(一)事故概況
2004年11月17日7時45分,陜西省銅川鑫光鋁業有限公司鑫光鋁業電廠發生鍋爐爐膛爆炸重大事故,直接經濟損失196.88萬元。
事故鍋爐為B&WB-130/3.82-M型發電鍋爐,額定蒸發量130t/h,過熱蒸汽溫度450℃,過熱蒸汽壓力3.82MPa,汽包工作壓力4.2MPa,給水溫度170℃,排煙溫度149℃,設計效率90.46%,正常水位:汽包中心線下100mm為0位。
11月17日7時35分,司爐工劉某監視儀表盤時發現排粉機風壓上升至3.5kPa(正常應為2.2~2.5kPa)燃燒發生波動。于是在盤上投入3號油槍助燃。同時令副司爐檢查排粉機出口擋板。副司爐發現2號角下一次風擋板關閉,自己維修不能開啟,又叫他人共同開啟。約7時38分,爐膛燃燒比較穩定,劉某令將3號油槍撤回,停止助燃。7時40分,鍋爐負壓出現大幅波動,在±150間波動,劉某在盤上投入3號油槍助燃,但燃燒還在惡化,火焰監視還有火焰,主蒸汽壓力下降到3.3MPa,負荷為21MW,并在持續下降。7時42分劉某令助手投入2號油槍助燃,但燃燒仍在惡化。7時45分劉某決定投入1號油槍。在投入1號油槍的同時,聽到一聲巨響,火焰監視無火,汽包水位迅速下降,壓力迅速下降。給水自動來不及解列,1號爐水流量增至最大,汽包水位降至-200mm,立即緊急停爐。
事故造成2號角折煙角膜式水冷壁和左側膜式水冷壁連接焊縫拉脫,左側膜式水冷壁墻后1號水冷壁管與角部扁鋼焊處被撕開,長達700mm,最大款處135mm,左側墻后1號水冷壁管縱向拉開;3號角折煙處后墻與右側膜式水冷壁墻張開;1號、4號角處水冷壁管發生變形;爐膛整體呈現向外凸出變形,鋼架嚴重損壞,多根剛性梁被拉斷,一次風擋板閥門損壞,水冷壁管被撕裂,爐膛四周膜式壁爐墻嚴重變形,管排外凸(圖2-1-50-1~圖2-1-50-3)。
(二)事故原因分析
1.該鍋爐一次風擋板發生誤動關閉后,操作人員未關閉給粉機,造成一次風管積粉,當擋板修好打開時,大量積粉涌入爐膛,一次風跟進,使煙氣含氧量發生劇變,DAS曲線超過量程范圍,形成爐膛爆炸條件。
2.誤判斷、錯操作是引起爐膛爆炸的直接原因。
(1)操作人員知道2號角下一次風調節擋板發生誤動作關閉后,未關閉給粉機,造成風管積粉。
(2)平衡通風系統中爐膛負壓波動是由于鼓、引風量出現不協調所致。鍋爐運行時沒有采取措施調整鼓、引風量以減小爐膛負壓波動,而是盲目地將3號油槍投入運行。
(3)3號油槍投入運行后,爐膛中鼓、引風量出現新的不協調,加劇了爐膛負壓波動。
(4)3號油槍投入運行后沒有改善爐膛負壓負壓波動,又將2號油槍投入運行。
(5)3號和2號油槍分別投入運行后,耗油量突增至1400kg/h,燃油開始和煤粉搶風。由于沒有調風,燃油燃燒不完全,部分煤粉燃燒器出現滅火,煤粉在爐膛內滯留,爐膛負壓波動增大,大量空氣進入爐膛(從DAS曲線上出現煙氣含氧量降到極低,又立即急劇上升超過量程范圍)。
(6)7時40分至7時44分,由于3號和2號油槍分別投入運行后,機組負荷已恢復到24MW,噴油和煤粉搶風,操作人員仍然沒有調風,再次造成部分煤粉燃燒器解列滅火,爐膛溫度降低,爐膛負壓波動較大。大量空氣涌入爐膛,爐膛含氧量劇增,鍋爐負荷開始下降;7時45分,操作人員發現鍋爐負荷下降后,又盲目投入1號油槍,希望抑制負荷降低。但此時爐膛內充滿了未燃燒的煤粉、煤粉干餾出的揮發分、未完全燃燒的油蒸汽等可燃混合物,在溫高(此時3號和2號油槍已投入運行)和氧氣充足的條件下,發生燃爆,造成爐膛爆炸。
3.煤質差,安全管理工作不嚴不細、作業規程不完善是造成事故的間接原因。
(1)煤質差,給粉機幾乎達到最大出力,此時靠增加輸送煤粉量未增加鍋爐負荷幾乎沒有余地,而操作工在沒有調節風量的前提下,希望依靠投油提高負荷,造成大量燃油燃燒不充分。
(2)安全管理工作不嚴不細
2號角下一次風調節閥門已損壞數月,曾用鐵絲捆綁,但無事故隱患記錄,班組巡檢也未發現和記錄。
(3)作業規程不完善
該廠鍋爐運行技術Q/TLDI-2103-2004缺少爐膛負壓如何調整,包括向一個方向波動和左右方向波動;缺少風量如何調整,包括一次風、二次風及引風機風量;缺少鍋爐定期檢驗及定期檢驗的種類和間隔。
4.爐膛上方兩側墻防爆門在爆炸時未能起跳卸壓,也是造成爐膛結構損壞的原因之一。
(三)預防同類事故的措施
1.完善安全管理體系,嚴格執行安全操作規程。針對運行中容易出現的問題,提出有效的防范處理措施,制定應急預案,進行演練,嚴格執行。
2.嚴格持證上崗制度,上崗人員的操作水平必須能夠滿足崗位需求,保證規范化操作的實現。
3.針對燃煤的實際情況,調整燃燒方案。
4.加強鍋爐巡檢,發現事故隱患和問題必須如實記錄、報告和處理。
5.加強檢查一次風系統合爐膛防爆裝置的狀態,即使調整,保證完好有效。