淺談煤改燃鍋爐房工程中的安全設(shè)施設(shè)計(jì)

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

現(xiàn)階段，國家大力提倡節(jié)能減排的趨勢下，各城市鍋爐房也進(jìn)行了如火如荼的煤改燃工程，相關(guān)的鍋爐房工藝系統(tǒng)及配套的安全設(shè)施設(shè)計(jì)也成為重中之重。本文就煤改燃工程中的安全設(shè)施設(shè)計(jì)的相關(guān)問題作簡要的分析。

1 氣象條件

北方鍋爐房及供熱站的改造工程基本的氣象條件如下：冬季室外計(jì)算溫度-10℃；設(shè)計(jì)計(jì)算用采暖期天數(shù)122d；最冷月平均溫度-5.0℃；最熱月平均溫度25℃；極端最低溫度-22.9℃；極端最高溫度39.7℃；冬季日照率62%；最大凍土深度69cm；日平均溫度≤+5℃的天數(shù)122d。

2 鍋爐房系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 鍋爐房各系統(tǒng)

2.1.1 水循環(huán)系統(tǒng)

外管引入循環(huán)水通過除污器，進(jìn)入循環(huán)水泵升壓入鍋爐，出爐水送至外網(wǎng)，設(shè)有旁路，混水旁路，以提高出水量。進(jìn)出管設(shè)連通管作開爐內(nèi)部循環(huán)使用。工藝流程為：燃?xì)鉄崴仩t→一次網(wǎng)供水管→一次網(wǎng)回水管→除污器→熱水循環(huán)泵→熱水鍋爐。

2.1.2 補(bǔ)水定壓系統(tǒng)

定壓補(bǔ)水系統(tǒng)采用變頻定壓方式。

2.1.3 送風(fēng)系統(tǒng)

每臺(tái)鍋爐各配一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，在單獨(dú)的風(fēng)機(jī)房布置，通過墻上消聲器入口吸入新風(fēng)(約5℃)進(jìn)入風(fēng)機(jī)室上部，和室內(nèi)空氣混合后，通過鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)至鍋爐燃燒機(jī)，同燃?xì)饣旌虾筮M(jìn)入鍋爐爐膛燃燒。

2.1.4 煙氣系統(tǒng)

燃燒生產(chǎn)的高溫?zé)煔庠跔t膛以輻射傳熱方式傳熱給爐水，經(jīng)回燃室進(jìn)入對(duì)流管束，加熱熱網(wǎng)回水，再進(jìn)入節(jié)能器加熱進(jìn)入的給水，出爐煙氣經(jīng)煙道排入獨(dú)立煙囪。

2.2 燃?xì)庀到y(tǒng)

燃料選用城市天然氣，室外埋地管道在車行道下覆土不應(yīng)＜0.9m，在非車行道下覆土不應(yīng)＜0.6m，并且以i≥0.001的坡度坡向干管或凝水缸。架空管道管卡、支架固定于實(shí)體墻、柱上。室內(nèi)燃?xì)夤艿馈⑷細(xì)庠O(shè)備與接線盒、開關(guān)、插座的水平凈距遵照GB50028-2006中10.2.36的規(guī)定執(zhí)行。

埋地管道外防腐采用加強(qiáng)級(jí)聚乙烯（PE）三層復(fù)合結(jié)構(gòu)防腐涂層，補(bǔ)口采用熱縮套，引入管及管件防腐采用加強(qiáng)級(jí)環(huán)氧煤瀝青冷纏帶。

燃?xì)夤艿朗┕そY(jié)束后進(jìn)行強(qiáng)度、氣密性壓力試驗(yàn)。強(qiáng)度和氣密性壓力試驗(yàn)均按設(shè)計(jì)壓力1.5倍試驗(yàn)。

2.3 鍋爐控制系統(tǒng)

熱水鍋爐控制系統(tǒng)采用DCS集散控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)在鍋爐房控制室內(nèi)，具有以下保護(hù)控制功能和聯(lián)鎖功能：電機(jī)短路、過載和缺相保護(hù)功能;爐膛自動(dòng)吹掃功能;爐膛火焰自動(dòng)檢測、診斷功能;水壓超高聯(lián)鎖保護(hù)功能;水壓超低聯(lián)鎖保護(hù)功能;出水溫度超高聯(lián)鎖保護(hù)功能;燃燒器限位聯(lián)鎖保護(hù);風(fēng)壓聯(lián)鎖保護(hù);燃燒熄火聯(lián)鎖保護(hù)；燃?xì)鈮毫^高聯(lián)鎖保護(hù);燃?xì)鈮毫^低聯(lián)鎖保護(hù);燃?xì)庑孤┞?lián)鎖保護(hù);點(diǎn)火失敗聯(lián)鎖保護(hù);循環(huán)水泵聯(lián)鎖保護(hù);鍋爐待機(jī)聯(lián)鎖保護(hù)。

2.4 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)

火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)對(duì)鍋爐房火災(zāi)信號(hào)和消防設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視及控制。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的保護(hù)等級(jí)按二級(jí)設(shè)置。

在鍋爐間內(nèi)設(shè)置防爆可燃?xì)怏w探測器，在控制室內(nèi)設(shè)可燃?xì)怏w報(bào)警控制器。根據(jù)可燃?xì)怏w濃度情況，可燃?xì)怏w報(bào)警控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)及啟動(dòng)事故排風(fēng)機(jī)，當(dāng)泄漏濃度達(dá)到爆炸極限下限，還應(yīng)立即關(guān)閉天然氣源進(jìn)氣總管的總進(jìn)氣電磁閥。

3 鍋爐設(shè)備及其系統(tǒng)危險(xiǎn)有害因素分析

3.1 爆炸危險(xiǎn)

鍋爐會(huì)在使用中和試壓時(shí)產(chǎn)生爆炸危險(xiǎn)，其原因主要有。

3.1.1 司爐爐工責(zé)任心不強(qiáng)，誤操作、脫崗、睡覺等。水位計(jì)或自動(dòng)給水裝置失靈、低水位報(bào)警和聯(lián)鎖裝置故障、排污閥關(guān)閉不嚴(yán)，漏水嚴(yán)重造成鍋爐缺水事故。當(dāng)鍋爐在運(yùn)行中嚴(yán)重缺水以后導(dǎo)致管壁干燒，嚴(yán)重過熱處理不當(dāng)，輕則造成鍋爐泄漏，重則發(fā)生鍋筒爆炸。

3.1.2 鍋爐的軟水系統(tǒng)發(fā)生故障造成水質(zhì)不符合要求，因而使管壁后結(jié)垢燃燒熱量不能及時(shí)傳遞到水側(cè)，使受熱面溫度升高，鍋爐長期在超溫狀態(tài)下運(yùn)行，金屬材料將發(fā)生蠕變、鼓皰、強(qiáng)度下降導(dǎo)致爆管。另外鍋爐結(jié)垢會(huì)引起鍋爐垢下腐蝕，鍋爐腐蝕將縮短鍋爐使用壽命危及安全運(yùn)行，鍋爐結(jié)垢有可能造成爐管穿孔，嚴(yán)重時(shí)也可導(dǎo)致鍋爐爆炸。

3.1.3 安全閥出現(xiàn)故障動(dòng)作不靈敏，鍋爐超壓運(yùn)行導(dǎo)致超壓爆炸。

3.1.4 天然氣泄漏引發(fā)的火災(zāi)爆炸事故常見情況還有以下原因。

1）點(diǎn)火爆炸：在點(diǎn)火時(shí)，如啟動(dòng)操作不當(dāng)，出現(xiàn)熄火而又未及時(shí)切斷氣源、爐膛或煙道內(nèi)可燃?xì)怏w吹掃不徹底、打開閥門時(shí)噴嘴點(diǎn)火失敗，或其他可能使?fàn)t膛中存積大量高濃度可燃?xì)怏w并處于爆炸極限范圍內(nèi)的情況，則再次點(diǎn)火時(shí)引燃這些可燃?xì)怏w，引起爆炸。因此正常運(yùn)行中必須執(zhí)行程序點(diǎn)火，一次點(diǎn)火不成功再次點(diǎn)火前要加強(qiáng)通風(fēng)吹掃，如果再次點(diǎn)火失敗，一定要查找問題，仔細(xì)分析原因，切忌反復(fù)盲目點(diǎn)火，釀成事故。

2）天然氣在燃燒器出口流速高于燃燒速度時(shí)會(huì)使著火點(diǎn)遠(yuǎn)離燃燒器，發(fā)生脫火現(xiàn)象；相反流速低于燃燒速度火焰就會(huì)縮回燃燒器內(nèi)，發(fā)生回火現(xiàn)象，使鍋爐運(yùn)行中火焰不穩(wěn)定而熄滅。由于爐膛呈熾熱狀態(tài)，達(dá)到或超過可燃?xì)怏w與空氣混合物的著火溫度，若不及時(shí)切斷燃?xì)夤?yīng)就有可能發(fā)生脫火、回火、熄火導(dǎo)致爐膛爆炸。

3）設(shè)備不完善：因?yàn)殚y門漏氣，設(shè)備不完善，沒有點(diǎn)火、熄火保護(hù)裝置和火焰檢測裝置，可燃?xì)怏w充滿爐內(nèi)點(diǎn)火時(shí)發(fā)生爆炸。

4）輸氣管道泄漏：由于燃?xì)忮仩t輸氣管道可燃?xì)怏w消耗量大，如不注意管道的維護(hù)和檢修，在輸氣過程中容易發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏，泄漏的氣體達(dá)到一定濃度，遇有火源時(shí)會(huì)造成爆炸事故。

3.1.5 燃?xì)庑孤喝細(xì)鉄崴仩t在檢修、維護(hù)過程中，天然氣管道吹掃不徹底，或燃?xì)忾y門不嚴(yán)密而發(fā)生泄漏，而可燃?xì)怏w檢測報(bào)警裝置未能及時(shí)檢測到泄漏的天然氣，當(dāng)泄漏的天然氣充滿室內(nèi)且達(dá)到爆炸極限范圍時(shí)，遇有點(diǎn)火源或高溫有發(fā)生火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)。

3.1.6 違章操作：燃?xì)獗ㄊ侨細(xì)忮仩t非常嚴(yán)重的運(yùn)行事故，在鍋爐運(yùn)行中由于違反安全操作規(guī)程造成事故的約占全部爆炸事故的60%。

3.2 其它有害因素

3.2.1 灼燙：供熱鍋爐的管道、閥門不嚴(yán)發(fā)生泄漏，或管道破裂熱水會(huì)氣化生成大量水蒸氣，迅速向四周擴(kuò)散造成對(duì)操作人員或周圍其它人員的燙傷。熱水管道保溫層脫落未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，操作人員身體觸及，可產(chǎn)生燙傷危害。燙傷還可引發(fā)人在應(yīng)激反應(yīng)中次生的二次事故。

3.2.2 物體打擊：鍋爐房內(nèi)各類承壓設(shè)備在超壓狀態(tài)時(shí)可能發(fā)生管線迸裂，密封材料或管線、閥門等本體材料碎片擊傷人員；檢修人員在高處維修時(shí)可能發(fā)生工件、工具的墜落。這些情況都有可能造成對(duì)人員的物體打擊傷害。

3.2.3 機(jī)械傷害：水泵、風(fēng)機(jī)等運(yùn)轉(zhuǎn)中的設(shè)備外露部件，若未設(shè)置安全防護(hù)裝置或防護(hù)裝置有缺陷，人員因意外、違章行為、檢修等情況下，接觸轉(zhuǎn)動(dòng)部件時(shí)易發(fā)生掛、絞等機(jī)械傷害。

3.2.4 觸電危險(xiǎn)：電氣設(shè)備、動(dòng)力、照明配電線路、控制及諸多電動(dòng)裝置，在保護(hù)設(shè)施失靈、絕緣破壞、接地不良等情況下，人觸及漏電部位則可能發(fā)生觸電傷亡事故。

3.2.5 雷擊危險(xiǎn)：鍋爐房、煙囪，若防雷裝置缺損或防雷保護(hù)面積不足，遇雷雨天氣，可能發(fā)生雷擊事故。

3.2.6 高處墜落危險(xiǎn)：鍋爐爐體高大，且鍋爐房內(nèi)外有多處超過2m的檢修、巡視作業(yè)點(diǎn)、平臺(tái)、梯臺(tái)，這些部位的防護(hù)設(shè)施缺失或安裝不合理、安全警示標(biāo)志不醒目，操作人員在檢修、巡視時(shí)遇有心理、精神、生理等因素干擾不慎墜落有可能造成高處墜落事故發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致傷亡事故。

3.2.7 噪聲：水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生噪聲，作業(yè)人員長期在高噪聲環(huán)境中工作易引起注意力下降，職業(yè)性耳聾，危害身心健康。

3.2.8 中毒、窒息：鍋爐微正壓運(yùn)行，爐墻、孔門不嚴(yán)，煙氣會(huì)夾帶一氧化碳逸出，在鍋爐房通風(fēng)不良的情況下，操作人員吸入一氧化碳可造成中毒。鍋爐檢修時(shí)人員在鍋筒或爐膛內(nèi)時(shí)間過長，在通風(fēng)不良時(shí)，可造成缺氧窒息。

3.2.9 電氣火災(zāi)：電氣設(shè)備及線路長期過負(fù)荷、短路或絕緣受到機(jī)械損傷及外界影響等原因造成過熱，可引起電氣火災(zāi)。靜電也會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸。鍋爐房的燃?xì)廨斔凸艿?、法蘭是產(chǎn)生靜電的部位。

3.2.10 管理問題：在正常生產(chǎn)期間，操作人員未經(jīng)培訓(xùn)上崗操作，在工藝操作中違反操作規(guī)程，不停電檢修，安全措施不利，安全監(jiān)督管理不到位，可能引發(fā)各種生產(chǎn)事故發(fā)生。人的不安全行為是在人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)中，人為地使系統(tǒng)發(fā)生故障或發(fā)生機(jī)能不良的事件，它有可能發(fā)生在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、操作、維修等系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

4 重大危險(xiǎn)源辨識(shí)

4.1 危險(xiǎn)化學(xué)品及危險(xiǎn)源辨識(shí)

依據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》GB18218-2009規(guī)定，鍋爐使用的燃料天然氣屬危險(xiǎn)化學(xué)品范疇，但一般鍋爐房為管道輸送，無儲(chǔ)存裝置。因此危險(xiǎn)化學(xué)品天然氣不構(gòu)成重大危險(xiǎn)源。

4.2 重大危險(xiǎn)源類別的辨識(shí)

鍋爐房使用的天然氣采用管道輸送，根據(jù)安監(jiān)協(xié)調(diào)字【2004】56號(hào)“關(guān)于開展重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理工作的指導(dǎo)意見”對(duì)重大危險(xiǎn)源申報(bào)范圍的類別規(guī)定：鍋爐使用的燃料為長輸管道輸送的天然氣，是易燃易爆氣體（申報(bào)范圍是壓力＞1.6MPa），一般煤改燃工程中天燃?xì)夤艿榔湓O(shè)計(jì)壓力＜1.6MPa，因此不屬于壓力管道重大危險(xiǎn)源。熱水鍋爐申報(bào)范圍規(guī)定是：額定出水溫度≥120℃，且額定功率≥14MW。

4.3 熱工儀表自動(dòng)控制

根據(jù)熱工工藝要求，煤改燃工程中設(shè)置如下檢控點(diǎn)：補(bǔ)水總管壓力;一次網(wǎng)供水回水總管壓力及溫度;鍋爐控制（鍋爐進(jìn)、出口水的溫度、壓力給定值）；燃?xì)饪偣軌毫Α⒖焖偾袛嚅y狀態(tài)及控制;軟化水箱、軟化水系統(tǒng)設(shè)電磁閥，與電接點(diǎn)液位計(jì)聯(lián)鎖控制水箱水位；補(bǔ)水系統(tǒng)的自控及聯(lián)鎖控制；鍋爐進(jìn)氣量控制；循環(huán)泵變頻調(diào)速控制。

運(yùn)行數(shù)據(jù)可保存1a，可按班、日、月、季、年等方式打印統(tǒng)一報(bào)表，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)管理。

5 總結(jié)建議

采購質(zhì)量合格的設(shè)備和設(shè)施。選擇有質(zhì)量保證的生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，以確保原輔材料能達(dá)到生產(chǎn)的要求；在后續(xù)施工中要選用有資質(zhì)的單位施工安裝；項(xiàng)目投入試生產(chǎn)后須做好日常安全管理、安全檢查，嚴(yán)格執(zhí)行安全規(guī)程，杜絕違章作業(yè)、違章指揮等不良作風(fēng)；加強(qiáng)設(shè)備安全設(shè)施的檢驗(yàn)檢測工作，保證應(yīng)急救援設(shè)施、設(shè)備的完好及安全有效。以上為實(shí)踐工作中的一點(diǎn)分析建議，由于水平有限，難免有不當(dāng)之處，一切應(yīng)以現(xiàn)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。