一 、燃气锅炉及其应用
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。
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 、纺织及造纸等工业部门及宾馆 、居民区采暖供热等方面 。气锅炉已经逐步进入人们生活的周围 。
二 、燃气锅炉特有的事故
燃气锅炉的事故也是多种多样的 ,除发生燃煤蒸汽或热水锅炉的事故外,还可能发生其特有的事故 ,这类事故通常包括炉膛及烟道爆炸事故、二次燃烧事故 、锅炉熄火事故 、锅炉着火事故等 。
(一 ) 炉膛及烟道爆炸事故
炉膛及烟道爆炸是燃气锅炉中常见事故 。这种事故在点火或运行中都可能发生 ,尤其是在点火或维修中发生得最多 。严重时炉墙崩塌 , 砖块横飞 ,炉顶和烟道掀开 ,火焰和高温烟气向外喷射 ,这时极易造成人员伤亡 。
1. 炉膛及烟道爆炸的现象
(1) 炉膛内压力 ( 负压变正压 ) 急剧升高。
(2) 防爆门 、炉门 、看火孔 、检查孔等处喷出烟火 。
(3) 发出沉闷或震耳的响声 。
2. 炉膛及烟道爆炸的原因
(1) 锅炉点火前 , 没有将炉膛内残余可燃气体排除 ,没有点火程序控制装置,或没有执行操作规程 ,盲目点火所致 。
(2) 锅炉运行期间突然熄火 , 没能及时中断燃料的供给 。
(3) 当给油泵发生故障而使锅炉给气中断时 ,未将锅炉进气总阀关严 , 当给泵恢复正常时，使大量燃气进入炉内。
(4) 当电路断电、送风机停转 , 未立即将电源开关拉开,切断气源, 当送电正常后燃气大量进入炉内。
3. 炉膛及烟道爆炸的处理
(1) 应立即停炉, 同时切断电源、气源 , 防止事故扩大。
(2) 调节锅炉水位至正常。
(3) 对发生炉膛及烟道爆炸的锅炉进行检查。
(4) 司炉人员必须严格按操作规程进行操作。无论是锅炉启动前的第一次点火,还是锅炉运行中熄火后的再次点火,必须按点火操作程序进行 。
(二) 二次燃烧事故
在锅炉运行中,沉积在锅炉尾部烟道内的可燃物 ( 烟垢、炭黑 )再次发生着火燃烧的现象称为二次燃烧, 或称锅炉尾 部烟道再燃烧 。严重时会把尾部烟道 、空气预热器、引风机 甚至省煤器等设备烧毁 。
1. 二次燃烧的现象
(1) 排烟温度急剧上升, 烟囱冒浓烟, 甚至出现火烟。
(2) 炉膛负压发生剧烈变化 ,出现正压 。
(3) 严重时烟道外壳呈暗红色。
(4) 有空气预热器时, 热风温度急剧上升, 风压不稳。
(5) 有时尾部防爆门动作。
2. 二次燃烧的原因
(1) 喷燃器雾化不良, 油 、气未完全燃烧而带入锅炉尾部 。
(2) 燃烧调整不当 ,配风不足或配风不合理 。
(3) 启、停炉过程中炉膛温度较低 , 燃料未在炉膛内燃烧 。
(4) 停炉或锅炉灭火时 ,气枪阀门未关紧。
(5) 燃烧室负压过大 ,使气来不及燃尽便带入锅炉尾部。
(6) 长期不停炉清扫尾部烟道 ,存积了一定量的烟垢或炭黑。
(7) 过烟道或空气预热器漏风。
3. 二次燃烧的处理
(1) 应立即停气、停风、停炉。
(2) 关闭烟道 、风道挡板及各处门孔 , 严禁启动送、引风机 。
(3) 立即投入蒸汽灭火装置 , 二氧化碳或其他灭火装置灭火,
(4) 加强锅炉进水和放水，或开启省煤器再循环管的阀门,以保护省煤器不被烧损。
(5) 当排烟温度接近喷入的蒸汽温度, 或小于 150℃并稳定 1h以上时 , 可打开检查孔进行检查 ,经检查确元火源后 , 方可启动风机通风降温 。
(6) 当烟道内温度下降到 50℃以下时 ,方可进入烟道内检查尾部受热面 ,同时应彻底清除烟道内烟垢。如未烧损 ,可重新点火启动 ; 如有烧损 ,则应更换 、修理烧损部件 。
(三)锅炉熄火事故
燃气锅炉在正常运行中 , 有时会产生突然熄灭的现象。
1. 锅炉熄火的现象
(1) 炉膛负压突然增大 。
(2) 炉膛内变暗, 由看火孔看不到火焰。
(3) 汽压、汽温下降。
2. 锅炉熄火的原因
(1) 气中带杂质水过多 。
(2) 机械杂质或结焦, 造成燃烧器堵塞。
(3) 供气阀门故障或误动作造成来气中断 。
(4) 气压过低,中断供气。
(5) 过滤网或气管堵塞 , 阀芯脱落堵塞气路 ,稳压阀上的通风口堵塞, 致使气压下降。
(6) 配风不当,风量过大将火吹熄。
(7) 水位过低,保护动作。
(8) 电磁阀故障。
3. 锅炉熄火的处理
(1) 关闭锅炉总气阀及各运行喷嘴的分气阀。
(2) 保持锅炉正常水位 。
(3) 查明原因和消除故障后重新点火 。
(四) 锅炉着火事故
燃气锅炉在正常运行中, 有时因气泄漏而产生着火现象。
1. 锅炉着火的现象
(1) 锅炉房内有火光 , 锅炉燃烧不正常。
(2) 严重时可听到爆炸声。
(3) 有火从锅炉房喷出 。
2. 锅炉着火的原因
(1) 用气管道设计 、安装不合理 。
(2) 未及时关闭来气, 导致燃气溢泄 。
(3) 燃气质量不合格, 闪点低,易闪火 。
(4) 日用供气管道有破裂处 ,造成燃气泄漏。
3. 锅炉着火的处理
(1) 切断燃气供应管路 。
(2) 全力灭火 。
(3) 严重时应紧急停炉 。
三 、燃气锅炉事故的全面预防措施
1. 司炉工人必须操作经质量技术监督部门发给使用登记的锅炉。
2. 独立操作的司炉工人须持有司炉操作证,且你符合操作炉型和类别要求。
3. 锅炉点火前应做到锅炉体、燃烧器和其他辅机 、所有附件 、阀门 、给水 、供气系统电路和电控部门等检查,并确认正常 。
4. 打开放空气阀门, 向锅内进水 ( 可用排水的方法检查水位的控制, 报警系统工作是否正常 ) 水位略低于正常水位。
5. 用 “手动 ”启动风机 , 吹扫炉膛, 将控制系统调至 “自动 ”位置, 然后按下 “启动 ”开关, 锅炉就会按照规定的程序 : 吹扫 -点火 -燃烧 ( 大火或小火) -暂时停炉 。如点火程序有故障 , 可继续手动风机吹扫, 再重新点火 , 如点火三次不成功 ,须停止点火和供气, 查明原因消除故障后 , 才能重新点火。
6. 当锅内压力升至稍大于大气压,空气阀有蒸汽冒出时,便可关闭空气阀 。
7. 锅炉升压过程, 要按规定的要求做好检查及各项操作,确认正常后才能进行供汽或并炉。
8. 正常运行后, 应经常调整供气 、送风和给水( 全自动锅炉除外 ) ,保持水位和气压稳定 , 适应负荷需要 ,保证供汽 。
9. 运行中每小时应进行巡视检查一次,并规定做好各项记录,签姓名确认 。
10. 每班应进行冲洗水位表及排污各一次, 安全阀排汽试验,压力表冲洗存水弯管和各项安全保护装置校验应按规定的要求进行, 并如实填写记录 ,签姓名认可。
11. 正常停炉时要先停止供气,稍后停止送风,保持水位高于正常水位。
12. 具体的针对性预防措施
(1) 炉膛爆炸 : 当炉膛内积存的可燃性混合物浓度到达爆炸极限, 遇明火就会发生爆燃。炉膛爆炸可造成水冷壁、刚性梁及炉顶、炉墙破坏, 严重时造成人员伤亡 。为防止炉膛爆炸事故的发生 ,应装设可靠的炉膛安全保护装置,如防爆门 、连锁 、报警 、跳闸系统及点火程序 。启动锅炉点火时严格按操作程序进行 , 严禁采用 “爆燃法 ”点火。点火失败后,先通风吹扫 5 ~ 10mi n 后才能重新点火。
(2) 尾部烟道二次燃烧 : 易在停炉之后不久发生。锅炉停炉时燃烧不稳定, 可燃物随烟气进入并积存于尾部烟道受热面 ( 空气预热器 、省煤器 ) 上 ,在一定条件下这些可燃物自行着火燃烧 。尾部烟道二次燃烧常常将空气预热器、省煤器损坏。要防止尾部烟道二次燃烧 ,就要组织好燃烧, 尽可能减少不完全燃烧损失, 在锅炉的尾部烟道上装设灭火装置 。
(3) 点火时的防爆措施 : 在点火前, 要做到先启动送、引风机强制通风 5 ~ 10 mi n , 充分进行炉膛内的气体置换, 清除炉膛内的可燃气体才能正常点火升压,一次点火未成功需要重新点火时 , 一定要在点火前再次给炉膛通风, 充分清除可燃气体 。当采用手动点火时, 人工操作和调试很难保证准确无误,根据监察规程规定 , 燃气锅炉要安装自动保护装置,包括自动点火、熄火保护、燃烧自动调节及必要的自动报警保护装置 ; 当炉内温度低或比较潮湿时,因点火困难,需采取适当方法给炉内预热; 在可燃气体喷嘴前的进气管上, 应装置压力表 ; 如火焰熄灭 , 立即停止供入可燃气体 , 只供空气, 换气后,再进行点火操作; 必须在点火前检查进气管中的燃气压力 ,当压力符合要求时, 再使用鼓风机吹扫炉膛,清除炉膛内的爆炸性混合物; 在点火时应严格遵守先点火 ,后开气的原则。
(4) 燃气锅炉工作时的防爆措施 : 应注意脱火现象,具体方法有: 1) 实行火焰稳定化 ; 2) 把空燃比调整到理论混合比附近 ; 3) 人为加大燃烧速度 ;4) 使可燃气体压力保持稳定; 5) 减小燃料的喷出速度 。防止回火现象的措施有: 1) 加大最小喷出速度 ; 2) 必须使燃料从喷嘴喷出的速度大于其燃烧速度,即炉膛保持正压 ; 点火后直到进入稳定状态的过程中 ,要很好的监视燃烧工况, 注意调节燃烧气流量, 稳定燃烧器压力 ,使火焰能够稳定的燃烧; 为减少烟囱冒烟 ,出火星和污染环境 ,对烟囱冒火应进行综合治理, 如安装消烟除尘和火星熄灭装置等 ; 平时操作中,注意不能骤冷骤热,以防发生爆裂; 应在燃气管道上加装阻火器, 阻火器一般装设在燃气总阀后, 阻火器内有装有多层导热系数较高的铜丝网, 当发生回火,火焰到达铜丝网时,由于铜丝网的导热性能很好,火焰的热量迅速被铜丝网和阻火器的外壳吸收 , 使得火焰温度很快降低不能维持正常燃烧而熄灭,这样就可预防由于未及时发现燃气压力过低而发生回火可能发生的事故 , 由于燃气的腐蚀性,阻火器内的铜丝网经常会腐蚀损坏或被堵塞 , 必须定期对阻火器内的铜丝网进行清理、检查 、更换 。以确保阻火器的完好 。
13 . 燃气锅炉必须定期维护和检修
(1) 应经常检查锅炉水位表 、压力表 、安全阀等安全附件 ,确保它们的可靠性 。
(2) 定期对锅炉内部进行检查 ,查看炉膛是否破裂, 输气管路是否完好 ,保证管路不发生可燃气体泄漏 。
14 . 燃气锅炉对周围环境要求
(1) 禁止在锅炉房堆放各种可燃物 , 也不准在锅炉本体和蒸汽管道上烘烤任何物品。擦拭设备的油棉纱 、油抹布要妥善保管 。
(2) 禁止在锅炉内焚烧废纸 、废木材 、废油毡等 ,以防造成烟囱飞火 ,引燃周围可燃物 。
(3) 锅炉周围不能存在火源, 锅炉输气管不能靠近其它加热设备 。
另外 ,我们必须特别注意 : 一旦发现锅炉出现干烧( 烧红 ) , 请马上关闭电源 ,打开所有出口 , 卸下燃烧器 。严禁立即将冷水注入炉体内应待其自然冷却 。为了避免或减少燃气锅炉爆炸造成的伤亡事故及其造成的社会、经济损失 ,我们也可以采用更有效的锅炉防爆报警系统 。例如能够检测出可燃气体泄露浓度的传感器和报警器等 。现在国内已经研制出并采用气体传感器, 可利用锅炉炉膛内可燃气体检漏 、浓度测量来报警 。而报警器采用灵敏度高 、响应时间快的半导体材料制成 , 气敏元件感受到可燃气体泄露立即发出警报 。水喷淋系统也可作为锅炉火灾爆炸初期的预防措施 。随着科技的发展 ,人工智能等更多的高新技术将应用到燃气锅炉爆炸预防中来 。