〔摘 要〕 介紹了一起由爐膛底部水冷壁管過熱爆管引發爐膛滅火繼而發生爐膛爆炸的事故過程和原因分析，提出了相應的防范措施。
〔關鍵詞〕 鍋爐 爆管 爐膛爆炸
　　2000年1月某電廠發生了一起液態排渣爐爐膛爆炸事故。事故的情況比較特殊，有必要對事故的原因作深入的分析，找出防范措施，以防止類似事故的發生。事故發生在2號爐，該爐1977年9月投入運行，運行參數為：主蒸汽流量230 t/h，主蒸汽壓力9.8 MPa ，主蒸汽溫度530℃。
1 事故前的情況
　　事故前2號爐基本是滿負荷運行，當班渣口值班員10:20看到爐底靠后墻側流出一股象流渣一樣的液體，落在地面上濺開，象電焊火花一樣耀眼。約10:50又看到撈渣機上方爐底側流出一股象流渣一樣的液體，落地同樣濺發出耀眼的火花。隨后聽到一聲巨響。
　　10:53，一個正在2號爐8 m層爐水取樣槽旁邊工作的焊工突然發現乙側觀測孔噴出火星，隨后又噴出兩股帶火星的煙灰，他頓時感到爐膛壓力反正要出事，隨即轉身順著旁邊的樓梯往下跑，快跑下樓梯時，聽到一聲巨響。
　　10:54，　鍋爐監控人員聽到一聲巨響(應為焊工聽到的同一聲響)，鍋爐房有大量汽浪和煙灰噴出，控制屏上2號爐爐膛負壓沖至+200Pa隨后降至-200Pa，汽包水位降至-320mm，一次風水柱大量噴出，滅火保護火焰光柱全部熄滅。據此判斷2號爐已熄滅，運行人員立即拉開2號爐給粉電源開關，作緊急停爐操作。
2 設備損壞情況
(1) 爐本體在4號角8 ～22.5 m高度爆裂開，縫寬最大約400 mm；3號角后墻折焰處過熱器連箱爆開一條長約500 mm的縫；尾部煙道過熱器后墻向后爆開最寬處有500 mm的縫；整個后墻外移突出，最大位移達420 mm；乙側水冷壁管向外位移，最大達150 mm。
(2) 　爐本體前墻、側墻10.95，13.7 m層各有一根圈梁被爐墻外擠，在拐角處圈梁連接螺栓M20被折斷，掉落在8 m平臺上。后墻16.05，18.75 m層尾部煙道樓梯平臺處外圈梁被擠斷，支撐梁(槽鋼140×5)被擠彎。其余除5.6，23.85 m層圈梁比較完整外均被爐墻體擠變形，擠彎連接螺栓，甚至脫出孔眼。
(3) 空預器上部煙道整個側面被爆開，最大縫隙560 m；爐墻保溫面脫落約1/3。
(4) 爐底水冷壁爆管40根，有49個爆口，爆口最大為190 mm×60 mm，最小*5 mm。爆口分布在約9 m2的面積內，爆口面積約占爐底總面積的3/5。爆口附近結焦均已崩開。結焦厚220～380 mm，爐底析鐵厚20～50 mm。
3 事故原因分析
　　由于該機組沒有計算機事故追憶系統，事故瞬間的變化過程只有通過事故發生后的其它取證進行分析。從爐膛損壞情況看，爐膛的中部損傷最嚴重，可以斷定完全是爐膛爆炸所產生的后果。所以事故的分析，首先要從爐膛爆炸的起因分析起。
3.1 爐底水冷壁爆管
(1) 事故之初發生爐底水冷壁爆管。　事后查看，爆管有49個口，破口處管徑明顯變粗，管壁明顯減薄，均呈喇叭狀，屬內爆特征。除此外爐底水冷壁管沒有出現爆炸沖擊損傷、變形、撕裂的情況。這說明爐底水冷壁爆管在爐膛爆炸之前。反過來說，如果爐膛先爆炸，水冷壁被爆炸撕裂，水冷壁里的水隨之泄壓，爐底水冷壁不可能再產生那么多爆口。另外事故時在鍋爐旁工作的電焊工，先看到觀測孔噴出幾股帶火星的煙灰(當屬爐膛爆管瞬間引起爐膛壓力反正)，數秒鐘后才聽到爆炸聲，也說明爐底水冷壁爆管在爐膛爆炸之前。
(2) 從爐底水冷壁爆管爆口處管徑變粗、破口呈喇叭口狀看屬過熱鼓包爆管。事后對爆管進行金相分析和機械性試驗，結論是爆管為短時過熱爆管。
(3) 查看爐底水冷壁爆管所有爆口的分布，發現都集中在出渣口附近熔渣集存區域，且爆口處幾乎都有析鐵。由此可以判斷，由于爐底所筑耐火層的破損或裂紋(事故前渣口值班員兩次看到爐底漏出流渣，說明是爐底局部有損壞)，流渣從破損的耐火層下漏，流渣里的析鐵熔化了爐底，析鐵接觸到爐底水冷壁管，使水冷壁管短時過熱爆破。另外爐底水冷壁制造為平管，在下漏的析鐵加熱上部外管壁時，管內汽水分離，造成局部水循環變壞，也會加劇管壁過熱爆破。
3.2 爐膛爆炸
　　事故后調查，排除了爐膛熄火后人為點火的可能性。鍋爐裝設有GAZ-Ⅲ滅火保護，在事故前是投入運行的。由于該產品設計上的缺陷，沒有事故前后的爐膛負壓追憶功能，給事故分析帶來了難度。而從其具有的首次跳閘記憶及事故狀態記錄中，記錄了首次跳閘時間為10:55:00，原因為滅火，但同時記錄有給粉中斷，接點閉合，滅火保護投入開關接點未閉合，保護出口MFT接點閉合的邏輯錯誤。事故后立即對滅火保護進行試驗，試驗證明保護完好正常。經過反復論證，滅火保護可能在事故中正確動作，也可能在保護動作時運行人員同時拉開了2號爐給粉電源開關。
　　既然鍋爐底部水冷壁爆管，爐膛滅火后又即刻切斷了給粉，爐膛為什么會爆炸？
　　要發生爐膛爆炸必須具備3個條件：①有燃料和助燃空氣的積存；②燃料在空氣中混合的濃度在爆炸極限內；③有足夠的點火能源。
　　第一個條件：該爐的滅火保護，廠家整定為檢測到滅火后延時3 s動作，如果再考慮到保護動作后到給粉機停轉約需1 s的時間，這樣，至少大約4 s時間，運行系統仍然依照事故前鍋爐帶高負荷的狀況不間斷地向鍋爐送粉和送風。再有，從水冷壁爆管到滅火保護檢不到火的這段短暫的時間內，鍋爐燃燒不完全，爐膛內已積存有未燃燒的煤粉。綜合以上兩個因素，可以說該條件是滿足的。
　　第二個條件：由于爐底存在有液態爐渣和析鐵，熱容量很大，爐底水冷壁爆管噴出的水，立刻變成較高溫度的水蒸氣，和爐膛里的煤粉混合。高溫水蒸氣和煤粉可發生水煤氣反應：
　　產生的H2和CO都是可燃氣體。根據資料介紹，煤粉中只要摻入少量的可燃氣體，就可以改變原來煤粉的爆炸特性，致使混合物的爆炸極限下限下降。在上述第一個條件中所述的進入爐膛的煤粉量，經計算已基本達到爆炸極限下限濃度。由于H2和CO可燃氣體的產生，可燃物的濃度肯定超過爆炸極限下限。第二個條件也滿足。
　　第三個條件　：由于爐底有熔化的析鐵存在，隨著水冷壁爆管鐵水上揚，鐵水具有足夠的點火能量。
　　從以上分析，可以得出這樣的結論：即使該爐的滅火保護能正確動作，鍋爐帶高負荷的情況下，在爐底存在一定　數量熔化的析鐵時，爐底水冷壁爆管，此時完全具備爐膛爆炸的條件，發生爐膛爆炸。
3.3 管理上存在的問題
(1) 煤粉細度較長時間超標。2號爐屬平底鍋爐，為防止爐底積存液態析鐵，控制煤粉細度防止析鐵產生是最重要、最有效的一項措施。經查證發生事故之前幾個月，特別是在高負荷情況下，煤粉細度超標，造成爐底積存了一定數量的析鐵。
(2) 運行人員調整風量不及時，煤粉燃燒不充分也是產生析鐵的原因。
(3) 爐底耐火層維護、更換失控。根據現場規程規定，1999年5月小修時，就應更換爐底；后經有關人員檢查、研究，認為可以不更換，但沒有提出和執行相應的檢查、監控的一系列防范措施，造成爐底在運行中破損。
(4) 在爆管前，通知2號爐排污，當時2號爐的負荷為240 t/h，違反了只能在額定負荷的80%時才能排污的規定。排污造成鍋爐水循環的惡化，加重了鍋爐水冷壁過熱的可能性。
3.4 設備存在的問題
(1) 這次事故暴露出所裝滅火保護存在設計功能不完善，制造質量不高，抗干擾能力差等問題。
(2) 鍋爐是70年代產品，　鍋爐設計結構抗爆能力差。另外，爐底水冷壁設計比較平坦，爐渣流動不暢，容易造成析鐵在爐底的積存。
4 主要結論及防范措施
　　通過對這次事故的分析，可以得出：對于液態排渣爐，爐底存在析鐵時，爐底水冷壁爆管有引發爐膛爆炸的可能性。特別是在鍋爐帶高負荷時這種危險性更大。要防止這種事故的發生，主要應做好以下幾方面的工作：
(1) 確保運行中爐底耐火層的完好，防止爐底水冷壁過熱爆管。
(2) 采取保證煤粉細度，運行中正確調整鍋爐的給風量等措施，確保爐底不留存大量析鐵。
(3) 采用質量更好的滅火保護裝置，縮短爐膛滅火到保護動作的整定時間。