燃气电站锅炉炉膛爆炸事故的分析及处理

安娅琳，王亢亢

（山东省特种设备检验研究院济宁分院，山东济宁 272000）

0 引言

某单位一台使用高炉煤气做燃料的电站锅炉发生了炉膛爆炸事故，该锅炉设计蒸发量为35 t/h，设计压力为3.82 Mpa，设计温度450；锅炉结构型式为双锅筒横置式水管锅炉，燃烧室结构为膜式壁，燃烧器布置在前墙中下部；后墙后面上下锅筒之间布置有对流管束。

1 锅炉检验情况

现场检查发现：燃烧室的两侧墙膜式壁严重变形，中部外凸约300 mm；侧墙水冷壁前后角部与集箱的连接处发生撕裂，个别部位水管撕开、断裂；后墙（上部烟窗为对流管束入口）呈S 型变形，变形量约100 mm；前部和中部两侧的钢架立柱各有1 根发生变形，钢架左燃烧室侧墙膜式壁外凸区域对应的横梁有1个已和立柱脱开（图1），扶梯也外移了1 m 多；炉膛上部的左侧防爆门已炸离锅炉本体；膜式壁外部的轻质保温材料部分脱落；布置在炉膛前墙的燃烧器未发生损坏，过热器、省煤器、空气预热器亦未见损坏。判定爆炸点在炉膛内。

2 原因分析

经了解，该锅炉的燃气为高炉煤气（其中氢气含量55%～60%，甲烷含量15%左右），其爆炸极限为5%～35%。该燃气中含有焦油，供气管道的阀门使用时间长了容易被焦油糊死，影响操作。启炉前曾对其进行了检修，检修后未进行气密检查；事故发生后，经气密检查，符合要求。该燃气中还含有大量水分，为此在管道上设置了放水点，停炉时一般是完全关闭的。正常运行时，燃气中的水分沉积在管道中，通过放水点排掉，燃气中水蒸汽较少。由于停炉时间较长，且燃气的供应管道在室外，在夏季温度较高、太阳暴晒的情况下，管道中沉积的水份会变成水蒸汽，导致燃气中相对可燃的成分含量减少，容易造成点火困难。

按《锅规》要求：在点火程序控制中，点火前的总通风量应当不小于3 倍的从炉膛到烟囱进口烟道总容积；电站锅炉的通风时间一般应当持续3 min 以上；单位时间通风量一般保持额定负荷下的总燃烧空气量，电站锅炉一般保持额定负荷下的25%～40%的总燃烧空气量。

图1 爆炸现场

该锅炉鼓风机和引风机的风量为挡板调节，正常运行时，加热后的热风和燃气都是通过布置在前墙中下部的2 个燃烧器一起送入炉内进行燃烧。本次点火时，风挡板开度较小，由于燃烧室空间较大，当风量较低时，就会出现吹扫不到的死区，导致炉内燃气残留，如果刚好在浓度爆炸极限内，再次点火，就会发生爆炸事故。

经了解，该锅炉在启动时，前2 次点火失败后，对点火油枪进行了检查，未发现异常，又进行了第3 次点火，瞬间发生爆炸。由于该锅炉在设计时，前墙膜式壁采用了605 的水管，两侧墙及后墙模式壁采用了604 的水管，由于前墙强度较高，所以爆炸后，两侧墙和后墙均变形严重，前墙基本没有变形，降低了事故的危害，在前墙前部区域的人员没有受到伤害。

通过上述分析，认为该锅炉由于停炉时间较长，室外的燃气供给管道由于高温和暴晒，导致管道内水分蒸发，降低了燃气可燃成分的含量，造成点火困难，导致前2 次点火失败，同时鼓风机挡板开度较小，使得吹扫不彻底。在检查后，进行第3 次点火时，残余的燃气正好在爆炸极限范围内，引起爆燃，发生了这起爆炸事故。

3 事故处理

对变形的膜式壁、钢架立柱采用机械方法进行校正，将变形量控制在合理范围内，对未断裂的管子与集箱的焊口进行抽查，通过表面探伤检查是否有裂纹，然后对断裂的管子和表面探伤不合格的焊口进行维修，然后进行水压试验，如果发现泄漏点，应对泄漏处进行修理。水压试验合格后，修复保温和扶梯。

4 改进建议

4.1 加强管理

此次事故的发生与司炉人员操作不规范有直接关系，如果操作人员按照要求调节挡板开度进行吹扫，前2 次点火不成功后，核实风机风量、炉内燃气情况（可以用便携式燃气报警器从两侧看火门进行检测），全面分析点火失败的原因，就不会发生这起事故。因此，企业要加强管理，严格操作制度。。

4.2 改进技术

针对该锅炉燃气爆炸的情况，应通过技术改进提高设备的安全性。

（1）将鼓风机的挡板开度和吹扫进行联锁。吹扫时，如果风机的开度（对变频风机可以设置成满足吹扫风量的风机转数）低于某一值时，则不能进入吹扫程序；或者执行吹扫时，执行程序自动控制风机的开度（对变频风机可以设置成满足吹扫风量的风机转数）达到要求后，开始吹扫程序，将炉膛内的残余燃气彻底吹扫干净。

（2）增加点火时的燃气监控。在炉膛容易形成死角的地方开孔，进行燃气监控。可以采用人工测量的方式，也可以将监控探头设计成可伸缩的结构，即监测点燃气浓度在安全范围内，符合点火要求时，探头自动退出，再开始进行点火程序。

（3）解决燃气带水的问题。当停炉时间较长时，建议将管道内的燃气先安全地放散掉，根据测量或放散时间，当燃气中可燃成分浓度（或水蒸汽浓度）符合要求时，关闭放散，进入点火程序。也可以增加燃气脱水装置，采用脱水后的燃气作为燃料，不仅能提高热值，也能提高锅炉效率。