關于有機熱載體鍋爐防爆門設計的探討

潘世鵬

摘要：有機熱載體鍋爐作為一種特種工業(yè)用爐，其誕生為多領域工業(yè)生產(chǎn)帶來了福音。然而這種鍋爐在實際使用中也是存在安全隱患的，其高壓狀態(tài)、所使用的燃料以及導熱介質都可能引發(fā)爆炸事故，這就需要我們對鍋爐的防爆設計進行研究。本文基于筆者經(jīng)驗對有機熱載體鍋爐常見結構、問題進行了分析，然后以鍋爐防爆門為突破口，提出了一種防爆門的優(yōu)化設計方案，希望能夠為鍋爐防爆門的設計提供參考和借鑒。

關鍵詞：有機熱載體鍋爐;防爆門;優(yōu)化設計

一、有機熱載體鍋爐防爆的重要性

有機熱載體鍋爐是一種以煤、油、氣體、電等作為燃料，以導熱油為介質，采用循環(huán)油泵進行熱能輸送，然后再回返加熱爐進行加熱的特種工業(yè)用爐。這種鍋爐兼具高溫、低壓、節(jié)能以及無需水處理設備等特點，所以近年來再石油化工、制藥以及輕工建材等領域得到廣泛應用。但正是因其所運用的材料以及導熱介質具有一定的易燃性，且其運行常處于高壓狀態(tài)，所以具有較大爆炸隱患，一旦使用中操作不當或出現(xiàn)某些故障，如爐管堵塞、鼓包等就有可能發(fā)生爆炸。針對這一問題，工業(yè)領域一直在嘗試對其安全性進行提升，并通過爐體各部分的優(yōu)化設計來增強其防爆能力。可以說，有機熱載體鍋爐的防爆直接關乎企業(yè)的安全生產(chǎn)，在當前安全至上的生產(chǎn)大環(huán)境下，對其防爆能力進行研究意義重大。

二、有機熱載體鍋爐的防爆門設計研究

有機熱載體鍋爐，俗稱導熱油鍋爐，屬于微正壓室燃型鍋爐。室燃鍋爐在點火或運行中操作不當時，可能引起爐膛或尾部煙道發(fā)生爆燃或二次燃燒，導致爐內壓力升高。在對鍋爐進行防爆設計時，防爆門的設計是一個突破口。這是因為防爆門從理論上可以對鍋爐爐墻形成保護，從而降低鍋爐爆炸隱患，或降低爆炸威力。此處就針對有機熱載體鍋爐防爆門的設計展開相關分析。

（一）鍋爐防爆門常見結構

鍋爐防爆門就是當以煤粉、油或可燃氣體為燃料的室燃鍋爐在點火或運行中操作不當時，可能引起爐膛或尾部煙道發(fā)生爆燃或二次燃燒，導致爐內壓力升高當壓力升高至一定值時能自行開啟泄壓，以保護鍋爐爐墻的安全裝置。

常用的防爆門結構有翻板式防爆門和爆破膜式防爆門。今天我在此主要討論一種新式的防爆門結構——彈簧式防爆門。

彈簧式防爆門一般安裝在有機熱載體鍋爐的后蓋正中央位置，在此位置安裝第一，不會威脅到工作人員的安全，第二，避開了前蓋的燃氣管道等易燃易爆品，第三，當爐膛內發(fā)生爆燃或者二次燃燒的時候，膨脹量主要沿著爐膛前后方向擴散，因此將防爆門安裝在后爐門。但是，關于彈簧式防爆門大小的設計，一直是一個比較模糊的概念。對于同種規(guī)格的鍋爐，不同廠家配備的防爆門直徑大小、彈簧的大小等等各不相同。有的廠家依據(jù)多年的設計經(jīng)驗來確定防爆門的大小，有的廠家以客戶的反饋信息來確定防爆門的彈簧大小。具體應該如何確定，沒有詳細且具體的計算方式方法。對此，為進一步優(yōu)化其結構，提升防爆能力，就有必要對其設計進行優(yōu)化。

（二）鍋爐防爆門設計優(yōu)化方案

筆者根據(jù)以往的設計經(jīng)歷，將有關彈簧式方防爆門的設計進行了梳理分析，并形成一種新的思路，此處就提出以下優(yōu)化設計方案，以供參考。

首先，防爆門的設計目的是為了保護司爐人員安全以及鍋爐本體不受到損害。依據(jù)經(jīng)驗，當有機熱載體鍋爐發(fā)生爐膛爆燃時，首當其沖的是燃燒器會被從鍋爐本體“彈”出來。因此當燃燒器被彈出來以后，爐膛自然泄壓，鍋爐本體基本沒有損壞。所以我們在設計防爆門的時候應該考慮一個因素，在燃燒器被“彈射出來”之前，防爆門提前打開，提前泄壓。如此可以把燃燒器安裝筒大小以及燃燒器重量作為一個可以比較的對象。

其次，鍋爐爐膛的盤管、保護裝置在多大的壓力或者沖擊下會損壞或者變形。因此這個爐膛所受的沖擊力應當作為一個最重要的參考數(shù)據(jù)。

彈簧式防爆門主要由筒體、防爆蓋、彈簧、螺桿等組成。具體如圖1所示。

圖1 彈簧是防爆門主體結構圖

彈簧式防爆門的主要設計理念是：彈簧的最大工作負荷大于鍋爐爐膛微正壓，小于鍋爐爐膛爆燃引起的作用在防爆蓋板上的壓力。

所以主要是通過計算爐膛爆燃作用在防爆蓋板上的壓力與彈簧的工作負荷作比較。以及壓緊防爆蓋，以防會破壞鍋爐內微正壓狀態(tài)。

首先鍋爐爆燃瞬間爐膛壓力存在很多的不確定性。暫時不能作為計算依據(jù)。但是只要彈簧式防爆口的彈簧負荷能剛好壓緊防爆蓋板，那這個防爆口就是最適用的。即彈簧負荷大于等于鍋爐內微正壓作用在防爆蓋板上的作用力與防爆蓋板的重力之和，即可。

結語：

以上針對有機熱載體鍋爐防爆門設計的優(yōu)化方案就是筆者的一些粗淺經(jīng)驗，基本結合防爆路設計時的常見問題進行了針對性解決，能夠在極大程度上增強防爆門的防爆能力，減少鍋爐使用中的安全隱患。該優(yōu)化方案充分考慮到了彈簧式防爆門工作負荷與鍋爐爐膛爆燃所引起的作用于防爆蓋板上的壓力等參數(shù)，所以更為科學，可以在未來的鍋爐防爆門設計中予以參考。

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