鍋爐的防爆-鍋爐的防爆(精)

鍋爐的防爆-鍋爐的防爆(精)爐膛爆炸的機(jī)理爐膛爆炸按造成的原因通常可分為內(nèi)爆和外爆兩類。

所謂內(nèi)爆是由于運(yùn)行中的鍋爐發(fā)生突然熄火，造成爐膛熱負(fù)荷瞬間突降，爐膛負(fù)壓突然增大，使?fàn)t墻及爐管承受巨大的大氣壓力的擠壓作用，造成內(nèi)凹變形、裂縫或設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞的現(xiàn)象。因而內(nèi)爆通常又稱為負(fù)壓爆炸。

外爆又稱為正壓爆炸。這類爆炸是指爐膛或尾部煙道內(nèi)積存的燃料和空氣的混合物達(dá)到一定數(shù)量并被引燃時(shí)所發(fā)生的急劇而不可控制的燃燒即爆燃。發(fā)生正壓爆炸時(shí)，爐膛壓力將突然升高，造成爐墻損壞、爐管彎曲變形、焊口拉裂等嚴(yán)重設(shè)備損壞及人身傷亡事故。

由于尾部煙道內(nèi)一般不存在引燃爆炸性混合物的條件，因而鍋爐爆炸通常是指燃燒室即爐膛的爆炸。

內(nèi)爆一般可通過(guò)合理制訂吸、送風(fēng)機(jī)的連鎖動(dòng)作條件以及鍋爐緊急停爐時(shí)吸、送風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置的超馳控制內(nèi)容來(lái)防止發(fā)生。防止外爆，由于涉及范圍較廣，也較復(fù)雜，因而本節(jié)將重點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行討論，下文中所指的“爆炸”或“防爆”均指“外爆”或“防止外爆”。

發(fā)生鍋爐爆炸的爆炸范圍和強(qiáng)度，與積存的混合物被點(diǎn)燃時(shí)，混合物中可燃物的數(shù)量和空氣的比例有關(guān)。一般在受限的空間lnl3空氣中有0．3一O．6kg煤粉時(shí)，爆炸的危險(xiǎn)性最大。不同的煤種，形成爆炸可能的條件也不盡相同，而且濃度不同產(chǎn)生的爆炸力也不同。

爐膛爆炸的原因鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，送人爐膛的燃料和空氣，會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)消耗掉，燃燒生成的煙氣也隨即排出爐外，因此爐內(nèi)不具備空氣與可燃性混合積存的條件，也就不會(huì)發(fā)生鍋爐爆炸事故。但是當(dāng)局部燃燒器發(fā)生熄火或鍋爐發(fā)生全熄火時(shí)，如未能及時(shí)切斷已熄火燃燒器的燃料，便有可能導(dǎo)致爐膛發(fā)生爆炸。引起爐膛爆炸，通常有以下原因：

I、鍋爐由于熄火造成緊急停爐和點(diǎn)火前由于燃油、燃?xì)?、或煤粉漏入爐膛，在未進(jìn)行爐膛吹掃或吹掃不徹底的情況下即進(jìn)行點(diǎn)火，從而引起爆燃。

2、燃料漏入停用鍋爐的爐膛內(nèi)，受到火花或其它火源的引燃。

3、點(diǎn)火未成功，使?fàn)t膛和煙道內(nèi)積存了可燃性氣粉混合物，未及時(shí)進(jìn)行爐膛吹掃便重復(fù)點(diǎn)火而產(chǎn)生爆燃。

4、點(diǎn)火器能量過(guò)小或運(yùn)行不正常，不足以維持正常著火時(shí)繼續(xù)投油、投粉而引起爆燃。

5、爐內(nèi)燃燒不正常時(shí)仍大量增加燃料，引起爆燃。

6、部分燃燒器失去火焰或爐膛已熄火，保護(hù)裝置未動(dòng)作，當(dāng)繼續(xù)投入燃料時(shí)就會(huì)引起爆炸。

7、鍋爐長(zhǎng)期處于低負(fù)荷或低氧下運(yùn)行，在灰斗和水平煙道內(nèi)沉積了一定數(shù)量的未燃盡

可燃物，當(dāng)這些可燃物被突然增大的通風(fēng)或吹灰擾動(dòng)時(shí)，也會(huì)引起爆燃。

8、吹掃爐膛時(shí)所用的空氣流速過(guò)高，激起了灰斗中陰燃(在較高溫度下氧化發(fā)熱但未見火焰)的可燃物而引起爆炸。

由此可見，爐膛爆炸的主要原因是由于點(diǎn)火前未對(duì)爐膛進(jìn)行徹底的吹掃、爐內(nèi)燃燒不良、點(diǎn)火不成功以及部分燃燒器或鍋爐熄火時(shí)未能及時(shí)切斷燃料，使?fàn)t內(nèi)形成爆炸性混合物且遇有火源，而發(fā)生爆燃。

爐膛爆炸的防止

防止?fàn)t膛發(fā)生爆炸，需要從設(shè)備及保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)、布置、配備和運(yùn)行維護(hù)、操作方法等各方面建立必要的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，確保保護(hù)裝置的經(jīng)常投用和動(dòng)作可靠性，不斷提高鍋爐的安全水平。運(yùn)行實(shí)踐表明，防止鍋爐熄火是預(yù)防爐膛發(fā)生爆燃的主要措施，當(dāng)然，鍋爐熄火如處理得當(dāng)，也可防止?fàn)t膛發(fā)生爆炸。

根據(jù)對(duì)引起爐膛爆炸原因的分析可知，要防止?fàn)t膛發(fā)生爆炸，就應(yīng)盡量避免可燃性混合物在爐內(nèi)的產(chǎn)生和積存。從原則上講，必須做到以下方面：

(1)始終保持鍋爐燃燒工況良好和穩(wěn)定，確保進(jìn)入爐內(nèi)的燃料能迅速和完全燃燒。

(2)停用的鍋爐或鍋爐發(fā)生熄火時(shí)，燃料嚴(yán)禁進(jìn)入(或漏人)爐膛。

(3)如爐內(nèi)已有一定數(shù)量的可燃物質(zhì)時(shí)則應(yīng)隔絕一切可能引燃的因素，并對(duì)其進(jìn)行合理的通風(fēng)吹掃，以降低可燃物的濃度。

防止?fàn)t膛爆炸對(duì)運(yùn)行操作的基本要求

(1)爐膛吹掃的基本要求(2)鍋爐啟動(dòng)前檢查的基本要求(3)鍋爐風(fēng)量控制的基本要求(4)燃燒器投停操作的基本要求(5)異常情況處理的基本要求爐膛吹掃的基本要求爐膛吹掃是通過(guò)向爐內(nèi)充分通風(fēng)以排除爐膛和煙道可燃物的重要安全措施，因而不論在鍋爐熄火后或點(diǎn)火前，都必須對(duì)爐膛和所有煙道進(jìn)行通風(fēng)吹掃。在燃?xì)夂腿加蜁r(shí)，必須用送、吸風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)吹掃，時(shí)間不少于10分鐘，在燃煤時(shí)，可只用吸風(fēng)機(jī)，但目前大容量鍋爐一般也均采用送、吸風(fēng)機(jī)同時(shí)通風(fēng)吹掃的方式，時(shí)間應(yīng)不少于5分鐘。吹掃時(shí)應(yīng)全開空氣和煙氣通道上所有風(fēng)門的擋板，以盡量減少爐膛和煙道死角處可燃物的積聚，通風(fēng)量一般為額定風(fēng)量的25—40％。

停爐后應(yīng)先仔細(xì)檢查鍋爐尾部受熱面，在確認(rèn)無(wú)燒損危險(xiǎn)后方可進(jìn)行通風(fēng)吹掃，通風(fēng)時(shí)還應(yīng)注意避免鍋爐產(chǎn)生急劇冷卻。

當(dāng)鍋爐發(fā)生緊急停爐時(shí)，在主燃料跳閘后，如送、吸風(fēng)機(jī)仍在運(yùn)行狀態(tài)且風(fēng)量大于吹掃風(fēng)量時(shí)，應(yīng)緩慢地調(diào)至吹掃需要的風(fēng)量，作停爐后的吹掃，如當(dāng)時(shí)的風(fēng)量小于吹掃風(fēng)量時(shí)，應(yīng)延時(shí)5分鐘后再把風(fēng)量增大至吹掃值，以免可燃物濃度過(guò)高時(shí)突然增大風(fēng)量，造成鍋爐爆炸或可燃物再燃燒。

如因失去吸、送風(fēng)機(jī)而緊急停爐和吸、送風(fēng)機(jī)同時(shí)跳閘時(shí)，應(yīng)立即關(guān)閉煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)的檔板，緩慢全開空氣和煙氣通道上的所有風(fēng)門和檔板進(jìn)行自然通風(fēng)，并保持這種狀態(tài)不少于15分鐘。如送、吸風(fēng)機(jī)可恢復(fù)時(shí)，應(yīng)調(diào)至吹掃風(fēng)量，完成停爐后的吹掃。

鍋爐啟動(dòng)前檢查的基本要求鍋爐啟動(dòng)前，必須按運(yùn)行規(guī)程的規(guī)定對(duì)所屬的設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行全面、詳細(xì)的檢查，從鍋爐防爆角度出發(fā)檢查中應(yīng)特別注意以下幾方面：

A、爐膛下部(冷灰斗)無(wú)沉積的固體或液體燃料，無(wú)可燃?xì)怏w或水蒸汽積聚。在停爐前如燃用的燃料含有比空氣比重大的揮發(fā)性氣體時(shí)，這一檢查就尤為重要。

B、檢查點(diǎn)火器及其系統(tǒng)是否正常可用，點(diǎn)火器、油燃燒器的進(jìn)油截止閥已經(jīng)嚴(yán)密性檢查無(wú)漏油現(xiàn)象。高能電弧發(fā)火器的電已切斷并已電火花消能。對(duì)燃?xì)恻c(diǎn)火系統(tǒng)應(yīng)檢查無(wú)漏氣現(xiàn)象。

C、檢查磨煤機(jī)及煤粉輸送設(shè)備已有效的隔斷，防止漏煤、漏粉進(jìn)入爐膛。

D、控制系統(tǒng)和安全聯(lián)鎖裝置的電源已送上。

E、所有的保護(hù)和檢測(cè)設(shè)備，包括：爐膛壓力開關(guān)、火焰檢測(cè)器、氧量表、可燃物分析儀、飛灰取樣器、BMS或FSSS系統(tǒng)等，已處于鍋爐啟動(dòng)前狀態(tài)。

鍋爐風(fēng)量控制的基本要求鍋爐運(yùn)行中任何情況下風(fēng)量均不得低于25％，當(dāng)風(fēng)量低于25％時(shí)應(yīng)緊急停爐。

鍋爐啟停階段，風(fēng)量應(yīng)始終保持額定風(fēng)量的25％，各燃燒器的風(fēng)門應(yīng)保持適當(dāng)?shù)拈_度，以保證啟停階段負(fù)荷過(guò)低情況下，爐膛內(nèi)的富風(fēng)氣氛和有一定的通風(fēng)速度，防止可燃物的積聚。這樣做有如下好處：

A、由于始終保持風(fēng)量固定不變，簡(jiǎn)化了操作，減少了對(duì)運(yùn)行工況的的擾動(dòng)使設(shè)備誤動(dòng)或誤操作的機(jī)會(huì)。

B、使各燃燒器在點(diǎn)火時(shí)，可能出現(xiàn)的富燃料現(xiàn)象減少到最低限度。在點(diǎn)火、暖爐及整

個(gè)熱負(fù)荷過(guò)低的階段中，整個(gè)燃燒室均處于富風(fēng)的情況下，減少了爆燃及爆炸的可能性。

C、由于爐膛連續(xù)地受到大量空氣的稀釋并有一定的流速，減少了在煙道內(nèi)和死角處積聚可燃物的危險(xiǎn)。對(duì)有些不易著火的燃料，在點(diǎn)火時(shí)可將燃燒器的風(fēng)門適當(dāng)關(guān)小，待著火正常后再恢復(fù)到正常位置。

燃燒器投停操作的基本要求A、進(jìn)行鍋爐點(diǎn)火操作時(shí)，如在10秒鐘內(nèi)不能建立火焰時(shí)，應(yīng)即關(guān)閉該點(diǎn)火器的進(jìn)油截止閥，并查明和消除點(diǎn)火失敗的原因。再次投油點(diǎn)火時(shí)，如風(fēng)量始終維持在吹掃風(fēng)量時(shí)，則可不必進(jìn)行再吹掃，但應(yīng)間隔一分鐘后才可再次投油點(diǎn)火。嚴(yán)禁未經(jīng)查明原因和消除故障前便試圖再次重復(fù)點(diǎn)火。

B、投運(yùn)主燃燒器前必須先投入各自相關(guān)的點(diǎn)火器，不允許依靠相鄰的燃燒器相互引燃。投入給粉機(jī)的操作，應(yīng)在確認(rèn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火器或油燃燒器已著火正常并有足夠的能量可點(diǎn)燃主燃燒器時(shí)方可進(jìn)行。C、當(dāng)主燃料的輸入量已超過(guò)預(yù)定的最小限值，各主燃燒器已能維持穩(wěn)定的火焰時(shí)則可逐步停用油槍。

D、主燃燒器點(diǎn)火失敗或運(yùn)行中發(fā)生熄火時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行充分吹掃后方可再次投運(yùn)。

E、在油、粉同燃的情況下，應(yīng)定時(shí)檢查DCS或FSSS畫面中的火檢信號(hào)，同時(shí)到油槍、主燃燒器就地檢查油槍及噴燃器著火情況，如發(fā)現(xiàn)油槍著火，而主燃燒器不著火的情況下，應(yīng)立即停止主燃燒器的運(yùn)行，吹掃一次風(fēng)管并檢查不著火的原因，當(dāng)發(fā)現(xiàn)油槍與主燃燒器均不著火時(shí)，應(yīng)立即切斷油閥和停用給粉機(jī)，并查明原因（#8、9爐在點(diǎn)火初期，微油槍正常后，投入相應(yīng)給粉機(jī)且著火正常的情況下，應(yīng)立即投入微油聯(lián)鎖，在點(diǎn)火后期，在確認(rèn)給粉機(jī)著火穩(wěn)定且爐膛溫度足夠高時(shí)，應(yīng)及時(shí)解除微油聯(lián)鎖，防止因微油槍熄火，停止相應(yīng)的給粉機(jī)，造成爐膛燃燒的不穩(wěn)定；另外，在點(diǎn)火初期應(yīng)按照20分鐘左右檢查一次油槍及主燃燒器著火情況，同時(shí)對(duì)運(yùn)行爐及其它爐油系統(tǒng)檢查一次，防止因設(shè)備、管道漏油造成油系統(tǒng)著火事故。異常情況處理的基本要求

A、當(dāng)發(fā)生單個(gè)燃燒器滅火時(shí)，應(yīng)即停用相應(yīng)的磨煤機(jī)(對(duì)儲(chǔ)倉(cāng)式系統(tǒng)為給粉機(jī))并查明原因。

B、一次風(fēng)管發(fā)生堵粉時(shí)，應(yīng)即停用相應(yīng)的一次風(fēng)和給粉機(jī)或磨煤機(jī)。然后從燃燒器端開始，逐段向前用高壓壓縮空氣進(jìn)行吹掃，吹掃過(guò)程中應(yīng)防止管內(nèi)積粉突然大量涌入爐膛。在低負(fù)荷和燃燒不穩(wěn)時(shí)，不可進(jìn)行這種吹掃工作。

C、由于煤質(zhì)變化或給粉、給煤受阻而使燃燒不穩(wěn)時(shí)，可立即投入運(yùn)行燃燒器的點(diǎn)火器以穩(wěn)定爐火。如果引起燃燒不穩(wěn)的原因不能在短時(shí)間內(nèi)消除時(shí)，應(yīng)停用不穩(wěn)定的燃燒器或相應(yīng)的磨煤機(jī)。D、有兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)和吸風(fēng)機(jī)的鍋爐，當(dāng)其中一臺(tái)發(fā)生故障停用時(shí)，應(yīng)即減少燃料量，并按風(fēng)量的大小維持可穩(wěn)燃的負(fù)荷，必要時(shí)應(yīng)投適當(dāng)?shù)挠蜆屢灾?。E、確認(rèn)爐膛已熄火，但主燃料未能自動(dòng)跳閘時(shí)，應(yīng)立即手動(dòng)緊急停爐，迅速切斷進(jìn)人爐膛的所有燃料，嚴(yán)禁采用爆燃法來(lái)?yè)尵葴缁?，并按?guī)定對(duì)爐膛進(jìn)行吹掃。

采取積極措施防止鍋爐發(fā)生熄火防止熄火是預(yù)防爐膛爆炸的主要措施，運(yùn)行中應(yīng)采取積極措施防止或消滅發(fā)生鍋爐熄火事故。為此，應(yīng)注意以下方面：

(1)煤種多變及煤質(zhì)下降是造成鍋爐燃燒不穩(wěn)引起熄火爆炸的重要因素之一。因此，作為大機(jī)組的司爐，應(yīng)熟悉燃用煤種的特性及配風(fēng)要求，當(dāng)煤質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)進(jìn)行燃燒調(diào)整，防止引起燃燒不穩(wěn)或熄火。

(2)風(fēng)量的調(diào)節(jié)要適當(dāng)，風(fēng)量過(guò)大容易造成鍋爐熄火，而風(fēng)量過(guò)小則會(huì)造成燃料的不完全燃燒，容易引起可燃物在爐內(nèi)的產(chǎn)生和積存。

(3)加強(qiáng)對(duì)爐膛負(fù)壓的監(jiān)視和調(diào)整。因?yàn)闋t內(nèi)燃燒工況的每一個(gè)變化，都將迅速引起爐膛壓力的相應(yīng)改變，當(dāng)爐內(nèi)燃燒不穩(wěn)時(shí)，首先可從爐膛負(fù)壓的大幅度晃動(dòng)上反映出來(lái)，此時(shí)運(yùn)行人員應(yīng)即分析原因，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和處理，防止鍋爐發(fā)生熄火。此外，鍋爐正常運(yùn)行中保持爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定，也將對(duì)穩(wěn)定爐火和穩(wěn)定鍋爐燃燒工況，具有極其重要的意義。

(4)不投助燃油槍的爐膛最低穩(wěn)燃負(fù)荷及能保證燃燒器穩(wěn)定燃燒的燃料調(diào)節(jié)范圍，應(yīng)通過(guò)實(shí)際的運(yùn)行試驗(yàn)加以確定，運(yùn)行人員應(yīng)掌握上述試驗(yàn)的情況及結(jié)論。在進(jìn)行不投油槍的爐膛最低穩(wěn)燃負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)包括在燃燒器不同組合方式和不同的過(guò)?？諝庀禂?shù)及其他可能受限制的條件下進(jìn)行的試驗(yàn)。在進(jìn)行燃燒器的調(diào)節(jié)范圍試驗(yàn)時(shí)，對(duì)于具有燃燒自動(dòng)裝置的鍋爐，試驗(yàn)應(yīng)在燃燒自動(dòng)投入的情況下進(jìn)行，并分別對(duì)所有燃燒器全投和不同燃燒器組合運(yùn)行情況下進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)燃煤品種有較大變更時(shí)，則應(yīng)重新進(jìn)行試驗(yàn)。

(5)當(dāng)鍋爐需在低于最低穩(wěn)燃負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，應(yīng)投入油槍助燃，并考慮對(duì)鍋爐水動(dòng)力工況穩(wěn)定性的影響。為了使運(yùn)行燃燒器的給粉機(jī)仍能保持高于最低穩(wěn)燃負(fù)荷下運(yùn)行，可停用部分燃燒器和磨煤機(jī)。

(6)受熱面的吹灰(空氣預(yù)熱器吹灰除外)和爐膛下部灰斗的放灰，應(yīng)在爐膛熱負(fù)荷較高及燃燒穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行。不允許在負(fù)荷過(guò)低或過(guò)?？諝饬枯^大時(shí)進(jìn)行這些工作，以免造成鍋爐熄火。

(7)投、停點(diǎn)火器或助燃油槍前，必須先檢查爐膛內(nèi)的燃燒及著火情況，避免由于引起燃燒工況惡化甚至鍋爐熄火爆炸事故。

(8)制粉系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)可靠的斷煤和堵煤報(bào)警裝置，以便在發(fā)生斷煤或堵煤時(shí)運(yùn)行人員能及早發(fā)現(xiàn)和迅速處理，防止發(fā)生由此而引起的鍋爐熄火。充分發(fā)揮爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)的作用以往中、小型鍋爐傳統(tǒng)上采用防爆門來(lái)防止由于爆燃而引起的爐膛壓力過(guò)高，但防爆門因具有可靠性差、降壓作用有限以及由于嚴(yán)密性差而使鍋爐漏風(fēng)增加等缺點(diǎn)，因而目前大容量鍋爐大多已不采用防爆門這種原始的消極防爆措施，而代之以性能可靠的爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)。鍋爐的爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)，采用以微處理機(jī)為基礎(chǔ)的邏輯程序控制裝置和安全聯(lián)鎖保護(hù)裝置來(lái)達(dá)到防止和消滅鍋爐發(fā)生爆炸事故，從而起到積極的防爆作用。為此，大型鍋爐應(yīng)充分發(fā)揮爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)的作用，認(rèn)真做好爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)的調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)工作，不斷提高該系統(tǒng)的健康運(yùn)行水平，確保長(zhǎng)期投運(yùn)和動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。

(1)135MW機(jī)組鍋爐爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)的配置原則

鍋爐的爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)一般應(yīng)按機(jī)組容量的大小和實(shí)用燃料的特性進(jìn)行配置。對(duì)135MW機(jī)組的鍋爐，應(yīng)配置燃燒器熄火的爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)，包括有單個(gè)燃燒器的火焰檢測(cè)器、爐膛壓力超限保護(hù)、發(fā)生燃燒異常(包括全爐膛熄火)時(shí)的自動(dòng)切斷主、輔燃料等功能。

(2)爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)

為確保爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)能真正發(fā)揮安全保護(hù)作用，必須做到以下方面：

A、選用可靠的能同時(shí)檢測(cè)火焰可見光的強(qiáng)度及脈動(dòng)閃爍頻率的雙信號(hào)火焰檢測(cè)器?；鹧鏅z測(cè)器投運(yùn)前應(yīng)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，以確定最佳的監(jiān)視角，燃燒器的火焰探頭應(yīng)對(duì)準(zhǔn)火焰的敏感區(qū)域，保護(hù)鍋爐在高、低負(fù)荷以及實(shí)用煤種下都能正確地檢測(cè)到火焰。

B、為保證火焰檢測(cè)器探頭工作穩(wěn)定，不受煙氣的污染，應(yīng)有足夠風(fēng)壓和風(fēng)量的專用風(fēng)機(jī)向探頭供給清潔的冷卻風(fēng)，以保證在爐膛出現(xiàn)正壓時(shí)，爐煙不致與探頭直接接觸，避免探頭損壞。

C、根據(jù)具體的設(shè)備和系統(tǒng)布置，確定合理的燃料安全管理各跳閘條