重大电力事故案例分析陈亚鹏.docx
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重大电力事故案例分析陈亚鹏
重大电力事故案例分析
宁波市北仑港发电厂“3.10”电站锅炉爆炸事故
1993年3月10日，浙江省宁波市北仑港发电厂一号机组发生一起特大锅炉炉膛爆炸事故（按《电业生产事故调查规程》界定），造成死亡23人，重伤8人，伤16人，直接经济损失778万元。
该机组停运132天，少发电近14亿度。
一、事故经过
1993年3月10日14时07分24秒，北仑港发电厂1号机组锅炉发生特大炉膛爆炸事故，人员伤亡严重，死23人，伤24人（重伤8人）。
北仑港发电厂1号锅炉是美国ABB－CE公司（美国燃烧工程公司）生产的亚临界一次再热强制循环汽包锅炉，额定主蒸汽压力17.3兆帕，主蒸汽温度540度，再热蒸汽温度540度，主蒸汽流量2008吨／时。
1993年3月6日起该锅炉运行情况出现异常，为降低再热器管壁温度，喷燃器角度由水平改为下摆至下限。
3月9日后锅炉运行工况逐渐恶化。
3月10日事故前一小时内无较大操作。
14时，机组负荷400兆瓦，主蒸汽压力15.22兆帕，主蒸汽温度513度，再热蒸汽温度512度，主蒸汽流量1154.6吨／时，炉膛压力维持负10毫米水柱，排烟温度A侧110度，B侧158度。
磨煤机A、C、D、E运行，各台磨煤机出力分别为78.5％、73％、59％、38％，B磨处于检修状态，F磨备用。
主要CCS（协调控制系统）调节项目除风量在“手动”调节状态外，其余均投“自动”，吹灰器需进行消缺，故13时后已将吹灰器汽源隔离。
事故发生时，集中控制室值班人员听到一声闷响，集中控制室备用控制盘上发出声光报警：
“炉膛压力‘高高”’、“MFT”（主燃料切断保护）、“汽机跳闸”、“旁路快开”等光字牌亮。
FSS（炉膛安全系统）盘显示MFT的原因是“炉膛压力‘高高”’引起，逆功率保护使发电机出口开关跳开，厂用电备用电源自投成功，电动给水泵自启动成功。
由于汽包水位急剧下降，运行人员手动紧急停运炉水循环泵B、C（此时A泵已自动跳闸）。
就地检查，发现整个锅炉房迷漫着烟、灰、汽雾，人员根本无法进入，同时发现主汽压急骤下降，即手动停运电动给水泵。
由于锅炉部分PLC（可编程逻辑控制）柜通讯中断，引起CRT（计算机显示屏）画面锅炉侧所有辅助设备的状态失去，无法控制操作，运行人员立即就地紧急停运两组送引风机。
经戴防毒面具人员进入现场附近，发现炉底冷灰斗严重损坏，呈开放性破口。
二、事故造成的损坏及人员伤亡情况
该起事故死亡23人，其中电厂职工6人（女1人），民工17人。
受伤24人，其中电厂职工5人，民工19人。
事故后对现场设备损坏情况检查后发现：
21米层以下损坏情况自上而下趋于严重，冷灰斗向炉后侧例呈开放性破口，侧墙与冷灰斗交界处撕裂水冷壁管31根。
立柱不同程度扭曲，刚性梁拉裂；水冷壁管严重损坏，有66根开断，炉右侧21米层以下刚性梁严重变形，0米层炉后侧基本被热焦堵至冷灰斗，三台碎渣机及喷射水泵等全部埋没在内。
炉前侧设备情况尚好，磨煤机、风机、烟道基本无损坏。
事故后，清除的灰渣934立方米。
该起事故最终核算直接经济损失778万元人民币，修复时间132天，少发电近14亿度。
因该炉事故造成的供电紧张，致使一段时间内宁波地区的企业实行停三开四，杭州地区停二开五，浙江省工农业生产受到了严重影响，间接损失严重。
该起事故发生后，电力工业部及浙江省有关部门组成了事故调查组，对事故责任认定如下：
1．该台锅炉在投入运行以后，在燃用设计煤种及允许变动范围内的煤种时，出现了锅炉结渣、再热汽温达不到设计值而过热器、再热器管壁严重超温的问题；虽然采取了降负荷运行和下摆燃烧器等防止结渣，但积渣日趋严重，最终酿成了事故。
另外楼梯间、平台、过道不畅造成了人员众多伤亡，因此制造厂对事故负有主要责任。
2．在运行管理上，北仑港电厂对引进的设备和技术研究、消化不够，又缺乏经验，在采取一系列常规措施未能改善锅炉运行状况的情况下，未能及时对炉内严重结渣作出正确判断，因而没有采取果断停炉措施。
对事故负有运行管理不当的次要责任。
为了认真吸取事故教训，除积极组织对外谈判外，电力部已对有关责任人进行了处理：
对北仑港电厂厂长给予降职处分；对厂总工程师给予行政记大过处分；对浙江省电力局局长通报批评，生产副局长通报批评；其他有关直接责任人员也做了相应处理。
另对调查组提出的防止事故的对策。
要求ABB-CE公司解决的项目，将通过谈判达到。
3．与事故主要责任方美国ABB－CE公司的谈判工作本着坚持原则、实事求是、维护国家利益的原则，由中国技术进出口总公司、水利电力对外公司及华东电管局、浙江省电力局等单位组成谈判组，开展对美国ABB－CE公司的谈判工作。
第一轮谈判于1993年9月9日至9月10日进行，谈判主要内容是双方各自阐述对事故原因的看法。
ABB－CE认为锅炉下部结渣是导致事故的主要原因，七种可能的外力造成灰斗失稳引起事故，而灰斗的四道刚性梁及四周角部的焊接质量不良使灰斗强度不够。
我方认为锅炉结构不完善，制造质量不良，冷灰斗设计强度低，在锅炉大量结渣的情况下又无法观察和清渣。
因此受可能发生的外力作用，使灰斗失稳破坏引起事故。
在谈判中我方还与ABB-CE公司就如何使锅炉消除缺陷，尽快达到安全稳定运行的各种问题进行了讨论。
为使下一轮谈判顺利进行，ABB－CE公司在10月份提交了正式的事故调查报告及我方需要的炉内温度场、有关部件的强度计算等分析资料；我方提供了煤种资料及事故原因调查报告（第二轮谈判于当年11月初举行，谈判内容及结论暂略）。
三、事故原因及分析
该起锅炉特大事故极为罕见，事故最初的突发性过程是多种因素综合作用造成的。
以下，仅将事故调查过程中的事故机理技术分析结论综合如下：
1．运行记录中无锅炉灭火和大负压记录，事故现场无残焦，可以认定，并非煤粉爆炸。
2．清渣过程中未发现铁异物，渣成份分析未发现析铁，零米地坪完整无损，可以认定，非析铁氢爆炸。
3．锅炉冷灰斗结构薄弱，弹性计算确认，事故前冷灰斗中积存的渣量，在静载荷下还不会造成冷灰斗破坏，但静载荷上施加一定数量的集中载荷或者施加一定数量的压力，有可能造成灰斗失稳破坏。
4.事故发生后的检验结果表明，锅炉所用的水冷壁管材符合技术规范的要求，对水冷壁管断口样品的失效分析证实，包角管的破裂是由于冷灰斗破坏后塌落导致包角管受过大拉伸力而造成的。
5．对于事故的触发原因，两种意见：
一种意见认为，“3.10”事故的主要原因是锅炉严重结渣。
事故的主要过程是：
严重结积渣造成的静载加上随机落渣造成的动载，致使冷灰斗局部失稳；落渣入水产生的水汽，进入炉膛，在高温堆渣的加热下升温、膨胀，使炉膛压力上升；落渣振动造成继续落渣使冷灰斗失稳扩大，冷灰斗局部塌陷，侧墙与冷灰斗连接处的水冷壁管撕裂；裂口向炉内喷出的水、汽工质与落渣入水产生的水汽，升温膨胀使炉膛压力大增，造成MFT动作，并使冷灰斗塌陷扩展；三只角角隅包角管先后断裂，喷出的工质量大增，炉膛压力陡升，在渣的静载、动载和工质闪蒸扩容压力的共同作用下，造成锅炉21米以下严重破坏和现场人员重大伤亡。
因此，这是一起锅炉严重结渣而由落渣诱发的机械一热力破坏事故。
另一种意见认为，3月6日～3月10回炉内结渣严重，由于燃烧器长时间下摆运行，加剧了灰斗结渣。
这为煤裂角气和煤气的动态产生和积聚创造了条件。
灰渣落入渣斗产生的水蒸汽进入冷灰斗，形成的振动加速了可燃气体的生成。
经分析计算，在0.75秒内局部动态产生了2．7千克以上混合可燃气体，逐步沿灰斗上升，在上升过程中，由于下二次风与可燃气混合，混合温度在470度左右（未达着火温度）。
突遇炽热碎渣的进入或火炬（燃烧器喷焰）随机飘入，引起可燃气体爆炸，炉膛压力急剧升高，炉膛出口压力达2.72手帕以上，触发MFT动作。
爆炸时，两侧墙鼓出，在爆炸和炉底结渣的联合作用下，灰斗与两侧墙连接处被撕裂，灰斗失稳下塌，包角管和联箱水平相继破裂，大量水汽泄出，炉内压力猛烈升高，使事故扩大。
6．锅炉投入运行后，在燃用设计煤种及其允许变动范围内煤质时出现前述的严重结渣和再热汽温低、局部管段管壁超温问题，与制造厂锅炉炉膛的结构设计和布置等不完善有直接关系，它是造成这次事故的根本原因。
另外，除上述诸技术原因外，北仑电厂及有关单位在管理上存在的一些问题，也是导致这起事故发生的原因：
该事故机组自3月1日以来，运行一直不正常，再热器管壁温连续超过报警温度。
虽经采取调整火焰中心，加大吹灰和减轻负荷等措施，壁温超限问题仍未解决。
按ABB-CE公司锅炉运行规程规定，再热器壁温的报警温度为607度，3月6日至3月10日，再热器壁温多在640度和670度之间，锅炉负荷已从600兆瓦减至500兆瓦，再减至450兆瓦，到3月10日减至400兆瓦，再热器壁温仍严重超限。
按运行规程规定，再热器壁温严重超温采取措施而无效时，应采取停炉措施。
运行值班长曾多次向华东电管局总调度和浙江省电管局调度请示，但上级部门非但不同意停炉，而且还要求将锅炉负荷再提高一些，要求锅炉坚持运行到3月15日计划检修时再停炉。
结果因结焦严重，大块焦渣崩落，导致该起特大事故发生。
因此，该起事故原因的认定结论为：
制造厂锅炉炉膛设计、布置不完善及运行指挥失当；是一起锅炉设备严重损坏和人员群亡的责任事故。
事故的直接原因是锅炉严重结渣。
锅炉爆炸的分析
1、缺水事故
这是工业锅炉中常见的多发事故，据统计，全国发生的严重缺水事故，约占锅炉事故总数的56%。
锅炉发生严重缺水事故时，会使锅炉受压部件大面积变形破坏，如果处理不当，还会导致开裂爆炸。
如：
一台DZG2-0.686-WⅡ的锅炉因当班司炉工下半夜睡着发生锅炉严重缺水事故造成锅炉受压部件损坏。
锅炉缺水时，会出现以下现象：
（1）水位表看不见水位，水位表的玻璃管（板）发白;
（2）水位报警器发出低水位声光报警讯号;（3）有过热器的锅炉，过热蒸汽温度上升;（4）装有流量计的锅炉，蒸汽流量大于给水流量;（5）严重时，锅炉房闻到烧焦味和冒烟;（6）炉膛内受热面变形，以至发生爆管或拉脱胀管。
处理办法是，发生锅炉缺水后，应立即停止供给燃料，停止送风，并应立即查明是轻微缺水还是严重缺水，若是轻微缺水，且不是因给水系统故障、受压泄漏或排污泄漏造成，则可以继续进水到正常水位，投入正常运行。
如果是严重缺水，则必须按紧急停炉办法处理，并严禁再往锅内进水。
锅炉缺水事故的预防措施是：
（1）司炉工人应培训后持相应类别证件上岗，有些企业在聘用司炉工时，没有看司炉工操作证件的类别，以及证件是否超期等等。
司炉工必须有较高操作水平和较强的工作责任心，根据锅炉缺水事故原因分析，70%左右的缺水事故是因司炉工违反劳动纪律或操作失误造成的;
（2）必须定时冲洗、保养水位表，防止出现假水位;（3）必须在2T/h以上的锅炉上安装水位报警器，并应定期检修保养，保持灵敏可靠;（4）必须做好锅炉的运行记录和维修保养记录。
锅炉缺水事故树分析
生产线共有两台蒸汽锅炉，蒸汽锅炉运行中的工作条件恶劣，造成受压元件失效的原因错综复杂，引起锅炉发生事故的原因很多，锅炉缺水是锅炉运行中最常见的事故之一，常常造成严重后果。
严重的缺水会使锅炉蒸发受热面管子过热变形甚至被烧塌；胀口渗漏以致胀管脱落；受热面钢材过热或者过烧，降低以致丧失承载能力；管子爆破；炉墙损坏。
处理不当时，甚至导致锅炉爆炸事故。
因此对锅炉缺水运用事故树进行分析。
（1）画出事故树
锅炉缺水爆炸事故树见下图：
T
M1
M2
M3
M6
M5
M4
图附2-1锅炉缺水爆炸事故树
事故树符号说明表见下表：
表附2-5事故树符号说明
符号
含义
符号
含义
T
锅炉缺水爆炸
X5
排污阀关闭不严
M1
水位下降
X6
排污阀未关闭
M2
安全阀失灵
X7
冲洗不到位
M3
未察觉
X8
水位计损坏
M4
排污阀故障
X9
蒸汽旋塞关闭
M5
给水系统
X10
含盐过高汽水共腾
M6
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