浅谈电厂锅炉爆炸的原因和防爆措施

周大慧 何锃

摘 要：电厂锅炉在运行中发生炉膛爆炸事故，不仅影响机组的安全经济运行，严重的还会致使锅炉设备永久性损坏，甚至发生人身伤亡事故，本文论述了锅炉发生爆炸的原因，并针对不同原因分别制定了防爆措施。

关键词：锅炉 防爆 措施

中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0083-01

铜陵有色公司动力厂热电项目一期两台锅炉由四川川锅锅炉厂制造的型号为CG-220/9.81-M的自然循环煤粉炉，锅炉额定蒸发量220 t/h、四角切圆燃烧、平衡通风、Ⅱ型布置汽包煤粉锅炉，采用正压直吹式制粉系统。计划2013年底投产，在投产前，全面了解引起锅炉爆炸的原因，针对锅炉防爆制定切实可行的措施意义重大。

1 锅炉爆炸的分类

1.1 内爆

当炉膛内负压过高，超过水冷壁所承受的限度时，水冷壁会向内坍塌，这种现象称为锅炉内爆。

1.2 外爆

锅炉炉膛、折焰角、水平烟道、尾部烟道、空预器等处积存的可燃混合物突然被点燃发生爆炸，造成炉内结构被破坏的现象称为锅炉外爆。

2 锅炉爆炸的原因

2.1 内爆的原因

锅炉内爆由主要控制系统失灵和误操作造成的。例如在运行中锅炉突然熄火，炉膛压力瞬间急剧下降，而引风机未能及时降低出力。运行中送风机挡板误关引起平衡通风被破坏。低负荷时，引风机调节挡板误开。以上都有可能造成锅炉内爆。

2.2 外爆的原因

（1）发生煤粉等燃料的爆燃需要三个条件：一是炉内有足够量的可燃性燃料和空气存在，二是积存的燃料和空气混合物达到一定的浓度，三是具有点燃混合物的能量。这三个条件必须同时存在，否则不会发生燃料爆燃。

燃料爆燃可视为定容绝热过程，根据能量守恒方程和理想气体状态方程，可导出爆燃发生后炉膛内的介质压力P2为：

P2=P1（1+）

式中：P2为爆燃后炉膛内介质压力，Pa；

P1為爆燃前炉膛内介质压力，Pa；

T1为爆燃前炉膛内介质温度，℃；

Vr为炉内积存可燃物容积，m3；

V为炉膛容积，m3；

Qr为单位容积可燃物热值，kj/m3；

Cv为炉膛内介质的定容比热，kj/m3·K。

有上式可知，爆燃引起炉膛压力升高的主要因素有以下几点。

①炉内积存的可燃物容积。炉膛容积V为常量，当Vr增加，Vr/V增加，P2随之增大。

②单位容积可燃物热值。Qr越大，P2随之增大。

③燃前炉膛内介质温度T1越低，P2越大，故锅炉在启动时发生的炉膛爆炸具有更大的危害。在锅炉点火初期，炉膛温度低，这时爆燃产生的破坏力最为严重。当温度超过可燃物的着火温度时，燃料进入到炉内即被点燃，不会产生可燃物积存现象。

（2）在电厂锅炉实际运行中，常见的发生爆燃的情况有以下几点。

①运行中发生锅炉熄火，MFT没有及时动作，造成燃料继续进入炉膛，经过一段时间后，达到爆燃条件发生爆燃。

②一个或几个燃烧器火焰已熄灭，而其余燃烧器仍正常燃烧，燃料从未点燃的燃烧器进入炉膛造成可燃物聚集。

③停止的中速磨煤机有存煤，启动后调整不当，被大量带入炉膛，致使锅炉爆燃

④燃料或空气瞬时中断又恢复，造成可燃物聚集。

3 锅炉防爆的措施

3.1 锅炉防内爆的措施

（1）由于有色热电锅炉配套两台引风机（与脱硫增压风机合并），一台送风机，一台一次风机，其中单台引风机额定功率是630 kW，送风机额定功率是315 kW，一次风机额定功率是280 kW。若锅炉运行中发生熄火，MFT动作跳闸一次风机，进入锅炉的风量大幅减少，加上熄火后烟气容积骤降，此时，应跳闸一台引风机，保留一台引风机根据炉膛负压的情况及时调整出力，以避免炉膛内爆。

（2）若锅炉运行中发生送风机跳闸或送风机出口挡板误关，此时MFT应动作，切断所有燃料，跳闸一次风机，锅炉熄火，应跳闸一台引风机，保留一台引风机，将出力先降至最小，后根据炉膛负压跳闸出力，同时最快速度打开送风机出口挡板，对炉膛进行通风吹扫。

3.2 锅炉防外爆的措施

（1）设置完备的MFT保护系统，为保证保护的可靠性，应有软件和硬件保护各一套，硬件设置双电源。不单独设置MFT保护投退按钮，锅炉点火前，必须按30%额定风量联系吹扫5 min，吹扫完成且无MFT跳闸条件存在，即MFT复位，锅炉具备点火条件。锅炉熄火后，所有二次风挡板超弛开启，调节送风机出力为30%额定风量，强制吹扫10 min后，二次风挡板超弛开启信号消失，可根据需要决定是否闷炉保温。

（2）“MFT”动作后，FSSS应自动进行下列动作，否则人工干预。

①关闭燃油母管跳闸阀、油角阀及吹扫阀。②切除全部稳燃油枪和微油油枪。③切除全部一次风机。④切除全部运行给煤机。⑤切除全部磨煤机。⑥关所有磨煤机出口关断门。⑦开二次风门挡板。⑧关闭磨煤机进口热一次风门。⑨关闭热一次风挡板、冷一次风挡板。

（3）锅炉运行中发生磨煤机故障跳闸，故障处理好后，重新投入该磨时，在启磨前，确保锅炉燃烧良好，必要时可投油稳燃，开启该磨出口挡板，总风门，冷、热隔绝门，缓慢开启冷风调门，对磨本体和出口风道中的积存煤粉进行吹扫，吹扫结束后，关闭冷风调门，启动磨煤机，此时加强石子煤排放，待磨电流接近空载电流时，再缓慢开启冷、热风调门，按正常启磨操作。

（4）低负荷工况或煤质较差时，操作人员发现燃烧不稳，应果断投油稳燃，及时调整燃烧工况，防止发生爆燃。同时做好油枪的定期试验工作，保证油枪完好备用。

4 结语

做好防止锅炉爆炸的措施对锅炉安全经济运行具有重大意义。在技术上要完善保护逻辑，提高设备的可靠性，做到保护不误动、不拒动，同时也要加强操作人员的培训工作，提高操作人员的业务水平，力争做到不误操作并能够及时正确的进行事故处理，保证锅炉的安全稳定运行。

参考文献

[1] 刘强.浅析锅炉炉膛爆炸机理和主要防爆方法.热力发电[J].2005，1：97-98.

[2] 铜陵有色动力厂热电锅炉规程[S].