昌暉儀表在本文對(duì)鍋爐爐膛爆炸的原因作分析，提出防止鍋爐爐膛爆炸的措施供相關(guān)運(yùn)行人員參考，文章內(nèi)容也提供了FSSS系統(tǒng)程序的理論基礎(chǔ)和邏輯控制關(guān)系，意在拋磚引玉。

1、鍋爐爐膛爆炸的原因
鍋爐爐膛爆炸在電廠中是一種重大惡性事故，由此引起的損失是巨大的。鍋爐爆炸是一種在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生異常猛烈的爐內(nèi)爆燃過程。爐膛爆炸包括外爆和內(nèi)爆兩種。

①外爆
當(dāng)爐膛壓力過高或過低，超過爐膛結(jié)構(gòu)所能承受的壓力時(shí)，爐膛就產(chǎn)生外爆或內(nèi)爆的惡性事故。在鍋爐的爐膛、煙道和通風(fēng)管道中聚集了一定數(shù)量的可燃混合物，這些混合物同時(shí)被點(diǎn)燃成為爆燃，俗稱“打炮”，嚴(yán)重的爆燃即為爆炸。當(dāng)爐膛爆炸時(shí)，如果爐膛壓力驟增，超過爐膛結(jié)構(gòu)所承受的壓力，使?fàn)t膛向外坍塌，叫爐膛外爆。

在正常情況下，送入爐膛的燃料立即被點(diǎn)燃，燃燒后生成的煙氣也隨時(shí)排出，爐膛和煙道內(nèi)沒有可燃混合物積存，因而就不會(huì)發(fā)生爆炸。但如果運(yùn)行人員操作不當(dāng)，設(shè)備或控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，或者設(shè)備和控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障等，就有可能發(fā)生爆炸。

從理論上分析，只有同時(shí)具備下列三個(gè)條件才有可能發(fā)生爆炸：
a、有燃料和助燃空氣的積存。
b、燃料和空氣的混合物達(dá)到了爆炸的濃度。
c、有足夠的點(diǎn)火能源。

上述三者必須同時(shí)存在，缺一不可。當(dāng)這三個(gè)條件中有一個(gè)不存在時(shí)，就不會(huì)發(fā)生爆炸。在鍋爐工作時(shí)不可能沒有燃料和空氣的混合物，也不可能沒有點(diǎn)火能源，因此防止爆炸主要是設(shè)法防止可燃混合物積存在爐膛和煙道中。

②內(nèi)爆
當(dāng)爐膛壓力過低，其下降幅值超過爐墻結(jié)構(gòu)所能承受的壓力時(shí)，爐墻就會(huì)向內(nèi)坍塌，這種現(xiàn)象稱為爐膛內(nèi)爆。

引起爐膛內(nèi)爆的原因大致有以下兩個(gè)方面：
a、引風(fēng)量大于送風(fēng)量，造成介質(zhì)質(zhì)量的減少。例如，引風(fēng)機(jī)產(chǎn)生較大負(fù)壓頭，使引風(fēng)量大于送風(fēng)量控制系統(tǒng)誤動(dòng)作或運(yùn)行人員操作失誤，打開運(yùn)行著的引風(fēng)機(jī)擋板，同時(shí)關(guān)閉送風(fēng)機(jī)擋板等。
b、爐膛瞬間“火焰消失”或“滅火”，引起爐膛溫度下降。上述兩方面的原因都能造成負(fù)壓過大，當(dāng)超過鍋爐結(jié)構(gòu)能承受的限度時(shí)，便發(fā)生爐膛內(nèi)爆。

2、防止鍋爐爐膛爆炸的措施
A、防止?fàn)t膛爆炸的原則性措施
防止可燃混合物積存，就可防止?fàn)t膛爆炸。經(jīng)驗(yàn)證明，大多數(shù)爐膛爆炸發(fā)生在生火和暖爐期間，在低負(fù)荷運(yùn)行或在停爐熄火過程中也發(fā)生過，對(duì)于不同的運(yùn)行情況要采用不同的防止方法。從原則上來看，只要做到下面幾點(diǎn)就可以防止爆炸：
①在總?cè)剂吓c空氣混合物進(jìn)口處有足夠的點(diǎn)火能源，點(diǎn)火器的火焰要穩(wěn)定，具有一定的能量而且位置恰當(dāng)，能把總?cè)剂宵c(diǎn)燃。
②當(dāng)有未點(diǎn)燃的燃料進(jìn)入爐膛時(shí)，持續(xù)的時(shí)間應(yīng)盡可能縮短，使積存的可燃混合物容積只占爐膛容積的極小部分。
③對(duì)于已進(jìn)入爐膛的可燃混合物應(yīng)盡快沖淡，使之超出可燃范圍，并不斷地把它吹掃出去。
④當(dāng)送入的燃料只有部分燃燒時(shí)，應(yīng)繼續(xù)沖淡，使之成為不可燃混合物。
 
B、生火前的吹掃(見圖)


 
生火暖爐期間的爐膛是冷的，這時(shí)還沒有預(yù)熱空氣，這期間要啟動(dòng)的設(shè)備和進(jìn)行的操作很多，很容易發(fā)生誤操作。點(diǎn)火器的火焰是爐膛的第一個(gè)火焰，在點(diǎn)燃點(diǎn)火器之前應(yīng)保證爐膛與煙道內(nèi)沒有積存的可燃混合物。因此生火的第一步工作就是用空氣吹掃爐膛與煙道，將任何積聚的燃料吹掃出去，同時(shí)還要防止燃料流入爐膛和煙道，為能達(dá)到吹掃目的，吹掃時(shí)要有一定的換氣量和一定的空氣流量，一般要求換氣量不少于爐膛容量的4倍空氣量，而空氣流量應(yīng)不小于額定負(fù)荷時(shí)空氣流量的25%，以免被吹掃的燃料又沉積下來。

過去的生火吹掃操作是這樣的，首先打開各燃燒器的調(diào)風(fēng)門，用額定風(fēng)量的25%進(jìn)行吹掃，吹掃完畢后，除了要點(diǎn)燃的燃燒器外，所有的調(diào)風(fēng)門均關(guān)閉。這種吹掃方式的缺點(diǎn)是當(dāng)主燃燒器送入的燃料未能點(diǎn)燃時(shí)，可能積存在爐膛中。近來改用所謂“調(diào)風(fēng)門開啟”的點(diǎn)火方式，在吹掃時(shí)所有燃燒器的調(diào)風(fēng)門打開，保持不少于25%的空氣流量，在點(diǎn)火暖爐期間所有調(diào)風(fēng)門仍開啟，仍保持25%的空氣流量，工作中燃燒器的空氣流量至少為理論空氣量，暖爐期間的燃料一般不超過額定燃料量的10%，而空氣量則不小于25%，即使送入的燃料未被點(diǎn)燃，也將被沖淡成為不可燃的混合物，因而避免爆炸。

點(diǎn)火暖爐期間所用的燃燒器的數(shù)目應(yīng)盡可能少些，每只燃燒器的燃燒率不應(yīng)太低，這樣使火焰穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)化，也可減少誤操作，但為了使?fàn)t膛均勻加熱，也應(yīng)有足夠的燃燒器在工作，使整個(gè)爐膛截而能充滿火焰。點(diǎn)火時(shí)最危險(xiǎn)的情況是點(diǎn)火器已點(diǎn)著，但能量過小，不足以把主燃燒器點(diǎn)燃，這時(shí)火焰檢測(cè)器認(rèn)為是有火焰的(點(diǎn)火器火焰)，而實(shí)際上主燃燒器并未點(diǎn)燃。一個(gè)能量不大的點(diǎn)火器也可能點(diǎn)燃主燃燒器，但點(diǎn)火遲延時(shí)間過長(zhǎng)，在這期間送入的燃料未點(diǎn)燃而積存在爐膛中，待主燃燒器點(diǎn)燃后又會(huì)把積存的燃料一起點(diǎn)燃，產(chǎn)生爆炸。可見點(diǎn)火器的能量和位置應(yīng)特別注意，盡可能縮短主燃燒器的點(diǎn)火時(shí)間。一般認(rèn)為如在10s內(nèi)未能點(diǎn)燃就應(yīng)切斷燃料，重新吹掃，然后再重新點(diǎn)火。

燃燒煤粉的鍋爐，點(diǎn)火初期常有壓力跳動(dòng)，這種壓力跳動(dòng)實(shí)際上是小能量的爆炸。實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)，爐膛壓力跳動(dòng)同送入磨煤機(jī)的煤量有關(guān)，增大磨煤機(jī)的給煤量將使?fàn)t膛點(diǎn)火時(shí)的放熱量增大，短時(shí)間內(nèi)爐膛壓力升高，增大磨煤機(jī)的空氣量將使?fàn)t膛介質(zhì)的質(zhì)量增多，也會(huì)有短時(shí)間的壓力升高，因此為了點(diǎn)火工況穩(wěn)定，避免爐膛壓力跳動(dòng)，最初送入主燃燒器的燃料量和空氣量應(yīng)由小逐漸變大，這在燃燒氣體和液體燃料時(shí)是很容易做到的，但對(duì)于燃燒煤粉的鍋爐，由于氣粉混合物的流量過低，會(huì)引起煤粉在煤粉管道中積存，為防止煤粉積存，增加空氣量又會(huì)使煤粉濃度太低，影響著火，因此點(diǎn)火初期，要求在保證一定氣粉混合物濃度和流量的情況下，緩慢地進(jìn)行操作，使給煤量和送風(fēng)量由小逐漸增大。
 
C、滅火保護(hù)
不論在什么情況下，如果燃燒器的火焰熄滅，就應(yīng)立即切端燃料，否則進(jìn)入的燃料將積存在爐膛中，時(shí)間越長(zhǎng)，進(jìn)入的燃料就越多，可能形成嚴(yán)重的爆炸。任一燃燒器的火焰熄滅，就應(yīng)立即切斷該燃燒器的燃料，如全部火焰熄滅，應(yīng)立即切斷全部燃料。此外，還應(yīng)看到在火焰熄滅后只考慮切斷燃料還是不夠的，因?yàn)檫€有其他無(wú)法控制的因素使燃料繼續(xù)進(jìn)入爐膛。例如，在燃料閥門與燃燒器之間有一段管段，燃料切斷后管道中積存的燃料仍繼續(xù)進(jìn)入爐膛。再如，燃料閥門關(guān)閉后仍漏入燃料。另外，如果火焰的熄滅是由于空氣不足引起的，則切斷燃料后空氣仍將繼續(xù)流入，有可能使積存的燃料成為可燃混合物，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使燃料閥與燃燒器之間的管道盡可能短些，但對(duì)于直吹式磨煤系統(tǒng)，管道和磨煤機(jī)內(nèi)存煤的數(shù)量是相當(dāng)大的，一般采用在切斷燃料的同時(shí)，進(jìn)行爐膛吹掃。

主燃料跳閘MFT(Main Fuel Trip)是鍋爐安全保護(hù)的核心內(nèi)容。MFT是一系列邏輯判斷的結(jié)果，這個(gè)結(jié)果最終會(huì)引起停爐，因此是個(gè)很重要的保護(hù)邏輯。錯(cuò)誤的MFT會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，破壞電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，正確快速的MFT會(huì)保障設(shè)備及人員的安全。

引起MFT的條件有以下幾個(gè)方面：全爐膛火焰喪失、爐膛壓力過高、爐膛壓力過低，汽包水位過高、汽包水位過低、全部送風(fēng)機(jī)失去、全部引風(fēng)機(jī)失去、全部循環(huán)泵跳閘、全部給水泵跳閘、失去所有燃料、手動(dòng)停爐。以上條件會(huì)根據(jù)生產(chǎn)鍋爐的廠家不同，或者鍋爐在系統(tǒng)中的不同作用而產(chǎn)生一些差異，總之，由于某些設(shè)備的故障，危及鍋爐的整體運(yùn)行就必須產(chǎn)生MFT信號(hào)，但是有一個(gè)問題需要明確，所有MFT條件都應(yīng)該配有“聯(lián)鎖開關(guān)”，只有在“聯(lián)鎖開關(guān)”"投入的情況下，該條件的發(fā)生才會(huì)引起MFT動(dòng)作，這樣做是為了增加系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性。當(dāng)然了，這些聯(lián)鎖的投入不應(yīng)該是隨意的，應(yīng)該有專門的記錄和批準(zhǔn)，這些是管理方面的工作，可以由系統(tǒng)軟件協(xié)助完成。

MFT動(dòng)作以后，立刻傳到各個(gè)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鍋爐和機(jī)組的全面跳閘，主要有以下一些系統(tǒng)：
①制粉系統(tǒng)，停止給煤機(jī)或者給粉機(jī)是必須的，因?yàn)槔^續(xù)送燃料會(huì)造成爆炸或者加速條件的惡化。
②燃油系統(tǒng)，這個(gè)也是必須的，不能再往爐膛里面噴油了。
③二次風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)系統(tǒng)會(huì)減小故障的惡化，因此要加大風(fēng)量的供應(yīng)，開大擋風(fēng)板。
④汽輪機(jī)系統(tǒng)，信號(hào)送至汽輪機(jī)系統(tǒng)，以便及時(shí)關(guān)閉進(jìn)汽門，防止不符合要求的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，造成更大的事故。

由于某種原因產(chǎn)生MFT后，瞬間很多設(shè)備發(fā)生動(dòng)作，這樣給我們査找事故原因帶來了麻煩，也就是我們需要找出到底誰(shuí)是第一個(gè)動(dòng)作的，誰(shuí)是引起MFT的原因，這就是首出記憶功能。簡(jiǎn)單邏輯框圖如圖所示。


   
D、燃油泄漏試驗(yàn)
在鍋爐點(diǎn)火之前必須進(jìn)行燃油泄漏試驗(yàn)。燃油泄漏試驗(yàn)的目的是檢查油閥及出口管路有無(wú)泄漏現(xiàn)象，防止油系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)燃油泄漏到爐膛引起點(diǎn)火時(shí)爆燃。

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