關(guān)于燃?xì)忮仩t爐膛爆炸事故案例的探討

董建都

(福建省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院南平分院，福建 南平 353000)

鍋爐屬于特種設(shè)備之一，在化工、食品、造紙、木竹加工、醫(yī)療及冬季供曖等行業(yè)應(yīng)用廣泛，亦在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及民生領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用，隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，鍋爐數(shù)量也在以每年7%左右的速度不斷增加。隨著藍(lán)天碧水保衛(wèi)戰(zhàn)的推進(jìn)，“綠水青山就是金山銀山”的理念不斷深入人心，以及天然氣這一清潔能源的進(jìn)一步普及使用，燃煤鍋爐改燃?xì)忮仩t的數(shù)量與日俱增。但與此同時，由鍋爐引發(fā)的各類事故也在增多，其中，由于燃?xì)忮仩t的爐膛爆炸事故占比較高，為保證燃?xì)忮仩t安全、穩(wěn)定、節(jié)能、高效運(yùn)行，文中對燃?xì)忮仩t的爐膛爆炸事故案例進(jìn)行探討研究。

1 爐膛爆炸事故案例概述

福建省南平市某外資中型化工企業(yè)一臺有機(jī)熱載體燃?xì)庖合酄t，于2018年8月14日在全廠例行年度設(shè)備停機(jī)檢修結(jié)束后，點(diǎn)火試運(yùn)行時發(fā)生爐膛爆炸，造成一人重傷的事故。經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)控錄像回放及現(xiàn)場人員介紹，事故發(fā)生在上午10點(diǎn)30分，伴隨一聲巨響，一股煙霧騰空而起，鍋爐爐膛發(fā)生爆炸，燃燒室端蓋及燃燒器與鍋爐本體脫離，飛出近三米遠(yuǎn)，當(dāng)場將調(diào)試人員撞飛三米后被水泥砌筑的水池墻擋住落下（如圖1）。而另一個調(diào)試員被爆炸產(chǎn)生的氣浪掀倒。因爆炸造成鍋爐最后一排內(nèi)外層爐管和中層爐管變形移位，最大移位量約120mm，有三個拉撐管件斷裂（如圖2）。事故現(xiàn)場一片狼藉，其中被撞飛受傷的人員當(dāng)場倒地不醒人事，第一時間送到醫(yī)院，雖然搶救及時脫離危險，但造成腰肢等重大傷殘，目前還在醫(yī)院康復(fù)治療，造成直接經(jīng)濟(jì)損失約60萬元，因鍋爐停廠而造成的間接經(jīng)濟(jì)損失約200萬元。

圖1 事故現(xiàn)場

圖2 爐管變形移位圖

2 案例分析探討

從該起事故來看，事故原因比較清晰，事故發(fā)生后企業(yè)全力救治傷員，妥善處理善后工作，吸取教訓(xùn)。下面對這起事故案例進(jìn)行分析探討。

2.1 鍋爐基本情況

該鍋爐型號：YY(Q)W-2400Q，屬燃?xì)庥袡C(jī)熱載體液相爐，2004年4月由江蘇省某鍋爐有限公司制造出廠；額定熱功率：2.4MW；額定壓力：0.7MPa；額定工作溫度：340℃；使用壓力：0.7MPa；實(shí)際工作溫度：280℃。

該鍋爐分別于2017年3月及2017年5月進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)和外部檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)論分別為允許運(yùn)行和整改后運(yùn)行（要求整改的內(nèi)容主要是壓力表和溫度計(jì)未校驗(yàn)及運(yùn)行記錄不規(guī)范不完整）。

2.2 爐膛爆炸機(jī)理

爐膛爆炸是由于可燃?xì)怏w漏入并與空氣混合形成爆炸性混合物，這種混合物處在爆炸極限范圍時一接觸到適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火源就會發(fā)生爆炸事故。伴隨著化學(xué)變化，爐內(nèi)氣體壓力瞬時劇增，所產(chǎn)生的爆炸力超過結(jié)構(gòu)強(qiáng)度而造成向外釋放爆炸能量，由于在極短時間內(nèi)大量能量在有限體積內(nèi)積聚，造成鍋爐爐膛處于非尋常的高壓或高溫狀態(tài)，使周圍介質(zhì)發(fā)生震動或鄰近的物質(zhì)遭到破壞。

2.3 燃?xì)忮仩t點(diǎn)火程序控制與熄火保護(hù)裝置具體規(guī)定

根據(jù)TSG G0001-2012《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》[1]相關(guān)規(guī)定，鍋殼式（室燃）燃?xì)忮仩t應(yīng)當(dāng)裝設(shè)點(diǎn)火程序控制裝置和熄火保護(hù)裝置，并滿足以下要求：（1）在點(diǎn)火程序控制中，點(diǎn)火前的總通風(fēng)量應(yīng)當(dāng)不小于3倍的從爐膛到煙囪進(jìn)口煙道總?cè)莘e；通風(fēng)時間至少持續(xù)20s；（2）單位時間通風(fēng)量一般保持額定負(fù)荷下的總?cè)紵諝饬浚唬?）熄火保護(hù)裝置動作時，應(yīng)當(dāng)保證自動切斷燃?xì)夤┙o；（4）燃燒器點(diǎn)火、熄火安全時間（即燃燒器啟動時，從燃料進(jìn)入爐膛點(diǎn)火失敗到燃料快速切斷裝置開始動作的時間稱為點(diǎn)火安全時間；燃燒器運(yùn)行時，從火焰熄滅到快速切斷裝置開始動作的時間稱為熄火安全時間，具體見表1）。

表1 燃?xì)馊紵靼踩珪r間要求

2.4 鍋爐燃?xì)庀到y(tǒng)組成及放散閥工作原理分析

燃?xì)庀到y(tǒng)：由氣源、輸配系統(tǒng)（包括承壓燃?xì)夤艿老到y(tǒng)和調(diào)壓系統(tǒng)等）和用戶三部分組成，三者缺一不可。

供氣主管路：如圖3所示，鍋爐房主管路為入室母管和干管，支管為單一終端設(shè)備管路。

燃?xì)忮仩t系統(tǒng)管路上要設(shè)置放散閥[2]，放散閥是一種當(dāng)某種暫時原因使控制點(diǎn)的壓力超過設(shè)定值時，即排放一定量的氣體的閥。燃?xì)獍踩派㈤y用于監(jiān)視整體設(shè)備各級調(diào)壓器的出口壓力，當(dāng)超壓時可自動開啟，釋放超壓燃?xì)猓_(dá)到保護(hù)下游設(shè)備的作用，保證用戶安全用氣。放散閥主要實(shí)現(xiàn)三個作用：（1）超壓泄放（超壓放散）；（2）管路吹掃置換（吹掃放散）；（3）管路內(nèi)泄漏泄放（泄漏放散）。泄放出的氣體均通過泄放管排到安全區(qū)域。

圖3 鍋爐供氣主管路示意圖

2.4.1 超壓放散原理與作用

（1）在燃?xì)庵鞴艿郎?，按照城市燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)劃及鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范均要設(shè)置放散[2]，這種放散具有安全作用。在燃?xì)庵鞴艿郎?，燃?xì)庹{(diào)壓站出口管路上必須設(shè)置自動安全放散閥[2]。因?yàn)槿紵髋涮椎陌踩袛嚅y及二級調(diào)壓閥一般均為低壓閥，需要保護(hù)，如果超壓導(dǎo)致安全閥及二級調(diào)壓閥失靈，則有極大的安全隱患。另外，在運(yùn)行中，如果燃?xì)庹{(diào)壓站超壓，就會導(dǎo)致燃燒器運(yùn)行不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)不安全事故。因此，自動放散閥對管路和設(shè)備具有高壓自動保護(hù)功能。當(dāng)壓力高于設(shè)定值時，放散閥自動開啟，氣體泄放到放散管排出泄壓。當(dāng)壓力低于設(shè)定值時，放散閥關(guān)閉。

（2）在進(jìn)燃燒器前的各分支路上，燃燒器主燃?xì)饪刂崎y系統(tǒng)上游至少設(shè)置一只壓力控制裝置，且該壓力控制裝置聯(lián)鎖燃?xì)饪刂崎y[2]。該要求實(shí)現(xiàn)了對設(shè)備（燃燒器）的超壓保護(hù)（支管管路超壓由主管超壓泄放保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)）。

2.4.2 吹掃放散和泄漏放散作用

吹掃放散目的是在檢修和點(diǎn)火前將管道內(nèi)的空氣/燃?xì)饣旌衔锎祾吒蓛簟?/p>

一般在管道的盲端設(shè)置放散管，在放散管根部設(shè)置手動切斷閥[2]，用于在吹掃過程中，實(shí)現(xiàn)放散管的關(guān)閉和打開。

泄漏放散是為了預(yù)防管道內(nèi)泄露，保護(hù)下游設(shè)備而采取的措施，一般在被保護(hù)設(shè)備安全切斷閥上游管段設(shè)置自動放散閥，自動放散閥與安全切斷閥形成互鎖方式使用[2]。燃?xì)饪刂崎y系統(tǒng)需帶放散閥，其排空管出口必須直接通向室外，且高于建筑物2m。

在投產(chǎn)、停爐、檢修時要對管道進(jìn)行試壓，吹掃，氣體置換等作業(yè)。

2.5 爆炸事故原因分析

根據(jù)對設(shè)備的基本情況及事故經(jīng)過的調(diào)查，包括調(diào)取監(jiān)控錄像并勘察事故現(xiàn)場，查閱燃燒器的使用說明書等相關(guān)資料，對燃燒機(jī)進(jìn)行全面系統(tǒng)的檢查研究，從以下五個方面對事故原因進(jìn)行剖析。

（1）特種設(shè)備安全管理（包括人員持證上崗、規(guī)章制度及技術(shù)操作規(guī)程落實(shí)情況）。雖然鍋爐房管理制度及技術(shù)操作規(guī)程均有掛上墻，但鍋爐各項(xiàng)運(yùn)行記錄不完整、不規(guī)范，據(jù)司爐工等相關(guān)人員介紹，燃燒機(jī)早就有故障，點(diǎn)火啟動時好時壞，存在異常，屬帶病運(yùn)行。爐膛爆炸前自動控制系統(tǒng)和聯(lián)鎖裝置（即點(diǎn)火程序控制裝置和熄火保護(hù)裝置）已經(jīng)失效，但在運(yùn)行記錄和維修記錄上均未查詢到，設(shè)備故障亦未反饋到相關(guān)責(zé)任人，鍋爐房安全管理存在嚴(yán)重問題。企業(yè)安全管理責(zé)任人對特種設(shè)備安全管理，特別是對燃?xì)忮仩t的安全管理不夠重視，規(guī)章制度和技術(shù)操作規(guī)程形同虛設(shè)，持證司爐人員操作責(zé)任心不強(qiáng)，技術(shù)水平有限，對故障的分析與判斷水平不足。

經(jīng)過對事故現(xiàn)場錄像的比對及相關(guān)責(zé)任人員證實(shí)，受重傷的是該企業(yè)一位聘用電工，只持有電工證，未持有燃?xì)猓ㄓ停╁仩t司爐操作證，知道燃燒器的一些電路原理，但對燃燒機(jī)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)及工作原理并不了解，屬違規(guī)操作。事故發(fā)生時，另一名持證司爐操作人員雖在場，但由于責(zé)任心不強(qiáng)，加上對燃燒機(jī)故障的分析與判斷能力不足，沒有及時阻止該電工在燃燒機(jī)有故障的情況下點(diǎn)火操作。經(jīng)核實(shí)，特種設(shè)備管理人員未經(jīng)培訓(xùn)持證上崗?？梢娫撈髽I(yè)對特種設(shè)備等安全管理不重視，存在嚴(yán)重安全隱患問題。

（2）燃燒機(jī)的制造資質(zhì)及型式試驗(yàn)情況。據(jù)企業(yè)相關(guān)人員介紹，該燃燒機(jī)于2003年由廈門一家國內(nèi)代理商進(jìn)口零配件并自行組裝，負(fù)責(zé)售后維修保養(yǎng)等服務(wù)。銘牌上標(biāo)識該燃燒機(jī)系外國進(jìn)口的某品牌，于2003年制造，只見到一本使用說明書，未見到海關(guān)商檢報告和型式試驗(yàn)合格報告。[3]

（3）對燃燒機(jī)系統(tǒng)的全面檢查。事故發(fā)生后的次日，該設(shè)備代理商派出維保人員在現(xiàn)場配合事故調(diào)查組對燃燒機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行拆解并做全面的檢查、調(diào)試（測試），其中包括對點(diǎn)火棒（點(diǎn)火電極包括高壓線接頭及電極間距）、點(diǎn)火電纜和變壓器、燃?xì)膺^濾器清潔情況、燃燒器閥組、燃燒機(jī)電機(jī)（含軸承）、燃燒器電源指示、燃燒器風(fēng)門、火焰盤、溫控儀、調(diào)壓閥（含調(diào)壓閥閥位指示彈簧硬度）、火焰轉(zhuǎn)換開關(guān)及空氣壓力開關(guān)等燃燒機(jī)系統(tǒng)的全面檢查。在逐項(xiàng)檢查過程中發(fā)現(xiàn)點(diǎn)火棒間隙夾有碳渣，接觸不正常；自動控制系統(tǒng)和聯(lián)鎖裝置（即點(diǎn)火程序控制裝置和熄火保護(hù)裝置）已經(jīng)失效；自動超壓放散閥不能正常開啟。

（4）對供氣管路系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查。經(jīng)查在供應(yīng)母管上主控制閥前，在安全并且便于操作的地方裝設(shè)手動切斷閥和自動超壓放散閥，但未裝設(shè)手動吹掃放散閥；自動超壓放散閥無法自動打開。

（5）人員操作情況分析。維修調(diào)試人員是廠內(nèi)維修電工，沒有燃油（燃?xì)猓┤細(xì)忮仩t的司爐操作證就上崗檢查調(diào)試并啟動燃燒機(jī)點(diǎn)火，經(jīng)若干次點(diǎn)火啟動未成功。由于爐膛內(nèi)聚積可燃?xì)怏w，未能進(jìn)行自動吹掃清除，當(dāng)可燃?xì)怏w濃度達(dá)到爆炸極限時，此時啟動燃燒機(jī)點(diǎn)火棒剛好點(diǎn)出火花，產(chǎn)生爆炸。由于吹掃系統(tǒng)存在故障（正常的燃?xì)忮仩t在點(diǎn)火啟動前燃燒機(jī)一定會先吹掃爐膛20秒鐘，目的是將爐膛內(nèi)可燃的殘余氣體吹掃干凈，以免造成爐膛爆炸）。該維修電工未掌握相關(guān)操作技術(shù)原理，所以釀成爆炸傷人的慘痛教訓(xùn)。

3 事故結(jié)論

根據(jù)上文技術(shù)分析，得出如下結(jié)論：

（1）事故直接原因：特種設(shè)備存在嚴(yán)重的安全隱患，即：點(diǎn)火棒間隙夾有碳渣，接觸不正常；自動控制系統(tǒng)和聯(lián)鎖裝置（即點(diǎn)火程序控制裝置和熄火保護(hù)裝置）已經(jīng)失效；自動超壓放散閥不能正常開啟。由于可燃?xì)怏w漏入爐膛并與空氣混合形成爆炸性混合物，未能得到有效吹掃清除，這種混合物處在爆炸極限范圍時一接觸到適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火源就發(fā)生爆炸事故。

（2）事故間接原因：特種設(shè)備的現(xiàn)場調(diào)試操作人員未持有司爐工操作證，站在場邊的持證司爐人員由于責(zé)任心不強(qiáng)，對故障的技術(shù)分析與判斷水平欠佳，未及時阻止無證人員在鍋爐燃燒機(jī)有故障的情況下點(diǎn)火操作。

4 整改措施與建議

請有資質(zhì)單位進(jìn)行檢修，檢修合格后由持燃?xì)猓ㄓ停╁仩t司爐操作證的司爐工點(diǎn)火調(diào)試，并嚴(yán)格按照技術(shù)操作規(guī)程操作，檢修結(jié)束后要由有資質(zhì)的相關(guān)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)驗(yàn)收合格后才能使用。

5 預(yù)防措施

為防止此類事故發(fā)生，應(yīng)采取以下措施：

（1）吸取本事故教訓(xùn)，加強(qiáng)對鍋爐的安全管理工作，提高企業(yè)的安全管理意識，組織有關(guān)人員學(xué)習(xí)相關(guān)的業(yè)務(wù)知識，對在用的燃?xì)忮仩t要認(rèn)真做好鍋爐安全運(yùn)行管理和維護(hù)保養(yǎng)工作，如存在隱患，應(yīng)及時采取措施予以消除，不帶病運(yùn)行。維修保養(yǎng)不合格或年檢不合格的鍋爐禁止投入使用；嚴(yán)防僥幸和冒險行為，真正落實(shí)“安全第一”和“預(yù)防為主”的方針。

（2）嚴(yán)格按照技術(shù)操作規(guī)程進(jìn)行司爐操作，并做好運(yùn)行記錄和維護(hù)保養(yǎng)記錄，發(fā)現(xiàn)問題要在運(yùn)行記錄上體現(xiàn)，并及時向相關(guān)安全管理責(zé)任人匯報反映，燃燒機(jī)有故障要果斷采取停爐處理。出現(xiàn)故障后應(yīng)請有資質(zhì)或有經(jīng)驗(yàn)的維保人員進(jìn)行維修，保證安全和維修質(zhì)量，維修合格后要有檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的驗(yàn)收合格報告等相關(guān)證明文件；啟動點(diǎn)火調(diào)試程序必須由持證的燃?xì)猓ㄓ停┧緺t工操作，并嚴(yán)格遵照技術(shù)操作規(guī)程，確保鍋爐啟動點(diǎn)火前要對爐膛進(jìn)行有效吹掃。

（3）鍋爐的安裝、使用、操作及維修應(yīng)按照《特種設(shè)備安全法》[4]《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》（國務(wù)院令第549號）及《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》[1]等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，由持有相對應(yīng)上崗證的人員進(jìn)行。

6 結(jié)語

為保證燃?xì)忮仩t安全、穩(wěn)定、節(jié)能、高效運(yùn)行，使用單位在重視鍋爐設(shè)備的安全管理、維護(hù)保養(yǎng)工作的同時也要重視鍋爐操作人員的技能培訓(xùn)及持證上崗安全教育。燃?xì)忮仩t自動化程度與技術(shù)含量較高，特別是燃燒機(jī)系統(tǒng)，所以對司爐工的文化素質(zhì)及責(zé)任心等綜合要求也相對較高，建議要有高中或中專以上學(xué)歷。由于在2008年《燃油（氣）燃燒器安全技術(shù)規(guī)則》（TSG ZB01-2008）出臺前的燃燒機(jī)基本上都沒有做型式試驗(yàn)，有的代理商從國外進(jìn)口零配件后自行組裝調(diào)試，沒有嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求進(jìn)行安裝驗(yàn)收，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在鍋爐年檢時應(yīng)重點(diǎn)對此進(jìn)行全面徹底檢驗(yàn)。在對燃燒機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行功能性點(diǎn)火啟動和熄火試驗(yàn)（調(diào)度）時，應(yīng)當(dāng)注意風(fēng)險問題，要在確認(rèn)設(shè)備正常情況下由持證司爐工進(jìn)行操作。對沒有達(dá)到圖3標(biāo)準(zhǔn)要求的要進(jìn)行整改，沒有進(jìn)行型式試驗(yàn)[3]的燃燒機(jī)一律不得繼續(xù)使用[5]，避免類似事故再發(fā)生。