鍋爐爐膛爆炸是發生在鍋爐爐膛及煙道中的爆燃現象,屬化學性爆炸。常發生在燃氣、燃油及燃煤粉的鍋爐爐膛中。在發達國家,爐膛爆炸是最常見的鍋爐重大事故。在我國,隨著環保要求的提高和燃氣、燃油鍋爐的增多,爐膛爆炸事故在鍋爐事故中的比例也在增加。爐膛爆炸常造成人員傷亡和重大經濟損失,因而值得充分關注。
一、 爐膛爆炸的產生
鍋爐爐膛是鍋爐燃料燃燒的場所,在鍋爐正常運行時,爐膛內充滿火焰,燃料在連續、穩定地燃燒,此時一般不會發生“爆燃”即爐膛爆炸。實踐表明,爐膛爆炸通常發生在鍋爐點火期間及運行中爐膛滅火期間。
(一) 產生條件
1.無火爐膛內積存了可燃物(燃氣、燃油或煤粉)與空氣的混合物。
2.混合物中可燃物的濃度在爆炸范圍之內:
輕柴油,爆炸范圍為0.6%~6.5%(油蒸氣在空氣中的體積百分比)。
重油,爆炸范圍為1.2%~6%(油蒸氣在空氣中的體積百分比)。
煙煤煤粉,爆炸下限為35克/立方米(煤粉在空氣中的質量/體積濃度)。
3.有足夠的點火能量。
(二)產生原因
1.在鍋爐點火前,因閥門關閉不嚴或泄漏、操作失誤、一次點火失敗等情況,使燃氣、燃油或煤粉
進入爐膛,而又未對爐膛進行吹掃或吹掃時間不夠,在爐膛內留存有可燃物與空氣的混合物,且濃度達到爆炸范圍,點火即發生爐膛爆炸。
2.在鍋爐運行中,因燃氣、燃油壓力或風壓波動太大,引起脫火或者回火,造成爐膛局部或整個爐膛火焰熄滅,繼續送入燃料時,空氣與燃料形成的燃爆性混合物被加熱或引燃,造成爆炸。
3.由于燃燒設備、控制系統設計制造缺陷或性能不佳,導致鍋爐燃燒不良,在爐膛中未燃盡的可燃物聚積在爐膛、煙道的某些死角部位,與空氣形成燃爆性混合物,被加熱或引燃,造成爆炸。
二、爐膛爆炸的危害
發生爐膛爆炸時,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。對鍋殼鍋爐的金屬爐膛——爐膽,這樣的爆炸壓力不會造成嚴重損害,但與爐膽相連的爐門、煙氣轉向室、煙箱等會被沖開和損壞,并傷害近旁人員。對水管鍋爐的砌筑爐膛,爐膛爆炸可使爐墻塌垮或開裂,鍋爐水冷壁等受壓部件變形移位甚至破裂,圍繞爐膛設置的構架、樓梯、平臺變形或損壞,并常造成人員傷亡。
爐膛爆炸對鍋爐(特別是水管鍋爐)的損害是大范圍的,有時是很嚴重的。不僅需要強迫停爐,而且需要對鍋爐進行較大投入、較長時間的修理維護,造成巨大的經濟損失。
三、爐膛爆炸的預防
1.在鍋爐點火前對鍋爐的燃燒系統進行認真全面的檢查,特別要檢查燃燒器有無漏氣、漏油現象。
2.在鍋爐點火前對爐膛進行充分吹掃,開動引風機給鍋爐通風5分鐘~10分鐘,沒有風機的小型鍋爐可自然通風5分鐘~10分鐘,以清除爐膛及煙道中的可燃物質。
3.點火時,應先送風,之后投入點燃火炬,最后送入燃料,即以火焰等待燃料,而不能先輸入燃料再點火。
4.一次點火失敗,需要重新點燃時,應重新通風吹掃,再按點火步驟進行點燃。
5.在鍋爐運行中發現爐膛熄火,應立即切斷對爐膛的燃料供應。待對爐膛進行通風吹掃后,再行點火。
6.鍋爐正常停爐及緊急停爐,均必須先停止燃料供應,再停鼓風,最后停引風。
7.在鍋爐運行中若發現燃燒不良,應充分重視,分析原因,改進燃燒設備或運行措施,完善燃燒,以防在爐膛及煙道內積存可燃物。
8.為降低爐膛爆炸的危害,在燃氣、燃油及燃煤粉小型水管鍋爐爐膛和煙道的容易爆燃部位,應設置防爆門。
四、控制和聯鎖保護裝置
由于手工點火和人工監控難于保證準確無誤,為防止爐膛爆炸,鍋爐安全技術監察規程規定:“燃氣、燃油鍋爐及燃煤粉鍋爐,應裝設控制和聯鎖保護裝置:點火程序控制裝置;熄火保護裝置;全部引風機斷電時,自動切斷全部送風和燃料供應的聯鎖裝置;全部送風機斷電時,自動切斷全部燃料供應的聯鎖裝置;燃氣、燃油壓力低于規定值時,自動切斷燃氣燃油供應的聯鎖裝置。”
鍋爐運行時,控制和聯鎖保護裝置不得任意停用。聯鎖保護裝置的電源應可靠保證。裝設了聯鎖保護裝置的鍋爐,運行人員仍須對燃燒狀況和儀表附件嚴加監控。