某SZS型燃气锅炉炉膛爆燃事故原因分析及预防措施.pdf
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1、文章编号:():./.某 型燃气锅炉炉膛爆燃事故原因分析及预防措施收稿日期:陈镇南谈春华张希旺刘 欣何争艳吴丹红 (湖南省特种设备检验检测研究院湖南 长沙)()摘 要:阐述燃气锅炉发生炉膛爆燃的机理和条件以一起 型燃气锅炉炉膛爆燃事故为例对燃烧器的故障记录、运行及吹扫时间、吹扫风量等数据进行分析找到爆燃事故发生的原因并结合工程实际分别从设计制造、安装调试、运行维护三个方面提出预防该类事故发生的相关措施关键词:燃气锅炉炉膛爆燃原因分析预防措施中图分类号:文献标识码:第一作者:陈镇南()男硕士研究生工程师从事承压类特种设备检验检测相关工作 引言燃气锅炉是当前应用广泛的热能动力设备 燃气锅炉投运后当
2、可燃气与空气混合物积聚量达到一定浓度遇着足够的点火能量就会发生爆燃这个浓度范围称为爆燃极限 例如天然气与空气混合的爆燃极限为(体积分数)一氧化碳与空气混合的爆燃极限为.(体积分数)发生炉膛爆燃的情况有两种:一种是点火启动时如果炉膛内的可燃气体未吹扫干净点火时会发生炉膛爆燃另一种是锅炉在运行中突然熄火如未立即停止燃料供应也会发生炉膛爆燃 从发现熄火到保护系统动作切断进入炉膛内的燃料的时间段实际上已经有一定量的燃料进入炉膛再加上阀门、挡板等的动作滞后或关闭不严等情况都可能使燃料继续送入炉膛而造成可燃物积聚从而导致炉膛的爆燃工程实际中燃气锅炉炉膛爆燃事故发生频次较高 据统计近二十年来国内发生了 余起
3、燃气锅炉炉膛爆燃事故共造成 人轻伤、人重伤、人死亡累计直接经济损失达 .万元事故造成了非常严重的人员伤亡和财产损失 因此研究燃气锅炉炉膛爆燃的机理和原因及时诊断并预防事故的发生具有重要的工程意义 燃气锅炉炉膛爆燃的机理和条件.炉膛爆燃机理分析炉膛爆燃是指集聚在炉膛、烟道内的可燃混合物与空气以一定的比例充分混合遇到足够点火能量而导致快速或不可控剧烈燃烧致使炉膛内压力瞬时大幅升高从而产生巨大的爆炸力致使炉膛及烟道受到破坏 这是一种意外的特殊形态的着火燃烧由于炉内积存的可燃物突然被点燃其火焰的传播速度很快引起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导致炉膛压力急剧升
4、高 当压力超过炉膛结构强度时炉胆变形或烟箱撕裂或水冷壁变形撕裂炉膛内积蓄的巨大能量得到释放并伴有激烈响声形成炉膛爆燃.发生炉膛爆燃的条件锅炉在正常运行工况下整个炉膛燃烧系统处于一种平衡连续稳定状态没有可燃性混合物的积某 型燃气锅炉炉膛爆燃事故原因分析及预防措施聚因而也就不会发生炉膛爆燃 但是在一些非正常工况条件下炉膛爆燃事故就会发生 一般来说燃气锅炉炉膛爆燃事故的发生必须同时具备以下 个条件:()炉膛内有足够量的可燃气体积聚()有足够的着火热源()可燃气体与空气混合物的浓度达到爆炸极限因此要避免燃气锅炉在燃烧器点火或带负荷运行过程中发生爆燃事故至少需要消除上述 个条件中的 个条件 当锅炉处于带
5、负荷运行状态时炉膛内有足够量的可燃性气体混合物和足够高的炉膛温度即上述 个条件中的 个条件得到了满足因此要防止锅炉爆燃只有避免可燃混合物在炉膛或烟道内积聚防止可燃物的积聚是避免炉膛爆燃的关键所在可燃性混合物在炉内积聚常见的情形有:()燃料或空气或点火源中断导致全炉膛瞬间熄火燃料供应未立即停止而造成可燃性混合物积聚()没有充分吹扫而重复不成功的点火导致燃料与空气混合物的积聚()燃气阀组漏气且检漏开关未能正常工作造成可燃性混合物积聚 燃气锅炉爆燃事故案例分析.事故概况()锅炉基本情况该锅炉为 型带过热器的散装锅炉额定蒸发量为 /过热蒸汽温度为 过热蒸汽压力为.该锅炉于 年 月制造出厂 年 月经厂家
6、安装调试完成后使用单位在锅炉试运行阶段发现锅炉经常出现异常停炉的情况直至锅炉发生炉膛爆燃事故()事故发生经过 年 月该锅炉作为备用锅炉正式投入运行 据锅炉操作人员反映 年 月 日晚班该锅炉运行了 期间燃烧器报故障停炉约 多次其中约有 次需要人工复位重启其余每次停炉后约 燃烧器又自动重启 年 月 日上午约 时 分该锅炉在自动模式下的频繁启停过程中突发炉膛爆燃经现场勘查炉膛爆燃对锅炉房及锅炉本体造成严重破坏(见图)爆燃冲击波掀开锅炉顶部两个防爆门见图()燃烧器与锅炉本体脱离被冲落在地见图()烟风道遭到严重破坏烟风道连接角焊缝完全撕裂成喇叭口状见图()、()图 炉膛爆燃事故的现场照片.技术鉴定分析(
7、)事故发生前燃烧器的故障记录分析通过读取燃烧器程序控制器的存储数据获得燃烧器的故障记录信息如表 所示 表 详细记录了燃烧器在事故发生前 年 月 日 月 日的故障信息 从时间列表来看燃烧器故障停机的时间间隔比较规律在 左右会报一次故障(具体在 )故障停炉时燃烧器均处于大火运行阶段且大部分为 负荷根据燃烧器安装调试报告燃烧器最大进气流量为 /事故发生前最后一次故障记录的时间为北京时间 年 月 日 点 分 故障代码均为 诊断代码分别为 和(主要为)启动次数为 次呈现每 次启动会报一次故障的规律如此往复循环 燃烧器程序控制器记录的数据规律与锅炉操作人员描述的锅炉运行的故障情况相吻合燃烧器所报故障显示为
8、“”含义为火焰信号放大器测试期间故障 根据燃烧器的程序控制器技术资料故障状态信息列表当燃烧器持续出现此类故障时应更换火焰监测器或控制器 据了解该锅炉燃烧器从安装调试完成至发生爆燃事故持续不断地出现此类故障信息但该锅炉的火焰监测器或控制器没有得到及时更换某 型燃气锅炉炉膛爆燃事故原因分析及预防措施表 燃烧器故障记录序号日期时间故障代码诊断代码启动次数 阶段(大火运行)燃烧器负荷故障含义().:.火焰信号放大器测试期间故障.:火焰信号放大器测试期间故障.:.火焰信号放大器测试期间故障.:.插针与放大器回路测试存在干扰.:.插针与放大器回路测试存在干扰.:火焰信号放大器测试期间故障.:火焰信号放大器
9、测试期间故障.:火焰信号放大器测试期间故障注:为德国时间与中国时间相差 例如 年 月 日:为北京时间 年 月 日:()燃烧器运行及吹扫时间分析通过读取燃烧器程序控制器的存储数据发现该台燃烧器共运行时间为 (见图)启动次数却多达 次过于频繁的自动启停是炉内积聚大量可燃性气体的主要原因另外燃烧器的前吹扫时间设置为 (见图)后吹扫时间设置为.和 (分别见图、图)程序控制器数据显示燃烧器前吹扫时间设置为 不符合锅炉安全技术规程第.条中水管锅炉的通风时间至少持续 的要求 后吹扫时间设置为.(.)不符合锅炉用液体和气体燃料燃烧器技术条件第.中燃烧器额定输出热功率 时后吹扫时间 的要求 图 总运行小时数 图
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