锅炉的防爆_锅炉防爆

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锅炉的防爆

锅炉的防爆

一、炉膛爆炸的机理

炉膛爆炸按造成的原因通常可分为内爆和外爆两类。

所谓内爆是由于运行中的锅炉发生突然熄火，造成炉膛热负荷瞬间突降，炉膛负压突然增大，使炉墙及炉管承受巨大的大气压力的挤压作用，造成内凹变形、裂缝或设备严重损坏的现象。因而内爆通常又称为负压爆炸。

外爆又称为正压爆炸。这类爆炸是指炉膛或尾部烟道内积存的燃料和空气的混合物达到一定数量并被引燃时所发生的急剧而不可控制的燃烧即爆燃。发生正压爆炸时，炉膛压力将突然升高，造成炉墙损坏、炉管弯曲变形、焊口拉裂等严重设备损坏及人身伤亡事故。

由于尾部烟道内一般不存在引燃爆炸性混合物的条件，因而锅炉爆炸通常是指燃烧室即炉膛的爆炸。

内爆一般可通过合理制订吸、送风机的连锁动作条件以及锅炉紧急停炉时吸、送风机风量调节装置的超驰控制内容来防止发生。防止外爆，由于涉及范围较广，也较复杂，因而本节将重点对其进行讨论，下文中所指的“爆炸”或“防爆”均指“外爆”或“防止外爆”。

发生锅炉爆炸的爆炸范围和强度，与积存的混合物被点燃时，混合物中可燃物的数量和空气的比例有关。一般在受限的空间lnl3空气中有0．3一O．6kg煤粉时，爆炸的危险性最大。不同的煤种，形成爆炸可能的条件也不尽相同，而且浓度不同产生的爆炸力也不同。

锅炉正常运行时，送人炉膛的燃料和空气，会在极短的时间内消耗掉，燃烧生成的烟气也随即排出炉外，因此炉内不具备空气与可燃性混合积存的条件，也就不会发生锅炉爆炸事故。但是当局部燃烧器发生熄火或锅炉发生全熄火时，如未能及时切断已熄火燃烧器的燃料，便有可能导致炉膛发生爆炸。引起炉膛爆炸，通常有以下原因：

I、锅炉由于熄火造成紧急停炉和点火前由于燃油、燃气、或煤粉漏入炉膛，在未进行炉膛吹扫或吹扫不彻底的情况下即进行点火，从而引起爆燃。

2、燃料漏入停用锅炉的炉膛内，受到火花或其它火源的引燃。

3、点火未成功，使炉膛和烟道内积存了可燃性气粉混合物，未及时进行炉膛吹扫便重复点火而产生爆燃。

4、点火器能量过小或运行不正常，不足以维持正常着火时继续投油、投粉而引起爆燃。

5、炉内燃烧不正常时仍大量增加燃料，引起爆燃。

6、部分燃烧器失去火焰或炉膛已熄火，保护装置未动作，当继续投入燃料时就会引起爆炸。

7、锅炉长期处于低负荷或低氧下运行，在灰斗和水平烟道内沉积了一定数量的未燃尽

可燃物，当这些可燃物被突然增大的通风或吹灰扰动时，也会引起爆燃。

8、吹扫炉膛时所用的空气流速过高，激起了灰斗中阴燃(在较高温度下氧化发热但未见火焰)的可燃物而引起爆炸。

由此可见，炉膛爆炸的主要原因是由于点火前未对炉膛进行彻底的吹扫、炉内燃烧不良、点火不成功以及部分燃烧器或锅炉熄火时未能及时切断燃料，使炉内形成爆炸性混合物且遇有火源，而发生爆燃。

三、炉膛爆炸的防止

防止炉膛发生爆炸，需要从设备及保护装置的设计、布置、配备和运行维护、操作方法等各方面建立必要的标准和规程，确保保护装置的经常投用和动作可靠性，不断提高锅炉的安全水平。运行实践表明，防止锅炉熄火是预防炉膛发生爆燃的主要措施，当然，锅炉熄火如处理得当，也可防止炉膛发生爆炸。

根据对引起炉膛爆炸原因的分析可知，要防止炉膛发生爆炸，就应尽量避免可燃性混合物在炉内的产生和积存。从原则上讲，必须做到以下方面：

(1)始终保持锅炉燃烧工况良好和稳定，确保进入炉内的燃料能迅速和完全燃烧。

(2)停用的锅炉或锅炉发生熄火时，燃料严禁进入(或漏人)炉膛。(3)如炉内已有一定数量的可燃物质时则应隔绝一切可能引燃的因素，并对其进行合理的通风吹扫，以降低可燃物的浓度。l、防止炉膛爆炸对运行操作的基本要求(1)炉膛吹扫的基本要求 炉膛吹扫是通过向炉内充分通风以排除炉膛和烟道可燃物的重要安全措施，因而不论在锅炉熄火后或点火前，都必须对炉膛和所有烟道进行通风吹扫。在燃气和燃油时，必须用送、吸风机进行通风吹扫，时间不少于10分钟，在燃煤时，可只用吸风机，但目前大容量锅炉一般也均采用送、吸风机同时通风吹扫的方式，时间应不少于5分钟。吹扫时应全开空气和烟气通道上所有风门的挡板，以尽量减少炉膛和烟道死角处可燃物的积聚，通风量一般为额定风量的25—40％。停炉后应先仔细检查锅炉尾部受热面，在确认无烧损危险后方可进行通风吹扫，通风时还应注意避免锅炉产生急剧冷却。

当锅炉发生紧急停炉时，在主燃料跳闸后，如送、吸风机仍在运行状态且风量大于吹扫风量时，应缓慢地调至吹扫需要的风量，作停炉后的吹扫，如当时的风量小于吹扫风量时，应延时5分钟后再把风量增大至吹扫值，以免可燃物浓度过高时突然增大风量，造成锅炉爆炸或可燃物再燃烧。

如因失去吸、送风机而紧急停炉和吸、送风机同时跳闸时，应立即关闭烟气再循环风机的档板，缓慢全开空气和烟气通道上的所有风门和档板进行自然通风，并保持这种状态不少于15分钟。如送、吸风机可恢复时，应调至吹扫风量，完成停炉后的吹扫。(2)锅炉启动前检查的基本要求

锅炉启动前，必须按运行规程的规定对所属的设备和系统进行全面、详细的检查，从锅炉防爆角度出发检查中应特别注意以下几方面： A、炉膛下部(冷灰斗)无沉积的固体或液体燃料，无可燃气体或水蒸汽积聚。在停炉前如燃用的燃料含有比空气比重大的挥发性气体时，这一检查就尤为重要。

B、检查点火器及其系统是否正常可用，点火器、油燃烧器的进油截止阀已经严密性检查无漏油现象。高能电弧发火器的电已切断并已电火花消能。对燃气点火系统应检查无漏气现象。

C、检查磨煤机及煤粉输送设备已有效的隔断，防止漏煤、漏粉进入炉膛。

D、控制系统和安全联锁装置的电源已送上。

E、所有的保护和检测设备，包括：炉膛压力开关、火焰检测器、氧量表、可燃物分析仪、飞灰取样器、BMS或FSSS系统等，已处于锅炉启动前状态。

(3)锅炉风量控制的基本要求

锅炉运行中任何情况下风量均不得低于25％，当风量低于25％时应紧急停炉。

锅炉启停阶段，风量应始终保持额定风量的25％，各燃烧器的风门应保持适当的开度，以保证启停阶段负荷过低情况下，炉膛内的富风气氛和有一定的通风速度，防止可燃物的积聚。这样做有如下好处： A、由于始终保持风量固定不变，简化了操作，减少了对运行工况的的扰动使设备误动或误操作的机会。

B、使各燃烧器在点火时，可能出现的富燃料现象减少到最低限度。在点火、暖炉及整

个热负荷过低的阶段中，整个燃烧室均处于富风的情况下，减少了爆燃及爆炸的可能性。

C、由于炉膛连续地受到大量空气的稀释并有一定的流速，减少了在烟道内和死角处积聚可燃物的危险。对有些不易着火的燃料，在点火时可将燃烧器的风门适当关小，待着火正常后再恢复到正常位置。(4)燃烧器投停操作的基本要求

A、进行锅炉点火操作时，如在10秒钟内不能建立火焰时，应即关闭该点火器的进油截止阀，并查明和消除点火失败的原因。再次投油点火时，如风量始终维持在吹扫风量时，则可不必进行再吹扫，但应间隔一分钟后才可再次投油点火。严禁未经查明原因和消除故障前便试图再次重复点火。

B、投运主燃烧器前必须先投入各自相关的点火器，不允许依靠相邻的燃烧器相互引燃。投入给粉机或启动磨煤机(直吹式)的操作，应在确认对应的点火器或油燃烧器已着火正常并有足够的能量可点燃主燃烧器时方可进行。

C、当主燃料的输入量已超过预定的最小限值，各主燃烧器已能维持稳定的火焰时则可逐步停用点火器。

D、在停运直吹式制粉系统的磨煤机之前，应先将该磨煤机的煤量降至最低值。为保证燃烧稳定，一般也应先投入对应的点火器，待磨煤机停用并对磨煤机的制粉系统进行吹扫后，再停用该点火器。正常停用轻、重油枪或磨煤机后，应将管道中的剩油或剩粉吹扫干净。当磨煤机发生故障紧急停用时，还应采取防止煤粉自燃的有效措施；在锅炉运行中该磨煤机如再次启动时，可将剩粉吹入炉膛烧掉。

E、主燃烧器点火失败或运行中发生熄火时，应对其进行充分吹扫后方可再次投运。

(5)异常情况处理的基本要求

A、当发生单个燃烧器灭火时，应即停用相应的磨煤机(对储仓式系统为给粉机)并查明原因。

B、一次风管发生堵粉时，应即停用相应的一次风和给粉机或磨煤机。然后从燃烧器端开始，逐段向前用高压压缩空气进行吹扫，吹扫过程中应防止管内积粉突然大量涌入炉膛。在低负荷和燃烧不稳时，不可进行这种吹扫工作。’

C、由于煤质变化或给粉、给煤受阻而使燃烧不稳时，可立即投入运行燃烧器的点火器以稳定炉火。如果引起燃烧不稳的原因不能在短时间内消除时，应停用不稳定的燃烧器或相应的磨煤机。

D、有两台送风机和吸风机的锅炉，当其中一台发生故障停用时，应即减少燃料量，并按风量的大小维持可稳燃的负荷，必要时应投适当的油枪以助燃。

E、确认炉膛已熄火，但主燃料未能自动跳闸时，应立即手动紧急停炉，迅速切断进人炉膛的所有燃料，严禁采用爆燃法来抢救灭火，并按规定对炉膛进行吹扫。

2、采取积极措施防止锅炉发生熄火

防止熄火是预防炉膛爆炸的主要措施，运行中应采取积极措施防止或消灭发生锅炉熄火事故。为此，应注意以下方面：

(1)煤种多变及煤质下降是造成锅炉燃烧不稳引起熄火爆炸的重要因素之一。因此，作为大机组的司炉，应熟悉燃用煤种的特性及配风要求，当煤质发生变化时，及时进行燃烧调整，防止引起燃烧不稳或熄火。(2)风量的调节要适当，风量过大容易造成锅炉熄火，而风量过小则会造成燃料的不完全燃烧，容易引起可燃物在炉内的产生和积存。(3)加强对炉膛负压的监视和调整。因为炉内燃烧工况的每一个变化，都将迅速引起炉膛压力的相应改变，当炉内燃烧不稳时，首先可从炉膛负压的大幅度晃动上反映出来，此时运行人员应即分析原因，及时进行调整和处理，防止锅炉发生熄火。此外，锅炉正常运行中保持炉膛负压的稳定，也将对稳定炉火和稳定锅炉燃烧工况，具有极其重要的意义。

(4)不投助燃油枪的炉膛最低稳燃负荷及能保证燃烧器稳定燃烧的燃料调节范围，应通过实际的运行试验加以确定，运行人员应掌握上述试验的情况及结论。在进行不投油枪的炉膛最低稳燃负荷试验时，应包括在燃烧器不同组合方式和不同的过剩空气系数及其他可能受限制的条件下进行的试验。在进行燃烧器的调节范围试验时，对于具有燃烧自动装置的锅炉，试验应在燃烧自动投入的情况下进行，并分别对所有燃烧器全投和不同燃烧器组合运行情况下进行试验。当燃煤品种有较大变更时，则应重新进行试验。

(5)当锅炉需在低于最低稳燃负荷下运行时，应投入油枪助燃，并考虑对锅炉水动力工况稳定性的影响。为了使运行燃烧器的磨煤机仍能保持高于最低稳燃负荷下运行，可停用部分燃烧器和磨煤机。

(6)受热面的吹灰(空气预热器吹灰除外)和炉膛下部灰斗的放灰，应在炉膛热负荷较高及燃烧稳定时进行。不允许在负荷过低或过剩空气量较大时进行这些工作，以免造成锅炉熄火。

(7)投、停点火器或助燃油枪前，必须先检查炉膛内的燃烧及着火情况，避免由于引起燃烧工况恶化甚至锅炉熄火爆炸事故。

(8)启动直吹式制粉系统的备用磨煤机前应先经周密考虑，防止磨煤机启动后使运行中的燃烧器和磨煤机负荷降低过多，造成燃烧不稳或局部熄火。

(9)制粉系统应装设可靠的断煤和堵煤报警装置，以便在发生断煤或堵煤时运行人员能及早发现和迅速处理，防止发生由此而引起的锅炉熄火。

3、充分发挥炉膛安全保护系统的作用

以往中、小型锅炉传统上采用防爆门来防止由于爆燃而引起的炉膛压力过高，但防爆门因具有可靠性差、降压作用有限以及由于严密性差而使锅炉漏风增加等缺点，因而目前大容量锅炉大多已不采用防爆门这种原始的消极防爆措施，而代之以性能可靠的炉膛安全保护系统。锅炉的炉膛安全保护系统，采用以微处理机为基础的逻辑程序控制装置和安全联锁保护装置来达到防止和消灭锅炉发生爆炸事故，从而起到积极的防爆作用。为此，大型锅炉应充分发挥炉膛安全保护系统的作用，认真做好炉膛安全保护系统的调试、运行、维护工作，不断提高该系统的健康运行水平，确保长期投运和动作准确可靠。(1)600MW机组锅炉炉膛安全保护系统的配置原则

锅炉的炉膛安全保护系统一般应按机组容量的大小和实用燃料的特性进行配置。对600MW机组的锅炉，应配置燃烧器熄火的炉膛安全保护系统，包括有单个燃烧器的火焰检测器、炉膛压力超限保护、发生燃烧异常(包括全炉膛熄火)时的自动切断主燃料、自动定时吹扫及自动点火等功能。

(2)炉膛安全保护系统的运行与维护

为确保炉膛安全保护系统能真正发挥安全保护作用，必须做到以下方面：

A、选用可靠的能同时检测火焰可见光的强度及脉动闪烁频率的双信号火焰检测器。火焰检测器投运前应经现场调试，以确定最佳的监视角，燃烧器的火焰探头应对准火焰的敏感区域，保护锅炉在高、低负荷以及实用煤种下都能正确地检测到火焰。

B、为保证火焰检测器探头工作稳定，不受烟气的污染，应有足够风压和风量的专用风机向探头供给清洁的冷却风，以保证在炉膛出现正压时，炉烟不致与探头直接接触，避免探头损坏。

C、根据具体的设备和系统布置，确定合理的燃料安全管理各跳闸条件(包括MFT、LOFT、HOFT、MTR、RB等动作条件)及程序控制联锁内容，以阻止进行不正确的操作和在危险工况时能按规定和要求切除有关设备。各保护装置和程控自动装置，应经热态动作试验确定合理的动作整定值，遇大修或重大维修后，均应进行全面的检查、调整及功能试验，以确保动作正确和闭环投入运行。

D、锅炉运行中各保护装置、程控自动装置应尽可能投用。对已投入运行的各保护装置及燃烧自动控制装置，不得随意将其退出运行。E、锅炉正常运行中应加强对设备的巡回检查，防止发生各种信号传导管堵塞、火焰监视器探头烧坏或污染失真等故障情况，发现异常情况应及时通知有关人员前来处理。