淺談電廠鍋爐爆炸的原因和防爆措施

周大慧 何锃

摘 要：電廠鍋爐在運行中發(fā)生爐膛爆炸事故，不僅影響機組的安全經(jīng)濟運行，嚴(yán)重的還會致使鍋爐設(shè)備永久性損壞，甚至發(fā)生人身傷亡事故，本文論述了鍋爐發(fā)生爆炸的原因，并針對不同原因分別制定了防爆措施。

關(guān)鍵詞：鍋爐 防爆 措施

中圖分類號：TK22 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0083-01

銅陵有色公司動力廠熱電項目一期兩臺鍋爐由四川川鍋鍋爐廠制造的型號為CG-220/9.81-M的自然循環(huán)煤粉爐，鍋爐額定蒸發(fā)量220 t/h、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、Ⅱ型布置汽包煤粉鍋爐，采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)。計劃2013年底投產(chǎn)，在投產(chǎn)前，全面了解引起鍋爐爆炸的原因，針對鍋爐防爆制定切實可行的措施意義重大。

1 鍋爐爆炸的分類

1.1 內(nèi)爆

當(dāng)爐膛內(nèi)負(fù)壓過高，超過水冷壁所承受的限度時，水冷壁會向內(nèi)坍塌，這種現(xiàn)象稱為鍋爐內(nèi)爆。

1.2 外爆

鍋爐爐膛、折焰角、水平煙道、尾部煙道、空預(yù)器等處積存的可燃混合物突然被點燃發(fā)生爆炸，造成爐內(nèi)結(jié)構(gòu)被破壞的現(xiàn)象稱為鍋爐外爆。

2 鍋爐爆炸的原因

2.1 內(nèi)爆的原因

鍋爐內(nèi)爆由主要控制系統(tǒng)失靈和誤操作造成的。例如在運行中鍋爐突然熄火，爐膛壓力瞬間急劇下降，而引風(fēng)機未能及時降低出力。運行中送風(fēng)機擋板誤關(guān)引起平衡通風(fēng)被破壞。低負(fù)荷時，引風(fēng)機調(diào)節(jié)擋板誤開。以上都有可能造成鍋爐內(nèi)爆。

2.2 外爆的原因

（1）發(fā)生煤粉等燃料的爆燃需要三個條件：一是爐內(nèi)有足夠量的可燃性燃料和空氣存在，二是積存的燃料和空氣混合物達(dá)到一定的濃度，三是具有點燃混合物的能量。這三個條件必須同時存在，否則不會發(fā)生燃料爆燃。

燃料爆燃可視為定容絕熱過程，根據(jù)能量守恒方程和理想氣體狀態(tài)方程，可導(dǎo)出爆燃發(fā)生后爐膛內(nèi)的介質(zhì)壓力P2為：

P2=P1（1+）

式中：P2為爆燃后爐膛內(nèi)介質(zhì)壓力，Pa；

P1為爆燃前爐膛內(nèi)介質(zhì)壓力，Pa；

T1為爆燃前爐膛內(nèi)介質(zhì)溫度，℃；

Vr為爐內(nèi)積存可燃物容積，m3；

V為爐膛容積，m3；

Qr為單位容積可燃物熱值，kj/m3；

Cv為爐膛內(nèi)介質(zhì)的定容比熱，kj/m3·K。

有上式可知，爆燃引起爐膛壓力升高的主要因素有以下幾點。

①爐內(nèi)積存的可燃物容積。爐膛容積V為常量，當(dāng)Vr增加，Vr/V增加，P2隨之增大。

②單位容積可燃物熱值。Qr越大，P2隨之增大。

③燃前爐膛內(nèi)介質(zhì)溫度T1越低，P2越大，故鍋爐在啟動時發(fā)生的爐膛爆炸具有更大的危害。在鍋爐點火初期，爐膛溫度低，這時爆燃產(chǎn)生的破壞力最為嚴(yán)重。當(dāng)溫度超過可燃物的著火溫度時，燃料進入到爐內(nèi)即被點燃，不會產(chǎn)生可燃物積存現(xiàn)象。

（2）在電廠鍋爐實際運行中，常見的發(fā)生爆燃的情況有以下幾點。

①運行中發(fā)生鍋爐熄火，MFT沒有及時動作，造成燃料繼續(xù)進入爐膛，經(jīng)過一段時間后，達(dá)到爆燃條件發(fā)生爆燃。

②一個或幾個燃燒器火焰已熄滅，而其余燃燒器仍正常燃燒，燃料從未點燃的燃燒器進入爐膛造成可燃物聚集。

③停止的中速磨煤機有存煤，啟動后調(diào)整不當(dāng)，被大量帶入爐膛，致使鍋爐爆燃

④燃料或空氣瞬時中斷又恢復(fù)，造成可燃物聚集。

3 鍋爐防爆的措施

3.1 鍋爐防內(nèi)爆的措施

（1）由于有色熱電鍋爐配套兩臺引風(fēng)機（與脫硫增壓風(fēng)機合并），一臺送風(fēng)機，一臺一次風(fēng)機，其中單臺引風(fēng)機額定功率是630 kW，送風(fēng)機額定功率是315 kW，一次風(fēng)機額定功率是280 kW。若鍋爐運行中發(fā)生熄火，MFT動作跳閘一次風(fēng)機，進入鍋爐的風(fēng)量大幅減少，加上熄火后煙氣容積驟降，此時，應(yīng)跳閘一臺引風(fēng)機，保留一臺引風(fēng)機根據(jù)爐膛負(fù)壓的情況及時調(diào)整出力，以避免爐膛內(nèi)爆。

（2）若鍋爐運行中發(fā)生送風(fēng)機跳閘或送風(fēng)機出口擋板誤關(guān)，此時MFT應(yīng)動作，切斷所有燃料，跳閘一次風(fēng)機，鍋爐熄火，應(yīng)跳閘一臺引風(fēng)機，保留一臺引風(fēng)機，將出力先降至最小，后根據(jù)爐膛負(fù)壓跳閘出力，同時最快速度打開送風(fēng)機出口擋板，對爐膛進行通風(fēng)吹掃。

3.2 鍋爐防外爆的措施

（1）設(shè)置完備的MFT保護系統(tǒng)，為保證保護的可靠性，應(yīng)有軟件和硬件保護各一套，硬件設(shè)置雙電源。不單獨設(shè)置MFT保護投退按鈕，鍋爐點火前，必須按30%額定風(fēng)量聯(lián)系吹掃5 min，吹掃完成且無MFT跳閘條件存在，即MFT復(fù)位，鍋爐具備點火條件。鍋爐熄火后，所有二次風(fēng)擋板超弛開啟，調(diào)節(jié)送風(fēng)機出力為30%額定風(fēng)量，強制吹掃10 min后，二次風(fēng)擋板超弛開啟信號消失，可根據(jù)需要決定是否悶爐保溫。

（2）“MFT”動作后，F(xiàn)SSS應(yīng)自動進行下列動作，否則人工干預(yù)。

①關(guān)閉燃油母管跳閘閥、油角閥及吹掃閥。②切除全部穩(wěn)燃油槍和微油油槍。③切除全部一次風(fēng)機。④切除全部運行給煤機。⑤切除全部磨煤機。⑥關(guān)所有磨煤機出口關(guān)斷門。⑦開二次風(fēng)門擋板。⑧關(guān)閉磨煤機進口熱一次風(fēng)門。⑨關(guān)閉熱一次風(fēng)擋板、冷一次風(fēng)擋板。

（3）鍋爐運行中發(fā)生磨煤機故障跳閘，故障處理好后，重新投入該磨時，在啟磨前，確保鍋爐燃燒良好，必要時可投油穩(wěn)燃，開啟該磨出口擋板，總風(fēng)門，冷、熱隔絕門，緩慢開啟冷風(fēng)調(diào)門，對磨本體和出口風(fēng)道中的積存煤粉進行吹掃，吹掃結(jié)束后，關(guān)閉冷風(fēng)調(diào)門，啟動磨煤機，此時加強石子煤排放，待磨電流接近空載電流時，再緩慢開啟冷、熱風(fēng)調(diào)門，按正常啟磨操作。

（4）低負(fù)荷工況或煤質(zhì)較差時，操作人員發(fā)現(xiàn)燃燒不穩(wěn)，應(yīng)果斷投油穩(wěn)燃，及時調(diào)整燃燒工況，防止發(fā)生爆燃。同時做好油槍的定期試驗工作，保證油槍完好備用。

4 結(jié)語

做好防止鍋爐爆炸的措施對鍋爐安全經(jīng)濟運行具有重大意義。在技術(shù)上要完善保護邏輯，提高設(shè)備的可靠性，做到保護不誤動、不拒動，同時也要加強操作人員的培訓(xùn)工作，提高操作人員的業(yè)務(wù)水平，力爭做到不誤操作并能夠及時正確的進行事故處理，保證鍋爐的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1] 劉強.淺析鍋爐爐膛爆炸機理和主要防爆方法.熱力發(fā)電[J].2005，1：97-98.

[2] 銅陵有色動力廠熱電鍋爐規(guī)程[S].