發(fā)電廠熱機(jī)部分安全性研究及相關(guān)工程設(shè)計(jì)

李青

摘 要：火電廠是我國電力工業(yè)的主體之一，“以人為本，安全第一”是火電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)營的宗旨，為實(shí)現(xiàn)火電廠的安全目標(biāo)，文章以神華神東電力重慶萬州發(fā)電廠為例，對其熱機(jī)部分所有環(huán)節(jié)的安全性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究分析，并做出相應(yīng)的安全設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：火電廠；熱機(jī)部分；安全

火電廠是電力行業(yè)主力之一，隨著規(guī)模不斷擴(kuò)大，設(shè)備不斷增多，生產(chǎn)過程逐漸復(fù)雜，其安全性要求也越來越高。本著“安全第一，預(yù)防為主”的方針，對神華神東電力重慶萬州發(fā)電廠熱機(jī)部分的每個(gè)環(huán)節(jié)安全性進(jìn)行系統(tǒng)研究，提出詳細(xì)的安全措施。

1 防火防爆

1.1 火災(zāi)及爆炸

電廠貯存、運(yùn)輸和使用可燃介質(zhì)的區(qū)域和設(shè)施，以及燃油系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)和具有爆炸可能的介質(zhì)泄露等，都是產(chǎn)生火災(zāi)的潛在因素。電廠生產(chǎn)系統(tǒng)中的鍋爐及煙氣系統(tǒng)、高溫高壓管道及壓力容器、助燃油、氫氣貯存、氨貯存系統(tǒng)設(shè)施等，存在大量易燃易爆物質(zhì)，有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。

1.2 燃料和物料危險(xiǎn)、危害性分析

（1）煤塵爆炸是由煤塵在空氣中的含量決定的，煤塵在空氣中形成爆炸物的濃度范圍是100～2000mg/m3，其中煤塵濃度在350～450mg/m3時(shí)爆炸威力最大，這是因?yàn)檫@個(gè)濃度范圍煤塵能充分燃燒。煤塵爆炸后不僅能傷人和破壞建筑物，而且同時(shí)產(chǎn)生大量的一氧化碳，使人窒息中毒死亡。（2）本工程啟動(dòng)鍋爐燃油為0號輕柴油，按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2006），對生產(chǎn)貯存物品的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類，屬于丙類，危險(xiǎn)類別為第3.3類高閃點(diǎn)液體。輕柴油是一種易燃的液體，油罐著火后，不僅能爆炸，而且能形成大火。（3）氫是無色、無臭的氣體，氫是強(qiáng)還原劑，易燃，沸點(diǎn)-258.8℃，爆炸下限為4.1%，上限為74.2%（V%）。（4）制氫站、發(fā)電機(jī)和管路系統(tǒng)如產(chǎn)生泄漏，氫氣又不能及時(shí)稀釋擴(kuò)散時(shí)，可能發(fā)生燃爆事故。因此，氫氣燃爆是本工程中主要危險(xiǎn)、有害因素之一。（5）本工程采用尿素作為脫硝還原劑，尿素會(huì)產(chǎn)生氨氣，而氨氣在常溫下是極易揮發(fā)、易燃、腐蝕性的壓縮氣體。一旦氨氣大量揮發(fā)，與空氣混合達(dá)到了一定的比例，遇明火、高溫就非常容易燃燒爆炸。氨對人體的上呼吸道、皮膚和眼結(jié)膜都有刺激和腐蝕作用。不僅如此，氨氣還是一種很強(qiáng)的刺激劑，吸入過量會(huì)對人的生命安全造成威脅，引起反射性呼吸停止。

1.3 防火措施

為防止火災(zāi)發(fā)生和蔓延，本工程在設(shè)計(jì)上充分考慮防火和滅火的方案，并采取切實(shí)有效的措施，如電廠發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)性較大的設(shè)施均單獨(dú)布置，對不同類型的爆炸源和危險(xiǎn)因素設(shè)計(jì)不同的防爆防燃設(shè)施。

1.3.1 燃燒、制粉系統(tǒng)的消防措施。（1）所有制粉系統(tǒng)的設(shè)備管道，從煤倉間穿過的煙風(fēng)道及燃料油等管道，均采用非燃燒材料進(jìn)行保溫。（2）制粉系統(tǒng)所有部件均采用抗燃材料制造。制粉系統(tǒng)所有管道、檢查孔和清掃孔等制粉設(shè)備的部件，均加以密封防止漏粉，管段之間都采用焊接連接。（3）制粉系統(tǒng)有完善的事故報(bào)警及連鎖保護(hù)裝置，如給煤機(jī)、磨煤機(jī)跳閘聯(lián)鎖裝置。（4）制粉系統(tǒng)的磨煤機(jī)和給煤機(jī)設(shè)置蒸汽介質(zhì)防爆設(shè)施。鍋爐燃燒器、磨煤機(jī)潤滑油站采用水噴霧消防系統(tǒng)；空氣預(yù)熱器采用雨淋滅火系統(tǒng)，每臺空氣預(yù)熱器均裝設(shè)探測自動(dòng)報(bào)警裝置，當(dāng)煙氣及空氣溫度比正常溫度高時(shí)，經(jīng)人工確認(rèn)后手動(dòng)投入滅火系統(tǒng)。

1.3.2 油系統(tǒng)的消防措施。油系統(tǒng)的消防范圍包括送風(fēng)機(jī)油箱、引風(fēng)機(jī)油箱、一次風(fēng)機(jī)油箱、汽機(jī)主油箱、潤滑油貯存油箱、潤滑油凈化裝置、氫密封油箱、、磨煤機(jī)油箱和柴油發(fā)電機(jī)等。該工程汽輪發(fā)電機(jī)組的油系統(tǒng)，除汽機(jī)調(diào)節(jié)采用抗燃油外，在油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用如下的防火設(shè)計(jì)。（1）油管道用無縫鋼管制作，盡量減少法蘭，在高溫部件附近不設(shè)法蘭。法蘭選用時(shí)使用對焊法蘭，使法蘭焊接時(shí)不變形，以確保法蘭連接的嚴(yán)密性。法蘭墊嚴(yán)禁使用不耐油、不耐高溫的墊料，防止該墊料遇高溫時(shí)迅速燒毀，避免噴油形成火災(zāi)隱患。（2）如果油管道附近有蒸汽管道，則蒸汽管道必須安裝保溫裝置，且保溫層表面必須安裝設(shè)計(jì)堅(jiān)固完整的金屬罩。若有油滲入保溫材料，應(yīng)及時(shí)更換該保溫材料，以防火災(zāi)發(fā)生。（3）氫氣冷發(fā)電機(jī)軸封必需保持密封，當(dāng)機(jī)組開始啟動(dòng)，無論有沒有充氫氣，發(fā)電機(jī)里的油不能中斷，而且油壓必須大于氫壓，以防止空氣進(jìn)入發(fā)電機(jī)外殼或氫氣充滿汽機(jī)的油系統(tǒng)而引起爆炸起火。（4）所有電纜的布置必須遠(yuǎn)離油管道系統(tǒng)。（5）主油箱必須設(shè)置事故排油裝置，事故排油管徑的選擇應(yīng)考慮在放油時(shí)，能保證汽機(jī)轉(zhuǎn)子在慢走時(shí)的潤滑用油，事故油池設(shè)在廠房外，事故油池要密封，容積大于主油箱容積。（6）與汽機(jī)前軸承箱以法蘭連接的油管處設(shè)置護(hù)槽，并設(shè)導(dǎo)油管，將油引至安全地點(diǎn)。

1.4 防爆炸措施

本期工程有潛在爆炸危險(xiǎn)的設(shè)備設(shè)施主要有給煤系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、鍋爐、除氧器等系統(tǒng)。

1.4.1 給煤系統(tǒng)防爆措施。清除給煤系統(tǒng)中的積煤設(shè)備，保持煤倉內(nèi)壁光滑、嚴(yán)密。給煤系統(tǒng)在運(yùn)行中應(yīng)按規(guī)程規(guī)定定期對輸煤系統(tǒng)設(shè)備和停爐進(jìn)行清倉工作。防爆門動(dòng)作方向應(yīng)避開人和電纜。原煤倉設(shè)置有煤斗低壓 CO2轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，防止原煤倉著火爆炸燃燒。

1.4.2 煙氣系統(tǒng)防爆措施。煙氣系統(tǒng)設(shè)有防爆門，對當(dāng)其動(dòng)作時(shí)有燙傷工作人員危險(xiǎn)的，設(shè)引出管，將爆炸氣流泄至高處或屋外。

1.4.3 壓力容器與其它易爆裝置的技術(shù)安全設(shè)計(jì)

（1）鍋爐。鍋爐爐膛設(shè)有安全監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)以爐膛負(fù)壓、燃料失去和一、二次風(fēng)機(jī)故障等作為主燃料跳閘條件。爐膛安全系統(tǒng)設(shè)有壓縮空氣（蒸汽）吹掃聯(lián)鎖裝置及火焰檢測裝置，在緊急情況下切斷燃料系統(tǒng)，防止鍋爐內(nèi)爆或外爆。（2）除氧器。本工程除氧器采用滑壓，保證除氧器的安全，在除氧器內(nèi)設(shè)置有全啟式安全閥。

1.4.4 其它防爆措施。由于發(fā)電機(jī)采用氫冷，在發(fā)電機(jī)正上方的屋頂通風(fēng)器閥板上設(shè)置6個(gè)500mm排氫氣孔，以免氫氣在汽機(jī)房屋面下積聚。

2 防塵、防毒、防化學(xué)傷害

2.1 防塵

在粉塵比較集中的地方，如各輸煤轉(zhuǎn)運(yùn)站、輸煤皮帶間及煤倉原煤斗等主要揚(yáng)塵點(diǎn)，均采用不同的除塵裝置。

2.2 防毒

本工程汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用抗燃油作為工質(zhì)，汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的抗燃油管路與潤滑油管路分開，抗燃油采用燃點(diǎn)較高的純磷酸鹽脂液體，由于其燃點(diǎn)高，有利于汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，但是由于磷酸鹽具有一定的腐蝕性和毒性，應(yīng)盡量避免直接接觸。

2.3 防化學(xué)傷害

鍋爐在停用時(shí)要防止腐蝕，一般在一個(gè)月以內(nèi)應(yīng)采取聯(lián)胺保養(yǎng)。

3 其它防護(hù)措施

對于防機(jī)械傷害、防墜落、防暑、防寒、防潮等常見的防護(hù)問題也不能掉以輕心。安全無小事，對這些常見的防護(hù)設(shè)計(jì)必須按照國家的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語

火電廠設(shè)備多而集中，各種設(shè)備形成一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)。因此，如果在某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題或者發(fā)生故障，將會(huì)引起連鎖反應(yīng)，造成整個(gè)系統(tǒng)故障，釀成重大事故的發(fā)生。本文從整個(gè)熱機(jī)系統(tǒng)出發(fā)，從各個(gè)細(xì)節(jié)入手，對各種可能的安全隱患做了系統(tǒng)的分析并提出相應(yīng)的安全方案。使該工程的安全預(yù)防贏在起點(diǎn)，為電廠將來的安全健康運(yùn)營打下了良好的基礎(chǔ)。

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