混燒黃磷尾氣致鍋爐爐膛爆炸事故的原因分析及預(yù)防措施

黃元科

攀枝花市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所

鍋爐作為工業(yè)生產(chǎn)的重要?jiǎng)恿υO(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著十分重要的作用。但其具有爆炸危險(xiǎn)性（含爐膛爆炸），因此國家對(duì)鍋爐的生產(chǎn)、使用等環(huán)節(jié)都作了嚴(yán)格的規(guī)定，下面這起因混燒黃磷尾氣（一種含有害元素但熱值為11710KJ/Nm3的工業(yè)可燃廢氣）引起的爐膛爆炸事故將給予我們思考與啟迪。

1 事故經(jīng)過

某公司所屬2#鍋爐經(jīng)檢查、密閉試驗(yàn)后，在點(diǎn)火啟動(dòng)前取出黃磷尾氣管道盲板，于18：00左右按正常程序點(diǎn)火啟動(dòng)2#鍋爐。因爐底結(jié)焦停爐除焦，18：35補(bǔ)充底料準(zhǔn)備再次啟動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)機(jī)執(zhí)行器儀表顯示不正常，18：40通知機(jī)電電工檢查調(diào)試。因1#爐蒸汽壓力低、要求加壓，征得同意投用黃磷尾氣，于19：30左右1#鍋爐開始使用黃磷尾氣進(jìn)行氣煤混燒（爐膛溫度約850℃時(shí)投尾氣）。20：50左右2#鍋爐啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)再次點(diǎn)火時(shí)發(fā)生爐膛爆炸，造成鍋爐爐墻部分垮塌，所幸無人員傷亡，直接經(jīng)濟(jì)損失30萬元。

2 鍋爐基本情況

該鍋爐為循環(huán)流化床鍋爐，型號(hào)SHX10-1.25-P，由某鍋爐廠制造、安裝，2004年11月投入使用。出廠、安裝技術(shù)資料齊全，其基本參數(shù)為：額定出力：10t/h，額定出口壓力：1.25MPa，額定出口溫度：194℃，燃燒方式：沸騰燃燒，適用燃料：貧煤+黃磷尾氣（混燒）。

鍋爐投入使用情況：該臺(tái)鍋爐（2#）與1#鍋爐于2004年11月安裝完成調(diào)試完成后即投入使用，燃料種類為III類煙煤。到2006年3月該公司黃磷產(chǎn)量達(dá)到設(shè)計(jì)能力，同時(shí)產(chǎn)生了大量黃磷尾氣，能滿足2臺(tái)鍋爐的使用，公司本著節(jié)約能源和減少環(huán)境污染的態(tài)度，結(jié)合鍋爐設(shè)計(jì)適用燃料，對(duì)鍋爐加裝了黃磷尾氣輸送管道（以下簡稱供氣管道），如下圖。其流程是黃磷尾氣由一根主管道引入鍋爐房旁的零米平臺(tái)的總水封，水封出口供氣管道經(jīng)過總閘閥后，1#、2#鍋爐的供氣管道并聯(lián)在其上，每臺(tái)鍋爐供氣管道上有一只電動(dòng)蝶閥和并聯(lián)的三只電磁閥。黃磷尾氣的供氣量由電動(dòng)蝶閥的開度來調(diào)節(jié)，截?cái)喙庥呻姶砰y來執(zhí)行，需檢修鍋爐時(shí)在進(jìn)入鍋爐前的法蘭處用盲板封堵。

3 事故原因分析

2#鍋爐爐膛、爐頂、立柱橫梁、防爆門等非承壓部件損壞嚴(yán)重，而鍋爐承壓部件未見有失穩(wěn)現(xiàn)象，屬于爐膛爆炸事故。事故原因考慮以下兩點(diǎn)：一是爐膛內(nèi)煙煤未完全燃燒產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w與空氣混合達(dá)到爆炸極限。事故當(dāng)天2#鍋爐剛檢修完成，按正常程序點(diǎn)火，因?qū)儆谘h(huán)流化床鍋爐，需將爐膛的溫度加熱到較高溫度方可投入大量的燃料，點(diǎn)火時(shí)不需要大量的燃煤，且第一次點(diǎn)火爐底結(jié)焦，第二次剛點(diǎn)火就發(fā)生爐膛爆炸，因此煤不完全燃燒產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w不是造成該事故的直接原因。二是供氣系統(tǒng)關(guān)閉不嚴(yán)致使黃磷尾氣泄漏進(jìn)爐膛與空氣混合達(dá)到爆炸極限。電動(dòng)蝶閥通過外觀檢查，發(fā)現(xiàn)其指示未回零位；在采取安全措施的情況下，拆下2#爐1#電磁閥，發(fā)現(xiàn)閥內(nèi)和管道內(nèi)有黃磷固體和其他異物（檢查完后電磁閥裝回原位）。

供氣系統(tǒng)泄漏實(shí)驗(yàn)：首先在2#鍋爐供氣管道進(jìn)入爐膛前的法蘭處用盲板封堵（1#爐已封堵），并在接管B上接橡膠管至水桶中，桶中加滿水；其次關(guān)閉排空閥；再次開啟總水封（水封在之前已灌滿水）球閥進(jìn)行排污，此時(shí)由于負(fù)壓作用將水桶中的水吸走，因此可以判定2#爐的供氣管道系統(tǒng)關(guān)閉不嚴(yán)。

2#爐在點(diǎn)火啟動(dòng)前取出供氣管道進(jìn)入爐膛前的法蘭處盲板，1#爐于19：30投用黃磷尾氣，與1#爐供氣管道并聯(lián)的2#爐供氣管道系統(tǒng)僅采用關(guān)閉蝶閥、電磁閥來切斷黃磷尾氣的供應(yīng)，這種操作不能可靠的隔斷黃磷尾氣，使其泄漏進(jìn)入2#爐爐膛，到20：50時(shí)，2#爐的爐膛及煙道積聚了大量的黃磷氣體并與空氣混合，此時(shí)開啟引風(fēng)機(jī)使大量空氣進(jìn)入爐膛，使?fàn)t膛內(nèi)的黃磷尾氣與空氣進(jìn)一步混合并達(dá)到爆炸極限，在爐膛底料層的火星作用下或尾氣中黃磷與空氣反應(yīng)自燃情況下發(fā)生爆炸。由此分析2#爐供氣管道系統(tǒng)關(guān)閉不嚴(yán)致使黃磷尾氣大量進(jìn)入爐膛并與空氣混合達(dá)到爆炸極限是導(dǎo)致本次事故的直接原因。

與使用黃磷尾氣相配套的安全管理制度、安全操作規(guī)程不健全。 缺乏鍋爐使用黃磷尾氣的危險(xiǎn)意識(shí)，未充分辨識(shí)兩臺(tái)鍋爐的供氣管道并聯(lián)在一根主供氣管道上使用潛在的危險(xiǎn)，在停爐、檢修、故障處理等工作不連續(xù)的情況下未進(jìn)行必要的安全檢查。

4 整改措施建議

（1）每臺(tái)鍋爐的供氣管道上應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的水封裝置，以保證鍋爐在未達(dá)到使用黃磷尾氣的條件時(shí)，可靠地隔斷黃磷尾氣進(jìn)入爐膛。

（2）在進(jìn)入爐膛前的供氣管道上安裝可燃性氣體泄漏檢漏裝置和報(bào)警裝置等保護(hù)措施。

（3）使用單位應(yīng)根據(jù)鍋爐混燒黃磷的特點(diǎn)和黃磷尾氣的特性，健全安全管理制度、安全操作規(guī)程，明確安全操作的程序，操作要點(diǎn)。特別是黃磷尾氣使用不連續(xù)的情況下的注意事項(xiàng)、檢查重點(diǎn)。同時(shí)加強(qiáng)安全責(zé)任、意識(shí)的教育工作，樹立主體安全責(zé)任。

（4）按建議整改后，該鍋爐摻燒黃磷尾氣安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至今。經(jīng)測算，年節(jié)約標(biāo)煤1196t，取得了良好的節(jié)能降耗效果。

5 結(jié)束語

這起事故給了我們一個(gè)深刻的教訓(xùn)，雖然利用燃煤鍋爐混燒工業(yè)可燃廢氣，可以節(jié)省大量的燃煤并有效的減少大氣污染物排放，但是鍋爐設(shè)備的安全性能卻更不容忽視。只有鍋爐達(dá)到了使用工業(yè)可燃廢氣的全部條件時(shí)，方能安全、有效地使用。這就要求鍋爐設(shè)計(jì)、安裝、使用單位嚴(yán)格遵循GB6222《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》、GB50028《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，同時(shí)鍋爐使用單位建立和完善各項(xiàng)安全管理制度和安全操作規(guī)程，樹立主體安全責(zé)任，切實(shí)地提高鍋爐設(shè)備的安全性能。這樣才能安全、有效地使用工業(yè)可燃廢氣，節(jié)省能源，保護(hù)環(huán)境。