关于有机热载体锅炉防爆门设计的探讨

潘世鹏

摘要：有机热载体锅炉作为一种特种工业用炉，其诞生为多领域工业生产带来了福音。然而这种锅炉在实际使用中也是存在安全隐患的，其高压状态、所使用的燃料以及导热介质都可能引发爆炸事故，这就需要我们对锅炉的防爆设计进行研究。本文基于笔者经验对有机热载体锅炉常见结构、问题进行了分析，然后以锅炉防爆门为突破口，提出了一种防爆门的优化设计方案，希望能够为锅炉防爆门的设计提供参考和借鉴。

关键词：有机热载体锅炉;防爆门;优化设计

一、有机热载体锅炉防爆的重要性

有机热载体锅炉是一种以煤、油、气体、电等作为燃料，以导热油为介质，采用循环油泵进行热能输送，然后再回返加热炉进行加热的特种工业用炉。这种锅炉兼具高温、低压、节能以及无需水处理设备等特点，所以近年来再石油化工、制药以及轻工建材等领域得到广泛应用。但正是因其所运用的材料以及导热介质具有一定的易燃性，且其运行常处于高压状态，所以具有较大爆炸隐患，一旦使用中操作不当或出现某些故障，如炉管堵塞、鼓包等就有可能发生爆炸。针对这一问题，工业领域一直在尝试对其安全性进行提升，并通过炉体各部分的优化设计来增强其防爆能力。可以说，有机热载体锅炉的防爆直接关乎企业的安全生产，在当前安全至上的生产大环境下，对其防爆能力进行研究意义重大。

二、有机热载体锅炉的防爆门设计研究

有机热载体锅炉，俗称导热油锅炉，属于微正压室燃型锅炉。室燃锅炉在点火或运行中操作不当时，可能引起炉膛或尾部烟道发生爆燃或二次燃燒，导致炉内压力升高。在对锅炉进行防爆设计时，防爆门的设计是一个突破口。这是因为防爆门从理论上可以对锅炉炉墙形成保护，从而降低锅炉爆炸隐患，或降低爆炸威力。此处就针对有机热载体锅炉防爆门的设计展开相关分析。

（一）锅炉防爆门常见结构

锅炉防爆门就是当以煤粉、油或可燃气体为燃料的室燃锅炉在点火或运行中操作不当时，可能引起炉膛或尾部烟道发生爆燃或二次燃烧，导致炉内压力升高当压力升高至一定值时能自行开启泄压，以保护锅炉炉墙的安全装置。

常用的防爆门结构有翻板式防爆门和爆破膜式防爆门。今天我在此主要讨论一种新式的防爆门结构——弹簧式防爆门。

弹簧式防爆门一般安装在有机热载体锅炉的后盖正中央位置，在此位置安装第一，不会威胁到工作人员的安全，第二，避开了前盖的燃气管道等易燃易爆品，第三，当炉膛内发生爆燃或者二次燃烧的时候，膨胀量主要沿着炉膛前后方向扩散，因此将防爆门安装在后炉门。但是，关于弹簧式防爆门大小的设计，一直是一个比较模糊的概念。对于同种规格的锅炉，不同厂家配备的防爆门直径大小、弹簧的大小等等各不相同。有的厂家依据多年的设计经验来确定防爆门的大小，有的厂家以客户的反馈信息来确定防爆门的弹簧大小。具体应该如何确定，没有详细且具体的计算方式方法。对此，为进一步优化其结构，提升防爆能力，就有必要对其设计进行优化。

（二）锅炉防爆门设计优化方案

笔者根据以往的设计经历，将有关弹簧式方防爆门的设计进行了梳理分析，并形成一种新的思路，此处就提出以下优化设计方案，以供参考。

首先，防爆门的设计目的是为了保护司炉人员安全以及锅炉本体不受到损害。依据经验，当有机热载体锅炉发生炉膛爆燃时，首当其冲的是燃烧器会被从锅炉本体“弹”出来。因此当燃烧器被弹出来以后，炉膛自然泄压，锅炉本体基本没有损坏。所以我们在设计防爆门的时候应该考虑一个因素，在燃烧器被“弹射出来”之前，防爆门提前打开，提前泄压。如此可以把燃烧器安装筒大小以及燃烧器重量作为一个可以比较的对象。

其次，锅炉炉膛的盘管、保护装置在多大的压力或者冲击下会损坏或者变形。因此这个炉膛所受的冲击力应当作为一个最重要的参考数据。

弹簧式防爆门主要由筒体、防爆盖、弹簧、螺杆等组成。具体如图1所示。

图1 弹簧是防爆门主体结构图

弹簧式防爆门的主要设计理念是：弹簧的最大工作负荷大于锅炉炉膛微正压，小于锅炉炉膛爆燃引起的作用在防爆盖板上的压力。

所以主要是通过计算炉膛爆燃作用在防爆盖板上的压力与弹簧的工作负荷作比较。以及压紧防爆盖，以防会破坏锅炉内微正压状态。

首先锅炉爆燃瞬间炉膛压力存在很多的不确定性。暂时不能作为计算依据。但是只要弹簧式防爆口的弹簧负荷能刚好压紧防爆盖板，那这个防爆口就是最适用的。即弹簧负荷大于等于锅炉内微正压作用在防爆盖板上的作用力与防爆盖板的重力之和，即可。

结语：

以上针对有机热载体锅炉防爆门设计的优化方案就是笔者的一些粗浅经验，基本结合防爆路设计时的常见问题进行了针对性解决，能够在极大程度上增强防爆门的防爆能力，减少锅炉使用中的安全隐患。该优化方案充分考虑到了弹簧式防爆门工作负荷与锅炉炉膛爆燃所引起的作用于防爆盖板上的压力等参数，所以更为科学，可以在未来的锅炉防爆门设计中予以参考。

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