燃气工业锅炉安全技术常见一些问题剖析及措施

郑维澄

（福建省特种设备检验研究院莆田分院，福建 莆田 351100）

1 概述

燃气工业锅炉与燃煤工业锅炉相比，它具有燃煤工业锅炉无法替代特点：科技含量高，占地面积小，自动化程度高，劳动强度低，没有烟尘，对环境污染小等优点。天然气作为清洁能源已在福建省工业锅炉上得到了广泛应用。众所周知，燃气具有易燃易爆特性，一旦发生泄漏，极易酿成爆炸或火灾事故，而现行的《锅炉房管理规则》、《蒸汽锅炉安全技术监察规程》等规程规范侧重于燃煤工业锅炉房要求，对燃气工业锅炉房安全管理方面要求甚少，造成安全管理存在缺失，薄弱环节多，安全风险大。为了能够有效地消除燃气工业锅炉房安全技术管理上存在的一些盲区死角，笔者对诸多隐患认真进行了剖析，提出相应改进和预防的措施，确保燃气工业锅炉安全经济运行。

2 常见安全技术管理问题剖析

2.1 排、进风系统设置不当

2.1.1 排、进风机选型不当

由于忽视了对锅炉间燃气燃烧所需要的空气量和散热所需要的通风量计算，使排、进风量满足不了锅炉安全运行的需要。主要表现为两个方面：有的锅炉间选用的排、进风机型号偏大，增加成本投入，造成浪费；有的锅炉间选用的排、进风机型号偏小，不仅会造成外漏的燃气难于及时排除而积聚引发险情，而且还会造成燃气不完全燃烧产生大量一氧化碳和燃料浪费。

2.1.2 排、进风口位置设置不当

进风口和排风口安装设置随意性大，未根据燃气的密度不同而合理进行位置设置，不利于锅炉间内泄漏燃气的排散。

2.2 安装维修质量把关不严

由于现行的《锅炉房管理规则》与《蒸汽锅炉安全技术监察规程》对燃气工业锅炉安全技术方面的要求甚少。在安装维修时，对燃气工业锅炉其固有安全技术特性考虑不足，照搬照抄安装维修燃煤工业锅炉所积累经验和技术要求，易造成燃气工业锅炉的引燃源和释放源施工质量把关控制不到位，埋下安全隐患，危及燃气工业锅炉安全运行。

2.2.1 释放源施工检修质量把关不严

所谓释放源是指可能释放出能形成爆炸性物质所在的位置或地点。调压装置、计量装置、吹扫放散装置、分离器、压力表、关闭切断阀、电磁阀等均可能成为燃气释放源。因此，燃气工业锅炉间、调压室、计量室对释放源施工质量技术把关显得十分重要。常见一些施工质量技术把关不到位问题：在安装把关时，燃气管道对接焊接头未采用氩弧焊打底，且焊接头未进行必要的无损检测，焊接质量难于保证，易造成燃气外漏；放散管随意装设且未引至安全地方；燃气管道敷设未根据燃气密度不同而采取架空或沿锅炉间外墙敷设等问题。在检修时，对燃气管道未采取可靠的防腐措施，管道腐蚀穿孔外漏事故时有发生；阀门阀件长期失修造成燃气外漏事故屡见不鲜。

2.2.2 部分引燃源安全把关被遗忘

所谓引燃源是指明火、火花、化学反应热和热物体表面等都可能起到引燃作用。因此，在燃气工业锅炉间、调压室、计量室引燃源的安全把关控制十分重要，除了考虑采用防火花地坪、可靠防爆电气设备、防爆照明、合适消防设施和防爆电控柜外，现实中还有一些可能成为引燃源的安全把关要求被遗忘：安全阀排放管和锅炉排污管未固定牢靠，在使用中因振动而易产生摩擦火花；室内段的烟道、烟囱、排污管等未进行保温而成为热物体表面；锅炉本体、主蒸汽管道、分汽缸等保温层损坏不及时修复而成为热物体表面。

2.2.3 介质流向标识不清晰

从长期检验实践中，常发现燃气工业锅炉的燃气供应系统、热介质输送系统中介质流向标识不清或未标识，各种阀门启闭控制的方向未作标识，易诱发操作人员误操作，不利燃气工业锅炉安全运行。

2.2.4 静电释放受阻

燃气供应系统中由于燃气介质在管道内流动，与金属管道内壁发生摩擦而产生静电，若没有通过防静电装置系统及时释放，随着静电荷不断累积到一定量时则会产生火花，外漏燃气浓度达到爆炸极限时则会引发火灾或爆炸事故。在检验实践中，常发现法兰两端跨接导静电金属线或片的连接处发生了松动，不能保持良好接触。此外，还存在未接地或接地不良或接地电阻过大现象，诸如此类，使静电荷释放通路受阻而难于顺利释放。

2.3 报警及联锁装置安装不规范

众所周知，燃气工业锅炉间、调压室、计量室属于易发生险情的场所，在日常安全管理中，常发现燃气浓度检测报警器探头安装位置不当、数量不足、使用失灵等问题，造成泄漏的燃气未能及时被检测，后患无穷。

2.3.1 检测探头安装位置不当

燃气浓度检测探头安装位置未根据燃气类别不同而不同设置。主要存在三方面突出问题：燃气密度大于空气时，检测探头安装位置未设在地面附近；燃气密度小于空气时，检测探头安装位置未设在顶板附近；更严重的是检测探头安装位置远离了燃气易积聚地点和释放源；有的检测探头安装在排、进风口附近，难准确检测出外漏燃气真实浓度。

2.3.2 检测探头装设数量不足

尽管每一种燃气浓度检测探头均有探测的有效面积范围，而实际选用时，安装人员常凭经验盲目选定探头数量，未根据锅炉间、调压室、计量室各自面积大小折算所需的探头数量，造成燃气浓度检测探头装设数量不足，满足不了外漏燃气浓度科学检测需要。

2.4 传统燃气供应工艺控制设置不合理

传统燃气供应工艺系统包括燃气干管与点火用的燃气支管，其实现有效控制仅靠单只电磁阀和单只关闭切断阀，如图1所示。

经分析后，发现该工艺控制系统主要存在四个不利因素：燃气干管与燃气支管上各仅装设一只电磁阀，一旦电磁阀失灵，则无法自动切断燃气供应；在燃气干管的总关闭阀前未设置油水分离器，当燃气含水率等杂质高时，无法进行油水分离，直接影响燃烧器正常燃烧；在燃烧器前两切断阀之间的管段上未设置放散吹扫装置，使长期停炉或检修后需要重新启用时，管内燃气与空气混合物无法放散，易造成炉膛爆炸；燃烧器前未装设阻火器，当燃气压力过低时，无法防止回火。

3 常见安全技术问题相应的改进措施

为了确保燃气工业锅炉能够安全运行，应对进排风系统不合理、安装维修质量不高、静电释放受阻、报警及联锁装置安装不规范和传统燃气供应工艺控制系统不合理等问题采取相应有效的改正措施。

3.1 进、排风量合理估算

燃气工业锅炉间所需进、排风量估算应包含燃烧器所需要的空气用量和散热所需要的空气用量。因此，进、排风量要经过必要的理论计算。3.1.1 燃烧器所需的空气量估算

V——1M3燃气完全燃烧所需的实际空气量

a——过量空气系数值（一般取1.05～1.20）

Vo——1M3燃气完全燃烧所需的理论空气量

HL——燃气的低位发热量

3.1.2 锅炉间散热所需的空气量

3.1.2.1 散热量估算

1.4 统计学方法 采用SPSS 16.0软件进行统计学处理，计量资料采用表示，计量资料组间均数比较采用重复测量设计的方差分析或t检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

由于燃气工业锅炉本体、热介质输送管道、烟囱、烟道等存在散热损失，通过锅炉的热平衡分析，一般散热损失约取2%，其总散热量计算公式：Q=HL×M×N×2%/4.18

M——燃气锅炉日耗气量

N——燃气锅炉台数

3.1.2.2 锅炉间散热所需要的空气量

假设锅炉间内的环境温度在夏季保持在35℃左右，锅炉间围护结构散热量忽略不计，按最不利工况考虑，故锅炉间内环境温度保持在设定值所需要的通风量计算公式：

V散= Q/P×C×（35-t）

V散——锅炉间内散热所需的空气量

Q——锅炉间内散热量

P、C——空气的密度、比热

t——室外温度，取当地平均气温

3.2 安装维修质量基本要求

3.2.1 安装维修质量主要把关点

在燃气供应管道系统安装时，管道对接焊接头要采用氩弧焊打底以保证焊缝质量，且对焊缝质量需无损检测抽查；放散管要引到安全地方；对燃气密度低于空气的管道要架空敷设，对燃气密度高于空气管道要在锅炉房外墙敷设。在维修时，阀门阀件要定期进行维修保养；管道要可靠防腐；对调压装置、计量装置、分离器、压力表、关闭切断阀、电磁阀、放散吹扫等要定期检查，对连接处要用肥皂泡检漏或用携带式气体检漏仪检漏。

3.2.2 引燃源部位的保温隔热

在燃气工业锅炉间内，除了锅炉本体、热介质输送管道、分配器保温性能要保持良好外，要增加对烟道、烟囱、排污管的室内段进行必要的保温隔热，保温层外表面温度应不大于50℃为宜[1]。

3.2.3 防静电、防雷接地措施

在实际使用管理中，防静电、防雷接地装置性能可靠与否十分重要。要注意检查导静电金属线（片）是否完好，连接处是否松动。若损坏或松动，则要及时检修或更换，以保证整个金属管道是一个良好的通路。日常要注意检查接地装置性能是否良好，并定期测定其接地电阻值不大于10欧姆[2]，否则要进行维修。

3.3 报警器及联锁装置要配套齐全

3.3.1 报警探头安装位置与数量

燃气浓度检测探头安装位置要根据燃气类别而定，对燃气密度大于空气的安装位置要设在地面；对燃气密度小于空气的要悬挂在顶板[3]。燃气浓度检测探头布设位置原则：应布设在释放源附近和燃气易积聚地方，不应布设在进、排风口附近。探头布设数量要根据燃气工业锅炉间、调压室、计量室面积的大小和每一只探头充许有效探测面积范围而进行折算。

3.3.2 安全联锁保护措施

在锅炉间、调压室、计量室的通风换气设备要与燃气浓度探测报警装置进行可靠联锁。当外漏燃气浓度超过爆炸下限值5%时，发出声光报警信号；当外漏燃气浓度超过爆炸下限值25%时，开启事故排风设备；当外漏燃气浓度超过爆炸下限值50%时，关闭燃气总进气阀[4]。

3.4 改正后的燃气供应工艺控制系统

实践证明，对传统燃气供应工艺控制系统进行改进，在系统上增设了分离器、电磁阀、放散吹扫装置、阻火器装置，能较好地满足安全生产的需要，如图2所示。

3.4.1 增设分离器的作用

在燃气系统总进管上增设了分离器，主要作用是对燃气中含油水杂质进行有效分离，确保燃气品质，满足燃气安全燃烧的需要。

3.4.2 增设电磁阀的作用

在燃气干管与点火用的燃气支管上各增设电磁阀一只，主要作用：当一只电磁阀失灵后，另一只电磁阀能正常动作切断燃气供应。

3.4.3 增设放散吹扫装置的作用

在燃烧器前两切断阀之间的管段上增设了放散吹扫装置，其主要作用：锅炉长时间停用或检修后重新启用时，先把燃气供应工艺控制系统中燃气放散吹扫干净，防止燃气一空气混合物进入炉膛引起爆炸；燃气供应工艺控制系统进行修理时，通过放散吹扫装置把燃气置换干净，确保检修安全。

3.4.4 增设阻火器的作用

在天然气供给系统工艺流程上增设阻火器装置，阻火器一般装设在燃气总阀后，阻火器内装有多层导热系数较高铜丝网，当发生回火，火焰到达铜丝网时，由于铜丝网的导热性能很好，火焰的热量迅速被铜丝网和阻火器外壳吸收，使得火焰温度很快降低，不能持久正常燃烧而熄灭，预防由于未能及时发现燃气压力过低而发生可能回火事故。

4 结束语

综上所述，影响燃气工业锅炉安全运行因素诸多，常见的一些隐患问题应认真对待和妥善处理，否则易引发安全事故。因此，要注意做好以下几方面基本工作，才能满足燃气工业锅炉安全技术管理工作的实际需要。（1）制定和出台燃气工业锅炉房安全管理规范，克服安全技术管理把关上随意性。（2）在检验技术把关和安装维修管理上，对设备选型、安装维修质量、防雷防静电防爆技术要求、自动报警及联锁保护措施、燃气供应工艺流程控制、消防设施等方面工作要严格把关，认真检查，及时整改，消除潜在的安全隐患。（3）在安全隐患预警防范上，要制定紧急情况处理预案，并定期开展演练，确保发生紧急情况时能得到正确处置，防止紧急情况扩大甚至酿成事故。（4）司炉操作人员需经专业技术培训，提高安全操作技能，避免误操作引发事故。

[1]胡正旗.机械工厂节能设计及使用手册[M].机械工业出版社，1995（3）.

[2]冯肇瑞，杨有名.化工安全技术手册[M].化学工业出版社，1993（2）.

[3]滕林根.谈燃气锅炉房的电气设计[J].建筑电气，2004（1）.

[4]刘强.谈燃气锅炉房电气设计中的防爆问题[J].海军工程技术，2003（3）.