燃气锅炉火灾爆炸危险性分析及其预防措施

随着社会经济的高速发展，锅炉作为生产热能和动力的工艺设备，在现代工业、电力及人民生活中普遍使用，而燃气锅炉以它优质、环保、清洁的特点满足了人们对环境、安全、自动化的要求，所以很多工程已经采用了燃气锅炉作为其加热设备。但由于各种原因，燃气锅炉爆炸事故的频频发生，它不仅在经济方面造成大量损失，严重的使人们在身心甚至生命都受到威胁。所以研究燃气锅炉爆炸危险性及其预防措施是十分必要的。

     一、燃气锅炉及其应用

      1．1燃气锅炉结构简介

     燃气锅炉包括燃气燃烧设备和锅炉本体两个系统。燃气燃烧设备主要指炉膛和燃烧器，也包括其他与燃烧过程有关的设备，它的主要作用是将一定数量的可燃气体和空气通入燃烧设备中，通过可燃气体的燃烧将化学能转变为热能，给锅炉本体提供持续的热能。锅炉本体就是借助燃烧设备提供的热能将水转化为水蒸汽，使其成为一定数量和质量（压力和湿度）的蒸汽。整个锅炉生产过程就是将一定数量的可燃气体和相应数量的空气送入炉内燃烧，燃烧所发出的热量传递给水，使水在定压下汽化而形成一定压力和温度的水蒸汽。

      1．2燃气锅炉的应用

燃气锅炉作为一种产生热能和动力的工艺设备，广泛地应用于电力、机械、化工、纺织造纸等工业部门及宾馆、居民区采暖供热等方面。我国北方城市由于需要采暖供热，在用锅炉数量更大。燃气锅炉已经逐步进入人们生活的周围。

      2.燃气锅炉爆炸事故类型及其危害

燃气锅炉运行中出现的事故大致可分为三类：

　　（1）   特大事故：锅炉中的主要受压部件——锅筒、管板等发生破裂爆炸的事故，这种事故常导致设备、厂房破坏和人身伤亡，造成重大损失。

　　（2）   重大事故：燃气锅炉无法维持正常运行而被迫停炉的事故，如缺水事故、炉膛爆炸事故等。这类事故虽不象特大事故严重，但也常常造成设备、厂房损坏和人身伤亡，并使燃气锅炉被迫停运，导致用汽部门局部或全部停工停产，造成严重经济损失。

　　（3）   一般事故：在运行中可以排除的事故或经过短暂停炉即可排除的事故，其影响和损失较小。

燃气锅炉事故属于工业热灾害三种主要事故类型中造成损失最大的爆炸事故。主要可分为两种爆炸原因，一是炉膛爆炸，另一种是炉体爆炸。燃气锅炉发生爆炸事故频率较高。

　　3．燃气锅炉的火灾危险性分析

　　3．1燃气的危险特性

　　燃气锅炉的燃料是可燃气体，主要是天然气或煤气。天然气和煤气的主要成分都是甲烷，还搀杂一些简单的烷烃，这些组分都是高度易燃易爆的气体，天然气的爆炸下限为4%，煤气的爆炸下限为6.2%，极易发生爆炸事故。

　　3．2炉膛爆炸火灾危险性

　　炉膛爆炸是由于可燃气体漏入并与空气混合形成爆炸性混合物，这种混合物处在爆炸极限范围时一接触到适当的点火源就会发生爆炸事故。伴随着化学变化，炉内气体压力瞬时剧增，所产生的爆炸力超过结构强度而造成向外爆炸，由于在极短时间内大量能量在有限体积内积聚，造成锅炉炉膛处于非寻常的高压或高温状态，使周围介质发生震动或邻近的物质遭到破坏。炉膛爆炸主要由以下因素造成。

　　3．2．1点火不当

　　在点火时，如启动操作不当，出现熄火而又未及时切断气源、配气管进行可燃气体吹扫，或吹扫不彻底、打开阀门时喷嘴也点不着火或者被吹灭，或其他可能使炉膛中存积大量高浓度可燃气体并处于爆炸极限范围内的情况，则再次点火时引燃这些可燃气体，引起爆炸。

　　3．2．2火焰不稳定而熄灭

　　如果煤气燃烧器出力过大，火焰就会脱开燃烧器，发生脱火现象；相反出力过小，火焰就会缩回燃烧器内，发生回火现象，使锅炉运行中火焰不稳定而熄灭，由于炉膛呈炽热状态，达到或超过可燃气体与空气混合物的着火温度，且继续进可燃气体时，就有可能立即发生爆炸。

　　3．2．3设备不完善

　　因为阀门漏气，设备不完善，没有点火灭火保护装置和火焰检测装置，可燃气体充满炉内点火发生爆炸。

　　3．2．4输气管道泄漏

　　由于燃气锅炉输气管道庞大，可燃气体消耗量大，有些管道已经存在老化、腐蚀的情况，如不注意管道的维护和检修，在输气过程中容易发生可燃气体泄露，而造成爆炸事故。

　　3．2．5操作失误

　　在锅炉运行时，有些事故是可以避免的，但事故依然发生了，主要原因是操作人员在锅炉运行时操作不合理，不按照规章制度操作，工作人员安全意识不足，工作不负责任，值班、检修不按规定进行，最终导致事故的发生。

　　3．3炉体爆炸的火灾危险性

燃气锅炉炉体爆炸是由于锅炉设备材料质量问题，受压元件强度不够或者严重缺水，持续加热等因素造成的爆炸事故。

　　3．3．1燃气锅炉设计制造方面

　　设计不合理造成燃气锅炉结构上的缺陷；材料不符合要求；焊接质量粗糙；受压元件强度不够等，这些因素也是引起燃气锅炉爆炸的重要因素。

　　3．3．2锅炉内水被烧空造成爆炸

　　在锅炉运行时，其中的水会被加热慢慢减少，当锅炉内的水过少甚至烧空时，可燃气体燃烧所释放的热能直接加热锅炉设备本身，造成炉体过热，发生爆炸事故。

由以上可看出燃气锅炉的爆炸火灾危险性大，因素多种多样。

　　4．利用预先分析法评价燃气锅炉火灾危险性

　　为了更清晰说明燃气锅炉的火灾危险性，下面用预先分析法进行分析讨论：（具体表格见下页）

燃气锅炉预先危险性分析

　　结果分析：从上表的燃气锅炉预先危险性分析可知预防燃气锅炉爆炸应从以下几方面加以注意：

　　一是点火前的预防。在锅炉点火前，要确保锅炉的各项性能符合标准，做好安全检查工作。

　　二是在锅炉运行中的合理操作和监督。这要求锅炉操作者有较强的责任心，能及时发现问题并合理解决。

　　三是锅炉设备的定期维护。锅炉设备老化也是燃气锅炉爆炸危险性因素之一，也占事故中的一定比例

　　5．事例分析燃气锅炉爆炸

　　案例1：

　　1990年4月22日6时15分 ，北京人民大会堂一台SZQ4—1．25型锅炉发生炉膛爆炸，炉体南、北侧和顶部发现有裂缝和部分凸起，炉膛保温层遭到破坏，锅炉房窗玻璃震坏，锅炉房外东院停车场一辆小汽车的后玻璃被击碎，另一辆汽车的尾灯玻璃也被击碎。

    　当天早晨6时10分，锅炉房值班人员按规定启动引风机和鼓风机，排除炉内气体。约3—5分钟后关闭鼓风机，接通电打火器的电源，打开上、下点火燃烧器的阀门。此时，因司炉工未认真操作，在上点火燃烧器未点着火的情况下，先打开上主燃烧器的阀门，接着再打开下燃烧器的阀门。这时炉内的气体已达到了爆炸的临界点，当下主燃烧器一被点着，炉膛“轰”的一声就立即发生了爆炸。由于主燃烧器的煤气阀门只开了三团，进气量不大，加上炉体安全装置起了作用，气浪主要从两个防爆门向东冲出，炉体破坏不大，但因锅炉位于重要的场所，其影响和后果甚大。

　　案例2：

　　2003年1月3日19时10分 ，山东省胜利油田管理局河口社区西区锅炉房，一台热煤气发生炉压力容器在调试运行阶段，因故障处理不当，使煤气发生炉夹套内壁顶板处的使用温度超温、材料开裂，发生爆炸，死亡6人，受伤3人，直接经济损失43.5万元。

　　案例3：

　　2008年6月12日18时46分 ，泉州晋江市福建凤竹纺织科技有限公司导热油锅炉车间发生导热油喷溅起火，意外的爆炸使15名消防官兵不同程度烧伤。

　　工作人员正在导热油锅炉车间启动3#锅炉对导热油进行加热，当导热油温度升至240度，准备3#锅炉加热的导热油接入厂区导热油输送主管道时，工人在开启管道阀门的过程中，由于阀门发生故障破裂，导热油喷溅而出，并立即气化燃烧起火。

对上面案例分析可知，产生事故原因大致如下：

　　1．司炉对业务不熟悉，工作不认真，虽然点火程序正确，但却因判断错误而误操作。

　　2．锅炉启动时通气时间过断，不能使可燃气体浓度降到爆炸极限以下，造成爆炸事故。

　　3．锅炉本身设备老化，不能正常工作，缺乏安全性。

　　4．设备检修不足，对存在的问题没能及时的发现解决，隐患存在时间长，危险性大。

　　6．燃气锅炉火灾危险性预防措施

　　6．1锅炉质量要求

 锅炉的设计、制造、安装、运行、检修、改造、检验等必须符合《蒸汽锅炉安全技术监察规程》及《热水锅炉安全技术监察规程》的规定。

　　6．2点火时的防火措施

　　（1）在点火前，由于燃气锅炉内已经充满了残留的可燃气体，所以在点火前，要做到先启动送、引风机强制通风5-10分钟，充分进行炉膛内的气体置换，清除炉膛内的可燃气体才能正常点火升压，一次点火未成功需要重新点火时，一定要在点火前再次给炉膛通风，充分清除可燃气体。当采用手动点火时，人工操作和调试很难保证准确无误，根据监察规程规定，燃气锅炉要安装自动保护装置，包括自动点火、熄火保护、燃烧自动调节及必要的自动报警保护装置。

　　（2）当炉内温度低或比较潮湿时，因点火困难，需采取适当方法给炉内预热。

　　（3）在可燃气体喷嘴前的进气管上，应装置压力表。

　　（4）如火焰熄灭，立即停止供入可燃气体，只供空气，换气后，再进行点火操作。

　　（5）为了防止煤气锅炉在点火时发生爆炸，必须在点火前检查进气管中的燃气压力，当压力符合要求时，再使用鼓风机吹扫炉膛，清除炉膛内的爆炸性混合物。在点火时应严格遵守先点火，后开气的原则。 

　　6．3燃气锅炉工作时的防火措施

　　（1）防止脱火：可燃气体燃烧器出力过大，火焰会脱开燃烧器，过多的可燃气体发生不完全燃烧，在炉膛内存积大量的爆炸混合气体，随时存在爆炸危险。所以，应注意脱火现象，具体方法有：a、实行火焰稳定化；b、把空燃比调整到理论混合比附近；c、人为加大燃烧速度；d、使可燃气体压力保持稳定；e、减小燃料的喷出速度。

　　（2）防止回火：可燃气体出力过小，火焰会回缩到燃烧器内，使锅炉运行中火焰不稳定而熄火。此时继续通入可燃气体，则达到可燃气体爆炸极限后，爆炸一触即发。防止回火现象的措施有：a、加大最小喷出速度；b、必须使燃料从喷嘴喷出的速度大于其燃烧速度，即炉膛保持正压

　　（3）点火后直到进入稳定状态的过程中，要很好的监视燃烧工况，注意调节燃烧气流量，稳定燃烧器压力，使火焰能够稳定的燃烧。

　　（4）为减少烟囱冒烟，出火星和污染环境，对烟囱冒火应进行综合治理，如安装消烟除尘和火星熄灭装置等。  

   　 （5）平时操作中，注意不能骤冷骤热，以防发生爆裂。

　　6．4防止燃气锅炉中严重缺水

锅炉中严重缺水或烧干事故是化工、石油生产用锅炉普遍发生的一种事故。司炉要在锅炉运行时定期对水位严密监视，定期上水，经常检查水位指示器是否工作正常，进行排污排垢清洗处理。

　　6．5燃气锅炉的定期维护和检修

　　（1）应经常检查锅炉水位表，压力表，安全阀等安全附件，确保它们的可靠性 。

　　（2）定期对锅炉内部进行检查，查看炉膛是否破裂，输气管路是否完好，保证管路不发生可燃气体泄露。

　　6．6燃气锅炉周围环境要求

　　（1）禁止在锅炉房堆放各种可燃物，也不准在锅炉本体和蒸汽管道上烘烤任何物品。擦拭设备的油棉纱、油抹布要妥善保管。 

　　（2） 禁止在锅炉内焚烧废纸、废木材、废油毡等，以防造成烟囱飞火，引燃周围可燃物。 

    　（3）锅炉周围不能存在火源，锅炉输气管不能靠近其他加热设备。

　　6．7加强消防安全管理

　　燃气锅炉爆炸危险性大，影响因素复杂多样，这就要求司炉熟悉燃气锅炉的工作原理和操作规范。不仅要保证不出现误操作，更重要的是要具有在锅炉出现问题时处理问题的能力。锅炉的爆炸危险要求司炉有较强的责任心，熟悉业务。 锅炉操作人员必须经过专门培训，经考试合格，持证上岗，否则，禁止进锅炉房操作。值班操作人员应尽职尽责，遵守有关锅炉安全运行的各项制度。锅炉房应根据人员岗位情况制订《岗位安全责任制》，每个操作人员应达到"三懂三会"（即懂本岗位的火灾危险性，懂预防火灾的措施，懂扑救火灾方法；会使用灭火器材，会处理险情，会报警）。

　　6．8设置防火安全装置

　　为了避免或减少燃气锅炉爆炸造成的伤亡事故及其造成的社会、经济损失，我们也可以采用更有效的锅炉防爆报警系统。例如能够检测出可燃气体泄露浓度的传感器和报警器等。现在已经研制出利用物质的物理和化学性质受气体作用后发生变化的原理制作的气体传感器，可利用锅炉炉膛内可燃气体检漏、浓度测量来报警。而报警器采用灵敏度高、响应时间快的半导体材料制成，气敏元件感受到可燃气体泄露立即发出警报。水喷淋系统也可作为锅炉火灾爆炸初期预防措施。随着科技的发展，人工智能等更多的高新技术将应用到燃气锅炉爆炸预防中来。、

　　结论：