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时间：2010-09-25 来源：厚德承物
随着电力行业的飞速发展，火力发电厂的建设规模和发电机组的单机容量越来越大，火灾爆炸危险性也随之增大。在火力发电厂运行环境中，存在爆炸性气体、油料和爆尘，若遇到点火源时，极易引起爆炸。因此，防爆作为火力发电厂一个重点问题，日益受到广泛重视。
1 火力发电厂爆炸危险性分析
爆炸是物质系统的一种极为迅速的物理的或化学的能量释放或转化过程，是系统蕴藏的或瞬间形成的大量能量在有限的体积和极短的时间内，骤然释放或转化的现象。
结合火电厂特点和具体情况，火力发电厂的爆炸形式多种多样，常见的是可燃物与空气混合物发生爆炸。这种爆炸是一种特殊的燃烧过程，当可燃性物质的浓度处于爆炸浓度，遇点火源，即会形成爆炸。在火力发电厂中，常见的可燃物有煤粉、氢气、轻柴油、润滑油、绝缘油、液氨、联氨、乙炔、CO等。点火源有明火、火花、电弧、高温等。通常，空气中的氧气充当了氧化剂的角色。
火力发电厂制粉系统属于爆炸性粉尘危险环境，氢系统、燃油系统属于爆炸性气体危险环境。爆炸事故隐患的存在，既有直接因素，也有间接因素。本文针对这三个系统，从爆炸机理、爆炸原因分析人手，寻求工程上及管理上系统性的措施，防止爆炸条件形成，避免出现爆炸危险。
2 制粉系统
2.1 爆炸机理
制粉系统将煤磨制成煤粉后，煤粉具有流动性、吸附性、自燃和爆炸性。煤粉空气混合物浓度只要达到0.05kg/m3，即可形成爆炸性的混合物，而混合物浓度在(0.3～0.6)kg/m3最易爆炸。煤粉的爆炸还与煤的挥发分、水分、灰分、煤粉细度、气粉混合物的温度等有关。挥发分越高和发热值越大，煤粉越细，气粉混合物的温度越高，产生爆炸的可能性就越大。煤粉爆炸后产生的气浪还会使沉积的煤粉尘飞扬，造成二次爆炸事故。
2.2 原因分析
从制粉系统爆炸情况来看，引起爆炸的原因很多。制粉系统启动、停运和断煤过程中，给煤量和风量相对变化较大，当磨煤机出口温度过高，操作不当，煤粉浓度达到爆炸极限，容易发生煤粉爆炸。制粉系统停运后，系统通风时间不够，煤粉没有抽尽，存在积粉，逐步发生氧化或自燃，在再启动制粉系统时，易发生爆炸。原煤含水量较大，运行中操作不当，造成煤粉较“湿”，易粘在制粉系统管道设备上，造成自燃和爆炸。制粉系统若自身有缺陷和运行状况不当时，也存在着潜在的火灾、爆炸危险。
2.3 防爆措施
为确保制粉系统的安全可靠运行，对煤粉仓的形式、结构及防爆设施应有相应的措施，而且在运行管理上要加倍重视。
根据煤粉仓的结构特点，应设置足够的粉仓温度测点和温度报警装置。煤粉仓的煤斗内壁应平整光滑、无积粉死角，壁面交角应做成圆弧形，避免粉仓积粉。煤粉仓内应设置固定的灭火系统，如蒸汽灭火、二氧化碳灭火或氮气灭火装置。为防止粉仓温度高或因煤粉自燃引起粉仓爆炸，煤粉系统的管道上应设置防爆阀，在煤粉仓、分离器、旋风器等设备上应分别设置防爆门，防爆隔膜应有足够的防爆面积和规定的强度，防爆门动作后喷出的火焰和高温气体，不应危及附近的电缆、油气管道和经常有人通行的部位。制粉系统中使用的电机及电气开关设备应选用防爆型产品。
防止制粉系统爆炸和煤尘爆炸事故，应严格执行《火电厂煤粉锅炉燃烧室防爆规程》，要坚持执行定期降粉制度。清除给粉机进口积粉时，禁止使用氧气管和压缩空气吹扫。清仓时，煤粉仓内必须使用防爆行灯。铲除积粉时，操作人员应穿不产生静电的工作服，使用铜质或铝质工具，且不得带入火种。在磨煤机清扫积粉时，应在煤粉温度下降到可燃点以下时打开人孔门清扫。
3 氢系统
3.1 爆炸机理
火力发电厂的发电机通常采用氢气冷却，氢气是易燃易爆气体，氢气的自燃点为560℃，爆炸范围大，与空气混合的爆炸范围为4.0％～75.6％，与氧气混合的爆炸范围为4.5％～95％，在爆炸范围内，遇明火或高于560℃以上高温即发生爆炸：且引爆能量小，仅为0.019mJ。
3.2 原因分析
氢系统的任何部位的漏氢，都具有燃烧爆炸的危险。氢气系统的管道、阀门、法兰或者接头处泄漏；露天布置的氢气储罐，由于罐体损坏、接头松动或其他辅助设备损坏而发生泄漏；发电机氢密封瓦密封不严漏氢：当氢压超过油密封压力使油封破坏致使氢气窜入汽轮机油系统和主油箱；发电机密封油系统工作失常，氢压不正常的降低，使外界空气进入发电机内：发电机出线套管漏氢，使封闭母线内部形成爆炸性混合物；供氢设备或发电机内氢气纯度的降低；因密封材料老化变形引起的漏气等；氢气易积聚在设备、容器、建筑的顶部，一旦形成爆炸性混合气体，遇明火或热源，将引起爆炸和火灾。此外，电解制氢过程中有少量的氧气混入氢气管道进入氢气储罐，高压气流与管道摩擦容易产生静电，如果氢气储罐或管道中的氢气达到爆炸极限，也可能导致爆炸。
为防止氢冷发电机氢爆，必须严格从控制氢气纯度和明火两方面出发，对发电机充氢、运行、排氢及隔离实施全过程管理。对于氢冷发电机，每台机组应装设在线测氢装置和在线氢气纯度表，并能自动报警。坚持定期排污制度，防止氢气纯度降低而造成爆炸。发电机内氢气纯度应不低于96％，含氧量不得超过2％。同时，加强附近的动火工作管理。为防止漏氢引起氢爆炸或着火而引发火灾爆炸事故，应装设漏氢报警装置，当氢浓度达到1％以上时，应自动报警。若氢气系统因漏氢引起着火，应设法阻止漏氢并灭火。若着火点在供氢管道上，则应立即切断气源，降低氢气压力。若发电机内氢气爆炸或着火时，应立即停机，并向发电机内充入C02排除氢气。密封油系统应保证运行可靠，并设有自动投入双电源或交直流密封油泵联动装置，并保持油压大于氢压，以防止空气进入发电机内或氢气充入汽轮机的油系统中，引起爆炸起火。氢冷发电机密封油箱应设置火灾检测和水喷雾灭火设施。
供应氢气的制氢站应安装可燃气体监测报警装置，制氢站和储氢罐等应有可靠的防雷设施。储氢罐应设有安全阀、止回阀、水封器、阻火器、压力表、温度表等。制氢站储氢罐周围10m处应设围墙，站内严禁烟火，严禁放置易燃、易爆物品。制氢站应采用防爆开关、防爆电机，电线应穿密封金属套管，并经气密试验合格。仪表等低压电气设备应有可靠绝缘，应选用防爆型电话电铃并安装室外。氢气生产设备各部位，必须使用铜或铜合金材料。进入制氢站不能携带火种，在制氢站内进行检修工作应使用防爆工具。
氢气管道宜架空敷设，采用非燃烧材料支架，且不得与电缆、电线敷设在同一支架上。氢气管道不得穿越生活间、办公室、配电室、控制室、仪表室、楼梯间和其他不使用氢气的房间，若必须穿过吊顶、技术(夹)层时，应采取安全措施。管道应避免穿过地沟、下水道、铁路及汽车道路等，必须穿过时应设套管。管道穿楼板或墙壁时应设套管，套管内的管段不应有焊缝，管道和套管间应用非燃烧材料填塞。不得在室内排放氢气，氢气放空管出口应在远离明火作业的安全区，放空阀应能在控制室外操作或设在发生火灾时仍有可能接近的地方。 火力发电厂锅炉点火一般使用轻柴油，储油罐是储存油料的主要设施。轻柴油属于易燃物品，闪点大干55℃，火灾危险性类别为乙类易燃液体，遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。
原因分析
火力发电厂储油罐区的安全是全厂安全工作的关键点之一。贮油罐和燃油管路、阀门、法兰泄漏渗油，贮油罐放水或燃油设备检修时有油流出，管道沟内蒸发出的油气无法散出，油管道排污时忘记关排污门将油大量排出，油泵盘根漏油，遇明火或热体均可能引起火灾或爆炸。由于静电、雷电、撞击、摩擦、电器设备等产生火花，也会引起油系统着火或爆炸。工作失误，没有严格执行安全操作规程、燃油系统防火措施和有关明火作业制度，也可能引起着火或爆炸。
防爆措施
从储油罐区角度来看，发电厂应划定油区，周围设置高度不低于2m的围墙，并悬挂“严禁烟火”等明显的警告标志牌。严禁携带火种、严禁穿带铁钉鞋和容易产生静电的化纤服装、严禁无阻火装置机动车进入储油区。油区电气设施均应选用防爆型产品，电力线路必须采用电缆或暗线，不准设架空线。卸油管应有明显的接地点，油管道法兰应用金属导体跨接牢固。油区周围应设有环形消防通道，通道尽头设回车场。金属油罐应装设固定的冷却水装置和泡沫灭火装置。油罐周围应设防火堤，油罐应装有液位计和高液位报警装置，防止超装泄漏，还应装有温度计及温度报警仪。顶部应装有呼吸阀和阻火器。卸油区及油罐区应设有防静电和防雷电接地。油泵房及油罐区内禁止安装临时性或不符合要求的设备和敷设临时管道。不得采用皮带传动装置，以免产生静电引起火灾。燃油管道及阀门应有完整的保温层。油管道、阀门、法兰附近的高温管道保温层应包覆铁皮，防止燃油喷漏到高温管道。供油管道应定期检查，发现问题及时处理，以保证燃油不发生外泄等。
结束语
电力行业是资金密集型和技术密集型行业，又是公共服务行业，其安全关系到国计民生的大局。引起电力火灾、爆炸事故的因素很多，一旦发生，后果极为严重。为避免事故的发生，应抓住重点防爆场所，采取各种防爆措施，健全各项安全管理制度，做到未雨绸缪、防患未然，杜绝爆炸事故的发生
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