鍋爐爐膛爆燃機(jī)理分析及防止

1、-. z.爐膛爆燃分析一、鍋爐爐膛爆燃分析爐膛爆燃是指在鍋爐爐膛、煙道里積存的可燃性混合物瞬間被引燃，由于爐膛的空間有限，使?fàn)t膛內(nèi)煙氣側(cè)壓力迅速升高，造成爐膛損壞。鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，進(jìn)入爐膛的燃料立即著火，燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)煙道排人大氣。當(dāng)爐膛內(nèi)溫度足夠髙、燃料與空氣比例適當(dāng)、燃燒時(shí)間充分時(shí)，爐膛及煙道里沒有積存的可燃性物質(zhì)，鍋爐不會(huì)發(fā)生爐膛爆燃事故。當(dāng)燃燒設(shè)備或燃燒控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，且運(yùn)行人員處理操作不當(dāng)時(shí)，就可能發(fā)生爐膛爆燃事故。爆燃分內(nèi)爆和外爆:外爆是指在鍋爐的爐膛、煙道或煤粉管道中可燃混合物同時(shí)被點(diǎn)燃，而使煙氣側(cè)壓力急劇升高，造成爐膛、尾部煙道和煤粉管道構(gòu)造嚴(yán)重破壞的現(xiàn)象；內(nèi)爆則指爐膛內(nèi)燃

2、燒不穩(wěn)定或滅火造成爐膛較大負(fù)壓，使煙氣側(cè)壓力突然降低，使?fàn)t膛內(nèi)外壓差過大，大量外部空氣急劇進(jìn)入爐膛的現(xiàn)象。無論哪種現(xiàn)象都會(huì)造成對(duì)鍋爐設(shè)備的損壞。二、發(fā)生爐膛爆燃事故必須具備以下三個(gè)充分必要條件：1、有燃料和助燃空氣的存在。2、燃料和空氣的混合物到達(dá)了爆燃的濃度(混合比)。3、有足夠的點(diǎn)火能量?？諝夂腿剂习匆欢ū壤旌?，當(dāng)煤粉濃度大于34kg/m3空氣或小于0.320.47kg/m3時(shí)不輕易引起爆炸。因?yàn)槊悍蹪舛忍?，氧濃度太小；而煤粉濃度太低，缺少可燃物。只有煤粉濃度?.22.0kg/m3時(shí)最輕易發(fā)生爆炸。鍋爐爐膛要發(fā)生爆燃，以上3個(gè)條件缺一不可，假設(shè)有1個(gè)條件不存在，就不會(huì)發(fā)生爆燃。所謂爆

3、燃性混合物也就是可以點(diǎn)燃的混合物。鍋爐處于不同的狀態(tài)所具備的爆燃條件也不一樣，當(dāng)鍋爐處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，有足夠的可燃混合物和點(diǎn)火能源，即上述3個(gè)條件中的2個(gè)滿足，因此要防止鍋爐爆燃只有設(shè)法防止可燃混合物在爐膛或煙道內(nèi)的積存。如何防止可燃物的積存是防止鍋爐爐膛爆燃的關(guān)鍵所在，但要做到這一點(diǎn)是很困難的。從發(fā)現(xiàn)熄火到保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作切斷進(jìn)入爐膛內(nèi)的燃料的這段時(shí)間里，實(shí)際上已經(jīng)有一定量的燃料進(jìn)入爐膛，再加上閥門、擋板等的動(dòng)作滯后時(shí)間和關(guān)閉不嚴(yán)，以及從閥門、擋板到爐膛之間還有一段管道，都可能將燃料繼續(xù)送入爐膛而造成可燃物的積存。此外，控制邏輯的不合理設(shè)計(jì)、誤操作、誤判斷都有可能導(dǎo)致爐膛的爆燃。燃料與空氣按一

4、定比例混合時(shí)才能形成可燃混合物，混合物中所含燃料濃度過大或過小均不能被點(diǎn)燃，爆燃濃度*圍不僅與燃料的種類有關(guān)，而且與溫度有關(guān)。溫度高則可燃混合物的濃度變化*圍擴(kuò)大。如升爐點(diǎn)火期，可燃混合物濃度*圍較小，一定要有更適當(dāng)?shù)臐舛缺炔拍鼙稽c(diǎn)燃，或者要有更大的點(diǎn)火能源(即更高的溫度)才能被點(diǎn)燃。如果由于沒有足夠的點(diǎn)火能量或濃度比不當(dāng)，送人爐膛的燃料未能著火，或者使正在燃燒的火焰中斷，則將有過剩的燃料和空氣混合物進(jìn)人爐膛，這種時(shí)問越長(zhǎng)，爐膛內(nèi)積存的可燃混合物就越多。如送人的為可燃混合物或經(jīng)擴(kuò)散而到達(dá)可燃*圍，則突然點(diǎn)燃可能發(fā)生爆燃。三、爐膛爆燃數(shù)學(xué)模型分析P1：爆燃前爐膛介質(zhì)的壓力；P2：爆燃后爐膛介質(zhì)的

5、壓力；T1：爆燃前爐膛介質(zhì)的絕對(duì)溫度。Cv ：定容過程中爐膛介質(zhì)的平均比熱；Qr ：可燃混合物單位容積發(fā)熱量；Vr：可燃混合物單位容積；V：爆燃后爐膛介質(zhì)的總?cè)莘e；影響爆燃后壓力升高的主要因素是：1可燃混合物貯存容積同爐膛容積的比值Vr/V2可燃混合物單位容積發(fā)熱量Qr 3爆燃前爐膛介質(zhì)的絕對(duì)溫度T1容積比值VrV是一個(gè)相對(duì)值，只有當(dāng)容積比擬大時(shí)才會(huì)使爆燃?jí)毫ι?，大爐膛容積中積存少量的可燃混合物，即使爆燃也不會(huì)造成爆燃性破壞。單位容積的熱值Qr越大，爆燃后的壓力升高越大，Qr值的大小同燃料空氣的濃度比有關(guān)，在理論空氣量時(shí)，Qr值最高，而且這時(shí)的火焰?zhèn)鞑ニ俣纫沧羁欤?dāng)空氣量超過理論量時(shí)，熱值降

6、低，空氣過多時(shí)混合物將成為不可燃的?；旌衔镏腥剂蠞舛冗^高則氧氣缺乏，但是以后有外界空氣擴(kuò)散進(jìn)去，又將成為可燃混合物，在實(shí)際運(yùn)行中如因火焰熄滅而切斷燃料，爐膛和煙道中可能有未點(diǎn)燃的燃料積存，暫時(shí)因空氣缺乏是不可燃的，但是當(dāng)空氣擴(kuò)散進(jìn)入后，又可能引起爆燃。爐膛的絕對(duì)溫度越低，爆燃后壓力越大，這是因?yàn)槿莘e和壓力一定時(shí)，絕對(duì)溫度越低，介質(zhì)的質(zhì)量就越多，這時(shí)爆燃的破壞力將更為嚴(yán)重，爐膛介質(zhì)溫度高時(shí)，將有相反的結(jié)果，當(dāng)爐膛溫度超過可燃混和物的著火溫度時(shí)，混合物一進(jìn)人爐膛立即點(diǎn)燃，也就不會(huì)有可燃混合物的積存，礦物燃料的著火溫度大多不超過650，理論上當(dāng)爐膛溫度高于此值就不會(huì)有爆燃，但是由于燃燒器送人的混合物

7、有一定流速，要求有更高些的溫度才能迅速點(diǎn)燃，一般認(rèn)為爐膛溫度超過750 oC時(shí)發(fā)生爐膛爆燃可能較小。四、誘發(fā)爐膛爆燃的主要原因從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，導(dǎo)致爐膛爆燃的因素是綜合性的。它與鍋爐機(jī)組及其輔機(jī)的構(gòu)造設(shè)計(jì)、制造質(zhì)量、安裝和運(yùn)行管理水平等，都有一定的關(guān)系。在實(shí)際運(yùn)行中，通常有以下幾種情況容易造成爐膛的爆燃：1.爐膛內(nèi)可燃混合物的積存 從爐膛爆燃分析可知，如何防止?fàn)t膛內(nèi)可燃混合物的積存是防止爆燃的根本措施。當(dāng)爐膛滅火時(shí)，MFT切斷燃料供給越迅速，進(jìn)入爐膛的燃料量越少，鍋爐就越平安。如果爐膛滅火后不能及時(shí)切斷全部燃料，可燃物的儲(chǔ)存容積就會(huì)隨時(shí)間增大。同時(shí)，一局部可燃物被抽到鍋爐尾部積存起來，在高溫爐膛

8、中溫度慢慢升高，氧化反響不斷加速進(jìn)而造成爆燃。這種爆燃的能量較大，易傷人或損壞鍋爐設(shè)備。實(shí)際上，從發(fā)現(xiàn)滅火到切斷燃料這段時(shí)間內(nèi)，已有一定數(shù)量的燃料進(jìn)人爐膛，再加上給煤機(jī)的滯后時(shí)間，閥門和擋板的滯后及關(guān)閉不嚴(yán)等因素等都可能使送入爐膛的燃料量到達(dá)爆燃濃度。誤判斷、誤操作(如繼續(xù)投粉、投油)更會(huì)加劇燃料和助燃空氣的積存。爐膛內(nèi)最容易發(fā)生可燃混合物積存的危險(xiǎn)工況有以下幾種。整個(gè)爐膛熄火而未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成燃料和空氣可燃混合物的積存。在多個(gè)燃燒器正常運(yùn)行時(shí)，一支或幾支燃燒器突然失去火焰而不能在爐內(nèi)被繼續(xù)點(diǎn)燃，從而積聚可燃混合物。燃料漏入停用的爐膛。2.爐膛滅火或燃燒惡化實(shí)踐證明，爐膛滅火是導(dǎo)致爐膛爆燃最

9、常見的原因，鍋爐燃燒不穩(wěn)往往是爐膛滅火的預(yù)兆。容易引起鍋爐燃燒不穩(wěn)，甚至發(fā)生爐膛滅火的工況如下。鍋爐輔機(jī)發(fā)生故障，如引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)等突然停頓運(yùn)行。水冷壁爆管，大量汽水噴出吹滅火焰。水冷壁吹灰不及時(shí)造成大面積掉渣撲滅火焰。發(fā)生FCB或RB時(shí)，自動(dòng)處理不當(dāng)。燃料性質(zhì)突然改變，而未及時(shí)調(diào)整，導(dǎo)致變化后的新燃料不能適應(yīng)原燃料配風(fēng)，特別是當(dāng)燃料揮發(fā)分降低時(shí)這種影響因素更為突出。由種種原因(如直吹系統(tǒng)中磨煤機(jī)、給煤機(jī)故障，原煤管、一次風(fēng)管堵，原煤倉(cāng)燒空等)造成鍋爐斷煤。爐內(nèi)嚴(yán)重結(jié)焦，破壞了爐內(nèi)正常的動(dòng)力場(chǎng)，使?fàn)t內(nèi)風(fēng)粉混合不良。鍋爐長(zhǎng)時(shí)問低負(fù)荷運(yùn)行或大量的冷風(fēng)漏入爐膛，致使?fàn)t內(nèi)溫度水平很低，嚴(yán)重時(shí)就

10、會(huì)造成滅火。鍋爐啟動(dòng)過程中，投入第一臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行前未充分暖磨，或爐膛內(nèi)沒有足夠點(diǎn)燃煤粉的溫度和點(diǎn)火能量。五、爐膛爆炸的危害 發(fā)生爐膛爆炸時(shí)，爆炸壓力因燃料種類、可燃性混合物體積等的不同而不同，一般不超過1MPa。對(duì)鍋殼鍋爐的金屬爐膛爐膽，這樣的爆炸壓力不會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p害，但與爐膽相連的爐門、煙氣轉(zhuǎn)向室、煙箱等會(huì)被沖開和損壞，并傷害近旁人員。對(duì)水管鍋爐的砌筑爐膛，爐膛爆炸可使?fàn)t墻塌垮或開裂，鍋爐水冷壁等受壓部件變形移位甚至破裂，圍繞爐膛設(shè)置的構(gòu)架、樓梯、平臺(tái)變形或損壞，并常造成人員傷亡。 爐膛爆炸對(duì)鍋爐特別是水管鍋爐的損害是大*圍的，有時(shí)是很嚴(yán)重的。不僅需要強(qiáng)迫停爐，而且需要對(duì)鍋爐進(jìn)展較大投入、較

11、長(zhǎng)時(shí)間的修理維護(hù)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。鍋爐爐膛爆燃是造成鍋爐設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞的惡性事故，也是國(guó)電公司關(guān)于防止重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求的反措內(nèi)容之一。造成爐膛爆燃的原因和現(xiàn)象是多樣化的，運(yùn)行操作人員必須予以高度重視。六、爐膛爆燃的防止1.設(shè)置可靠的保護(hù)并嚴(yán)禁隨意解除1設(shè)置爐膛吹掃程序在任何情況下，鍋爐點(diǎn)火前，爐膛平安監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)都必須執(zhí)行爐膛吹掃程序。吹掃時(shí)要求吹掃風(fēng)量大于額定總風(fēng)量的30%，吹掃延續(xù)時(shí)間為5 min，以保證對(duì)爐膛進(jìn)展35次全量換氣，并以此吹掃風(fēng)量作為點(diǎn)火風(fēng)量。因暖爐期間的燃料量一般不超過額定燃料量的10%，這就使?fàn)t膛內(nèi)的空氣與燃料的比例偏高，即使送入的燃料未被點(diǎn)燃，也將被

12、沖淡為不可燃的混合物，從而可以防止爆燃。 2設(shè)置鍋爐滅火保護(hù)火掃器檢測(cè)運(yùn)行油槍無火焰后，跳掉相應(yīng)的運(yùn)行油槍；運(yùn)行磨煤機(jī)層火焰故障后，跳掉相應(yīng)的運(yùn)行磨煤機(jī)。全爐膛滅火邏輯判斷鍋爐滅火后，MFT動(dòng)作，立即切斷全部燃料供給，即停頓制粉系統(tǒng)，關(guān)閉磨煤機(jī)入口和出口閘板，關(guān)閉全部油槍的油閥，將引、送風(fēng)量減小至吹掃風(fēng)量并控制好爐膛壓力。3設(shè)置爐膛壓力保護(hù)該保護(hù)能在鍋爐滅火保護(hù)失靈時(shí)，依據(jù)爐內(nèi)可靠的壓力信號(hào)及時(shí)切斷燃料供給。4嚴(yán)禁隨意解除保護(hù)爐膛壓力上下鍋爐跳閘保護(hù)和火焰故障鍋爐跳閘保護(hù)在鍋爐啟動(dòng)前應(yīng)投入運(yùn)行。因設(shè)備缺陷需退出保護(hù)時(shí)，應(yīng)經(jīng)總工程師批準(zhǔn)并事先做好平安措施，運(yùn)行人員必須做好事故預(yù)想。鍋爐運(yùn)行期間，

13、嚴(yán)禁采用插火焰鑰匙的方法模擬火焰掃描器的信號(hào)，嚴(yán)禁隨意退出火焰探頭或連鎖裝置。運(yùn)行中臨時(shí)解除保護(hù)進(jìn)展維護(hù)后，應(yīng)盡快恢復(fù)。2預(yù)防鍋爐滅火事故的發(fā)生預(yù)防鍋爐滅火事故的發(fā)生是防止?fàn)t膛爆炸的重點(diǎn)。1加強(qiáng)煤質(zhì)管理和化驗(yàn)嚴(yán)格執(zhí)行混配煤規(guī)定，嚴(yán)格控制和化驗(yàn)煤質(zhì)、煤粉細(xì)度、水分和揮發(fā)分，并將煤質(zhì)情況及時(shí)通知主控值長(zhǎng)，防止因調(diào)整不及時(shí)、燃燒不穩(wěn)定造成鍋爐滅火。2保持鍋爐良好燃燒工況，防止?fàn)t膛結(jié)焦燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)煤粉細(xì)度R88控制在15%以下，燃用貧煤與無煙煤的混合煤種時(shí)R88控制在10% 以下，R200均控制在0.3%以下。按規(guī)定保持磨煤機(jī)最正確出口溫度、風(fēng)量和運(yùn)行組合方式，防止2臺(tái)磨煤機(jī)隔層組合運(yùn)行。在燃煤揮發(fā)

14、分小于10%或鍋爐燃燒不穩(wěn)時(shí)，值長(zhǎng)應(yīng)向中調(diào)說明情況，防止深度調(diào)峰，必要時(shí)可向中調(diào)申請(qǐng)漲負(fù)荷或投油助燃。燃用灰熔點(diǎn)較高的煤種并保持煤質(zhì)穩(wěn)定，調(diào)整好磨煤機(jī)運(yùn)行組合方式，組織好鍋爐配風(fēng)燃燒，并加強(qiáng)鍋爐吹灰和看火孔的監(jiān)視。一旦發(fā)現(xiàn)結(jié)焦應(yīng)及時(shí)處理，影響鍋爐平安運(yùn)行時(shí)應(yīng)立即停爐。3做好監(jiān)盤和操作工作鍋爐運(yùn)行期間，運(yùn)行人員除根據(jù)有關(guān)表計(jì)對(duì)燃燒工況進(jìn)展監(jiān)視調(diào)整外，還應(yīng)根據(jù)火焰掃描器和火焰電視的指示，結(jié)合就地觀察，對(duì)燃燒情況進(jìn)展綜合判斷，仔細(xì)調(diào)整。尤其是在鍋爐啟動(dòng)、停運(yùn)和低負(fù)荷運(yùn)行以及煤種改變時(shí)，更應(yīng)加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行工況參數(shù)變化的監(jiān)視，注意燃燒和風(fēng)煤比的調(diào)整。當(dāng)鍋爐燃燒不穩(wěn)時(shí)應(yīng)提前投油助燃，但對(duì)于已瀕臨滅火的鍋爐嚴(yán)禁

15、投油助燃和采用爆燃法復(fù)燃。鍋爐停頓運(yùn)行后，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉油槍手動(dòng)門和點(diǎn)火槍可燃?xì)獾氖謩?dòng)門。鍋爐點(diǎn)火時(shí)要求用點(diǎn)火器點(diǎn)燃油槍，油槍點(diǎn)燃煤粉，制止采用隔層或隔角引燃的方法進(jìn)展油槍點(diǎn)火。投停磨煤機(jī)時(shí)必須按規(guī)定投油助燃。啟動(dòng)磨煤機(jī)時(shí)必須進(jìn)展充分暖磨，以免冷粉進(jìn)入爐膛使燃燒不穩(wěn)定或加劇燃燒惡化。啟動(dòng)跳閘磨煤機(jī)必須按運(yùn)行規(guī)程規(guī)定進(jìn)展抽粉。當(dāng)鍋爐需要在較低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，可停用局部磨煤機(jī)和燃燒器，使其它運(yùn)行的磨煤機(jī)和燃燒器在高于最低穩(wěn)燃負(fù)荷下運(yùn)行。根據(jù)煤質(zhì)的情況及時(shí)控制好煤粉細(xì)度和過磨風(fēng)流量，在磨制*無煙煤等硬質(zhì)煤時(shí)過磨風(fēng)流量不能過大，防止在漲負(fù)荷時(shí)，突然加大過磨風(fēng)流量，造成煤粉變粗，從而導(dǎo)致燃燒惡化。防止鍋爐在長(zhǎng)期低負(fù)荷下運(yùn)行，或在漲負(fù)荷時(shí)煤量加得過快而二次風(fēng)量增加不及時(shí)，導(dǎo)致煙