北伦港锅炉事故分析

我国特种设备灾难事故（五）宁波北仑港电厂锅炉炉膛爆炸事故1.事故概况1993年3月10日14：07，宁波北仑港发电厂机组（600MW）的锅炉发生炉膛爆炸，14：08MFT（主燃料切断保护）跳闸，锅炉自动停炉，炉膛下部及冷灰斗严重破坏，大量汽水混合物以及高温烟气迅速向外喷出，造成23人死亡，8人重伤，16人轻伤。经检查21m标高以下的炉墙损坏情况自上而下趋于严重，冷灰斗向炉后侧塌倒呈开放性破口，侧墙与冷灰斗交界处撕裂31根水冷壁管，立柱不同程度扭曲，刚性梁拉裂；水冷壁管严重损坏，66根拉断，有的呈典型的剪切形断口，有的呈拉伸形断口，炉右侧21m层以下刚性梁严重变形；0m层炉后侧基本被热焦堵至冷灰斗，3台碎渣机和喷射水泵等全部湮埋在焦渣中。事故后清除的焦渣达934m3，最大一块焦现场测量尺寸为7m×7.1m×4m，重达130t，停炉检修132天，直接经济损失780万元。2.事故分析1）3月5日20时后，为降低再热器局部超温，4角布置的摆动煤粉燃烧器由水平位置向下调至最大倾角位置，但再热器局部温度仍然超过607℃的报警温度，再热器局部温度多在640℃以上。2）3月6日后再热器管壁温仍超温，虽采取降负荷至400MW、加强吹灰和增大减温水量等措施，且吹灰间隔越来越短，一些管壁温度仍升到640℃以上，最高达662℃。3）3月9日开始，高温过热器壁温报警温度594℃，经常在620℃以上，最高达640℃。4）事故前的1h内，锅炉运行无较大调整。到14时，机组带400MW负荷稳定运行，主蒸汽压力15.22MPa，主蒸汽温度513℃，再热蒸汽温度512℃，主蒸汽流量1154.6t/h，炉膛压力维持在0.09kPa，再热器壁温621℃，过热器壁温609℃。CSS（协调控制系统）的调节项目除风量在手动调节状态外，其他均处在自动状态。3.事故原因经分析此次炉膛爆炸是由于炉膛严重结焦（渣）而触发的，过热器以及再热器局部超温则与炉膛结构设计、受热面布置不完善以及运行指导失当有直接关系。炉膛严重结焦（渣）而触发炉膛爆炸的过程有2种观点：1）严重结焦（渣）造成静载加上随机落渣造成的动载，致使冷灰斗局部失稳；落入水中的焦渣产生蒸汽进入炉膛，在炽热的堆渣的加热下升温、膨胀，使炉膛压力上升；继续落渣造成冷灰斗失稳扩大，冷灰斗局部塌陷，侧墙与冷灰斗连接处的水冷壁管撕裂，大量的汽水喷出与落渣形成的汽水共同作用下炉膛压力猛增，并使冷灰斗塌陷扩展，MFT动作。在渣的静载、动载及工质闪蒸扩容压力共同作用下，造成炉膛爆炸，21m层以下严重破坏。2）炉内结焦（渣）严重，燃烧器长时间下摆运行，加剧了冷灰斗结渣，为煤裂解气和煤气的动态产生和积聚创造了条件。灰渣落入煤斗产生的蒸汽进入冷灰斗，形成的扰动加速了可燃气体的产生。突遇炽热焦渣，引起可燃气体爆炸，炉膛压力急剧上升，MFT动作。此次事故是我国容量最大、伤亡人数最多的一次锅炉炉膛爆炸事故。这起事故与常规炉膛爆炸事故原因有着本质的区别。常规的炉膛爆炸事故是因炉膛内可燃物与空气的混合达到了爆炸极限，遇有点燃的热量，形成闪燃爆炸，其时机是运行中突然熄火或在点火启动过程中。此次事故则由于炉膛结构以及受热面布置，造成严重结焦（渣）。由于落焦（渣）将冷灰斗砸坏，在炉膛内大量蒸汽迅速膨胀，压力猛增，炉膛21m层以下遭受严重损坏。1996版《蒸汽锅炉安全技术监察规程》关于对结构的要求提出了燃煤粉的锅炉，其炉膛和燃烧器的布置应与所设计的煤种相适应，并应防止炉膛结渣或结焦，就是吸取了北仑港电厂炉膛爆炸事故教训而新增的要求。