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鍋爐壓力容器事故及其預防

2009-09-28   來源:安全文化網    熱度:   收藏   發表評論 0

  鍋爐壓力容器是電力生產中廣泛使用的具有爆炸危險的承壓設備,鍋爐事故約占火電機組全部事故的60%。在電力生產中應嚴格執行鍋爐壓力容器安裝、運行、檢修、檢驗等規程,以減少鍋爐頻發性的泄漏事故,杜絕鍋爐壓力容器爆炸事故,提高機組的可用率。本節闡述鍋爐常見事故和比較重大事故如鍋爐“四管”爆漏、鍋爐滅火放炮、制粉系統爆炸和煤塵爆炸、壓力容器爆破事故的防止和反事故措施。

  一、鍋爐“四管”爆漏及其反事故措施

  鍋爐水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器(簡稱鍋爐“四管”)爆漏約占全部鍋爐設備事故的40%~60%,甚至70%。因此,減少鍋爐“四管”爆漏次數,降低鍋爐強迫停運時間,是提高鍋爐運行可靠性和經濟性的關鍵因素。引起鍋爐“四管”爆漏的原因較多,其中磨損、腐蝕、過熱、焊接質量差是導致四管爆漏的主要原因。減少鍋爐“四管”爆漏要堅持“預防為主、質量第一”的方針,要從管理和技術兩方面入手,加強檢修、運行、金屬、化學、熱工、燃料和安全監察各個環節的質量意識。

  (一)鍋爐“四管”爆漏的原因原因分析

  1.磨損

  煤粉鍋爐受熱面飛灰磨損和機械磨損,是影響鍋爐長期安全運行的主要原因。飛灰磨損的機理是攜帶有灰粒和未完全燃燒燃料顆料的高速煙氣通過受熱面時,粒子對受熱面的每次撞擊都會肅離掉極微量的金屬,從而逐漸使受熱面管壁變薄、煙速越高,灰粒對管壁的撞擊力就越大;煙氣攜帶的灰粒越多(飛灰濃度越大),撞擊的次數就越多,其結果都將加速受熱面的磨損。長時間受磨損而變薄的管壁,由于強度降低造成管子泄漏。受熱面飛灰磨損泄漏、爆管有明顯的宏觀特征,管壁減薄,外表光滑。運行中發生嚴重泄漏時,可發現兩側煙溫偏差,不及時停爐處理,往往會加大泄漏范圍,并殃及其他受熱面的安全。

  造成嚴重飛灰磨損的原因是結構因素,設計、安裝與檢修的不足都可能導致磨損加劇。位于煙氣走廊的省煤器、再熱器的彎頭,過熱器下彎頭及管卡附近的邊排管和穿墻管部位是飛灰磨損較為嚴重的部位,特別在省煤器區,煙氣溫度已較低,灰粒變硬,磨損更為突出。噴燃器、吹灰器和三次風噴嘴附近水冷壁等處也是煤粉磨損較為嚴重的部位。在安裝、運行和檢修過程中,如果受熱而管子未固定牢或管卡受熱變形,管排就會發生振動并與管卡發生碰撞磨損,造成機械磨損而漏泄。

  飛灰磨損速度取決于灰粒成份(主要是SiO2)、灰量、灰粒的動能及飛灰濃度。金屬磨損量與煙氣流速的三次方成正比。因此,尾部煙道中設計煙速的大小對飛灰磨損率有決定性的影響,要選取合理的煙速。同時應盡量減小速度分布不均勻,避免在省煤器邊排管與爐墻之間、省煤器彎頭與爐墻之間、再熱器與兩側墻之間,存在一個煙氣走廊。這個區域由于煙氣流動阻力小,局部煙速可增大到平均煙速的兩倍,甚至更大,造成這些和所管子磨損嚴重。

  如某電廠,發現2號爐(670t/h)乙側高溫省煤器泄漏,停爐檢查,高溫段省煤器前22排上數第2根管因煙氣長期沖刷管子磨薄泄漏,泄漏越來越大,又沖破21排上數第1根、22排上數第1根、23排上數第1和第2根管。這次事故造成少發電量1690萬kWh。

  2.腐蝕

  鍋爐“四管”受熱面的腐蝕主要是管外的腐蝕和水品質不合格引起的管內化學腐蝕。當腐蝕嚴重時,可導致腐蝕爆管事故發生。

  水冷壁上如果產生結渣,在周圍處于一定溫度和還原性氣體條件下,會產生較為嚴重的水冷壁管外腐蝕。水冷壁的高溫腐蝕和還原性氣體的存在有著密切的關系,CO濃度大的地方腐蝕就大。管壁溫度對腐蝕的影響也很大,在300~500℃范圍內,管壁外表面溫度每升高50℃,腐蝕程度則增加一倍。水冷壁高溫腐蝕部位多在熱負荷較高、管壁溫度較高的區域,如燃燒器附近。過熱器、再熱器區還原性氣體比爐內低,腐蝕速度一般比水冷壁小。但是大容量鍋爐的過熱器、再熱器的壁溫較高,尤其是左右兩側煙溫相差較大時,腐蝕現象也相當嚴重。在腐蝕溫度范圍內,除選用耐腐蝕的合金鋼和奧氏體鋼外,應控制爐膛出口煙溫的升高和煙溫偏差等因素,以免引起局部過高的壁溫而使腐蝕速度增大。

  正常運行情況下,鍋爐并不會引起管內腐蝕與結垢。品質良好的給水中帶有少量雜質,通過爐水處理成為水渣或膠狀物質,溶解在水中通過排污排出。當給水品質不良時,爐水中的Fe、Cu、Ca、Mg、SiO2等雜質在蒸發受熱面內被濃縮,并從鍋水中游離出來附著在管內表面,形成水垢,水垢的傳熱系數只有鋼管的1/200,影響傳熱,并使壁溫上升,導致管壁過熱鼓包或破裂。破口部分多呈刀刃狀,破口附近由于汽水沖刷,幾乎沒有水垢。噴水減溫水質不良,鍋爐內分離裝置損壞或其他原因和蒸汽品質惡化時,過熱器、再熱器管可能發生結垢爆管、管子脹粗。如某臺Π-K10型鍋爐水冷壁發生爆漏,裂口50mm×75mm,割開附近未破的水冷壁管發現垢厚2mm,水垢成分為Fe2O346.6%、P2O526%、CaO5.2%、SiO24.8%。原因是給水含鐵量超標,磷酸根含量過大。

  鍋爐受熱面在停用時與不合格水或濕空氣接觸,受空氣中O2、CO2和SO2的影響會產生管內化學腐蝕。在給水含氧超標時,道德使省煤器內壁產生點狀氧腐蝕。

  通常鍋爐受熱面內表面有一層幾微米厚的磁性氧化膜(Fe3O4),這層薄膜可以阻止水與膜下的金屬接觸,使反應停止。如果運行中磁性氧化膜保持完好,或者局部損壞后能自行恢復,就不受腐蝕。當保護性氧化膜與水、空氣接觸時,Fe3O4轉為Fe2O3,失去保護作用,這一反應在運行中和停用中都會發生。在pH值為9~11時腐蝕不大,當pH值小于5或用于13時,保護性氧化膜是可溶的。一般運行情況下,鍋水平均pH值為9~11,然而,在鍋爐沉積物下,鍋水可能濃縮,在破壞保護膜以后,腐蝕也就不再被抑制。當鍋水中有游離的NaOH時,在多孔性的沉積物下造成不規則的損壞,當管壁減薄到一定程度后穿孔,但管子韌性和金相結構都無改變,也無鼓包,即所謂垢下腐蝕。在以海水為循環水的凝汽器泄漏時,一方面在管內有鹽類沉積,另一方面循環水中的MgCl、NaCl使鍋爐pH值降低,在致密沉積物下面由于酸的存在加速了腐蝕。在腐蝕過程中引起局部氫分壓的增大,氫將滲入鋼中并與鋼中碳化物發生反應而生成甲烷,并沿晶界發生裂紋。被脫碳的鋼沿管壁厚度發生脆化,并導致爆管,即所謂氫脆。氫脆的物理特征是:有無數的細小裂紋,并在裂紋部位有部分或明顯的脫碳現象,在氫脆的管子上通常有硬而脆的覆蓋物。

  如某臺前蘇聯產EΠ670/140型鍋爐,在相隔8天發生兩次水冷壁爆管事故,發現水冷壁管潰瘍性大面積腐蝕。事故的主要原因是垢下腐蝕,在該爐安裝期間,自酸洗第一次點火試運至停運,直到正式運行,在長達10個月時間里,對鍋爐未進行防腐處理工作,除氧器因制造質量不良,給水溶解氧一直不合格,再加上聯氨加藥系統因基建未裝完,沒有投入運行,給水長期未加聯氨,以致氧腐蝕也很嚴重,大量腐蝕產物在鍋內沉積,為垢下腐蝕創造了條件,特別是在熱負荷較大的區域,這種垢下腐蝕更為嚴重。

  再如某一電廠一臺670t/h鍋爐水冷壁腐蝕爆管,后墻第四回路檢查結果:腐蝕15根,發生鼓包11根,計26個包(不含爆破管),爆破管1根,泄漏1根。沉積物成份為Fe2O369.5%、CaO10.96%、CuO8.20%、P2O57.4%、SiO24.56%;腐蝕產物用水萃取后,水溶液pH值為8.3。向火側沉積物量為148.12g/m2,背火側為75.37g/m2,爆破口金相分析發現沒有相變溫度的重結晶,無過熱金相組織。其原因是:①凝汽器銅管內因應力腐蝕大量斷裂,冷卻水大量泄漏進入系統,在水冷壁熱負荷高處結垢;②在凝汽器泄漏期間,鍋內加強磷酸三鈉處理,由于磷酸三鈉純度不高,含有18.55%的碳酸鈉,致使鍋水游離堿過高,發生垢下堿性腐蝕;③爐膛火焰中心偏移,局部過熱。

  3.過熱

  過熱器和再熱器是鍋爐承壓受熱面中工質溫度和金屬溫度最高的部件,而汽側換熱效果又相對較差,所以過熱現象多出現在這兩個受熱面中。受熱面過熱后,管材金屬溫度超過允許使用的極限溫度,發生內部組織變化,降低了許用應力,管子在內壓力下產生塑性變形,使用壽命明顯減少,最后導致超溫爆破。因此,超溫意味著降低安全系數或減少使用壽命,應嚴格控制蒸汽溫度的上限。

  如果存在爐膛高度設計偏低,火  中心偏后、受熱面偏大、受熱面選材裕度不夠或錯用材料、不動力工況差、蒸汽質量流速偏低和受熱面結構不合理等因素,都會造成受熱面超溫或存在較大的熱偏差及局部超溫;在制造、安裝和檢修中,如果出現管內異物堵塞而造成工質流動不暢、斷路、短路等情況,會導致受熱面的超溫;運行中如果出現燃燒控制不當、火焰后移、爐膛出口煙溫高或爐內熱負荷偏差大,燃燒不完全引起煙道二次燃燒,減溫水投停不當、管內結垢等情況,也會造成受熱面過熱。

  如某電廠1號機組電負荷150MW(滿負荷200MW)鍋爐燃燒穩定,但爐膛壓力突然由-20Pa增大至150Pa,主汽壓由13.5MPa降至13.1MPa,蒸汽流量略有下降,給水流量略有增大,司爐及時調整燃燒,維護爐膛壓力在0~-20Pa。助手檢查爐本體,發現對流過熱器有明顯響聲,確證過熱器泄漏,作停爐處理少發電量1240萬kWh。經查是右邊第31排最外圈,距下端約半米處爆管,裂口95mm臨時切掉加堵。該爐過熱器上次爆管時管子全部有過燒現象,加之燃煤按發份低(10%),含碳量高,燃燒時間長,火焰中心上移;1號爐負荷低,蒸汽流量只有400多噸,對管子冷卻效果不好。綜上所述過熱器因過熱爆管。

  4.焊接質量

  鍋爐本體是由焊接組裝起來的,每個受熱面的每一根管子都有多個焊口,一臺大型鍋爐整個受熱面焊口數量多的達幾萬個。而受熱面又是承受高溫高壓的設備,焊接缺陷主要有裂紋、未焊透、未熔合、咬邊、夾渣、氣孔等,這些缺陷存在于受熱面金屬基體中,使基體被割裂,產生應力集中現象。在介質內壓作用下微裂紋的尖端、未焊透、未熔合、咬邊、夾渣、氣孔等缺陷處的高應力逐漸使基桿開裂并發展成宏觀裂紋,最終貫穿受熱面管壁導致爆漏事故。因此,焊接質量的好壞對鍋爐安全經濟運行有著重大的影響。焊接缺陷的產生原因很多,它與結構應力、坡口形式、母材、焊接材料、焊接參數、熱處理工藝和焊工技術水平等有關。

  (二)防止“四管”爆漏的管理和技術措施

  為減少和防止鍋爐“四管”爆漏,應堅持設備的全過程管理,在鍋爐類型、設計、制造、安裝、運行和檢修等各方面加強質量控制。根據鍋爐實際的煤質情況對鍋爐進行選型,設計中應選擇合理的煙速和受熱面結構,避免結渣積灰、形成煙氣走廊和水動力偏差較大等不合理工況,選擇合適的爐膛熱負荷和爐膛高度,這樣可以使鍋爐運行后磨損、過熱和腐蝕情況較輕,為運行中避免鍋爐“四管”爆漏創造良好的條件。在運行和檢修過程中,要從管理和技術兩方面抓好以下幾項工作。

  1.加強制度管理

  為了使鍋爐“四管”爆漏次數減少,電廠應建立健全鍋爐防磨防爆制度。加強對鍋爐壓力容器安全檢察、金屬監督、化學監督、熱工監督管理方面的工作,把部、網局和省局制定的一系列導則、規程、制度和管理辦法,真正落實到設備管理的實處,有效地開展鍋爐“四管”爆漏預防工作,使爆漏故障切實得以減少。

  要固定鍋爐防磨防爆檢查人員,在鍋爐大修、小修和臨修中,負責對受熱面磨損、管外腐蝕、脹粗和撕裂等情況做定期、有計劃的檢查。

  化學監督體系應保證減少或減緩管子內部腐蝕、結垢造成的爆漏。嚴格貫徹執行電力部《電站鍋爐水、汽監督規程》,著重保證進入鍋爐的給水品質及鍋爐運行中汽、水蒸汽品質合格;防止凝汽器銅管腐蝕泄漏,在發生泄漏時應及時查漏、堵漏;水冷壁結垢量超標時,要及時進行鍋爐酸洗;對停備用的鍋爐設備采取適當的防腐保護等。

  金屬監督體系在材料、焊口檢驗等方面開展防磨防爆工作,保證檢修過程中不發生錯用鋼材等問題,對產生脹粗、變形和有可能發生組織變化的管材做出鑒定和處理意見,對爆管管材進行金相檢驗,掌握鍋爐“四管”金屬長期運行中的性能規律,發現和消除金屬事故的隱患。熱工監督體系應定期校驗金屬,監督相關的熱工表計和保護裝置,給運行人員提供可靠的監測數據,同時對檢修焊口做好無損探傷檢驗,把好焊接質量控制關。

  對鍋爐在設計上和運行中存在的技術問題,要組織專門的技術人員攻關來解決,必要時應協同有關的單位開展相應的試驗研究工作,充分發揮科技人員的積極性,解決生產中的技術難題。

  2.加強運行管理

  加強運行人員的培訓考核,做到無證不準上崗,200MW及以上機組的機組操作員,須經模擬機培訓并考試合格方可上崗。嚴格按運行規程的規定操作,認真執行有關安全規程和制度。鍋爐啟動和停運過程中,應嚴格按啟停曲線進行操作,控制鍋爐參數和受熱面管壁溫度在允許范圍內,并嚴密監視及時調整,防止鍋爐各參數大起大落或嚴重超限,同時注意汽包、各聯箱和水冷壁膨脹是否正常。運行中應嚴密監視鍋爐蒸汽參數、蒸發量及水位,防止超溫超壓、滿水或缺水事故的發生,確保鍋爐正常運行。

  燃料部門要確保燃煤質量,盡可能符合鍋爐設計煤種,為穩定燃燒提供物質基礎。運行人員應了解近鍋爐煤質情況,及時做好鍋爐燃燒調整,保證較佳的過量空氣系數和減少漏風,以防管子磨損;合理配風和防止爐內氣流偏斜,注意控制煤粉細度,避免在水冷壁附近形成還原性氣體和結渣,造成水冷壁管外腐蝕;控制過量空氣系數的升高和爐膛出口煙溫的長高,降低爐膛出口扭轉殘余和煙溫偏差,減少熱偏差,嚴格控制過熱器和再熱器的壁溫,以避免過熱和再熱器的管外腐蝕;防止爐內火焰偏斜、水冷壁結渣、爐膛出口溫度偏高、過熱器和再熱器的積灰,以避免過熱器和再熱器金屬發生過熱。

  加強吹灰器管理,鍋爐結渣時,應及時進行吹灰和清除,防止受熱面的結灰結渣,特別要防止形成大渣掉落砸壞冷灰斗水冷壁管。要注意防止吹灰器漏水、漏氣和吹壞受熱面管子。

  運行人員應認真監盤和巡回檢查,及時發現受熱面的爆漏,并及時采取相關措施,查明爆漏部位,對于可能危及人身安全或將造成其他設備、容器、管道嚴重損壞的爆漏事故,應實行緊急停護。受熱面爆漏發生后,為防止事故擴大,沖刷損壞其他管子造成處理難度增大和留下隱患,電網調度在可能的情況下應盡量讓電廠及早停爐處理。鍋爐滅火保護裝置要投入,當鍋爐發生滅火時,嚴禁用爆燃法恢復燃燒,以免造成爐壁撕裂。

  做好鍋爐“四管”爆漏事故分析工作,對鍋爐“四管”爆漏事故要如實反映爆漏前的運行工況及發生事故時的處置,以便吸取教訓,采取相應的改進措施。

  目前廠普遍存在煤種偏離設計煤種而且變化較大的情況,燃煤灰分大、石子多、熱值低,使受熱面磨損等問題加重,這也是造成受熱面爆漏次數多的原因之一,電廠管理部門要抓好煤質調配問題。

  3.加強檢修管理

  檢修要始終把質量放在第一位,應貫徹執行《發電廠檢修規程》、《發電廠金屬監督規程》、《鍋爐壓力容器監察規程》、《鍋爐檢驗規程》等規程,并加強受熱面檢查、處理、更新和改進,把防止鍋爐承壓部件爆破泄漏的各項措施落實到設計、制造、安裝、檢修和運行工作中,要把責任落實到人,并做好技術檔案管理工作。

  加強鍋爐防磨防爆專業組的工作,防磨防爆檢查人員要在定期檢驗中全面發現設備存在的問題并及時處理,積累掌握磨損規律和煤質變化的影響,及時采取防磨措施,積極而慎重地采肜新材料、新技術,如各種耐高溫鋼材、耐磨鑄件、耐磨涂料、耐磨陶瓷等,采新的防磨技術、焊接檢驗技術和吹灰技術。在檢驗中應檢查并處理膨脹和機械因素可能引起承壓部件爆漏的缺陷。對導汽管、下降管等爐外管道、彎頭聯箱堵頭要加強定期檢查,發現缺陷(表面裂紋、沖刷減薄或材質問題),應及進更換、對汽包和集中下降管焊口、聯箱要定期檢驗,對主蒸汽管道、再熱蒸汽管道,要堅持對彎頭、閥門、三通以及管道焊縫和支吊架的定期檢查,發現異常要及時處理,對管壁厚度不足的要安排盡快更換;對運行超支(20萬h的高壓高溫主蒸汽管道,在計劃檢修中要做全面細致的檢查(如復膜金相測硬度,測厚度等),發現問題及時處理,并要根據情況及早做好更換管道的準備工作;對中壓蒸汽管道要定期進行石墨化檢驗,發現問題,及早處理;對直流爐蒸發段、高溫段過熱器、再熱器出口導汽管應完善管壁溫度測點,以便監視各導汽管間的溫度偏差,防止超溫爆管。

  發生受熱面爆漏后,在搶修和臨修中一般不得對爆漏部位采用補焊手段處理,必須更換爆漏管段,并注意檢查周圍受熱面狀況。在必須采取堵管處理時,需經負責人同意,并在下次檢修中予以恢復。受熱面管子在檢修中更換后,應對檢修焊口進行100%無損探傷檢驗,并做額定壓力水壓試驗;應定期進行割管檢查,對高溫過熱器、再熱器管子做金相檢驗,對爐膛熱負荷最高區域鍋爐受熱面管子,在檢查和核算后如不能滿足有關標準,應予更換。

  加強焊工管理及焊接工藝質量的檢驗評定。為減少焊縫泄漏事故,適應大機組鋼種多而雜,焊接要求高的現狀,要加強焊工的培訓和考核工作。對鍋爐壓力容器焊接的焊工,應經考試合格持證施焊,實際施焊位置、管種、尺寸應和合格證所規定準許施焊項目相一致;加強金屬監督,防止錯用鋼材及焊接材料;要特別注意合金鋼、異種鋼的焊接,注重焊接準備、焊接、熱處理、焊后檢驗各個環節;堅持焊接責任制和焊接部位、管徑與合格證合格項目一致的制度;積極采用新的焊接工藝和技術。

  對進口鍋爐和國產鍋爐在安裝前要按規定和要求,進行安全性能檢驗,特別是對有關焊口要全面進行檢驗。

    檢修中經常會遇到質量與工期的矛盾問題,有時為了趕進度,往往忽視了焊接和檢驗等環節的質量控制,造成機組啟動后的頻繁泄漏。應根據工作量、工作性質的情況,在開工前做好各項準備,避免在后期趕工時疲勞作戰,在工期與質量發生矛盾時,應以質量為重,這樣才能保證鍋爐設備長期可靠運行。

  二、鍋爐滅火放炮及其反事故措施

  (一)鍋爐滅火放炮的發生

  鍋爐滅火放炮是指鍋爐滅火后,爐膛中積存的可燃混合物瞬間爆燃,使爐內壓力突然升高,超過了爐墻設計承受能力,而造成水冷壁、剛性梁及爐頂、爐墻破壞的現象。鍋爐滅火放炮嚴重影響電廠的安全、經濟運行,進而造成巨大的經濟損失。

  鍋爐滅火放炮要有三個條件:一是有燃料和助燃空氣的積存;二是燃料和空氣的混合物達到了爆燃的濃度(混合比);三是有足夠的點火能源。在鍋爐滅火時,整個爐膛的熱容量很大,具備爆炸的點火能源條件,因此,滅火后應迅速切斷燃料供給,降低爐膛內煤粉濃度即停粉通風成為控制鍋爐滅火放炮發生的主要措施。要從根本上防止鍋爐滅火放炮,必須避免和減少鍋爐滅火,在鍋爐滅火后快速停止向爐內供應燃料并對鍋爐進行通風抽粉,鍋爐停運過程中須檢查和防止煤粉和燃油漏入爐膛,在重新點火前必須重新通風抽粉。

  (二)防止鍋爐滅火放炮的管理和技術措施

  1.加強運行管理

  要提高運行人員對鍋爐滅火放炮事故破壞性的認識,在運行管理方面要采取積極有效的措施,制度和檢查防止滅火放炮安全運行措施,嚴格遵守運行操作規章制度,加強責任制,提高責任感,加強對運行人員的培訓,定期進行反事故演習,防止誤判斷、誤操作。運行人員要認真監盤,克服僥幸心理,一旦發生鍋爐滅火,要立即停止燃料供給;要按規程操作程序處理,嚴禁采用關小風門,繼續供應燃料以爆燃法恢復著火燃燒;更不允許廠和車間領導對采用爆燃法以求僥幸避免故障或事故的錯誤作法采取默認態度。正確處理少發電和保設備的關系,以保設備為原則;正確地處理節約點和油和防止鍋爐滅火放炮的關系,要以防止滅火放炮為準繩;加強煤場管理,完善混煤設施,并針對煤質變化,雨天煤溫以及低負荷運行等情況,及時采取相應的措施,加強監視調整,防止發生鍋爐滅火。鍋爐發生滅火后,應立即切斷向爐內供應燃料,調整負壓,對爐膛的所有煙道以大于25%的額定風量進行通風吹掃,燃煤鍋爐吹掃時間不少于5min。查出滅火原因,采取針對措施后重新點火接負荷。在鍋爐滅火后不按運行規程處理,通負吹掃時間和風量不符合要求或不吹掃,立即投油,甚至投粉,利用爐膛熄火瞬間余熱用爆燃法強行點火,會造成爐膛爆炸事故。如某廠3號爐(410t/h)滅火后,未按規程吹掃5min以上,爐內有聚集煤粉,就投油點火,發生爐膛爆炸,致使前水冷壁撕開,1號、2號燃燒器上部分別撕開長20m、寬200mm和長6m、寬30~50mm的裂縫。又如某電廠1號爐兩次滅火,均未停排粉機,而是采用爆燃法繼續向爐內送粉、送油、使大量的煤粉、油滴帶入尾部煙道,一周后發生爐膛和尾部煙道爆炸。

  2.完善滅火保護裝置

  運行中的鍋爐必須裝設滅火裝置,滅火保護包括爐膛燃燒工況監視,滅火警報,燃燒不穩投油,爐膛正、負壓保護,自動切斷燃料,自動吹掃,自動點火等功能。其中燃燒不投油助燃是防止滅火很重要的措施。滅火保護裝置能在鍋爐滅火后自動按程序快速切燃料供給,并對爐逍和煙道、煤粉管道、燃油管道通風吹掃,防止可燃物在管道和爐內積存,也能在重新點火前自動支爐膛進行吹掃。運行時鍋爐滅火保護裝置必須投入,必須退出滅火保護裝置或連鎖裝置時應經總工程師批準,并事先做好安全措施。

  3.加強設備管理和維護

  要加強對鍋爐設備的管理,搞好設備維修,及時消除缺陷,預防鍋爐滅火放炮。爐膛嚴重漏風、給粉機下粉不勻和煤粉自流、一次風流動不暢、送風不正常脈動、堵煤和熱控設備失靈等都易造成鍋爐滅火放炮。因此,除按計劃實行檢修做到修必修好外,還應根據設備健康狀況、使用周期以及新設備質量問題多的情況,加強維修,發現缺陷及時組織消除。還要重視和加強熱工工作,保證熱工儀表正常工作、保護給粉電源和備用電源的正常使用和可靠性,以利安全生產。

  三、制粉系統和煤塵爆炸及基反事故措施

  (一)制粉系統和煤塵爆炸的發生

  引起煤塵爆炸有三方面的因素,燃料和助燃空氣的積存;燃料和空氣的混合物達到了爆燃的濃度(混合比)、有足夠的點火能源。避免三因素的合可以避免煤塵爆炸。電廠鍋爐制粉系統運行時,空氣煤塵混合物的濃度在爆炸濃度范圍之內,點火源可以是積粉自燃,也可以民金屬撞擊的結果。以下是制粉系統或煤塵爆炸的案例。

  某電廠3號爐(670t/h)2號磨煤機,32號給煤機銷子斷,此給煤機因檢修而停用。給煤機銷子換好后,啟動運行時一聲巨響發生爆炸,所有也爆門(21個)全部爆破,排粉機出口風門被打壞掉下,將排粉機葉輪打壞。事故原因是由于磨煤機停運前,未將制粉系統中的煤粉充分清理干凈,煤粉自燃,啟動時引起制粉系統爆炸。

  某電廠2號爐停爐小修,停爐后轉動給粉機將煤粉倉放空,但未再檢查和清掃積粉,結束小修后點火啟動。在啟動1、2號磨煤機向甲煤粉倉進粉過程中未發現異常,但在第二天啟動4號磨煤機向乙煤粉倉進粉時(當時粉倉溫度計指示50℃),9min后一聲巨響,乙煤粉倉爆炸,溫度升高到150℃,倉頂一部分混凝土預制板被掀開,煤粉倉防爆門膜板從邊腐蝕處撕開(咬口處爆開),一名輸煤值班工被粉倉頂部噴出的火焰和紅粉煤燒傷致死。事故直接原因:煤粉倉內壁、柵欄及角落處有少量積粉,檢修期間發生自燃,排粉機啟動后,自燃加劇,接著啟動4號磨煤機,粉倉內粉塵達到爆炸濃度,遇到自燃煤粉引起爆炸。

  某電廠輸煤系統6段甲皮帶上積粉自燃,燒毀甲、乙兩條皮帶頭共364m,300kW電動機一臺以及支架、電纜、托輥等棧橋內的一些其他設施,直接經濟損失22萬余元。事故原因是燃用揮發份高達40%~60%極易自燃的煤種,6段甲皮帶一直處于備用狀態,乙皮帶多次上煤著火,高溫粉塵落到備用的甲皮帶上,甲皮帶長時間停用不按規定啟動,也沒有及時清理,導料槽處積粉厚度達10cm,積粉自燃又未能及時發現。棧橋內也沒有布置滅火器,消防系統又因管路凍裂而關閉,因此火警初起時因沒有消防能力而擴大成災。事故后又發現,所用的皮帶是易燃的。

  (二)防止制粉系統和煤塵爆炸的管理和技術措施

  1.加強運行管理

  運行時控制制粉系統出口濕度在規定的范圍之內和防止煤粉沉積,是避免制粉系統爆炸的主要措施。例如:根據煤種控制磨煤機出口溫度。制粉系統停運后要充分抽粉;執行定期降粉制度和停爐前煤粉倉燒空制度。制粉系統發生異常時,要按照運行規程進行處理,嚴禁違章指揮,冒險蠻干。

  2.設備檢修管理

  為避免發電廠發生制粉系統和輸煤系統煤塵爆炸事故,設備設計和施工時,要盡量減少制粉系統的水平直管段,保證煤粉倉的嚴密性,內壁光滑,無積粉死角,防爆設施要符合規定;要解決熱風道與制粉系統連接部位以及排粉風機出入口風箱的強度問題;在設備方面要消除制粉系統和輸煤系統的粉塵泄漏點、降低粉塵濃度;大量放粉或清理煤粉時,應杜絕明火,防止煤塵爆炸。另外,要做好防爆和消防工作,對防爆門動作后噴出的火焰可能危及人身安全、損壞設備、燒壞電纜的,要改變動作方向或采取其他隔離措施;煤粉倉、制粉系統和輸煤系統附近應有消防設施,備有專用的滅火器材,并隨時保持完好狀態。

  四、壓力容器爆破及其反事故措施

  GB150-89《鋼制壓力容器》上規定:設計絕對壓力高于0.1MPa或真容度高于0.02MPa的容器稱壓力容器。勞動人事部《壓力容器安全技術監察規程》作了更具體的規定,即同時具備下列條件的容器稱為壓力容器,否則屬于常壓容器:

  提高工作壓力PW≥0.1MPa(不包括液體靜壓力);

  內直徑(非圓形截面指斷面最大尺寸)大于等于0.1m,容積V≥25L;

  介質為氣體、液化氣體,最高工作溫度不低于標準沸點(指一個大氣壓下的沸點)的液體。

  (一)電廠壓力容器爆破的發生

  燃煤電廠中的壓力容器很多,如除氧器,疏水擴容器,連排、定排擴容器,高壓加熱器,低壓加熱器等。壓力容器在使用中或試壓時發生破裂,使壓力瞬時降至大氣壓力的事故,稱為爆友事故。燃煤電廠壓力容器爆破事故主要發生在除氧器,疏水擴容器,連排、定排擴容器。這些容器發生事故不僅會造成經濟和財產的巨大損失,甚至會造成人員的傷亡。

  因為發電廠熱力系統中壓力容器不僅有一定壓力而且有較高的溫度,且介質為飽和水和飽和汽,它們具有很大的內能,一旦發生爆炸其破壞力遠比空氣為介質的壓力容器嚴重。例如同樣容器為1m3,壓力為1MPa的壓力容器,爆破時,盛飽和水的比盛空氣的壓力容器破壞力大近29倍,比盛20℃常溫水的容器約大460我倍,因此,熱力系統壓力容器爆炸是災難性的。如某電廠發生7號機除氧器爆破,爆破時該機胡帶滿負荷200MW,除氧水箱儲水130多噸。除氧器爆破后,水箱炸成三段,除氧頭裂開倒下,并使除氧器上方的輸煤皮帶層樓板、除氧器樓層板,以及下方的單元控制室板與樓板,一齊塌落到4.2m電纜夾層樓板上,并引起發電機封閉母線短路起火燒斷,勵磁側密封瓦冒煙,主變壓器低壓套管爆炸,絕緣油溢出起火,造成9人死亡,5人受傷,直接經濟損失估計為500萬元。事故的主要原因是夜班值班人員不按規程要求保持氧器正常水位,而在交接班時,運行人員進行了一系列的錯誤操作(向除氧器補充大量低溫水并將二段抽汽門打開,恢復水位后又未關二段抽汽門)使除氧器壓力迅速超壓到設計壓力以上。

  連排、定排和疏水擴容器設計壓力都比較低,但在運行時操作不當,壓力有可能大大超過設計壓力而造成爆炸事故。例如某廠一臺定排擴容器設計工作壓力0.145MPa,但在一臺鍋爐事故放水時,定排擴容器壓力達0.632MPa。又如某電廠一臺鍋爐本體疏水擴容器在運行中發生爆炸,該擴容器設計壓力0.145MPa,設計時僅考慮一臺鍋爐啟動時疏水量,一般不考慮過熱器本體疏水量,而本次事故中運行人員為改善爐水品質,同時開啟2臺過熱器疏水,使近于主蒸汽參數的過熱蒸汽進入擴容器造成嚴重超壓。同時擴容器采用無折邊封頭,錐體頂角90℃超過設計規范,封頭和筒體焊接錯邊、嚴重未焊透等使之強度更弱。

  汽機房里的疏水擴容器,當管道暖管到后期,蒸汽參數接近新蒸汽,如不及時關掉管道疏水,同樣會造成疏水擴容器嚴重超壓。

  不少高壓加熱器水側無安全閥,甚至個別汽側也無安全閥,早期高壓加熱器壁厚未達到設計值,而且制造質量差,如筒體焊縫無坡口,有嚴重夾渣、氣孔、未焊透等焊接缺陷。某廠高壓加熱器在運行中U型管破裂,大量高壓給水沖刷汽側,使汽側筒體嚴重超壓爆炸。同樣,當高壓加熱器在停動時,因加熱蒸汽閥關閉不嚴高溫蒸汽漏入汽側,因水側給水不流動致使U型管內給水受熱汽化、升壓頂開水室發生水側爆炸。此外,高壓加熱器檢修時,雖然水側已放水,但存放在U型管中給水(溫度一般遠高于100℃)仍會不斷蒸發使水室充壓,因此,當打開環形四合塊密封板時,蒸汽沖擊燙傷檢修人員的事故屢有發生。

  (二)防止壓力容器爆破的管理和技術措施

  為避免壓力容器爆破事故,應貫徹執行《壓力容器安全技術監察規程》和《壓力式除氧器安全技術規定》,并在設備系統、運行和檢修等方面加強管理。

  1.加強設備系統管理

  認真做好使用壓力容器的治理整頓工作和檢驗登記工作;檢查、整頓進入除氧器、擴容器的高壓汽源,采取措施消除超壓的可能;核定除氧器和其他壓力容器安全閥的總排放能力,應能地可靠地可能出現的最大進汽量的需要;單元制的給水系統,除氧器上應配備不少于兩只全啟式安全閥,推廣滑壓運行,逐步取消二段抽汽進入除氧器;在材質上限期報廢A3F、16Mn鋼制造的除氧器,推廣使用20G、20R鋼制造的除氧器;采取措施完善除氧器的自動調壓和報警裝置;取消無折邊封頭;高加水側、汽側按電力部《高壓加熱器維護導則》規定增加安全閥。制氫站應采用性能可靠的壓力調整器,并加裝液位差越限聯鎖保護裝置和氫側氫氣純度表或氧量表,防止制氫設備系統爆炸。

  2.加強運行管理

  在運行方面應嚴格執行運行規程,對除氧器兩段抽汽之間的切換,必須作出明確規定,并在運行中嚴格貫徹執行;對各種壓力容器安全閥進行定期校驗和排放試驗;運行中嚴格按規程規定開啟疏水和事故放水,防止擴容器超壓爆炸;使用中的各種氣瓶嚴禁改變涂色,并嚴格管理,嚴防錯裝、錯用造成爆炸事故等。

  3.加強檢修管理

  對除氧器的焊縫要進行檢查、補焊或改造加強;檢修中如必須在除氧器筒壁上開入孔時,要事先制訂技術工藝措施,履行報批手續,經鍋爐監察工程師審定總工程師批準后,嚴格按工藝措施開孔和恢復焊接;對壓力容器做好定期檢查工作,按規定進行定期檢查和水壓試驗等,對焊縫和結構方面的缺陷,應及時進行修補。高加檢修時必須采取安全措施,使水側疏水完全放完,壓力降到零,汽側溫度降到飽和溫度以下。


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