昌暉儀表在本文對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運行人員參考，文章內(nèi)容也提供了FSSS系統(tǒng)程序的理論基礎和邏輯控制關系，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
當爐膛壓力過高或過低，超過爐膛結構所能承受的壓力時，爐膛就產(chǎn)生外爆或內(nèi)爆的惡性事故。在鍋爐的爐膛、煙道和通風管道中聚集了一定數(shù)量的可燃混合物，這些混合物同時被點燃成為爆燃，俗稱“打炮”，嚴重的爆燃即為爆炸。當爐膛爆炸時，如果爐膛壓力驟增，超過爐膛結構所承受的壓力，使爐膛向外坍塌，叫爐膛外爆。

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

從理論上分析，只有同時具備下列三個條件才有可能發(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到了爆炸的濃度。
c、有足夠的點火能源。

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

②內(nèi)爆
當爐膛壓力過低，其下降幅值超過爐墻結構所能承受的壓力時，爐墻就會向內(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方面：
a、引風量大于送風量，造成介質(zhì)質(zhì)量的減少。例如，引風機產(chǎn)生較大負壓頭，使引風量大于送風量控制系統(tǒng)誤動作或運行人員操作失誤，打開運行著的引風機擋板，同時關閉送風機擋板等。
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壓過大，當超過鍋爐結構能承受的限度時，便發(fā)生爐膛內(nèi)爆。

2、防止鍋爐爐膛爆炸的措施
A、防止爐膛爆炸的原則性措施
防止可燃混合物積存，就可防止爐膛爆炸。經(jīng)驗證明，大多數(shù)爐膛爆炸發(fā)生在生火和暖爐期間，在低負荷運行或在停爐熄火過程中也發(fā)生過，對于不同的運行情況要采用不同的防止方法。從原則上來看，只要做到下面幾點就可以防止爆炸：
①在總燃料與空氣混合物進口處有足夠的點火能源，點火器的火焰要穩(wěn)定，具有一定的能量而且位置恰當，能把總燃料點燃。
②當有未點燃的燃料進入爐膛時，持續(xù)的時間應盡可能縮短，使積存的可燃混合物容積只占爐膛容積的極小部分。
③對于已進入爐膛的可燃混合物應盡快沖淡，使之超出可燃范圍，并不斷地把它吹掃出去。
④當送入的燃料只有部分燃燒時，應繼續(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，這時還沒有預熱空氣，這期間要啟動的設備和進行的操作很多，很容易發(fā)生誤操作。點火器的火焰是爐膛的第一個火焰，在點燃點火器之前應保證爐膛與煙道內(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，同時還要防止燃料流入爐膛和煙道，為能達到吹掃目的，吹掃時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，而空氣流量應不小于額定負荷時空氣流量的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)風門，用額定風量的25%進行吹掃，吹掃完畢后，除了要點燃的燃燒器外，所有的調(diào)風門均關閉。這種吹掃方式的缺點是當主燃燒器送入的燃料未能點燃時，可能積存在爐膛中。近來改用所謂“調(diào)風門開啟”的點火方式，在吹掃時所有燃燒器的調(diào)風門打開，保持不少于25%的空氣流量，在點火暖爐期間所有調(diào)風門仍開啟，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燃，也將被沖淡成為不可燃的混合物，因而避免爆炸。

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

燃燒煤粉的鍋爐，點火初期常有壓力跳動，這種壓力跳動實際上是小能量的爆炸。實測發(fā)現(xiàn)，爐膛壓力跳動同送入磨煤機的煤量有關，增大磨煤機的給煤量將使爐膛點火時的放熱量增大，短時間內(nèi)爐膛壓力升高，增大磨煤機的空氣量將使爐膛介質(zhì)的質(zhì)量增多，也會有短時間的壓力升高，因此為了點火工況穩(wěn)定，避免爐膛壓力跳動，最初送入主燃燒器的燃料量和空氣量應由小逐漸變大，這在燃燒氣體和液體燃料時是很容易做到的，但對于燃燒煤粉的鍋爐，由于氣粉混合物的流量過低，會引起煤粉在煤粉管道中積存，為防止煤粉積存，增加空氣量又會使煤粉濃度太低，影響著火，因此點火初期，要求在保證一定氣粉混合物濃度和流量的情況下，緩慢地進行操作，使給煤量和送風量由小逐漸增大。
 
C、滅火保護
不論在什么情況下，如果燃燒器的火焰熄滅，就應立即切端燃料，否則進入的燃料將積存在爐膛中，時間越長，進入的燃料就越多，可能形成嚴重的爆炸。任一燃燒器的火焰熄滅，就應立即切斷該燃燒器的燃料，如全部火焰熄滅，應立即切斷全部燃料。此外，還應看到在火焰熄滅后只考慮切斷燃料還是不夠的，因為還有其他無法控制的因素使燃料繼續(xù)進入爐膛。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)進入爐膛。再如，燃料閥門關閉后仍漏入燃料。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，因此在設計時應使燃料閥與燃燒器之間的管道盡可能短些，但對于直吹式磨煤系統(tǒng)，管道和磨煤機內(nèi)存煤的數(shù)量是相當大的，一般采用在切斷燃料的同時，進行爐膛吹掃。

主燃料跳閘MFT(Main Fuel Trip)是鍋爐安全保護的核心內(nèi)容。MFT是一系列邏輯判斷的結果，這個結果最終會引起停爐，因此是個很重要的保護邏輯。錯誤的MFT會造成經(jīng)濟損失，破壞電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，正確快速的MFT會保障設備及人員的安全。

引起MFT的條件有以下幾個方面：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、全部送風機失去、全部引風機失去、全部循環(huán)泵跳閘、全部給水泵跳閘、失去所有燃料、手動停爐。以上條件會根據(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，由于某些設備的故障，危及鍋爐的整體運行就必須產(chǎn)生MFT信號，但是有一個問題需要明確，所有MFT條件都應該配有“聯(lián)鎖開關”，只有在“聯(lián)鎖開關”"投入的情況下，該條件的發(fā)生才會引起MFT動作，這樣做是為了增加系統(tǒng)運行的靈活性。當然了，這些聯(lián)鎖的投入不應該是隨意的，應該有專門的記錄和批準，這些是管理方面的工作，可以由系統(tǒng)軟件協(xié)助完成。

MFT動作以后，立刻傳到各個子系統(tǒng)，實現(xiàn)鍋爐和機組的全面跳閘，主要有以下一些系統(tǒng)：
①制粉系統(tǒng)，停止給煤機或者給粉機是必須的，因為繼續(xù)送燃料會造成爆炸或者加速條件的惡化。
②燃油系統(tǒng)，這個也是必須的，不能再往爐膛里面噴油了。
③二次風系統(tǒng)，風系統(tǒng)會減小故障的惡化，因此要加大風量的供應，開大擋風板。
④汽輪機系統(tǒng)，信號送至汽輪機系統(tǒng)，以便及時關閉進汽門，防止不符合要求的蒸汽進入汽輪機，造成更大的事故。

由于某種原因產(chǎn)生MFT后，瞬間很多設備發(fā)生動作，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是第一個動作的，誰是引起MFT的原因，這就是首出記憶功能。簡單邏輯框圖如圖所示。


   
D、燃油泄漏試驗
在鍋爐點火之前必須進行燃油泄漏試驗。燃油泄漏試驗的目的是檢查油閥及出口管路有無泄漏現(xiàn)象，防止油系統(tǒng)停運時燃油泄漏到爐膛引起點火時爆燃。

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