浅析燃气锅炉安全问题

李晓媛

摘 要：随着生活方式的改变，人们对天然气的使用量正在逐渐增加，在使用过程中人们对其安全问题非常重视。天然气的爆炸和火灾危险性是燃气锅炉安全问题的主要原因，文章针对这些方面总结锅炉房安全运行应注意的事项。

关键词：燃气锅炉；天然气；爆炸；安全运行

1 概述

随着人们生活水平的提高，人民对于环境的要求逐渐提高，大气、水环境情况越来越引起民众的注意。保护环境，合理利用资源是人类生存和发展的基础[1]。在城市的现代化进程中，集中供热是城市文明的重要表现，而以前集中供热主要采用燃煤锅炉，虽然效率和环保方面较小型燃煤锅炉房较好，但仍然存在较大的污染，特别是在人口密度大的大中型城市，这种矛盾就更加突出。为适应“十二五”期间国家节能减排和优化天津市供热能源结构的号召，发展燃气供热，改善大气环境质量，实现清洁能源的高质、高效、安全利用，我市在大力推进燃煤锅炉进行燃气化改造。

2 原因分析

燃气锅炉对于燃煤锅炉最明显的不同就是燃料的不同，燃煤锅炉采用煤炭作为燃料，而燃气锅炉采用清洁能源天然气作为燃料。

本市燃气锅炉燃料主要为天然气，由于各产地天然气成分不同，其毒性、爆炸及火灾的危险程度也有差异，天然气除了硫化氢以外，几乎是无毒的。天津地区的天然气无论是陆路高、中、低压天然气，还是埕海等处的天然气，均经大港油田的天然气净化站场首先分离天然气中的凝液和不稳定轻烃，并经活性炭分子筛塔脱水、海绵铁塔脱硫，然后利用丙烷做制冷剂，通过丙烷的压缩、膨胀吸收天然气的热量，对其进行深冷处理，再经三级冷箱低温分馏，最后得到的天然气是比较纯净的（其中甲烷含量可达98-99.8%以上）。所得到的天然气中硫化物或CO2的含量极低，而后送至天然气公司的门站或储配站，加入12.1%的氮气进行稀释，并在加注3%的四氢噻吩进行加臭之后送至调压站，依据用户的要求降（加）压供气。

故天津市使用的天然气主要的危险是爆炸和火灾，其次若天然气在相对密闭的（受限）空间内泄漏，会使空气中氧气含量降低，令作业人员窒息身亡。

3 爆炸危险分析

天然气中含量最多的成分是甲烷，天然气属易燃、易爆物质，在通常环境中极易引起燃烧和爆炸，所以天然气管道最主要风险是输气管道发生泄漏，引起火灾、爆炸的风险。

发生天然气爆炸事故常见的有以下几种情况：

3.1 管道内的爆炸

在管道内天然气供应不足的情况下，易造成负压而吸入空气，形成易爆可燃混合物，为防止燃气管道爆炸危险，燃气管内压力不能低于200Pa，同时要经常注意其压力变化，出现异常，严禁火种靠近。

3.2 炉膛和烟道内的爆炸

炉膛及烟道爆炸是燃气锅炉常见事故，这种事故在点火或运行中都可能发生，尤其是在点火中最多[2]。锅炉上的防爆门对轻微爆炸有一定的防护作用，但对严重的烟气爆炸事故作用不大，在爆炸时产生很大和冲击波发生巨响，严重时烟箱撕开、砖块横飞有的砖烟囱从中部折断，使锅炉房位移，锅炉房或附近厂房的玻璃破碎，爆炸时产生的火焰和高温烟气向外喷射，极易造成人员伤亡。

由于燃烧器前的阀门关闭不严，使天然气进入炉胆（膛）及烟管内，可能形成有爆炸危险的混合物，如遇火种，就会发生爆炸。这种事故大都发生在点火的时候，正常运行中必须采用程序点火。一次点火不成功，再次点火前要加强通风吹扫。如果两次点火失败，一定要查出问题所在，仔细分析原因，切忌反复盲目强行点火，以免酿成事故。

没有低风压保护，出现风机反转或风门关闭，风机启动后风量、风压不足，在预吹扫时间内不能将炉胆（膛）和烟管可能存在的可燃气体吹扫干净，点火装置一经点火，就可能发生炉胆（膛）或烟管爆炸。

燃烧不稳定，发生脱火、回火，炉胆（膛）振颤等异常情况，不能及时切断燃料供应系统。

天然气燃料燃烧时有一定的速度。当天然气在空气中浓度处于燃烧极限浓度范围内，且天然气在燃烧器出口的流速低于燃烧速度时，火焰就会向燃料来源方向传播，炉温越高，火焰传播速度越快，越易产生回火。回火将烧坏燃烧器，严重时还会在天然气管道内发生爆炸。

反之，若天然气在燃烧器出口流速高于燃烧速度时，会使着火点远离燃烧器而脱火。低负荷运行时炉温偏低，或天然气量很小而风量过大，点火时最容易发生这种情况；天然气量很大而风量过小也可能发生脱火。原因是燃气与空气不能很好混合，局部缺氧而致。气体燃料的速度是由压力转换而来，如果天然气管道压力突然变化，或调压柜的调压阀、锅炉的燃气调节阀特性不佳，使进入锅炉的天然气压力忽高忽低，风量调节不当等情况的发生，都可能造成燃烧器出口气流不稳定，引起回火或脱火。脱火后，若火焰监测未及时发现，很可能发生灭火打炮，导致炉膛爆炸。

熄火：天然气压力突然升高引起脱火，电磁阀误动作使天然气供应中断；天然气含湿率过高等，均可能发生灭火，此外鼓风机发生故障，在烟囱抽吸的作用下，负荷过低，炉膛负压过大，漏风过多，或风量过大，使得炉膛温度太低也可能造成熄火，若不及时切断天然气供应，可能发生炉胆（膛）爆炸。

烟道燃气爆炸两台或以上锅炉共用一个烟囱，若在各自独立烟道接入烟囱前，设置密封可靠的挡板，并需可靠固定，否则锅炉运行中挡板自行关闭，烟气不能排出，指示炉膛燃烧工况恶化，导致烟气爆炸。

3.3 空气送风管道内爆炸

对于外混式燃烧器而言，当鼓风机停止工作时，在鼓风机和燃烧器进风道中，空气压力迅速降低，若燃气阀未先行切断或漏气，这时燃气可能倒流入风道内，如遇火种，即可发生燃气爆炸。

4 安全措施

针对燃气管道或燃烧器可能发生的天然气泄漏事故，应在燃气锅炉房内安装可燃气体探测装置，本装置与事故风机和燃气管道切断阀连锁。当天燃气发生泄漏到可燃气体探测装置动作范围内，发出声光报警，开启事故风机，切断燃气管道总切断阀，停止锅炉运行。

针对燃气锅炉点火时容易发生爆炸事故的情况，燃气锅炉必须配有点火程序控制和熄火保护装置。锅炉在点火之前必须严格的吹扫炉膛和烟道，排除可能存在的可燃气体。操作人员必须进行严格的培训，上岗后按照操作规程运行。

针对烟道燃气爆炸事故，烟道上应设有泄爆装置，泄爆口应开向安全地带，使其一旦动作时，不至于危及在此工作的作业人员的安全。在条件允许的情况下采取每台锅炉配置一个钢烟囱的设计，这样即有利于锅炉烟气的排放，也有效防止了烟气窜入其他锅炉的可能性，有利于锅炉房的安全运行。在多台锅炉公用一座钢烟囱时，应在锅炉各自烟道接入总烟道或烟囱前，设置可以密闭效果良好的烟道门，防止烟气窜入其他锅炉而引发爆炸事故。

燃烧器启动时，从燃料进入炉膛点火失败到燃料快速切断装置动作时间称为熄火安全时间。这段时间不能过长，否则会导致炉膛发生烟气爆炸。

燃气锅炉房地块内一般设有专用的燃气调压装置，用以保证燃气锅炉燃烧器所需燃气压力的稳定，防止因天然气压力波动因起的锅炉燃烧不稳定。

5 结束语

天然气作为一种清洁能源，必将成为未来能源发展的方向，用燃气锅炉代替燃煤锅炉已经成为社会经济发展与环保要求的必要路径[1]，因此燃气锅炉也将大范围得到应用，成为城市集中供热的主力炉型。所以燃气锅炉的安全运行就显得更加重要，深入理解和重视天然气安全在燃气锅炉安全运行中的重要性，将大大提高燃气锅炉运行的可靠性。

参考文献

[1]李先瑞，等.燃气供热的现状和展望[J].建筑节能，2000，31（3）：43-47.

[2]慕江源.天然气锅炉爆炸事故发生的原因及预防措施[J].青海科技，2003（6）.endprint