空氣預熱器可燃物二次燃燒事故分析及措施

逄燕

摘要：空氣預熱器二次燃燒事故雖然不是頻繁發生，但其危害卻相當大，往往造成設備的巨大損壞，無論是管理人員還是操作運行人員，對它的防范不可掉以輕心。

中圖分類號：TK223.34文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)04(a)-0000-00

1． 概述

某有限公司采用新技術投資興建工業化示范煤化工項目中的空氣-高溫煙氣預熱器在試驗運行過程中發生了二次燃燒事故。事故造成：

（1）靠近空氣出口端下部的部分不銹鋼換熱管燒毀；

（2）燒損區管板變形嚴重，換熱管管頭縮回管板30mm左右；

（3）換熱管管頭與管板間的密封填料（陶瓷纖維）變硬變脆。

設備嚴重損壞。工藝系統不能正常生產出煤氣。燃燒事故發生前后，DCS系統顯示的異常溫度點記錄如下：

2． 原因分析

根據現場設備運行情況和設備損壞情況分析，在空氣-高溫煙氣區域發生了強烈的可燃物二次燃燒（再次燃燒），這種事故在燃油、燃氣和燃燒煤粉的鍋爐設備中，在燃燒不正常、換熱面有積灰經常發生。煙氣中發生可燃物二次燃燒必須具備以下三個必要條件：

（1） 有可燃物存在凡能與空氣中的氧或氧化劑起劇烈反應的物質均稱為可燃物。可燃物是炭黑、煤粉或油等，它們不易完全燃燒，會在預熱器受熱面上或容易存灰的墻壁、支撐件等結構上沉積（即我們所說的積灰）。在本設備中，煙氣中含有濃度很高的碳粉（具體數量不詳），在設備設計時考慮了積灰清理問題，即在設備上預留了吹灰器接口，要求設備使用方安裝吹灰器吹灰。但使用方在事故發生前一直沒有安裝吹灰器，也沒有根據積灰情況進行人工吹掃，經過多次長時間運行在換熱管上碳粉沉積嚴重，使設備具備了第一個必備條件。

（2）有助燃物存在凡能幫助和維持燃燒的物質，均稱為助燃物。常見的助燃物是空氣和氧氣以及氯氣和氯酸鉀等氧化劑。在本設備設計前使用方由于沒有明確煙氣的固體成分和含量，設計方設計時按照常規含灰煙氣設計，考慮換熱管的熱膨脹問題，空氣出口側換熱管與管板的連接結構采用了能夠相對滑動的簡單的填料密封結構，該結構具有不大于3%的漏風率，使設備具備了第二個必備條件。

（3）有點火源存在凡能引起可燃物質燃燒的能源，統稱為點火源。本設備中換熱器的設計參數決定了煙氣的的溫度，煙氣進口溫度800℃，出口溫度518℃，據此煙氣溫度達到了發生二次燃燒的條件，因此具備了第三個必備條件。

3. 二次燃燒過程分析

（1）根據DCS系統煙氣出口溫度曲線和運行記錄顯示，設備每間隔一定時間，煙氣出口溫度突然升高，短時間內又降低，有可能在設備燒毀前已多次發生二次燃燒，只是因為漏入空氣量較少，空氣能夠接觸到的可燃積灰較少，空氣能接觸到的可燃物燃盡后，火焰自然熄滅，經多次二次燃燒，換熱管燒損嚴重，但沒有燒穿，因此沒有發生強烈的二次燃燒。

（2）當最后再次發生二次燃燒后，某支管子被燒穿，較多空氣漏入煙道，接觸到更多的高溫碳粉并燃燒，較強烈的燃燒將相鄰的管子燒穿，提供了大量的空氣，引燃了更多的碳粉，最后導致換熱管大面積燒毀和工藝系統后部燃燒設備缺氧熄火。

（3）換熱管燒毀區中心距空氣出口端管板內壁距離大約為400mm，說明管端漏入空氣對換熱管積灰具有一定的吹灰作用，在靠近空氣出口管板處換熱管上的積灰受到漏入空氣的擾動被清除，該區域沒有燃料燃燒。

（4）可能加熱爐中助燃空氣量供應不足或燃料供應量偏大，部分可燃氣體在爐內沒有完全燃燒，隨煙氣流入余熱鍋爐區域，使燃燒具備了燃料條件。

4. 預防及處理措施

為了防止二次燃燒事故的發生，可從以下幾個方面采取措施：

（1）設計方面 設備應采用完全密封結構，防止新鮮空氣漏入煙道中助燃。

（2）設備上應安裝吹灰器。設備使用過程中應根據積灰情況定期吹灰或進行人工清掃防止可燃物的沉積。

（3）運行中如發現排煙溫度不正常升高時，應根據實際運行狀態做好運行分析校對溫度測點，不可盲目處理。

（4）緊急停爐后應停止全部風機，嚴密關閉各處孔門，必要時可采取蒸汽消防滅火。

5. 結語

空氣預熱器二次燃燒事故雖然不是頻繁發生，但其危害卻相當大，往往造成設備的巨大損壞，無論是管理人員還是操作運行人員，對它的防范不可掉以輕心。防止空氣預熱器發生二次燃燒最關鍵的就是加強運行人員的技術水平和制定出完善的規章制度并嚴格執行。