燃气锅炉火灾爆炸危险性分析.doc
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燃气锅炉火灾爆炸危险性分析及其预防措施
随着社会经济的高速发展，锅炉作为生产热能和动力的工艺设备，在现代工业、电力及人民生活中普遍使用，而燃气锅炉以它优质、环保、清洁的特点满足了人们对环境、安全、自动化的要求，所以很多工程已经采用了燃气锅炉作为其加热设备。
但由于各种原因，燃气锅炉爆炸事故的频频发生，它不仅在经济方面造成大量损失，严重的使人们在身心甚至生命都受到威胁。
所以研究燃气锅炉爆炸危险性及其预防措施是十分必要的。
一、燃气锅炉及其应用
1．1燃气锅炉结构简介
燃气锅炉包括燃气燃烧设备和锅炉本体两个系统。
燃气燃烧设备主要指炉膛和燃烧器，也包括其他与燃烧过程有关的设备，它的主要作用是将一定数量的可燃气体和空气通入燃烧设备中，通过可燃气体的燃烧将化学能转变为热能，给锅炉本体提供持续的热能。
锅炉本体就是借助燃烧设备提供的热能将水转化为水蒸汽，使其成为一定数量和质量（压力和湿度）的蒸汽。
整个锅炉生产过程就是将一定数量的可燃气体和相应数量的空气送入炉内燃烧，燃烧所发出的热量传递给水，使水在定压下汽化而形成一定压力和温度的水蒸汽。
1．2燃气锅炉的应用
燃气锅炉作为一种产生热能和动力的工艺设备，广泛地应用于电力、机械、化工、纺织造纸等工业部门及宾馆、居民区采暖供热等方面。
我国北方城市由于需要采暖供热，在用锅炉数量更大。
燃气锅炉已经逐步进入人们生活的周围。
2.燃气锅炉爆炸事故类型及其危害
燃气锅炉运行中出现的事故大致可分为三类：
（1） 特大事故：
锅炉中的主要受压部件——锅筒、管板等发生破裂爆炸的事故，这种事故常导致设备、厂房破坏和人身伤亡，造成重大损失。
（2） 重大事故：
燃气锅炉无法维持正常运行而被迫停炉的事故，如缺水事故、炉膛爆炸事故等。
这类事故虽不象特大事故严重，但也常常造成设备、厂房损坏和人身伤亡，并使燃气锅炉被迫停运，导致用汽部门局部或全部停工停产，造成严重经济损失。
（3） 一般事故：
在运行中可以排除的事故或经过短暂停炉即可排除的事故，其影响和损失较小。
燃气锅炉事故属于工业热灾害三种主要事故类型中造成损失最大的爆炸事故。
主要可分为两种爆炸原因，一是炉膛爆炸，另一种是炉体爆炸。
燃气锅炉发生爆炸事故频率较高。
3．燃气锅炉的火灾危险性分析
3．1燃气的危险特性
燃气锅炉的燃料是可燃气体，主要是天然气或煤气。
天然气和煤气的主要成分都是甲烷，还搀杂一些简单的烷烃，这些组分都是高度易燃易爆的气体，天然气的爆炸下限为4%，煤气的爆炸下限为6.2%，极易发生爆炸事故。
3．2炉膛爆炸火灾危险性
炉膛爆炸是由于可燃气体漏入并与空气混合形成爆炸性混合物，这种混合物处在爆炸极限范围时一接触到适当的点火源就会发生爆炸事故。
伴随着化学变化，炉内气体压力瞬时剧增，所产生的爆炸力超过结构强度而造成向外爆炸，由于在极短时间内大量能量在有限体积内积聚，造成锅炉炉膛处于非寻常的高压或高温状态，使周围介质发生震动或邻近的物质遭到破坏。
炉膛爆炸主要由以下因素造成。
3．2．1点火不当
在点火时，如启动操作不当，出现熄火而又未及时切断气源、配气管进行可燃气体吹扫，或吹扫不彻底、打开阀门时喷嘴也点不着火或者被吹灭，或其他可能使炉膛中存积大量高浓度可燃气体并处于爆炸极限范围内的情况，则再次点火时引燃这些可燃气体，引起爆炸。
3．2．2火焰不稳定而熄灭
如果煤气燃烧器出力过大，火焰就会脱开燃烧器，发生脱火现象；相反出力过小，火焰就会缩回燃烧器内，发生回火现象，使锅炉运行中火焰不稳定而熄灭，由于炉膛呈炽热状态，达到或超过可燃气体与空气混合物的着火温度，且继续进可燃气体时，就有可能立即发生爆炸。
3．2．3设备不完善
因为阀门漏气，设备不完善，没有点火灭火保护装置和火焰检测装置，可燃气体充满炉内点火发生爆炸。
3．2．4输气管道泄漏
由于燃气锅炉输气管道庞大，可燃气体消耗量大，有些管道已经存在老化、腐蚀的情况，如不注意管道的维护和检修，在输气过程中容易发生可燃气体泄露，而造成爆炸事故。
3．2．5操作失误
在锅炉运行时，有些事故是可以避免的，但事故依然发生了，主要原因是操作人员在锅炉运行时操作不合理，不按照规章制度操作，工作人员安全意识不足，工作不负责任，值班、检修不按规定进行，最终导致事故的发生。
3．3炉体爆炸的火灾危险性
燃气锅炉炉体爆炸是由于锅炉设备材料质量问题，受压元件强度不够或者严重缺水，持续加热等因素造成的爆炸事故。
3．3．1燃气锅炉设计制造方面
设计不合理造成燃气锅炉结构上的缺陷；材料不符合要求；焊接质量粗糙；受压元件强度不够等，这些因素也是引起燃气锅炉爆炸的重要因素。
3．3．2锅炉内水被烧空造成爆炸
在锅炉运行时，其中的水会被加热慢慢减少，当锅炉内的水过少甚至烧空时，可燃气体燃烧所释放的热能直接加热锅炉设备本身，造成炉体过热，发生爆炸事故。
由以上可看出燃气锅炉的爆炸火灾危险性大，因素多种多样。
4．利用预先分析法评价燃气锅炉火灾危险性
为了更清晰说明燃气锅炉的火灾危险性，下面用预先分析法进行分析讨论：
（具体表格见下页）
燃气锅炉预先危险性分析
类型
故 障
原 因
危险等级
措 施
炉 膛
爆炸
烟囱
冒黑烟
1、燃料气通入量过大
2、空气量不足
3、燃料气温度过低
4、炉管烧坏
2
1、关小燃料气阀门
2、开大进风阀门
3、提高燃料气温度
4、更换炉管
出口温度突然升高
燃料气阀门突然开的过大
2
减小火焰
燃烧
不稳定
1、燃料气压力不稳定
2、燃料气温度忽高忽低
2
调节燃料气流量，稳定燃料气压力
出口温度突然下降
出口管线或干线突然断裂
3
停炉，抢修管线和干线
燃料气
中断
1、炉温下降
2、熄火
2
1、联系供气站保证供气
2、及时向炉膛通入蒸汽吹扫
炉管烧坏
1、高温气体对炉管腐蚀
2、操作压力过高
3
紧急停产，针对不同情况进行处理
爆炸着火
1、炉膛内有一定量燃烧气而点火
2、操作不当，导致燃烧不完全而产生过多可燃气体
3、过负荷运转，燃料气过多
3
1、点火前通蒸汽吹扫不少于30min,爆炸气分析成分
2、保证正常操作
3、降低锅炉负荷
爆炸
锅炉
爆炸着火
锅炉材料元件受压强度不够
3
锅炉使用前严格检查
锅炉严重缺水
4
在锅炉运行中经常监视，注意加水
主要经销各类型灭火箱灭火器ABC干粉灭火器 二氧化碳灭火器手提式及推车式水基灭火器消防栓室内消防栓蛋白泡沫液消防水带水枪接口室内消火栓及消火栓箱消防应急灯个人装备系列等全国名优消防产品。
并维修各类干粉灭火器、CO2灭火器、轻水灭火器等
锅炉的危险因素分析
根据工艺要求和可行性研究报告介绍，本工程锅炉采用Q=65t/h燃煤蒸汽锅炉3台，本锅炉系统属于危险单元，锅炉发生事故的主要危险因素有：
1. 锅炉炉管爆漏、受热面腐蚀
锅炉水冷壁、过热器和省煤器管道爆漏约占全部锅炉设备事故的40%-60%，甚至70%，引起锅炉炉管爆漏的原因较多，其中腐蚀、过热、焊接质量差是主要原因。
锅炉受热面的腐蚀主要是管外的腐蚀和水品质不合格引起的管内化学腐蚀。
当腐蚀严重时，可导致腐蚀爆管事故发生。
过热器是锅炉承压受热面中工质温度和金属最高的部件，而汽侧换热效果又相对较差，所以过热现象多出现在这个受热面中。
受热面过热后，管材金属温度超过允许使用的极限温度，发生内部组织变化，降低了许用应力，管子在内压力下产生塑性变形，使用寿命明显减少，最后导致超温爆破。
因此，超温意味着降低安全系数或减少使用寿命，应严格控制蒸汽温度的上限。
锅炉主体是由焊接组装起来的，每个受热面的每一根管子都有多个焊口，一台大型锅炉整个受热面焊口数量多的达几万个。
而受热面又是承受高压的设备，焊接缺陷主要有裂纹、未焊透、未熔合、咬边、夹渣、气孔等，这些缺陷存在于受热面金属基体中，使基体被割裂，产生应力集中现象。
在介质内压作用下微裂纹的尖端、末焊透、未熔合、咬边、夹渣、气孔等缺陷处的高应力逐渐使基体开裂并发展成宏观裂纹，最终贯穿受热面管壁导致爆漏事故。
因此，焊接质量的好坏对锅炉安全运行有着重大的影响。
2.锅炉灭火放炮
锅炉灭火放炮是指锅炉灭火后，炉膛中积存的可燃混合物瞬间爆燃，使炉内压力突然升高，超过了炉墙设计承受能力，而造成冷壁、刚性梁及炉顶、炉墙破坏的现象。
锅炉灭火放炮严重影响安全经济运行，进而造成巨大经济损失。
3.压力容器爆炸
锅炉系统中承压容器很多，如疏水器，连排、定排扩容器，换热器等。
这些容器发生事故不仅会造成经济和财产的巨大损失，甚至造成人员的伤亡。
4.锅炉运行中的超温、超压、满水、假水位。
5.易燃物（如雷管等）危险物品入炉。
6.锅炉严重缺水。
7.锅炉的安全附件不全或失灵。
8.司炉人员的违章操作。
9.对锅炉本体进行改造、焊接。
10.炉水处理不好，使炉管内结垢，造成炉管受热不均，产生爆管。
综合上述，一旦锅炉系统出现故障或操作事故都将引起超温、超压、火灾爆炸，轻者可影响设备的正常运行，严重时会造成设备损坏以及人员伤亡事故。
锅炉系统预先危险性分析
经过对锅炉系统进行的危险因素分析得知，一旦锅炉系统出现系统故障或操作事故都将引起超温、超压、火灾爆炸，轻者可影响设备的正常运行，严重时会发生爆炸事故，将造成设备损坏以及人员伤亡。
因此，在这里采用预先危险性分析评价。
锅炉系统预先危险性分析表
序号 主要危险源位置 事故、故
障类型 触发条件 事故
后果 危险性
等级 对策措施
1.1 承压部件 爆炸事故 锅炉内的饱和水与饱和蒸汽迅速膨胀；制造缺陷；压力过高控制失灵，安全附件、自控保护装置失灵或没有。
人员伤害、设备损坏 Ⅲ－Ⅳ
1、 各类安全附
件保持完好、灵敏可靠。
2、操作人员持
证上岗。
3、严格执行安全操作规程。
4、定期对锅炉进行检验，对主要承压部件进行探伤检查。
5、做好交接班记录、班中巡回检查记录
6、强制水循环采用备用电源
7、保证锅炉水质质量符合要求。
8、加强设备管理和维护、完善灭火保护装置、加强运行管理。
9、加强制度管理，在锅炉大修、小修和临修中，负责对受热面磨损、管外腐蚀、胀粗和撕裂等情况做定期、有计划的检查。
10、应建立化学监督体系保证减少或减缓管子内部腐蚀、结垢造成的爆漏。
11、应建立金属监督体系在材料、焊
口检验等方面开展防磨防爆工作。
12、采用与锅炉相匹配的煤种，是防止炉膛结焦的重要措施。
13、炉膛结焦情况，一旦发现结焦，应及时处理。
14、受热面及炉底等部位严重结渣，影响锅炉安全运行时，应立即停炉处理。
1.2 受压部件、燃烧室 严重损
伤事故 锅炉缺水、水质不良、给水含氧超标，安全附件、自控保护装置失灵或没有。
人员伤害、设备损坏 Ⅱ－Ⅲ
1.3 承压部件 一般损
坏事故 轻微损伤 设备损坏 Ⅰ
1.4 承压部件 严重损
坏事故 外压或内压 人员伤害、设备损坏
Ⅲ
1.5 水冷壁 爆管
事故 短时过热爆管，主要是由于管内水循环发生故障，内部介质冷却条件恶化，管子壁温急剧上升，材料强度大幅度下降；长时过热爆管。
人员伤害、设备损坏 Ⅱ
1.6 汽包 锅炉满水、缺水事故 运行人员疏忽大意；水位表故障造成假水位；水位报警器或给水设备或给水管路故障，无法给水或水量不足；忘记关闭排污阀或排污阀泄漏。
人员伤害、设备损坏 Ⅱ－Ⅲ
1.7 汽包 汽水
共腾 没有严格监视水位，在进行负荷调整时，增加负荷过快。
人员伤害、设备损坏 Ⅱ
1.8 省煤器 省煤器
的损坏
（1）水质不符合标准，含氧量较高，且补水量较大，产生氧腐蚀；
（2）给水温度及流量变化频繁或运行操作不当；（3）给水温度偏低，且燃料中硫分较高，省煤器管外壁产生低温腐蚀；（4）材质问题 Ⅲ
1.9 过热器管 过热器
管爆破
（1）水质不合格；
（2）在点火、升压或长期低负荷运行时，过热器内蒸汽流量不够，造成管壁过热；（3）过热器上的安全阀截面积不够或排气压力偏高，使过热器长期超压运行；（4）过热器长期超温运行，管壁强度降低；（5）管壁腐蚀、减薄或管材质量不合格。
人员伤害、设备损坏 Ⅲ
1.10 炉墙 炉墙损
坏事故 设计方面、运行方面、安装和检修方面。
设备
损坏 Ⅲ
1.11 炉膛 结焦
事故 床层温度低于灰渣变形温度而由于局部超温或低温烧结而引起结焦：
灰渣中碱金属钾、钠含量较高；当床料中含碳量过高；布风系统制造和安安装质量不好；给煤中存在大块；运行参数控制不当等。
人员伤害、设备损坏 Ⅲ－Ⅳ
升级会员 