爐膛內(nèi)爆和外爆事故處理應(yīng)急預(yù)案

1、爐膛內(nèi)爆和外爆事故處理應(yīng)急預(yù)案采用敷管式爐墻全懸吊結(jié)構(gòu)的大容量鍋爐的水冷壁能 承受的壓力是較小的。正常運(yùn)行時(shí)，爐內(nèi)壓力一般維持在 -50-120Pa 。當(dāng)某個(gè)突發(fā)因素使?fàn)t膛壓力升高，超過爐壁 能承受的壓力時(shí)，則可能使?fàn)t墻遭受破壞。這種現(xiàn)象稱為爐 膛外爆。對(duì)因某個(gè)突發(fā)因素使?fàn)t膛內(nèi)壓力驟然降低，因負(fù)壓過大 造成爐墻向內(nèi)破壞的現(xiàn)象，稱為爐膛內(nèi)爆。一、外爆引起爐膛外爆的主要因素有煤粉爆燃、水冷壁爆管使大 量外泄蒸汽進(jìn)入爐膛、析鐵氫爆等。鍋爐爐膛設(shè)計(jì)的承壓能 力為3000 7000Pa。上述任一原因引起爐膛內(nèi)壓力超過此范 圍，就可能引起外爆。1 .燃料爆燃爆燃是指爐膛內(nèi)積存的煤粉、油等可燃物質(zhì)與空氣的混

2、 合物突然同時(shí)點(diǎn)燃，煙氣容積突然增加，爐膛來不及排出這 部分煙氣容積而使?fàn)t膛壓力突然升高。因此，可假定爆燃過 程為定容絕熱過程。瞬間爆燃放出的熱量均用于加熱爐膛內(nèi) 介質(zhì)，在這一定容絕熱過程中，假設(shè)爐膛中介質(zhì)溫度上升 為C vVi6-1式中Vr 可燃混合物容積，m3；Qr單位容積可燃混合物的發(fā)熱量，kJ / vm;V i爐膛容積，m；Cv 定容過程中爐內(nèi)介質(zhì)的平均比熱，kJ /(m3)。爆燃后爐內(nèi)介質(zhì)總?cè)莘e仍為 V，由理想氣體的定容變化式可知P2/ PiT2TiTTi6-2將式(7-1-1)代人式(7-1-2)爆燃后的爐膛壓力P2:為P2 P1 (1QrCvT|6-3由6-3式可知，可燃混合物積

3、存容積與爐膛容積之比Vr/ V1越大，爆燃后爐膛壓力越高。單位可燃混合物容積發(fā)熱 量越大，爆燃后爐膛壓力越高。爆燃前介質(zhì)溫度Ti越低，爆炸后破壞壓力越大。因此，在鍋爐啟動(dòng)期爐膛內(nèi)溫度低，發(fā) 生爆燃時(shí)產(chǎn)生的破壞壓力更大。但是，用式6-3計(jì)算的爆燃后爐膛壓力值偏高，這是由于爆燃發(fā)生過程中有一部分熱量 傳給受熱面，并有一部分介質(zhì)從爐膛出口排走的緣故。鍋爐在正常運(yùn)行時(shí)很少發(fā)生爆燃。只有在鍋爐發(fā)生全熄 火或部分熄火，又未及時(shí)切斷燃料供應(yīng)，使?fàn)t內(nèi)充滿未著火 燃燒的燃料，即爐內(nèi)積存大量可燃物時(shí)，若馬上投入油槍點(diǎn) 火，燃料就會(huì)突然著火燃燒，煙氣容積瞬間變大，使?fàn)t內(nèi)壓 力突然升高而發(fā)生爆炸，即為爆燃。因此，熄火

4、后操作不當(dāng) 是造成爆燃的重要原因之一。造成鍋爐熄火的原因是多方面的，如鍋爐啟動(dòng)時(shí)投入燃 料量少，而爐內(nèi)溫度較低時(shí)又未及時(shí)投人穩(wěn)燃油槍；鍋爐減 負(fù)荷過快或發(fā)生負(fù)荷突變；燃料突變，揮發(fā)分和發(fā)熱量過低 或灰分、水分含量過大；鍋爐配風(fēng)不合理，風(fēng)粉比不當(dāng)或風(fēng) 速過高；爐膛負(fù)壓過大將火焰拉斷；制粉系統(tǒng)故障供粉過少 或供粉中斷；鍋爐吹灰操作不當(dāng)或發(fā)生大面積塌灰掉焦；水 冷壁爆管大量蒸汽噴人爐膛等。當(dāng)鍋爐燃燒不穩(wěn)時(shí)，爐膛負(fù)壓將出現(xiàn)大幅度擺動(dòng)。而當(dāng) 鍋爐熄火時(shí)，爐膛負(fù)壓將明顯增大并超出正常范圍，一、二 次風(fēng)壓不正常地降低，爐膛內(nèi)發(fā)黑看不見火焰，蒸汽溫度和 壓力均下降，爐膛出口氧量驟增，機(jī)組功率急劇下降，各段 煙

5、氣溫度均下降，火焰監(jiān)測器無火焰信號(hào)。當(dāng)判明發(fā)生熄火 時(shí)，應(yīng)立即手動(dòng) MFT調(diào)整引、送風(fēng)機(jī)擋板，維持在總風(fēng)量 的25%，適當(dāng)加大爐膛負(fù)壓，通風(fēng)吹掃510min以上，排出爐膛和煙道內(nèi)可燃物，查明熄火原因并設(shè)法消除后，進(jìn)行 檢查，確認(rèn)煙道內(nèi)無再燃燒現(xiàn)象、設(shè)備無損壞時(shí)，重新點(diǎn)火并逐漸帶負(fù)荷至正常值。大容量鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)在發(fā)生熄火時(shí)，火焰檢測器將 自動(dòng)啟動(dòng)BMS或FSSS的熄火保護(hù)設(shè)施，將引起 MFT啟動(dòng)， 保護(hù)將立即關(guān)閉輕、重油槍及燃?xì)獾目礻P(guān)門，停用所有磨煤 機(jī)、給煤機(jī)、給粉機(jī)、一次風(fēng)機(jī)和排粉機(jī)，關(guān)閉給水及減溫 水總門，自動(dòng)對(duì)爐膛進(jìn)行吹掃后重新點(diǎn)火。故障嚴(yán)重時(shí)，則 可橫向保護(hù)聯(lián)動(dòng)停用汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和

6、給水泵?？傊?，爐膛內(nèi)可燃物質(zhì)的積存，是造成燃料爆燃的主要 原因。在熄火后通風(fēng)吹掃和啟動(dòng)鍋爐前的通風(fēng)吹掃，是防止 爆燃的重要措施。2.析鐵氫爆當(dāng)大量熔渣落人渣井時(shí)，高溫爐渣中的游離鐵與水發(fā)生 反應(yīng)，生成大量氫氣。這些氫氣與氧混合后，在爐內(nèi)發(fā)生爆 炸。爆炸能量以超聲波形式向外釋放，壓力超過爐墻承受能 力時(shí)造成外爆。析鐵一般發(fā)生在液態(tài)排渣爐中。對(duì)固態(tài)排渣 爐，只有當(dāng)發(fā)生大面積熔渣塌落時(shí)才可能引起氫爆。造成析鐵的主要原因是煤粉中含鐵，而鐵的來源主要有 三個(gè)方面：其一是煤灰中所含的鐵化合物在高溫下迅速分解 和氧化成各種形態(tài)的氧化鐵；其次是制粉系統(tǒng)中磨損下的鐵 在爐膛高溫下熔化的鐵水；其三是原煤中未被磁鐵

7、清除的鐵 件。而前兩個(gè)原因是主要鐵的來源，最后的原因數(shù)量極少。爐內(nèi)熔渣溫度低于 2000°C時(shí)，F(xiàn)eO單純受熱，不會(huì)分 解出純鐵，只有發(fā)生煤粉離析時(shí)，落人熔渣中的未燃燒的煤 與FeO發(fā)生如下反應(yīng)” FeO+C Fe+CO當(dāng)析鐵嚴(yán)重時(shí)，大量鐵水與熔渣一起進(jìn)入?；洌ɑ蛟r(shí)，則發(fā)生如下反應(yīng)3Fe + 4H 20 = Fe 3Q + 4出氫氣進(jìn)入爐膛與氧混合，就造成氫爆炸事故，嚴(yán)重威脅 設(shè)備及人身安全。為防止發(fā)生析鐵氫爆，運(yùn)行中應(yīng)盡量防止發(fā)生煤粉離析 使之落人渣池，因?yàn)楣腆w碳是使FeO還原成純鐵的還原劑。這就要求在制粉時(shí)使顆粒盡可能均勻，減少容易發(fā)生離析的 大顆粒煤粒。運(yùn)行中，組織合理

8、的空氣動(dòng)力工況，調(diào)整好最 下排二次風(fēng)的風(fēng)量及風(fēng)速，減少煤粉離析的數(shù)量。運(yùn)行中， 還要防止負(fù)荷經(jīng)常波動(dòng)。必要時(shí)，應(yīng)對(duì)燃燒器進(jìn)行改進(jìn)，強(qiáng) 化燃燒，減少熔渣中的含碳量。對(duì)液態(tài)排渣爐，應(yīng)盡可能減 少熔渣在爐內(nèi)停留時(shí)間，控制鐵還原反應(yīng)過程所需的時(shí)間。 如將平爐底改為傾斜爐底；取消排渣口的渣欄；使?fàn)t底耐火 材料層外表面平整光滑，讓鐵水與熔渣在爐內(nèi)停留時(shí)間很 短，沒有足夠的時(shí)間進(jìn)行還原等。從而較徹底地防止析鐵發(fā) 生。3.水冷壁爆管大量蒸汽進(jìn)入爐膛當(dāng)水冷壁管嚴(yán)重爆管，大量高壓蒸汽和水瞬時(shí)進(jìn)入爐 膛，爐內(nèi)介質(zhì)容積驟然增加，造成爐膛壓力驟然上升，超過 爐壁能承受的壓力而引起爐膛外爆。當(dāng)發(fā)現(xiàn)水冷壁爆管后， 應(yīng)加大引

9、風(fēng)機(jī)擋板開度、 增加負(fù)壓，防止?fàn)t內(nèi)壓力增加過快。 而減少高溫腐蝕和管壁局部超溫，保證水冷壁管材和焊接質(zhì) 量，是防止爆管的有效措施。二、內(nèi)爆造成內(nèi)爆的主要原因有三個(gè)方面，即燃料突然切斷、離 心式風(fēng)機(jī)特性和運(yùn)行控制不當(dāng)。燃料突然被切斷，是引起爐膛內(nèi)爆的主要原因。這是因 為，當(dāng)燃料突然切斷后，原先爐膛內(nèi)維持的物質(zhì)平衡和熱量 平衡被破壞，由原先的溫度和壓力保持不變而發(fā)生爐內(nèi)溫度 和壓力均降低，使得送風(fēng)機(jī)至爐膛的壓差增加，送入的空氣 量將瞬時(shí)增加，然后再減少。由爐膛至引風(fēng)機(jī)壓差增加，引 風(fēng)機(jī)抽出的煙氣量將減少。大空氣流量和小煙氣流量又使?fàn)t 內(nèi)介質(zhì)積存量增加，爐膛壓力又有所回升，最終爐膛壓力和 溫度又趨于

10、平衡。在切斷燃料的最初幾秒鐘內(nèi)，由于溫度降 低而引起爐膛壓力降低，使?fàn)t墻承受大氣壓力的擠壓作用， 造成爐壁內(nèi)凹變形即為內(nèi)爆，嚴(yán)重時(shí)可能造成管道裂縫而損 壞設(shè)備。內(nèi)爆可通過制訂合理的引、送風(fēng)機(jī)的連鎖動(dòng)作條件 以及鍋爐緊急停爐時(shí)引、送風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置的超馳控制內(nèi) 容來防止其發(fā)生。引起爐膛內(nèi)爆的另一個(gè)原因是離心式風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)特性。離 心式風(fēng)機(jī)特性是隨轉(zhuǎn)速、擋板式導(dǎo)葉的開度而變化的。流量 減小時(shí)則壓頭升高，改變擋板開度，特性曲線將隨著擋板開 度變小而變陡。在流量接近零時(shí)壓頭值趨于最大值，這是在 不論擋板開度如何條件下的結(jié)果。這種風(fēng)機(jī)特性容易產(chǎn)生負(fù)壓波動(dòng)。流量小時(shí)擋板開度也 小，風(fēng)機(jī)特性曲線變陡，只要流量稍有變動(dòng)，則壓差將有較 大改變。當(dāng)流量接近零時(shí)，擋板的漏風(fēng)會(huì)使風(fēng)機(jī)不穩(wěn)而難于 控制，在低流量時(shí)容易引起內(nèi)爆。運(yùn)行中發(fā)生熄火時(shí)，若引 風(fēng)機(jī)進(jìn)口擋板開度不變，由于煙氣量減少，風(fēng)機(jī)壓頭沿特性 曲線上升，使?fàn)t膛內(nèi)負(fù)壓值增大，可能超過爐膛的承受極限 而發(fā)生內(nèi)爆。運(yùn)行中控制調(diào)節(jié)不當(dāng)也是發(fā)生內(nèi)爆的原因之一。在平衡通風(fēng) 系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)是協(xié)調(diào)送風(fēng)機(jī)