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一起燃煤电厂锅炉炉膛爆燃事故警示分析
时间:2018-06-05 09:05:47

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针对该事故,结合我厂锅炉运行方式,做一下分析。

一、炉膛内爆、外爆

炉膛内爆

当炉膛内负压过高,超过了炉墙结构所承受的限度时,炉墙会向内坍塌,这种现象称为炉膛内爆。随着大容量机组的发展和除尘、脱硫设备的装设及高压头引风机的使用,增加了锅炉内爆的可能性。防止炉膛内爆发生的主要方法是在锅炉灭火和MFT动作后的初期提高炉膛驻留介质的质量,通常采取减缓燃料切断的速度(这与防止炉膛外爆相反)、增加送风量和减少引风量等措施。

炉膛外爆

锅炉炉膛爆炸是锅炉炉膛、对流竖井、烟道、引风机等内部积存的可燃性混合物突然同时被点燃的结果,即因爆燃而使烟气侧压力升高,造成炉墙结构破坏的现象,也称为炉膛外爆。锅炉炉膛爆炸又可分为点火爆炸、灭火后爆炸和运行中爆炸3种情况。

二、诱发炉膛爆炸的主要原因

理论分析和生产实践表明,发生炉膛爆炸需要3个必要条件:一是炉膛内存有可燃性燃料(可燃性气体或煤粉颗粒);二是积存的燃料和空气混合物是爆炸性的,并达到了爆炸极限;三是具有足以点燃混合物的能源。3个条件缺一不可,否则不会发生炉膛爆炸事故。

炉膛内可燃性混合物的积存

运行人员操作顺序不当,设备或控制系统设计不合理,或者是设备和控制系统出现故障,都可能发生大量可燃物聚集在炉膛内的情况,当遇到符合发生燃料爆燃的点火能(炉膛温度)时,炉内积存的可燃物会突然被点燃,其火焰的传播速度很快,积存的可燃性混合物几乎同时被点燃,生成的烟气容积突然增大,一时来不及由炉膛排出,使得炉内压力骤增,超过了炉墙所承受的最大压力时便造成炉膛爆炸。

锅炉灭火或燃烧恶化

1、实践证明炉膛爆炸最常见的原因主要有以下几点

a、可燃气体爆燃

b、残存点火油引起的爆燃。

c、尾部积灰可燃物引起爆燃

2、可能引起炉膛爆炸的工况有以下几种

锅炉灭火、锅炉辅机发生故障突然停运、燃烧器切换、炉内严重结焦掉渣、燃料性质突然改变、炉膛压力大幅波动、燃烧恶化

应特别引起重视,做到尽早发现及时处理。

三、安全管理链接

在2015年印发的《防止电力生产事故的二十五项重点要求》(国能安全[2014]161号)中,指出了防止锅炉炉膛爆炸事故的要求

摘要如下:

防止灭火

1、当炉膛已经灭火或已局部灭火并濒临全部灭火时,严禁投助燃油枪、等离子点火枪等稳燃枪。当锅炉灭火后,要立即停止燃料(含煤、油、燃气、制粉乏气风)供给,严禁用爆燃法恢复燃烧。重新点火前必须对锅炉进行充分通风吹扫,以排除炉膛和烟道内的可燃物质。

2、100MW及以上等级机组的锅炉应装设锅炉灭火保护装置。该装置应包括但不限于以下功能:炉膛吹扫、锅炉点火、主燃料跳闸、全炉膛火焰监视和灭火保护功能、主燃料跳闸首出等。

3、锅炉灭火保护装置和就地控制设备电源应可靠,电源应采用两路交流220V供电电源,其中一路应为交流不间断电源,另一路电源引自厂用事故保安电源。当设置冗余不间断电源系统、时,也可两路均采用不间断电源,但两路进线应分别取自不同的供电母线上,防止因瞬间失电造成失去锅炉灭火保护功能。

4、炉膛负压等参与灭火保护的热工测点应单独设置并冗余配置。必须保证炉膛压力信号取样部位的设计、安装合理,取样管相互独立,系统工作可靠。应配备四个炉膛压力变送器:其中三个为调节用,另一个作监视用,其量程应大于炉膛压力保护定值。

5、炉膛压力保护定值应合理,要综合考虑炉膛防爆能力、炉底密封承受能力和锅炉正常燃烧要求;新机启动或机组检修后启动时必须进行炉膛压力保护带工质传动试验。

6、加强锅炉灭火保护装置的维护与管理,确保锅炉灭火保护装置可靠投用。防止发生火焰探头烧毁、污染失灵、炉膛负压管堵塞等问题。

7、每个煤、油、气燃烧器都应单独设置火焰检测装置。火焰检测装置应当精细调整,保证锅炉在高、低负荷以及适用煤种下都能正确检测到火焰。火焰检测装置冷却用气源应稳定可靠。

8、锅炉运行中严禁随意退出锅炉灭火保护。因设备缺陷需退出部分锅炉主保护时,应严格履行审批手续,并事先做好安全措施。严禁在锅炉灭火保护装置退出情况下进行锅炉启动。

9、加强设备检修管理,重点解决炉膛严重漏风、一次风管不畅、送风不正常脉动、直吹式制粉系统磨煤机堵煤断煤和粉管堵粉、中储式制粉系统给粉机下粉不均或煤粉自流、热控设备失灵等。

10、加强点火油、气系统的维护管理,消除泄漏,防止燃油、燃气漏入炉膛发生爆燃。对燃油、燃气速断阀要定期试验,确保动作正确、关闭严密。

11、锅炉点火系统应能可靠备用。定期对油枪进行清理和投入试验,确保油枪动作可靠、雾化良好,能在锅炉低负荷或燃烧不稳时及时投油助燃。

12、在停炉检修或备用期间,运行人员必须检查确认燃油或燃气系统阀门关闭严密。锅炉点火前应进行燃油、燃气系统泄漏试验,合格后方可点火启动。

13、对于装有等离子无油点火装置或小油枪微油点火装置的锅炉点火时,严禁解除全炉膛灭火保护:当采用中速磨煤机直吹式制粉系统时,任一角在180s内未点燃时,应立即停止相应磨煤机的运行;对于中储式制粉系统任一角在30s内未点燃时,应立即停止相应给粉机的运行,经充分通风吹扫、查明原因后再重新投入。

14、加强热工控制系统的维护与管理,防止因分散控制系统死机导致的锅炉炉膛灭火放炮事故。

锅炉低于最低稳燃负荷运行时应投入稳燃系统。煤质变差影响到燃烧稳定性时,应及时投入稳燃系统稳燃,并加强入炉煤煤质管理。

防止锅炉严重结焦

1、加强氧量计、一氧化碳测量装置、风量测量装置及二次风门等锅炉燃烧监视调整重要设备的管理与维护,形成定期校验制度,以确保其指示准确,动作正确,避免在炉内形成整体或局部还原性气氛,从而加剧炉膛结焦。

2、采用与锅炉相匹配的煤种,是防止炉膛结焦的重要措施,当煤种改变时,要进行变煤种燃烧调整试验。

3、应加强电厂入厂煤、入炉煤的管理及煤质分析,发现易结焦煤质时,应及时通知运行人员。

4、加强运行培训和考核,使运行人员了解防止炉膛结焦的要素,熟悉燃烧调整手段,避免锅炉高负荷工况下缺氧燃烧。

5、运行人员应经常从看火孔监视炉膛结焦情况,一旦发现结焦,应及时处理。

6、大容量锅炉吹灰器系统应正常投入运行,防止炉膛沾污结渣造成超温。

7、受热面及炉底等部位严重结渣,影响锅炉安全运行时,应立即停炉处理。

防止锅炉内爆

1、单机容量600MW及以上机组或采用脱硫、脱硝装置的机组,应特别重视防止机组高负荷灭火或设备故障瞬间产生过大炉膛负压对锅炉炉膛及尾部烟道造成的内爆危害,在锅炉主保护和烟风系统连锁保护功能上应考虑炉膛负压低跳锅炉和负压低跳引风机的连锁保护;机组快速减负荷(RB)功能应可靠投用。

2、加强引风机、脱硫增压风机等设备的检修维护工作,定期对入口调节装置进行试验,确保动作灵活可靠和炉膛负压自动调节特性良好,防止机组运行中设备故障时或锅炉灭火后产生过大负压。

3、运行规程中必须有防止炉膛内爆的条款和事故处理预案。

更多详细要求见《防止电力生产事故的二十五项重点要求》(国能安全[2014]161号)

四、注意事项

运行注意事项

造成炉膛爆燃的原因和现象是多样化的,运行操作人员必须予以高度重视。结合我厂实际情况,为防止锅炉爆燃事故提出以下注意事项:

1、锅炉点火前各项连锁保护试验合格,正常投入(炉膛吹扫、锅炉点火、主燃料跳闸、炉膛灭火保护、主燃料跳闸首出、锅炉总风量、磨启动条件等),炉膛负压、总风量等仪表投入,保护退出需经公司总工批准。

2、锅炉点火前火检风机投入运行,火焰监视系统正常投入。

3、锅炉点火前A、D磨加大矿煤,磨煤机充分暖磨,5只等离子不能正常投运,禁止启动制粉系统。

4、点火失败,按规定风量吹扫5分钟以上方可再次点火。

5、锅炉启动期间空预器及脱硝催化剂吹灰投入,防止尾部二次燃烧。

6、锅炉启动期间等离子清焦,要关闭对应等离子燃烧器一次风气动关断门,防止对应燃烧器燃烧不充分。

7、锅炉启动期间如出现煤火检强度偏弱或闪烁,炉膛负压波动大等异常情况,要及时分析。确因燃烧不稳且燃烧不能很快改善,要果断停炉,防止延误造成锅炉爆燃或尾部二次燃烧。

8、锅炉运行期间做好总风量、氧量等参数控制,禁止缺氧燃烧,以防燃烧不充分造成锅炉结焦、尾部二次燃烧等。

9、锅炉运行期间做好二次风配风调整,保证锅炉燃烧充分稳定,注意对各层燃烧器定期观火检查。

10、锅炉运行期间一次风机操作和启停磨操作要缓慢,以防一次风压大幅波动造成燃烧不稳。

11、锅炉运行期间要定期对锅炉吹灰,并检查每只吹灰器运行正常。

12、锅炉运行期间重视飞灰的取样和化验工作,如飞灰含碳量异常增大,要及时查找原因并采取相应措施,防止造成尾部二次燃烧。

13、锅炉低负荷或燃烧不稳,要及时投入等离子助燃。

14、锅炉灭火,要立即切断煤粉供应(关闭磨煤机出口5只气动关断门和磨煤机冷、热风气动隔绝门),防止燃料进入发生爆燃(发生锅炉灭火后的处理中,运行人员往往更注重恢复操作而忽视对进入炉膛的燃料是否切除的检查,这就可能引发爆燃事故)。

15、锅炉灭火,严禁用爆燃法恢复燃烧。需按吹扫条件规定的顺序、风量、时间吹扫后方可进行下一步工作,严禁跳过吹扫程序点火。

16、锅炉灭火,应立即减小引风机出力或加大送风机出力,控制炉膛负压不剧烈波动(目前引风机出力较大,锅炉灭火后炉膛负荷较大,要严防锅炉发生内爆)。

17、锅炉正常停运,一般吹扫15分钟以上停运送、引风机运行。

18、启动炉油枪雾化效果较差,炉膛及尾部烟道积油情况较严重,尤其要注意炉膛吹扫。每次点火前锅炉吹扫10分钟以上,点火试验后最少吹扫半小时以上,如运行时间较长,要延长吹扫时间。

19、启动炉点火后,要结合炉膛压力、就地观火孔检查油枪确已点燃,不能只通过PLC画面判断油枪运行情况,以免炉膛积油。

20、启动炉运行时要控制油枪油压正常、稳定,定期检查烟囱冒烟情况。如烟囱冒黑烟,则油枪雾化差,要及时停运检查,以防爆燃。

21、为防止启动炉内油气聚集,启动炉停运后打开送风机风门通风。

近期掺烧注意事项

近期公司2台机组掺烧山东国聚(神华煤)和河南燃料(油渣煤),炉膛内有结焦现象,且掉焦时炉膛负压波动较大。各值应加强燃烧调整和制粉系统各参数监视和控制,做好燃烧器就地检查工作,并注意捞渣机附近安全措施,确保机组安全运行


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