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锅炉炉膛烟道爆炸事故

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QXF58-1.6/130/70-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QXF58-1.6/130/70-AⅡ锅炉安全运行提供一些帮助。

1锅炉概况

QXF58-1.6/130/70-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1.6MPa、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88.38%、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(前段时间引风机调频控制故障导致引风机误动作),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

3.1电除尘器检验查

3.1.1壳体检查:

⑴第1室左侧距前柱2.4m处,壳体爆出(炸飞)破损,检查门孔平台脱离原位(悬空)。

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。

3.1.2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。

3.2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。

3.3各室中的振动锤通轴及框架变形严重。

3.4电晕极设备;收尘设备变形、破损、折叠;整体报废。

3.2空气予热器检查

3.2.1空气预热器西侧(炉左)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㎜;

3.2.2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。

3.2.3空气预热器东侧(炉右)保温层变形凸起,面积为1000㎜×1500㎜,高50㎜;

3.2.4空气预热器本体无异常。

3.3后竖井、省煤器,分离器检查:

3.3.1后竖井检查未发现由于炉膛爆炸墻体变形或损坏。

3.3.2省煤器检查未发现管子变形及管组结构异常。

3.3.3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。

3.4炉膛检查。

3.4.1床上部料层厚度,前部(给煤口)约1030mm,后部(回料口)约880mm,前部煤的表面状况灰黑色,后部比前部明显灰度大。

3.4.2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。

3.5水冷壁检查:

3.5.1水冷壁密相稀相区管壁表面无异常,前水冷壁顶棚漏水(爆管),炉膛顶部向下滴水。炉膛膜式水冷壁四侧(垂直段)无异常。

3.5.2前水冷壁顶棚管部分两处爆管(前水冷壁共55根,从东往西数)第25根顶棚管中间(从前往后)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(下凹),变形长度900mm,第35变形量最大为130mm(下凹)。

3.5.3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。

3.4割管检查,

对爆裂管子做了割管检查,截取了有爆口管子(爆口两端各延长500mm),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。

4.1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(与氧气发生氧化反应),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(水温约100℃)与高温堆渣(碳)在炉内相遇(温度500~600℃),产生如下化学反应:(相当于气化煤气)

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4.1%-80%;一氧化碳爆炸界限是12.8%-75%。

4.2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。

4.2.1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。

4.2.2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(有记录),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,(要停炉,备用炉准备及停炉的方案等)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。

4.2.3点火源的存在是爆炸的直接原因(导致这次爆炸事故发生的原因),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。

4.2.4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。

4.2.5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。

4.2.6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

5.1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。

5.2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(压火停炉),正常停炉,紧急停炉

6.1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。

6.2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循环水泵不停;

⑸压火结焦,若床温上升,如料层表面结焦,可打开炉门将焦块扒出炉外;

⑹压火期间禁止以任何方式向炉内加煤,以防止炉膛燥炸。

6.3紧急停炉的操作步骤如下:

⑴立即停止给煤,待床温下降至100℃以下时,停止送风、引风;关严

一、二次风门和烟道挡风扳及其他有关的风门挡板,同时停止静电除尘器的运行。

⑵停炉前循环泵不能停;

⑶停炉后打开炉门,促使空气对流,加快炉膛冷却。

6.4紧急停炉还须区分由什么原因引起的,炉内温度是多少,炉内是否有新煤,炉内的碳含量是否低于3%等。如引风机发生故障,炉内的碳含量还比较高,紧急停炉时第一步是停止给煤同时关掉电除器电源,第二步是放底料。

6.5设备选用及维修:

⑴热水锅炉系统的设备应合理,特别是涉及安全方面的部件,要选用有资格或定点生产厂家的产品。选型要合理,要有足够的安全余量,能够处理非正常情况下工作量。

⑵设备选用要保证性能优越,灵敏可靠,特别是安全附件和控制系统。

⑶热水锅炉系统的总体设计要把好关,不要各管一段,使一些关键部件漏掉。如该系统就曾由于锅炉和管网由两家设计,漏掉了集气罐,造成锅炉水击事故。

⑷巡回检查要到位,部件更换要及时,维护保养要彻底,以防止操作人员判断失误。

7结束语

本次锅炉炉膛烟道爆炸事故造成了较大大的经济损失,严重影响了正常供暖。本文将这次事故进行了分析研究呈现给读者,希望能为QXF58-1.6/130/70-AⅡ锅炉用户提供一些帮助,可使操作水平有所提高,做为反面教材,以防类似的事故再度发生。

锅炉炉膛烟道爆炸事故责任编辑:刘老师    阅读:人次