一起循環(huán)流化床鍋爐爆燃事故原因分析與防范措施

何涇渭 肖 爽（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院東莞檢測(cè)院 東莞 523120）

一起循環(huán)流化床鍋爐爆燃事故原因分析與防范措施

何涇渭 肖 爽
（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院東莞檢測(cè)院 東莞 523120）

摘 要：某紙業(yè)公司一臺(tái)YG-240/9.8-M5型循環(huán)流化床鍋爐在檢修后的點(diǎn)火啟動(dòng)過程中，爐膛發(fā)生爆燃，導(dǎo)致鍋爐部分部件損壞。本文通過對(duì)油槍、燃油、床料等因素的分析，找出此次爐膛爆燃的直接原因是點(diǎn)火床料中混進(jìn)了燃料煤。據(jù)此提出相應(yīng)的防范措施并建議在相關(guān)安全技術(shù)規(guī)范中對(duì)床料的添加方式提出具體要求。

關(guān)鍵詞：CFB鍋爐 點(diǎn)火過程 爆燃 床料 防范措施

1　鍋爐簡介

YG-240/9.8-M5型循環(huán)流化床鍋爐燃燒過程是在較高流化風(fēng)速進(jìn)行的，爐溫在800～900℃之間。燃燒后的灰渣，較大顆粒的部分，可經(jīng)爐底4個(gè)φ159mm的冷灰管排走，排渣口高度為1.8m并配備手動(dòng)閘板門。較小顆粒的爐灰可以從旋風(fēng)分離器下的返料器的細(xì)灰管排出。該爐為床上、床下動(dòng)態(tài)點(diǎn)火，在風(fēng)室后側(cè)布置2個(gè)主點(diǎn)火器（每個(gè)800kg/h），床上布置4個(gè)輔助油槍（每個(gè)400kg/h），點(diǎn)火油為-10#輕柴油，油壓為2.45MPa。

2　事故概況

2012年12月30日，東莞某公司一臺(tái)YG-240/9.8-M5型循環(huán)流化床鍋爐在檢修后的點(diǎn)火啟動(dòng)過程中，發(fā)生爐膛爆燃事故。事故導(dǎo)致鍋爐爐膛前墻19m標(biāo)高處的水冷壁變形向外凸出約300mm，頂棚過熱器護(hù)板開裂，部分保溫材料脫落，部分剛性梁變形等不同程度的損壞。事故未造成人員傷亡。

2.1點(diǎn)火前準(zhǔn)備情況簡介

1）準(zhǔn)備床料。清理了煤場(chǎng)下料斗及往復(fù)式給煤機(jī)，檢查了煤倉。破碎機(jī)和篩分設(shè)備未清理。

2）清洗了油槍，且霧化試驗(yàn)合格。

3）點(diǎn)火前冷態(tài)流化試驗(yàn)合格。

2.2點(diǎn)火及事故發(fā)生時(shí)情況簡介

1）點(diǎn)火時(shí)油壓為1.16MPa，東西兩側(cè)的油槍分別進(jìn)行了兩次點(diǎn)火（間隔約20s），點(diǎn)火成功。

2）30min后，爆燃事故發(fā)生。DCS記錄顯示風(fēng)室左側(cè)溫度290℃，風(fēng)室右側(cè)溫度278℃，燃燒室前溫度357℃、燃燒室后溫度325℃，爐膛出口負(fù)壓+800Pa。

3　原因分析

一般情況下，循環(huán)流化床鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)過程發(fā)生爐膛爆燃主要有如下兩個(gè)原因：一是點(diǎn)火時(shí)油槍霧化不好、油槍中途熄火，油槍漏油等造成風(fēng)室和點(diǎn)火風(fēng)道內(nèi)油氣與空氣混合達(dá)到爆炸極限，引起爆燃；二是點(diǎn)火時(shí)床料中可燃物含量超標(biāo)，在一定溫度條件下，揮發(fā)份短時(shí)大量析出，與空氣混合，達(dá)到爆炸極限，引起爆燃。

事故發(fā)生后，對(duì)試驗(yàn)時(shí)的點(diǎn)火床料、爆燃后床料、給煤機(jī)殘余床料、煤場(chǎng)床料、殘余灰樣等進(jìn)行了取樣分析；對(duì)點(diǎn)火油槍進(jìn)了霧化試驗(yàn)，對(duì)輸煤系統(tǒng)破碎機(jī)、滾軸篩的內(nèi)部掛煤情況進(jìn)行了檢查并記錄。

1）關(guān)于燃油和油槍。從點(diǎn)火到發(fā)生爆燃時(shí)間為30min，DCS記錄點(diǎn)火時(shí)兩根油槍合計(jì)流量為1.2t/h，即30min有0.6t油進(jìn)入鍋爐。另根據(jù)油庫補(bǔ)油記錄和事發(fā)時(shí)油庫液位高度等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出燃油消耗量約為0.6t，與DCS耗油記錄一致，同時(shí)爆燃時(shí)床料已經(jīng)平均加熱到341℃，說明進(jìn)入鍋爐的燃油基本完全燃燒，根據(jù)DCS記錄，風(fēng)室溫度升溫幅度均勻，說明點(diǎn)火過程中，油槍沒有發(fā)生熄火。

2）檢查點(diǎn)火風(fēng)室、風(fēng)室防爆門等均完好無損；熱煙氣發(fā)生器無油焦；爆燃發(fā)生后，對(duì)點(diǎn)火油槍進(jìn)行了漏油和霧化試驗(yàn)，驗(yàn)證合格。

3）對(duì)流化試驗(yàn)時(shí)的溢流床料進(jìn)行取樣分析，其中可燃物含量17%；爐膛出口水平煙道飛灰可燃物含量為14%；事故放渣管的床料含碳量為2.56%，爐膛爆燃時(shí)排渣管噴出床料可燃物含量7.4%；爐膛爆燃清理后余灰可燃物含量8.67%；

4）宏觀檢查加床料的給煤機(jī)殘留床料為煤（發(fā)熱量14633kJ/kg）；分析煤場(chǎng)用的點(diǎn)火多余床料可燃物含碳量2.14%；爆燃后在清理爐膛時(shí)發(fā)現(xiàn)有焦塊，緊急放渣管明顯放出紅渣，前述情況均說明床料中含煤，加上事后檢查加床料的給煤機(jī)上殘留床料為煤的實(shí)際情況，進(jìn)一步證明了點(diǎn)火床料中含有煤（根據(jù)該爐點(diǎn)火共使用35t床料及床料可燃物含量為17%計(jì)算，本次點(diǎn)火的床料中含煤量約為6t）。

上述各方面情況分析，導(dǎo)致此次爐膛爆燃的直接原因是床料中混進(jìn)了燃料煤。當(dāng)床溫達(dá)到320℃左右時(shí)（爆燃時(shí)事故爐的床料已經(jīng)平均加熱到341℃），煤的揮發(fā)份短時(shí)大量析出；同時(shí)，為保證點(diǎn)火燃油完全燃燒，必須供給適當(dāng)?shù)倪^量空氣，高溫的過量空氣與部分揮發(fā)份及床料中的燃料煤發(fā)生燃燒反應(yīng)，但該空氣量又不足以使燃料煤完全燃燒，從而產(chǎn)生了大量的一氧化碳；一氧化碳與未曾燃燒的揮發(fā)份混合物在上升到二次風(fēng)口時(shí)又與二次風(fēng)口漏風(fēng)混合，達(dá)到爆炸極限，引發(fā)爆燃。

4　防范措施

使用單位應(yīng)加強(qiáng)床料管理，在鍋爐改造、維修后的啟動(dòng)環(huán)節(jié)中應(yīng)徹底清理床料堆場(chǎng)，如果用傳送帶輸送床料，也應(yīng)清理傳送帶上的殘余燃料，避免燃料煤混入床料，保證床料中殘余燃料煤含量低于2%。

5　結(jié)束語

《〈鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程〉釋義》中，引用國外提供的數(shù)據(jù)，提出了床料中Na2O和K2O等低熔點(diǎn)物質(zhì)及碳含量的限制，也只是擔(dān)心鍋爐啟動(dòng)過程的結(jié)焦問題，而未考慮點(diǎn)火過程中可能發(fā)生的爐膛爆燃問題。循環(huán)流化床鍋爐改造或維修后的點(diǎn)火啟動(dòng)是一項(xiàng)非常重要的操作，首要解決的是安全問題，所以應(yīng)高度重視對(duì)床料的控制，避免床料中混入燃料煤引發(fā)爐膛的爆燃。建議在重新修訂《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》時(shí)，對(duì)床料中碳含量及低熔點(diǎn)物質(zhì)含量提出原則規(guī)定。

參考文獻(xiàn)

［1］TSG G0001—2012 鍋爐安全技術(shù)檢查規(guī)程釋義［S］.

［2］黃就，吳兆輝.循環(huán)流化床鍋爐停爐爐膛爆燃事故的檢驗(yàn)和處理［J］.中國特種設(shè)備安全，2010，26（07）：54-55.

中圖分類號(hào)：X933.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1673-257X（2016）02-0066-02

DOI：10.3969/j.issn.1673-257X.2016.02.017

作者簡介：何涇渭（1960～），男，本科，高級(jí)工程師，總工程師，主要從事特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)安全技術(shù)管理工作。

收稿日期：（2015-07-24）

Cause Analysis and Preventive Measures of Circulating Fluidized Bed Boiler Deflagration Accident

He Jingwei Xiao Shuang
（Guangdong institute of special equipment inspection and research Dongguan branch Dongguan 523120）

AbstractA circulating fluidized bed boiler （YG-240/9.8-M5） of a certain paper company had a furnace deflagration during the process of ignition，some parts in the boiler had been broken. By analyzing oil gun，fuel，bed materials，etc，it finds out that the immediate cause of the accident is ignition bed materials interfused with coal，puts forward some preventive measures and proposes that some specific requirements about in-charging of bed materials should be put into related safety.

KeywordsCFB boiler Ignition process Deflagration Bed materials Preventive action