一、事故經過
1993年3月10日14時7分24秒,北侖港發電廠1號機組鍋爐發生特大爐膛爆炸事故,人員傷亡嚴重,死23人,傷24人(重傷8人),直接經濟損失778萬元。該機組停運132天,少發電近14億kw•h。北侖港發電廠1號鍋爐是ABB-CE公司生產的亞臨界一次再熱強制循環汽包鍋爐,額定主蒸汽壓力13.7Mpa,主蒸汽540攝氏度,再熱蒸汽540攝氏度,主蒸汽流量2008t/h。
從1993年3月6日開始,該鍋爐運行情況出現異常,為降低再熱器管壁溫度,噴燃器角度由水平改為下擺至下限,3月9日后鍋爐運行狀況逐漸惡化。3月10日事故前一小時內無較大操作。14時機組負荷400MW,主蒸汽壓力15.22Mpa,主蒸汽513攝氏度,再熱蒸汽溫度512攝氏度,主蒸汽流量1154.6t/h,爐膛壓力維持-10mmH2O,排煙溫度甲側110攝氏度,乙側158攝氏度,磨煤機A、C、D、E運行,各臺磨煤出力分別為78.5%、73%、59%、38%,B磨處于檢修狀態,F磨備用,主要CCS調節項目除風量在“手動”調節狀態外,其余均投“自動”,吹灰器需進行消缺,故13時后已將吹器汽源隔離,故事發生時,集中控制室值班員聽到一聲悶響,集中控制室備用控制盤上發出聲光報警,“爐膛壓力高(主燃料切斷保護)”,“汽機跳閘”,“旁路快開”等光字牌亮。FSS(爐膛安全系統)盤顯示MFT的原因是“爐膛壓力高”引起,逆功率保護使發電機出口斷路器跳開,廠用備用電源自投成功,電動給水泵自啟動成功。由于汽包水位急劇下降,運行人員手動緊急停運爐水循環泵B、C(此時A泵已自動跳閘)。就地檢查,發現整個鍋爐房迷漫著煙、灰、汽霧,人員根本無法進入,同時發現主汽壓急驟下降,即手動停電動給水泵,由于鍋爐部分PLC(可編程控制器)柜通信中斷,引起CRT(計算機顯示屏)畫面鍋爐側所有輔助設備的狀態丟失,無法控制操作,運行人員立即停運兩組送引風機,經戴防毒面具人員進入現場附近,發現爐底冷灰斗嚴重損壞,呈開放性破口。
二、事故原因
(1)運行記錄中無鍋爐滅火和大負壓記錄,事故現場無殘焦,可以認定,并非煤粉爆炸。
(2)清渣過程中未發現鐵異物,渣成分分析未發現析鐵,零米地坪完整無損,可以認定,非析鐵氫爆炸。
(3)鍋爐冷灰斗結構薄弱,彈性計算確認,事故前冷灰斗中積存的渣量,在靜載荷下,還不會造成冷灰斗破壞,但靜載荷或者施加一定數量的壓力,有可能造成灰斗失穩破壞。
(4)事故發生后的檢驗結果表明,鍋爐所用的水冷壁管材符合技術規范的要求,對水冷壁管斷口樣品的失效分析證實,包角管的破裂是由于冷灰斗破壞后塌落導致包角管受過大拉伸力而造成。
(5)由于燃燒器長時間下擺運行,加劇了灰斗結渣,這為煤裂角氣和煤氣的動態產生和積聚創造了條件,灰渣落入渣斗產生的水蒸汽進入冷灰斗,形成的振動加速了可燃氣體的生成,經分析計算,在0.75s內局部動態產生了2.7㎏以上混合可燃氣體,逐步沿灰斗上升,在上升過程中,由于下二次風與可燃氣混合,混合溫度在470攝氏度左右,突遇熾熱碎渣的進入或火焰隨機飄入,引起可燃氣體爆炸,爐膛壓力急劇升高,爐膛出口壓力達2.7kPa以上,觸發MFT動作,爆炸時兩側墻鼓出,在爆炸和爐底結渣的聯合作用下,灰斗與兩側墻連接處被撕裂,灰斗失穩下塌,包角管和聯箱水平相繼破裂,大量水泄出,爐內壓力猛烈升高,使事故擴大。
(6)鍋爐投入運行后,在燃用設計煤種及其允許變動范圍內煤質時出現前述嚴重結渣和再熱汽溫低,局部管段管壁超溫問題,與制造廠鍋爐爐膛的結構設計和布置等不完善有直接關系,這是造成這次事故的根本原因。
三、暴露出的問題
(1)制造廠鍋爐爐膛設計,布置不完善及運行指揮不當。
(2)該臺鍋爐在設入運行以后,在燃用設計煤種及允許變動范圍的煤種時,出現了鍋爐結渣再熱汽溫達不到設計值而過熱器、再熱器管壁嚴重超溫問題,雖然采取了降負荷運行和下擺燃燒器防止結渣等措施,但積渣日趨嚴重,最終釀成了事故,另外,樓梯間、平臺、過道不暢,造成了人員眾多傷亡。
(3)在運行管理上,對引進的設備和技術研究、消化不夠,又缺乏經驗,在采取一系列常規措施未能改善鍋爐運行狀況的情況下,未能及時對爐內嚴重結渣作出正確判斷,因而沒有采取果斷停爐措施。
(4)崗位技術培訓沒做到位,各級領導的指揮、判斷、處理事故的能力不強。
(5)對引進設備質量的技術監督、檢查不利。
(6)設備的檢修質量、管理不完善。
四、防范措施
(1)ABB—CE公司應采取措施,解決設產以來一直存在的再熱器汽溫低和部分再熱器管壁溫度嚴重超限的問題。
(2)應研究改進現有噴燃器,防止鍋爐結焦和煙溫偏差過大的問題,在未改進前,制造廠應在保證鍋爐設計參數的前提下,提出允許噴燃器下擺運行的角度和持續時間。
(3)鍋爐設計中吹灰器布置密度低,現在吹灰器制造質量差,制造廠應采取措施回以改進,在未改進前電廠應加強檢修、維護和管理,提高現有吹灰器的可用率,必在時換用符合要求的吹灰器。
(4)應研究適當加強冷灰斗支承措施,以提高其結構穩定性,又不致影響環形集箱的安全。
(5)應采取措施回裝必要的溫測點等,并送入計算機數據采集系統。此外,還應考慮裝設記錄型爐膛負壓表。
(6)應對冷灰斗的積渣和出渣系統的出渣增加必要的監測手段,包括增加必要的爐膛看火孔,以便檢查鍋爐結渣情況。
(7)應對不符合安全要求的廠房結構,安全設施、通道、門、走梯、平臺和扶梯進行改進。
(8)要加強對入廠煤、入爐煤的煤質分析和管理,完善配煤管理技術。
(9)應嚴格執行運行規程,加強對鍋爐的運行分析和管理工作,應及時提出鍋爐運行情況的分析意見和異常工況的應急措施。
(10)對事故中涉及的設備和部件進行仔細的檢查,恢復運行必須進行爐內空氣動力場和燃燒調整試驗。