(一)事故概况
2004年11月17日7时45分,陕西省铜川鑫光铝业有限公司鑫光铝业电厂发生锅炉炉膛爆炸重大事故,直接经济损失196.88万元。
事故锅炉为B&WB-130/3.82-M型发电锅炉,额定蒸发量130t/h,过热蒸汽温度450℃,过热蒸汽压力3.82MPa,汽包工作压力4.2MPa,给水温度170℃,排烟温度149℃,设计效率90.46%,正常水位:汽包中心线下100mm为0位。
11月17日7时35分,司炉工刘某监视仪表盘时发现排粉机风压上升至3.5kPa(正常应为2.2~2.5kPa)燃烧发生波动。于是在盘上投入3号油枪助燃。同时令副司炉检查排粉机出口挡板。副司炉发现2号角下一次风挡板关闭,自己维修不能开启,又叫他人共同开启。约7时38分,炉膛燃烧比较稳定,刘某令将3号油枪撤回,停止助燃。7时40分,锅炉负压出现大幅波动,在±150间波动,刘某在盘上投入3号油枪助燃,但燃烧还在恶化,火焰监视还有火焰,主蒸汽压力下降到3.3MPa,负荷为21MW,并在持续下降。7时42分刘某令助手投入2号油枪助燃,但燃烧仍在恶化。7时45分刘某决定投入1号油枪。在投入1号油枪的同时,听到一声巨响,火焰监视无火,汽包水位迅速下降,压力迅速下降。给水自动来不及解列,1号炉水流量增至最大,汽包水位降至-200mm,立即紧急停炉。
事故造成2号角折烟角膜式水冷壁和左侧膜式水冷壁连接焊缝拉脱,左侧膜式水冷壁墙后1号水冷壁管与角部扁钢焊处被撕开,长达700mm,最大款处135mm,左侧墙后1号水冷壁管纵向拉开;3号角折烟处后墙与右侧膜式水冷壁墙张开;1号、4号角处水冷壁管发生变形;炉膛整体呈现向外凸出变形,钢架严重损坏,多根刚性梁被拉断,一次风挡板阀门损坏,水冷壁管被撕裂,炉膛四周膜式壁炉墙严重变形,管排外凸(图2-1-50-1~图2-1-50-3)。
(二)事故原因分析
1.该锅炉一次风挡板发生误动关闭后,操作人员未关闭给粉机,造成一次风管积粉,当挡板修好打开时,大量积粉涌入炉膛,一次风跟进,使烟气含氧量发生剧变,DAS曲线超过量程范围,形成炉膛爆炸条件。
2.误判断、错操作是引起炉膛爆炸的直接原因。
(1)操作人员知道2号角下一次风调节挡板发生误动作关闭后,未关闭给粉机,造成风管积粉。
(2)平衡通风系统中炉膛负压波动是由于鼓、引风量出现不协调所致。锅炉运行时没有采取措施调整鼓、引风量以减小炉膛负压波动,而是盲目地将3号油枪投入运行。
(3)3号油枪投入运行后,炉膛中鼓、引风量出现新的不协调,加剧了炉膛负压波动。
(4)3号油枪投入运行后没有改善炉膛负压负压波动,又将2号油枪投入运行。
(5)3号和2号油枪分别投入运行后,耗油量突增至1400kg/h,燃油开始和煤粉抢风。由于没有调风,燃油燃烧不完全,部分煤粉燃烧器出现灭火,煤粉在炉膛内滞留,炉膛负压波动增大,大量空气进入炉膛(从DAS曲线上出现烟气含氧量降到极低,又立即急剧上升超过量程范围)。
(6)7时40分至7时44分,由于3号和2号油枪分别投入运行后,机组负荷已恢复到24MW,喷油和煤粉抢风,操作人员仍然没有调风,再次造成部分煤粉燃烧器解列灭火,炉膛温度降低,炉膛负压波动较大。大量空气涌入炉膛,炉膛含氧量剧增,锅炉负荷开始下降;7时45分,操作人员发现锅炉负荷下降后,又盲目投入1号油枪,希望抑制负荷降低。但此时炉膛内充满了未燃烧的煤粉、煤粉干馏出的挥发分、未完全燃烧的油蒸汽等可燃混合物,在温高(此时3号和2号油枪已投入运行)和氧气充足的条件下,发生燃爆,造成炉膛爆炸。
3.煤质差,安全管理工作不严不细、作业规程不完善是造成事故的间接原因。
(1)煤质差,给粉机几乎达到最大出力,此时靠增加输送煤粉量未增加锅炉负荷几乎没有余地,而操作工在没有调节风量的前提下,希望依靠投油提高负荷,造成大量燃油燃烧不充分。
(2)安全管理工作不严不细
2号角下一次风调节阀门已损坏数月,曾用铁丝捆绑,但无事故隐患记录,班组巡检也未发现和记录。
(3)作业规程不完善
该厂锅炉运行技术Q/TLDI-2103-2004缺少炉膛负压如何调整,包括向一个方向波动和左右方向波动;缺少风量如何调整,包括一次风、二次风及引风机风量;缺少锅炉定期检验及定期检验的种类和间隔。
4.炉膛上方两侧墙防爆门在爆炸时未能起跳卸压,也是造成炉膛结构损坏的原因之一。
(三)预防同类事故的措施
1.完善安全管理体系,严格执行安全操作规程。针对运行中容易出现的问题,提出有效的防范处理措施,制定应急预案,进行演练,严格执行。
2.严格持证上岗制度,上岗人员的操作水平必须能够满足岗位需求,保证规范化操作的实现。
3.针对燃煤的实际情况,调整燃烧方案。
4.加强锅炉巡检,发现事故隐患和问题必须如实记录、报告和处理。
5.加强检查一次风系统合炉膛防爆装置的状态,即使调整,保证完好有效。