二、循环流化床锅炉爆燃事故原因分析与防范措施
某纸业公司一台YG-240/9.8-M5型循环流化床锅炉在检修后的点火启动过程中,炉膛发生爆燃,导致锅炉部分部件损坏｡本文通过对油枪､燃油､床料等因素的分析,找出此次炉膛爆燃的直接原因是点火床料中混进了燃料煤｡据此提出相应的防范措施并建议在相关安全技术规范中对床料的添加方式提出具体要求｡
1.锅炉简介
YG-240/9.8-M5型循环流化床锅炉燃烧过程是在较高流化风速进行的,炉温在800~900℃之间｡燃烧后的灰渣,较大颗粒的部分,可经炉底4个φ159mm的冷灰管排走,排渣口高度为1.8m并配备手动闸板门｡较小颗粒的炉灰可以从旋风分离器下的返料器的细灰管排出｡该炉为床上､床下动态点火,在风室后侧布置2个主点火器(每个800kg/h),床上布置4个辅助油枪(每个400kg/h),点火油为-10#轻柴油,油压为2.45MPa｡
2.事故概况
2012年12月30日,东莞某公司一台YG-
240/9.8-M5型循环流化床锅炉在检修后的点火启动过程中,发生炉膛爆燃事故｡事故导致锅炉炉膛前墙19m标高处的水冷壁变形向外凸出约300mm,顶棚过热器护板开裂,部分保温材料脱落,部分刚性梁变形等不同程度的损坏｡事故未造成人员伤亡｡
2.1 点火前准备情况简介
1)准备床料｡清理了煤场下料斗及往复式给煤机,
检查了煤仓｡破碎机和筛分设备未清理｡
2)清洗了油枪,且雾化试验合格｡
3)点火前冷态流化试验合格｡
2.2 点火及事故发生时情况简介
1)点火时油压为1.16MPa,东西两侧的油枪分别进行了两次点火(间隔约20s),点火成功｡
2)30min后,爆燃事故发生｡DCS记录显示风室左侧温度290℃,风室右侧温度278℃,燃烧室前温度357℃､燃烧室后温度325℃,炉膛出口负压+800Pa｡
3.原因分析
一般情况下,循环流化床锅炉点火启动过程发生炉膛爆燃主要有如下两个原因:一是点火时油枪雾化不好､油枪中途熄火,油枪漏油等造成风室和点火风道内油气与空气混合达到爆炸极限,引起爆燃;二是点火时床料中可燃物含量超标,在一定温度条件下,挥发份短时大量析出,与空气混合,达到爆炸极限,引起爆燃｡
事故发生后,对试验时的点火床料､爆燃后床料､给煤机残余床料､煤场床料､残余灰样等进行了取样分析;对点火油枪进了雾化试验,对输煤系统破碎机､滚轴筛的内部挂煤情况进行了检查并记录｡
1)关于燃油和油枪｡从点火到发生爆燃时间为
30min,DCS记录点火时两根油枪合计流量为1.2t/h,即30min有0.6t油进入锅炉｡另根据油库补油记录和事发时油库液位高度等相关数据进行计算得出燃油消耗量约为0.6t,与DCS耗油记录一致,同时爆燃时床料已经平均加热到341℃,说明进入锅炉的燃油基本完全燃烧,根据DCS记录,风室温度升温幅度均匀,说明点火过程中,油枪没有发生熄火｡
2)检查点火风室､风室防爆门等均完好无损;热烟气发生器无油焦;爆燃发生后,对点火油枪进行了漏油和雾化试验,验证合格｡
3)对流化试验时的溢流床料进行取样分析,其中可燃物含量17%;炉膛出口水平烟道飞灰可燃物含量为14%;事故放渣管的床料含碳量为2.56%,炉膛爆燃时排渣管喷出床料可燃物含量7.4%;炉膛爆燃清理后余灰可燃物含量8.67%;
4)宏观检查加床料的给煤机残留床料为煤(发热
量14633kJ/kg);分析煤场用的点火多余床料可燃物含碳量2.14%;爆燃后在清理炉膛时发现有焦块,紧急放渣管明显放出红渣,前述情况均说明床料中含煤,加上事后检查加床料的给煤机上残留床料为煤的实际情况,进一步证明了点火床料中含有煤(根据该炉点火共使用35t床料及床料可燃物含量为17%计算,本次点火的床料中含煤量约为6t)｡
上述各方面情况分析,导致此次炉膛爆燃的直接原因是床料中混进了燃料煤｡当床温达到320℃左右时(爆燃时事故炉的床料已经平均加热到341℃),煤的挥发份短时大量析出;同时,为保证点火燃油完全燃烧,必须供给适当的过量空气,高温的过量空气与部分挥发份及床料中的燃料煤发生燃烧反应,但该空气量又不足以使燃料煤完全燃烧,从而产生了大量的一氧化碳;一氧化碳与未曾燃烧的挥发份混合物在上升到二次风口时又与二次风口漏风混合,达到爆炸极限,引发爆燃｡
4.防范措施
使用单位应加强床料管理,在锅炉改造､维修后的启动环节中应彻底清理床料堆场,如果用传送带输送床料,也应清理传送带上的残余燃料,避免燃料煤混入床料,保证床料中残余燃料煤含量低于2%｡
5.结束语
《<锅炉安全技术监察规程>释义》中,引用国外提供的数据,提出了床料中Na2O和K2O等低熔点物质及碳含量的限制,也只是担心锅炉启动过程的结焦问题,而未考虑点火过程中可能发生的炉膛爆燃问题｡循环流化床锅炉改造或维修后的点火启动是一项非常重要的操作,首要解决的是安全问题,所以应高度重视对床料的控制,避免床料中混入燃料煤引发炉膛的爆燃｡建议在重新修订《锅炉安全技术监察规程》时,对床料中碳含量及低熔点物质含量提出原则规定｡
