一起水位计玻璃板破裂引发的锅炉事故分析

Alexandria2020

一起水位计玻璃板破裂引发的锅炉事故分析

1、锅炉事故情况
泰安市某一企业锅炉房共有 4 台 LSS 1－1．0－Q 型燃气锅炉，于 2019 年 8 月安装投运。2020 年 1 月 21 日15: 53: 03，当时 1#、2#、4# 炉正在运行，突然，处于待机状态的 3#锅炉前侧水位计玻璃板发生爆裂，大量汽水混合物瞬间喷出，蒸汽迅速弥漫在锅炉房中，同时，部分锅水及冷凝水从水位计流向鼓风机和右侧PLC控制柜面板。
15: 54: 04，司炉人员将发生爆裂的水位计阀门关闭。15: 57: 18，锅炉房内发出巨大响声，查看发现 3#锅炉鼓风机四周有大量烟灰并闻到刺鼻烟味，司炉工立即将 1#、2#、4#锅炉关停，并迅速关闭连接分汽缸的主蒸汽阀。检查发现锅炉房3#锅炉烟囱顶部遮雨帽局部断裂( 如图 1) 。经燃气公司现场检测，没有发现燃气管道泄漏。

图 1 3#锅炉烟囱遮雨帽局部断裂

2、事故原因分析
2．1 直接原因
从锅炉房视频监控查看到，3#锅炉状态指示信号灯显示黄色，锅炉当时处于待机状态，但是，锅炉主蒸汽管道连接分汽缸的阀门处于开启状态，3# 锅炉炉顶压力表的指示值与其他 3 台锅炉一样，表明当时 3#锅炉实际上是处于并汽运行状况。3#锅炉前侧水位计玻璃板发生爆裂后，约 1 分钟后水位计阀门才被关闭，由于大量汽水混合物喷出，使锅炉压力和水位骤然下降，导致锅炉自动启动开机运行。由于燃烧器恰好位于水位计下方( 如图 2) ，部分水蒸气和水滴被吸入鼓风机中，由于燃烧空气中混入水蒸气导致氧含量降低，天然气浓度相对增大，另外，由于通道传感器故障造成火焰检测能力减弱，进入炉膛的预混气体没有在第一时间点燃，再加上点火前吹扫不彻底造成炉膛内可燃气体大量聚集，达到一定浓度后由于非正常点火发生爆燃。

图 2 锅炉结构简图

2.2间接原因
2．2．1 火焰检测器故障
检查 PLC 系统控制柜面板发现部分继电器浸水。PLC 系统故障代码显示通道传感器故障，说明继电器浸水后发生短路，使火焰检测器检测能力降低，造成多次点火。
2．2．2 锅炉连锁保护滞后
根据《锅炉安全技术监察规程》( 以下简称《锅规》) 要求，“锅炉应当装设低水位连锁保护系统装置，保护装置最迟应当在最低安全水位时动作”［1］。由于该贯流锅炉水容量少，水位计发生爆裂汽水混合物喷出后，锅炉很快处于最低安全水位状态，而低水位连锁保护系统此时没有完全发挥应有保护功能( 或者来不及启动) ，锅炉没有立即停止运行，反而
启动给水泵然后燃烧器点火运行造成事故。
2．2．3 水位计缺陷
水位计是锅炉重要的安全附件，而 3#锅炉仅投运 5 个月水位计就出现严重的质量问题，从水位计损坏情况看，主要是双色水位计前玻璃板爆裂。爆燃事故发生时，3#锅炉水位计温度相对恒定，可以排除操作失误造成玻璃板温差过大而爆裂的原因。

2．2．4 操作不当
3#锅炉停用操作不当。回看监控视频发现，3#锅炉状态指示灯显示黄色，表明锅炉实际处于待机状态而不是停用状态。锅炉操作人员没有按照锅炉停运操作规程关闭自动运行系统，也没有将主蒸汽阀门关闭，切断与其他锅炉蒸汽管道的联通。
2．2．5 缺乏炉膛可燃气体检测装置
目前，无论是《锅规》还是《燃油( 气) 燃烧器型式安全技术规则》均规定了锅炉点火前控制程序及熄火保护措施，规定了采取空气( 或氮气) 吹扫方式及时间，但是，对于吹扫结束后是否需要对炉膛内可能存留的可燃气体进行检测没有明确要求。查阅该锅炉安装使用说明书发现，在点火前设置有吹扫环节，吹扫方式和吹扫时间均符合《锅规》中 6．6．6条规定，按照《锅规》要求设置了正常的点火程序控制与熄火保护措施，燃烧器的安全性能设计是符合要求的，在锅炉正常运行时一般不会出问题。然而，当锅炉出现异常情况时，如炉膛内进入大量可燃气体，或者靠正常的吹扫措施已不能将炉膛内可燃气体完全排尽，由于缺乏对炉膛存留的可燃气体进行监控并报警，一旦点火就会发生炉膛爆燃事故。

3、解决措施
3.1重新采购合格水位计玻璃部件，将 4 台锅炉水位计全部更换。
3.2更新优化了 PLC 控制系统，同时，对锅炉压力、水位联锁保护控制进行升级改造。
3.3重新修订燃气锅炉停运、备用等操作规程，对锅炉操作人员进行培训，严格落实锅炉房各项规章制度。整改合格后，3# 锅炉于 1 月 24 日重新启运，到目前为止运行正常。
4、建议
对燃气锅炉爆燃事故的预防提出以下几点建议
4.1要重视锅炉安全附件质量。水位计、安全阀、压力表等装置是锅炉的重要安全附件，一般由锅炉制造厂选配，但部分锅炉制造企业未能严格执行零部件质量控制，不对供货厂家产品质量严格考察把关，进货后不履行质量验收手续，致使一些质量低劣的安全附件被安装在锅炉上使用。甚至有个别锅炉用户或经销商自行采购低价和参数不匹配的锅炉安全附件，增加了发生锅炉事故的隐患。因此，建议锅炉安全附件必须由锅炉厂家直接配置并严格把关，锅炉监检机构将安全附件监检纳入 A 类监检项目［3］，安全附件配置不全或者不符合要求的锅炉不允许出厂或安装使用。
4.2重视贯流锅炉的安全运行。由于贯流锅炉具有结构紧凑占地面积小、热效率高、提温升压快的特点，近几年来发展很快。该炉型水容量小，1 t /h锅炉的水容量仅有 140 L 左右，水容量小产生蒸汽快，缺点锅炉负荷变化较大时水位不稳定，很容易出现缺水现象，要求燃烧自动控制装置及给水装置运行可靠、反应迅速。因此，锅炉制造厂家必须选用优质的电子元器件保证自动控制系统能够快速动作;使用单位的日常锅炉运行管理要注意加强对压力、水位安全联锁保护系统的检查，定期做功能试验，及时维护更新电器元件，保证灵敏可靠; 锅炉检验机构在开展安装监检和定期检验时要把燃烧器是否经过型式试验以及安全附件是否符合要求作为检验重点。

4.3增设燃油燃气锅炉点火前炉膛可燃气检测环节。从本次事故分析结果得知，炉膛内可燃气体聚集是发生爆燃的直接原因之一。按照《锅规》、《燃油( 气) 燃烧器型式安全技术规则》要求，在锅炉房正常环境下，按照预设的通风时间吹扫后，炉膛内是不会残留可燃气体的。但是，如果燃烧器风机吸入了大量水蒸气，吹扫的效果就会大打折扣，部分可燃气体不能排出炉膛形成局部聚集，在点火时引起爆燃。

上海市多年前也曾发生过一起锅炉炉膛爆燃事故，事故的原因是燃烧系统送气阀门发生故障，天然气大量喷入炉膛内，燃烧器点火前空气吹扫不彻底造成可燃气体在炉膛及前后烟箱内聚集，点火时发生爆燃。因此，为防止此类事故发生，应探讨在点火前检测锅炉炉膛及烟道区域是否残留可燃气体的必要性和可行性。增设炉膛可燃气体检测后，如果存在可燃气超量情况，点火程序将无法启动或重新进入吹扫环节直至检测合格为止。这样就可以从源头上消除安全隐患，避免炉膛爆燃事故的发生，保证燃油、燃气锅炉的安全运行。

内容来源：力威锅炉