锅炉炉膛防爆压力及烟气系统设计压力研究分析

崔永久，林峻宇

烟台环丰环境保护工程有限公司，山东，烟台，栖霞，265300

摘要：锅炉的炉膛以及烟气系统设计的压力与锅炉以及排烟排风系统、燃煤机械设备的正常运转有着较为直接的关系，但是当前防爆设计标准当中有些规定存在着一些缺陷，本文对锅炉主要燃料跳闸的有关特点以及引风机匹配的有关特点进行分析研究，希望能够有效完善锅炉炉膛以及烟气通道设计压力的相关标准规范，以供参考。

关键词：锅炉；炉膛；防爆压力；烟气系统；设计压力

引言：锅炉炉膛以及烟气系统防爆设计的压力与锅炉相应的技术规范制定、选择风机的类型以及烟气排风系统的设计之间有着较为密切的联系。由于国家对于环境保护工作的重视程度不断加强，脱硫以及脱硝装置的应用范围越来越广泛，选择使用高压引风装置的工程项目开始逐渐变多。当前的防爆设计标准当中对于新建设的火电机锅炉炉膛需要安装什么类型的引风装置，已经建成使用的锅炉在增设脱硝装置的过程当中怎样对炉膛进行加固，这些问题并没有明确的规定。怎样才能够正确全面地理解当前实行的防爆设计标准当中关于锅炉炉膛防爆设计压力的标准以及如何选择引风装置的类型已经成为了锅炉系统当中需要专题研究分析的问题。

一、当前实行的防爆设计标准当中存在的突出问题

1、标准落实的根据。在当前实行的设计标准当中，对于锅炉炉膛内部防爆设计负压的标准说法并不一致，在这些问题当中，最关键也是最重要的问题就是引风装置压力值超过九千帕的时候，锅炉炉膛内部负压取值的标准并不统一。

2、锅炉炉膛内部设计负压与引风装置之间的联系。根据我国的相关规范标准，如果引风装置压力值超过了九千帕，那么就必须要增加锅炉炉膛内部的设计负压。现行的规范标准认为锅炉炉膛内部爆炸瞬间设计的压力值不用必须超过九千帕，但是与此同时，如果锅炉的尾部排烟通道有较大的阻力，导致引风装置的压力值超过了九千帕，那么就要采取有针对性的措施来增加锅炉炉膛内部设计负压。

3、引风装置与增压风装置分开放置或者是合并放置对锅炉炉膛内部爆炸产生的影响。依据国内当前实行的标准规范，锅炉炉膛内部防爆设计压力要充分考虑到增压风装置的影响。为了尽量地将系统进行简化，新的设计方案以及改造优化项目当中大多数应用将引风装置与增压风装置合并放置的方式，所以从锅炉炉膛内部防爆设计方面来分析评估引风装置与增压风装置放置方式的安全系数也是有较高的现实意义的。

4、锅炉炉膛内部爆炸瞬间设计负压与设计负压的选择。当前锅炉炉膛内部爆炸瞬间设计负压与设计负压有很多种匹配的方案，所以需要进一步明确哪一种方案更符合当前的规范标准。这需要根据实际情况进行判断，并设计合理的方案。

二、锅炉炉膛内部爆炸原理

1、锅炉炉膛内部爆炸的原因。第一是因为锅炉主要燃料发生跳闸情况时，炉膛内部突然出现火焰熄灭的情况，在这时炉膛内部的温度开始以较快的速度下降，锅炉炉膛内部压力值也会随着温度的下降而出现下降；第二是因为烟风排放系统出现错误操作，比如，在调试当中解列连锁，运转过程当中将引风装置的控制挡板开大，与此同时，将送风挡板关闭了等等，在这种情况下虽然锅炉没有进行燃烧，但是也会导致出现破坏性的负压。

2、负压源之间的联系。现行的标准当中关于“如果在环境温度条件下引风装置压力值低于九千帕，锅炉炉膛设计爆炸瞬间负压允许按照不高于引风装置的压力值。”以及“如果在环境温度条件下引风装置压力值高于九千帕，在应用合理的锅炉炉膛负压保护方式的前提下，锅炉炉膛设计负压按照负九千帕进行取值。”这两条规定是较为合理的。

3、引风装置零流量压头的相关问题。第一，在正常条件下mft工况作业。在这种情况下，送风装置挡板无法关闭，即便是假设两台送风装置都出现跳闸情况，由于锅炉炉膛内部负压增大，所以产生的补充风量依旧足够，对应的锅炉炉膛最大负压也将比零流量情况下小很多。对于轴流引风装置来说，如果流量减小一直到失速时，还有可能会导致压力丧失、跳闸等情况；第二，在极端状况下mft工况作业。在这种情况下，假设送风装置的挡板快速关闭，引风装置的控制挡板因为这一缘故一直保持打开，极端状况就是风机脱流运转到接近零流量的时候就会出现最大的锅炉炉膛负压。从离心式引风装置角度来说，流量断开点最高的负压几乎等于风机选型点的压力，从轴流式引风装置角度来说，锅炉炉膛负压实际上就是脱离流量线与阻力线之间的压力差值，并不是与喘振线之间的压力差值，在零流量的情况下，锅炉炉膛负压要比喘振线零流量情况下压头更小；第三，系统泄漏问题。Mft工况作业如果引风装置脱离流量运转到接近零流量时，因为存在系统泄漏问题，所以不可能达到零流量状态，引风装置最小流量、所对应的锅炉炉膛负压都要比理论数值低；第四，引风装置在冷态启动时零流量的压头问题。中型以及大型的机组通常都会应用轴流式引风装置，在环境温度条件下冷态启动，因为引风装置的特点就是流量越小其功率也就越大，为了降低启动电流，需要点将入风口关闭，再将电机启动之后打开入风门。

三、合理选择锅炉炉膛内部防爆设计压力标准

1、锅炉炉膛内部防爆设计压力的原则。第一，一般来说，锅炉炉膛结构瞬间防爆设计的压力都应当要按照九千帕进行应用；第二，如果引风装置在环境温度条件下压力大于九千帕，为了尽量降低锅炉炉膛爆炸的可能性，设计压力应当要大于九千帕；第三，应当要合理地选择应用轴流式引风装置。

2、锅炉炉膛内部设计压力标准注意事项。第一，引风装置压头要按照环境温度折算的相关问题。两种不同负压所导致的内部爆炸当中，引风装置作业温度是有区别的。Mft工况作业条件下，火焰熄灭两秒之后，锅炉炉膛内部温度变化非常明显，排烟通道内温度变化幅度较小，对引风装置工作温度影响也较小。当前实行的标准将内部爆炸工况下引风装置压头按照环境温度进行折算，相对较为保守，可以将其看作是安全裕量；第二，关于如何放置引风装置与增压风装置的问题。为了尽量地降低锅炉炉膛内部发生爆炸的可能性，将引风装置与增压风装置分开放置有更大的优势，分开放置的前提条件主要有三个，首先，必须要设置脱硫塔或者是增压风装置边路烟道由配套的保护设施，其次，当前应用较为广泛的无边路排烟系统可以增加设置边路排烟通道，最后，热控系统保护设计工作过程当中应当要保证mft工况作业条件下能够与增压风装置联跳，与此同时，还要对这种情况下引风装置的失速安全量进行复核。

结束语：综上所述，对于一些传统的锅炉，炉膛以及尾部排烟通道防爆设计压力不能低于九千帕，如果要对脱硝或者是除尘技术进行优化完善时，要将引风装置压头提升到九千帕以上时，要对锅炉炉膛进行加固，如果很难进行加固的部位可以增加设置负压保护装置。本文笔者依据自身工作经历对锅炉炉膛防爆压力及烟气系统设计压力进行了研究分析，希望能够给相关的企业以启发，不断提高锅炉生产的安全系数，进一步提高我国工业行业生产的效率以及质量。

参考文献：

[1]陈征宇,成德芳,张文斌,张光学,庞颖钢.燃气锅炉低氮改造及燃煤改燃气锅炉的防爆及安全风险[J].工业锅炉,2021(02):30-33.

[2]陆云,陈捷.无人机遥感技术在电站锅炉防磨防爆检查中的应用[J].电力与能源,2019,40(01):81-84.

[3]孙世海.20吨燃煤蒸汽锅炉改烧醇基燃料蒸汽锅炉工艺流程及安全运行分析[J].住宅与房地产,2018(31):251.

[4]徐子俊.锅炉防爆门的设计相关问题探讨[J].工业锅炉,2018(04):33-36+40.

[5]赵军,张晓波,叶云云,张强,王会.燃煤机组炉膛压力越限联跳风机方案的应用研究[J].自动化博览,2016(01):90-93.