爆炸墻体变形或损坏。

省煤器检查未发现管子变形及管组结构异常。

分离器检查未发现浇注料部分、返料系统、旋风筒等损坏或功能失调。

炉膛检查。

床上部料层厚度，前部约1030mm，后部约880mm，前部煤的表面状况灰黑色，后部比前部明显灰度大。

卫燃带，烟风转向室及测温装置连接处等未发现由于炉膛爆炸而损毁。

水冷壁检查：

水冷壁密相稀相区管壁表面无异常，前水冷壁顶棚漏水，炉膛顶部向下滴水。炉膛膜式水冷壁四侧无异常。

前水冷壁顶棚管部分两处爆管第25根顶棚管中间1980mm处管径下部中心线爆管，长度100mm纵向。第37根顶棚管距前直段起点1765mm处爆管，十字口，环向15mm，纵向45mm。顶棚管中间表面过烧，有碳化层。第28根至第42根顶棚管中间不同程度变形，变形长度900mm，第35变形量最大为130mm。

破口状态特征：

⑴破口不明显张开，破口处的管子变形较小。

⑵破口处管子周长胀粗。内外壁有明显的氧化皮。

⑶表面产生脱碳，内壁有四氧化物。

割管检查，

对爆裂管子做了割管检查，截取了有爆口管子，管子壁厚无明显减薄，管内水垢厚度约20mm，水垢颜色为暗红。

4原因分析

爆炸是由可燃混合物在爆炸界限范围和点火作用下发生的。

可燃混合物有以下三种可能：

⑴挥发物：主要是氢、一氧化碳及多种碳氢化合物，当温度达400℃以上在遇到氧气时，便率先着火开始燃烧，当与氧气的混合物在爆炸界限范围内时遇点火即爆炸。

⑵爆口的漏水与高温堆渣在炉内相遇，产生如下化学反应：

C+H2O─→CO+H2

C+2H2O─→CO2+2H2

⑶以上两种情况同时存在，但可燃混合物主要是氢气和一氧化碳。氢气爆炸界限是%-80%；一氧化碳爆炸界限是%-75%。

从电除尘器检验可知点火源是在一室左侧放电极、收尘极，当电极放电时产生火花。

顶棚管爆管后、漏水量较大使燃煤难以燃烧，炉内温度下降，当煤继续加入时，燃烧条件恶化,炉内压力升高,流化能力差,煤不能充分地燃烧，也就是燃烧不均匀，停炉时，炉内燃料存在部分挥发分和可燃物碳，是造成爆炸的直接原因。

爆管是由水垢引起，机理如下：

⑴当循环水在流过前壁顶棚管时，水流中的泥渣流速小于水流速，泥渣粘附在热负荷很高的前壁顶棚管内形成水垢。因水垢的导热性很差，导致金属管壁局部温度大大升高，金属因过热而蠕变。当温度超过了金属的所能承受的允许温度时，强度降低，在锅炉工作压力下，金属会发生鼓包、穿孔和破裂。

⑵水垢导致垢下金属腐蚀:锅炉受热面管内有水垢附着的条件下,从水垢的孔、缝隙渗入的锅水，在沉积的水垢与锅炉受热面之间产生剧烈蒸发。在水垢层下，锅水可被浓缩到很高浓度。其中有些物质在高温高浓度的条件下会对锅炉受热面发生严重腐蚀，如NaOH等。

⑶结垢、腐蚀过程相互作用，会很快导致金属受热面的损坏，以致发生爆管事故。

水垢产生的原因：

⑴水质监督不力，水质监督工作是保证锅炉运行的必要条件，当操作人员发现回水水质不符合要求时，向单位领导做了汇报，单位领导要求加大排污、加大了补水量、但不准停炉。水质化验员没有坚持原则，为事故的发生埋下了隐患。

⑵领导主观意志，重生产轻安全，瞎指挥。怕停炉影响居民采暖，主观是好的，当出现水质问题时，不按规章办事，下令采取边运行边处理的方法，侥幸心理驱使，使得锅炉受热面管子局部结垢严重。

⑶集中供热工程是分批分期交工，不会一次全部完成.这项工程也是一样。但施工组织与运行是两个平级单位，没有有效的制约机制。在支管设计运行前工作不协调，信息不畅通、准备不充分，没有做好应该处理的准备工作，当发现水质不合格到采取措施进行处理，时间就过去了两天，导致了泥垢的产生。

⑷进入各用户的支管是边设计、边施工、边投运。在支管的设计中和施工中没有充分考虑在支管网单独施工完后，与主管网连接运行前的冲洗，净化问题，使得支管的泥渣进入主管网循环到锅内。

⑸除污器的选用错误。除污器就是为了防止系统内的泥渣进入锅炉影响锅炉热循环。是法定的安全防护设备。但我国没有将除污器制造列入许可范围内，在管网的回水管上安装一个管式除污器，当正常运行时可能是有保证的，但像系统内发生特殊情况时，根本起不到除污效果。在整个管网中，由于除污器影响整个或部分用户采暖的事发生多次。如果主回水管上的除污器选型正确，起到应有的效果，就可有效地防止事故发生。

点火源的存在是爆炸的直接原因，有以下几个方面：

⑴设计方面，控制的设计没有熄火保护、炉膛监视装置及联锁装置。给煤装置，鼓风，引风机，电除尘器均为手动操作，当引风机故障停运时，不能同时切断电除尘器，为点火源存在提供了可能性。

⑵运行指挥失当：当司炉人员向司炉长报告炉膛温度、压力不正常时，司炉长常规性通过调节给煤量来调整床温；调节引风机档板来调整炉膛的负压。没有考虑非常规运行操作，为了增加运行业绩，减少停炉次数，不影响用户采暖，违章指挥。

当调整无效后，仍未进行全方位检查，而是只要求司炉检查引风机及控制部分。

当知道不是引风机故障，炉膛内温度将下降到600℃时没有下令采取紧急停炉，未对司炉人员的错误操作方法加以制止。

操作人员缺乏对安全运行规程的正确理解，不能正确执行安全运行规程，操作不规范,检查不到位，判断错误。

⑴当炉温下降、炉膛压力上升时，未同时检查炉床、引风、鼓风及相关位置。

⑵在没有确定炉温下降、炉膛压力上升的原因时，盲目加大了给煤量，鼓、引风量。

⑶当炉膛温度下降到600℃时，盲目关闭给煤、鼓引风机、烟道挡板，使炉膛产生可燃气体。

⑷当关闭引风机，烟道挡板时，没有同时关闭除尘器电除尘器还在运行状态下，电极放电，产生火花。

引风机及其控制系统运行特性不良，控制系统检修不彻底。控制系统是操作人员的眼睛，信息的传递影响操作的调控。本次发生事故前，引风机控制系统曾发生故障，锅炉炉膛因引风机误动作而温度下降，所以本次当炉膛温度下降时，司炉长第一命令就是要求司炉人员检查引风机，而没有先去检查炉膛内的火焰。同时加大了给煤，鼓风，引风。

循环流化床锅炉烟尘的基本特点是比电阻高；进口含尘量大；灰尘粘度较大。当炉膛顶棚管爆裂，锅水漏入炉膛后，通过电除尘器烟尘的湿度增加，当炉膛内温度下降时，随之通过电除尘器烟尘的温度下降，使电除尘器内产生电火花，原因：

⑴电场内烟气的温度低导致低电压情况下气体被击穿；

⑵阴极、阳极沾灰太厚造成极间距变短；

5预防措施

在集中供热工程项目中，从工程设计、安装、调试与用户管理之间的协调是非常重要的。为保证循环流化床热水锅炉安全运行，必须建立一个高效、统一的组织机构。锅炉、主管网、区域泵站、支管在分期分批设计、安装、调试、投运中，制定设计启动计划，需要各个系统的整体配合，要做好下列几项工作：

⑴绘制供热工程系统用的显示图；

⑵总的设备、管网、区域泵站启动计划；

⑶编制系统启动顺序用的系统程序逻辑图；

⑷锅炉、主管网、支管系统试验投用程序；

⑸单支管试验投用程序。

加强热水锅炉运行管理

⑴使用锅炉单位应制定质量保证体系，指定专人负责每台热水锅炉及其采暖系统的安全管理工作，每台设备有相应的责任人。从安装验收开始建立起锅炉技术档案，制定好锅炉运行、检验、修理、保养、维护计划。认真组织司炉工人学习，制定切实可靠的岗位责任制，操作规程，巡回检查制度，交接班制度等，并指定专人负责检查。

⑵锅炉房主管人员应熟悉热水锅炉安全知识，应经常对司炉人员进行安全技术教育，组织学习锅炉和采暖技术知识，大力加强基本功训练，提高司炉、水处理化验工、水暖工人队伍素质，使他们能正确地预防、判断、处理各种事故。对于强制循环的热水锅炉在运行中，应注意合理分配。通过各循环支路的水流量，使各循环支路的热偏差越小越好。任何领导不得强迫司炉工人违章作业。

⑶热水锅炉运行要严格执行《热水锅炉安全技术监察规程》，操作人员必须坚持原则，不违章操作；管理人员不准强迫操作人员违章操作

⑷加强操作人员的日常培训，根据炉型的特点制定相应的操作规程及应急处理办法。如：热水锅炉的锅水汽化汽化、水击；省煤器管爆破、水冷壁管爆破；空气预热器管损坏；高温结焦、低温结焦。要分析其形成的现象、原因，制定处理方法，并进行模拟演练。

⑸加强道德修养教育,提高责任意识,荣誉意识,使操作人员感到这项工作的意义重大和无上光荣,积极主动地参加管理,自觉学习,钻研业务知识,掌握操作要领,树立为社会服务的集体主义思想。管理工作加强了，司炉工有了责任心，操作水平提高了，锅炉的安全就有了保证。俗话说“三分设备，七分管理”，就是这个道理，关键在于管理。

6要正确理解和处理安全与生产的关系，安全生产安全是前提，特别是集中供热工程的冬季采暖，事关企业、学校、宾馆、机关以及千家万户的顺利过冬，是关系民生、构建和谐社会的一件大事。要详细制定安全生产考核制度，不能以生产压安全，不能为了政绩而忽视安全。考核指标要全面，安全指标占的比重要高一些；不要只是考核停炉次数、时间，不考核停炉操作方法及是否正确停炉，也就是停炉越多，停炉时间越长，就影响了班组长业绩，因此有些该紧急停炉时也采用了临时压火方法。但又不符合压火条件，久而久之使操作人员形成了一种违章操作的坏习惯，炉内含碳量远超过了3%，很易发生炉膛及烟道爆炸事故。

停炉操作应引起重视。炉膛爆炸事故，主要发生在启动点火阶段和停炉阶段，在启动点火阶段发生的比较多，有很多报到，点火的程序方法比较成熟。停炉操作的爆炸事故很少见报到，循环流化床锅炉停炉操作尤其重要，对于该炉型应制定停炉操作规程。停炉操作分临时停炉，正常停炉，紧急停炉

正常停炉：

⑴逐渐减少给煤量，一二次风量和引风量，将自动改为手动；

⑵调整过程中应特别注意风量的调整，以保持燃烧的稳定；

⑶停炉过程中控制减负荷速度要平稳。

⑷逐个停止给煤机，石灰石系统二次风机，相应调节一次风量和引风量，当炉内温度降低到500℃以下时，可逐渐关小一次风机调节挡板，停止一次风机的运行；

⑸燃烧室通风5分钟后，停止引风机，关严

一、二次风门和烟道挡风扳及其他有关的风门挡板，停止静电除尘器的运行；

⑹当炉内温度降低到100℃以下时，停止循环水泵运行。并将集气罐、安全阀打开。

⑺停炉后要监视床温，床温有升高趋势时，可开启风机和一次风机加强通风，待床温下降后停止风机运行。

⑻停炉后停止除渣机等附属设备的运行。

压火停炉：

⑴联系管网、区域泵站、水质分析、电除尘及炉料；

⑵锅炉压火前逐渐降低负荷，当床温略有下降，燃煤挥发份充分燃烧后，迅速关闭所有风、烟门档板，以防止漏风引起表面结焦。检查一二次风机给煤机，确认已掉闸；

⑶尽可能保持较低的风室压力压火，过高可排掉部分渣，保持最佳料层厚度，禁止在高料层厚度下压火；

⑷循环水泵