混烧黄磷尾气致锅炉炉膛爆炸事故的原因分析及预防措施

黄元科

攀枝花市特种设备监督检验所

锅炉作为工业生产的重要动力设备，在工业生产中发挥着十分重要的作用。但其具有爆炸危险性（含炉膛爆炸），因此国家对锅炉的生产、使用等环节都作了严格的规定，下面这起因混烧黄磷尾气（一种含有害元素但热值为11710KJ/Nm3的工业可燃废气）引起的炉膛爆炸事故将给予我们思考与启迪。

1 事故经过

某公司所属2#锅炉经检查、密闭试验后，在点火启动前取出黄磷尾气管道盲板，于18：00左右按正常程序点火启动2#锅炉。因炉底结焦停炉除焦，18：35补充底料准备再次启动时，发现一次风机执行器仪表显示不正常，18：40通知机电电工检查调试。因1#炉蒸汽压力低、要求加压，征得同意投用黄磷尾气，于19：30左右1#锅炉开始使用黄磷尾气进行气煤混烧（炉膛温度约850℃时投尾气）。20：50左右2#锅炉启动引风机再次点火时发生炉膛爆炸，造成锅炉炉墙部分垮塌，所幸无人员伤亡，直接经济损失30万元。

2 锅炉基本情况

该锅炉为循环流化床锅炉，型号SHX10-1.25-P，由某锅炉厂制造、安装，2004年11月投入使用。出厂、安装技术资料齐全，其基本参数为：额定出力：10t/h，额定出口压力：1.25MPa，额定出口温度：194℃，燃烧方式：沸腾燃烧，适用燃料：贫煤+黄磷尾气（混烧）。

锅炉投入使用情况：该台锅炉（2#）与1#锅炉于2004年11月安装完成调试完成后即投入使用，燃料种类为III类烟煤。到2006年3月该公司黄磷产量达到设计能力，同时产生了大量黄磷尾气，能满足2台锅炉的使用，公司本着节约能源和减少环境污染的态度，结合锅炉设计适用燃料，对锅炉加装了黄磷尾气输送管道（以下简称供气管道），如下图。其流程是黄磷尾气由一根主管道引入锅炉房旁的零米平台的总水封，水封出口供气管道经过总闸阀后，1#、2#锅炉的供气管道并联在其上，每台锅炉供气管道上有一只电动蝶阀和并联的三只电磁阀。黄磷尾气的供气量由电动蝶阀的开度来调节，截断供气由电磁阀来执行，需检修锅炉时在进入锅炉前的法兰处用盲板封堵。

3 事故原因分析

2#锅炉炉膛、炉顶、立柱横梁、防爆门等非承压部件损坏严重，而锅炉承压部件未见有失稳现象，属于炉膛爆炸事故。事故原因考虑以下两点：一是炉膛内烟煤未完全燃烧产生大量可燃气体与空气混合达到爆炸极限。事故当天2#锅炉刚检修完成，按正常程序点火，因属于循环流化床锅炉，需将炉膛的温度加热到较高温度方可投入大量的燃料，点火时不需要大量的燃煤，且第一次点火炉底结焦，第二次刚点火就发生炉膛爆炸，因此煤不完全燃烧产生大量可燃气体不是造成该事故的直接原因。二是供气系统关闭不严致使黄磷尾气泄漏进炉膛与空气混合达到爆炸极限。电动蝶阀通过外观检查，发现其指示未回零位；在采取安全措施的情况下，拆下2#炉1#电磁阀，发现阀内和管道内有黄磷固体和其他异物（检查完后电磁阀装回原位）。

供气系统泄漏实验：首先在2#锅炉供气管道进入炉膛前的法兰处用盲板封堵（1#炉已封堵），并在接管B上接橡胶管至水桶中，桶中加满水；其次关闭排空阀；再次开启总水封（水封在之前已灌满水）球阀进行排污，此时由于负压作用将水桶中的水吸走，因此可以判定2#炉的供气管道系统关闭不严。

2#炉在点火启动前取出供气管道进入炉膛前的法兰处盲板，1#炉于19：30投用黄磷尾气，与1#炉供气管道并联的2#炉供气管道系统仅采用关闭蝶阀、电磁阀来切断黄磷尾气的供应，这种操作不能可靠的隔断黄磷尾气，使其泄漏进入2#炉炉膛，到20：50时，2#炉的炉膛及烟道积聚了大量的黄磷气体并与空气混合，此时开启引风机使大量空气进入炉膛，使炉膛内的黄磷尾气与空气进一步混合并达到爆炸极限，在炉膛底料层的火星作用下或尾气中黄磷与空气反应自燃情况下发生爆炸。由此分析2#炉供气管道系统关闭不严致使黄磷尾气大量进入炉膛并与空气混合达到爆炸极限是导致本次事故的直接原因。

与使用黄磷尾气相配套的安全管理制度、安全操作规程不健全。 缺乏锅炉使用黄磷尾气的危险意识，未充分辨识两台锅炉的供气管道并联在一根主供气管道上使用潜在的危险，在停炉、检修、故障处理等工作不连续的情况下未进行必要的安全检查。

4 整改措施建议

（1）每台锅炉的供气管道上应装设单独的水封装置，以保证锅炉在未达到使用黄磷尾气的条件时，可靠地隔断黄磷尾气进入炉膛。

（2）在进入炉膛前的供气管道上安装可燃性气体泄漏检漏装置和报警装置等保护措施。

（3）使用单位应根据锅炉混烧黄磷的特点和黄磷尾气的特性，健全安全管理制度、安全操作规程，明确安全操作的程序，操作要点。特别是黄磷尾气使用不连续的情况下的注意事项、检查重点。同时加强安全责任、意识的教育工作，树立主体安全责任。

（4）按建议整改后，该锅炉掺烧黄磷尾气安全经济运行至今。经测算，年节约标煤1196t，取得了良好的节能降耗效果。

5 结束语

这起事故给了我们一个深刻的教训，虽然利用燃煤锅炉混烧工业可燃废气，可以节省大量的燃煤并有效的减少大气污染物排放，但是锅炉设备的安全性能却更不容忽视。只有锅炉达到了使用工业可燃废气的全部条件时，方能安全、有效地使用。这就要求锅炉设计、安装、使用单位严格遵循GB6222《工业企业煤气安全规程》、GB50028《城镇燃气设计规范》的相关规定，同时锅炉使用单位建立和完善各项安全管理制度和安全操作规程，树立主体安全责任，切实地提高锅炉设备的安全性能。这样才能安全、有效地使用工业可燃废气，节省能源，保护环境。