电站锅炉炉膛爆炸事故分析与对策：承压类特种设备安全性分析

关于电站锅炉炉膛爆炸事故分析与对策

肖汉平　马天榜

陕西省锅炉压力容器检验所

1　前　言

陕西省某电厂一台B＆WB—130/3.82—M型锅炉在运行中突然发生炉膛爆炸事故，省局立即组织事故调查组，对该事故展开全面调查，分析了事故原因，并提出了对策。

2　锅炉基本情况

该锅炉系2002年10月投产，到事故发生日共运行约20 000h。锅炉结构为∏型布置、单锅筒、前吊后支式，自然循环。燃烧方式为侧四角喷燃切圆燃烧。制粉系统形式为中储仓、球磨机、干燥剂送粉。

3　锅炉损坏情况

3.1　内部损坏情况

（1）＃2角折焰角处，膜式水冷壁和左侧膜式水冷壁连接焊缝拉脱，左侧膜式水冷壁墙后部水冷壁管与角部扁钢焊缝处被纵向撕开，呈不规则开口状，裂口长度为700mm，裂口最大处宽度为135mm（见附图1）。

（2）＃3角折焰角处后墙与右侧膜式水冷壁墙张开（见附图2）。

（3）＃1角、＃4角处水冷壁管发生变形。

3.2　外部损坏情况

（1）炉顶处，锅炉左、右二侧墙水冷壁与顶棚管张开，张开位移约200mm，锅炉左、右膜式水冷壁侧墙严重变形。

（2）在24m平台处，＃4角上方刚性梁拉断；＃1角上方刚性梁拉开；前墙右侧＃1水冷壁管撕裂破口（见附图3）。

（3）在21m平台处，＃1角上方刚性梁拉断，其角部扁钢纵向拉裂，左侧墙前部＃1水冷壁管拉伤；＃4角上方刚性梁变形；＃3角上方刚性梁断开，宽度400mm（见附图4）。

（4）在19m平台处，＃1角上方刚性梁拉断，其上部左侧墙前部＃1水冷壁管张开，其下部左侧墙前＃1～＃3水冷壁管各有两个开口；＃2角上方折焰角处后墙与左侧膜式水冷壁墙张开，开口最大处长700mm，宽135mm，钢架分开距离175mm；＃3角右侧墙后部＃1水冷壁管被拉开，不规则的开口长2 500mm，最大处宽280mm，钢架分开距离300mm；右侧墙后部＃1水冷壁管拉裂，内半片在右侧墙，外半片在后墙；＃4角刚性梁上方，前墙右＃1水冷壁管拉裂2处，右侧墙前＃1水冷壁管拉裂2处；刚性梁下方，前墙右侧＃1水冷壁管拉裂2处，右侧墙前＃1水冷壁管拉裂1处（见附图5）。

（5）在16m平台处，＃1角处，刚性梁断掉，左侧墙前＃1～＃3水冷壁管拉裂5处；下方刚性梁拉开150mm（见附图6），左侧墙前＃2、＃3水冷壁管拉裂4处；＃2角处，刚性梁断掉，左侧墙后＃1、＃2水冷壁管拉裂各2处，下方刚性梁拉开200mm；＃3角处，刚性梁拉开100mm（见附图7）。

（6）炉膛四周膜式水冷壁管管排外凸，19m平台处最严重。

（7）＃2角下部，一次风挡板阀门损坏，各防爆门处积灰严重（见附图8）。

4　DAS运行过程参数记录曲线核查

经查阅该锅炉事故发生前后的DAS运行过程参数记录曲线发现，在事故发生前，即7 时38分至7时40分，烟气中含氧量发生剧变，超过了量程范围，随后含氧量又下降。由此可见，事故发生前，炉膛出现过局部灭火现象。

5　事故原因分析

（1）＃2角下一次风调节阀门损坏，挡板误动作关闭引起炉膛内＃2角下一次风出口处局部灭火是炉膛外爆事故的诱导因素。

＃2角下一次风调节阀门损坏，挡板误动作关闭，但给粉机未停，造成一次风风管积粉，当挡板修好打开时，大量积粉涌进炉膛，一次风后进。从DAS运行过程参数记录曲线可以看出，7时38分至7时40分，烟气含氧量发生剧变，超过量程范围。

（2）误判断、误操作是引起炉膛外爆事故的直接原因：①误判断、误操作1：操作人员知道＃2角下一次风调节挡板发生误动作关闭后，未关闭给粉机，造成风管积粉。②误判断、误操作2：平衡通风系统中炉膛负压波动是由于鼓引风量出现不协调所致。锅炉运行时没有采取措施调整鼓引风量以减小炉膛负压波动，而是将＃3油枪盲目地投入运行。③误判断、误操作3：＃3油枪投入运行后，炉膛中鼓引风量出现了新的不协调，加剧了炉膛负压波动。④误判断、误操作4：＃3油枪投入运行后没有改善炉膛负压波动状况，又将＃2油枪投入运行。⑤误判断、误操作5：＃3和＃2油枪分别投入运行后，每小时耗油量突增至1 400kg/h，燃油开始和煤粉抢风，由于没有调风，燃油燃烧不完全，部分煤粉燃烧器出现灭火（从DAS曲线上出现烟气含氧量超过100％的平台得出），煤粉在炉膛内滞留，炉膛负压波动增大，大量空气进入炉膛，负荷继续下降，为使炉膛负压正常，升高负荷，7时45分操作人员又决定投入＃1油枪稳燃，此时，炉膛内充满了未燃烧的煤粉，煤粉干馏出来的挥发分，未燃烧的油蒸气等可燃混合物，在温度高（此时＃3和＃2油枪已经投运）和氧气充足的条件下，发生了可燃混合物爆燃，造成炉膛爆炸。(www.xing528.com)

（3）炉膛燃烧监控系统不完善、不可靠是引起事故发生原因之一。

（4）煤质差是造成事故的间接原因。煤质差给粉机达到1 200r/min，几乎是它的最大出力，此时靠输送煤粉增加锅炉负荷已没有多少余地，而操作人员在没有调节风量的前提下，希望依靠投油提高负荷，使大量燃油燃烧不完全。

（5）炉膛防爆门起跳失灵也是造成炉膛结构破坏严重的原因之一

根据事故发生后对锅炉防爆门的外观检查，炉膛上方两侧墙的防爆门在爆燃发生时未能及时启跳泄压，是造成炉膛结构破坏严重的原因。

6　对　策

我们知道，锅炉发生炉膛爆炸必须具备三个条件：一是燃料是以气态（或悬浮状）存在炉膛中。二是燃料与空气的混合比达到了爆炸极限。三是存在点燃混合物的温度。三者缺一不可，燃油、燃气、燃煤粉炉在锅炉点火启动过程中或锅炉运行过程中突然灭火，就可能形成炉膛爆炸三个条件同时存在。所以，对于燃油、燃气、燃煤粉炉，首先必须有可靠的点火程序控制和熄火保护装置以及可靠的燃烧系统监控装置。其二，加强操作人员技术培训和工作责任心，严格按照操作规程进行操作。其三，认真做好反事故演练工作。其四，坚持做好日常巡查工作，确保各安全保护装置始终处于良好的工作状态。其五，把好燃料关，合理配风，保证燃烧工况稳定。

（该论文为2006年11月“陕西省特种设备协会2006年学术年会”交流论文）

附：现场设备损坏情况数码照片

图1　锅炉水冷壁变形、锅炉炉膛开裂

图2　锅炉水冷壁变形、锅炉炉膛开裂

图3　刚性梁支座损坏

图4　锅炉水冷壁变形、刚性梁支座损坏

图5　刚性梁支座损坏

图6　锅炉炉膛开裂、刚性梁支座损坏

图7　锅炉水冷壁变形、锅炉炉膛开裂、刚性梁支座损坏

图8　炉膛爆炸后，防爆门未动作