四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司 吳凌峰 張洋｜文、圖

燃煤電廠生產(chǎn)安全事故可造成人員傷亡、設(shè)備損壞、影響電網(wǎng)穩(wěn)定供電等系列不利后果。為防止和減少燃煤電廠生產(chǎn)安全事故，保障電廠安全運(yùn)行及電網(wǎng)穩(wěn)定，需對燃煤電廠整個(gè)系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)、事故后果進(jìn)行綜合分析、評估。

國內(nèi)目前對于燃煤發(fā)電廠/項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)控制的策略，主要集中在兩個(gè)方面：一方面是通過各種安全風(fēng)險(xiǎn)評估方法評估電廠現(xiàn)狀，再根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避、轉(zhuǎn)移、預(yù)防、抑制、自留、應(yīng)急等原則提出針對性風(fēng)險(xiǎn)控制措施；另一方面是對電廠某一工藝系統(tǒng)進(jìn)行評估，然后針對該工藝系統(tǒng)提出針對性控制措施。燃煤發(fā)電廠是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，其安全風(fēng)險(xiǎn)水平是系統(tǒng)內(nèi)各工藝系統(tǒng)綜合作用的結(jié)果，其事故傳播和發(fā)展是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，故基于項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)維全生命周期的系統(tǒng)危險(xiǎn)源辨識，對于發(fā)電廠本質(zhì)安全控制具有重要意義。本文基于燃煤發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)、調(diào)試運(yùn)行實(shí)踐，以?；肺ｋU(xiǎn)源辨識為主線，對燃煤發(fā)電廠系統(tǒng)進(jìn)行安全分析和總結(jié)。

燃煤電廠生產(chǎn)工藝及系統(tǒng)

燃煤發(fā)電廠主要生產(chǎn)流程是：煤在鍋爐中燃燒將水加熱成蒸汽，蒸汽帶動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再由汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能經(jīng)升壓并網(wǎng)供生產(chǎn)生活使用。燃煤發(fā)電廠按其輸出能源類型可分為凝氣式發(fā)電廠和熱電廠兩種，凝氣式發(fā)電廠僅發(fā)電，而熱電廠不僅發(fā)電還提供熱能，即向周圍居民供暖等。按照裝機(jī)容量分為小容量、中容量、大中容量及大容量燃煤發(fā)電廠，為滿足節(jié)能低碳環(huán)保要求，目前普遍推行“上大壓小”政策，大力整治小容量機(jī)組，優(yōu)先發(fā)展大容量機(jī)組和新能源。圖2為一般的燃煤發(fā)電廠工作示意圖。

圖1 某燃煤發(fā)電廠

圖2 燃煤電廠工藝流程示意簡圖

燃煤發(fā)電廠生產(chǎn)原材料主要有原煤、水、石灰石粉、氨、聯(lián)氨、鹽酸、氫氧化鈉、柴油等，副產(chǎn)品主要有石子煤、灰渣、石膏等；工藝系統(tǒng)（如圖3示意）主要包括：輸（運(yùn)）煤系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)、汽輪機(jī)系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)、除灰渣系統(tǒng)、熱工自動(dòng)化系統(tǒng)、化學(xué)水處理系統(tǒng)、暖通空調(diào)系統(tǒng)、燃油儲運(yùn)設(shè)備及其系統(tǒng)等；危險(xiǎn)物質(zhì)有煤粉、液氨、輕柴油以及酸堿等化學(xué)物品。因此，存在爆炸、火災(zāi)、高溫灼燙、中毒、機(jī)械傷害、觸電等危險(xiǎn)因素，可能引發(fā)儲煤場火災(zāi)、輸煤皮帶燃燒、磨煤機(jī)潤滑油高溫燃燒、柴油儲罐燃燒爆炸、爐膛爆炸、鍋爐尾部再次燃燒、汽輪機(jī)軸承設(shè)備燒損損壞、儲氨罐及氨系統(tǒng)火災(zāi)爆炸、發(fā)電機(jī)氫系統(tǒng)火災(zāi)爆炸等事故。

圖3 燃煤發(fā)電廠生產(chǎn)工藝流程圖

燃煤電廠?；肺ｋU(xiǎn)源辨識及系統(tǒng)安全分析

危險(xiǎn)有害因素的辨識是進(jìn)行安全管理、事故預(yù)防和風(fēng)險(xiǎn)控制的先決條件，遵從科學(xué)性、系統(tǒng)性、全面性和預(yù)測性原則，流程一般涉及：收集辨識對象相關(guān)資料（如工藝流程圖、原始材料、產(chǎn)品、副產(chǎn)品物質(zhì)資料等）；劃分系統(tǒng)單元；分析各劃分單元潛在危險(xiǎn)有害因素；匯總分析結(jié)果。

下面基于燃煤電廠工藝原理、流程及系統(tǒng)的危險(xiǎn)源辨識，對與?；逢P(guān)聯(lián)性較大的系統(tǒng)進(jìn)行安全分析，根據(jù)其工藝可重點(diǎn)對鍋爐設(shè)備及其系統(tǒng)、汽輪機(jī)設(shè)備及其系統(tǒng)、化學(xué)水處理系統(tǒng)、煙氣脫硫系統(tǒng)、煙氣脫硝系統(tǒng)、燃油儲運(yùn)設(shè)備及其系統(tǒng)等進(jìn)行分析，并基于風(fēng)險(xiǎn)辨識結(jié)果，細(xì)化安全風(fēng)險(xiǎn)分級管控措施，網(wǎng)格化安全管理；加強(qiáng)?；钒踩珜ｍ?xiàng)檢查；開展危化品專題安全培訓(xùn)和交底；正確配置、使用安全防護(hù)用品（呼吸器、防護(hù)服、氧氣濃度報(bào)警儀、CO濃度報(bào)警儀等），多措并舉，管控風(fēng)險(xiǎn)。

燃煤儲運(yùn)、制粉設(shè)備及其系統(tǒng)

燃煤儲運(yùn)、制粉系統(tǒng)是燃煤發(fā)電廠的重要組成，該系統(tǒng)涉及的危險(xiǎn)性較大的物質(zhì)是煤粉，《危險(xiǎn)貨物名表》里雖沒有煤粉，但其屬于有爆炸性的粉塵，粉塵濃度如達(dá)到煤粉爆炸極限將可能引起煤粉爆炸，鑒于其危險(xiǎn)性較大，亦類比危險(xiǎn)化學(xué)品進(jìn)行分析和管控。

大量的燃煤在原筒倉堆放時(shí)如管理不善、通風(fēng)不足，可能導(dǎo)致熱量積聚，引發(fā)燃煤自燃造成火災(zāi)事故；同時(shí)燃煤在通過輸送機(jī)、輸煤皮帶輸送或者停止上煤時(shí)，若散落的煤粉未及時(shí)清理積聚可能會(huì)引起自燃；若將帶有火種或溫度較高的煤通過輸煤皮帶輸送，有可能造成輸煤皮帶著火；輸煤皮帶在運(yùn)行過程中由于長時(shí)間運(yùn)作摩擦發(fā)熱、氣溫較高等因素也可能引起皮帶或其上的煤燃燒。在進(jìn)行檢修時(shí)，如管理技術(shù)措施不善，氣割、氣焊等產(chǎn)生的焊渣掉落在輸煤皮帶上，可能引起火災(zāi)。另外，在使用揮發(fā)分高的煤時(shí)上述的潛在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)將更大。

制粉設(shè)備長期煤粉積聚、制粉設(shè)備泄漏、未定期吹掃或煤粉未吹掃干凈，長期累積，可能發(fā)生煤塵自燃，造成火災(zāi)事故，當(dāng)煤粉濃度達(dá)到煤粉爆炸極限，啟動(dòng)制粉系統(tǒng)時(shí)可能會(huì)發(fā)生煤粉爆炸。在檢修作業(yè)時(shí)，一定濃度、溫度下的煤粉遇到明火時(shí)容易發(fā)生爆炸。制粉設(shè)備爆炸時(shí)，高溫煤粉隨沖擊波噴出，可能引起周圍電纜、電線等可燃物的燃燒，造成二次事故。另外，磨煤機(jī)潤滑油如果發(fā)生泄漏，浸入保溫層，在長期高溫的條件下，容易引起潤滑油燃燒造成火災(zāi)事故。

圖4 進(jìn)入危險(xiǎn)受限空間作業(yè)穿防護(hù)服、佩戴氧氣、煤氣濃度報(bào)警儀

圖5 進(jìn)入危險(xiǎn)受限空間作業(yè)佩戴呼吸器

在檢修作業(yè)中，如果原煤斗、磨煤機(jī)等未進(jìn)行有效、完全通風(fēng)，可能造成檢修人員中毒窒息。

燃油貯運(yùn)設(shè)備及其系統(tǒng)

燃煤發(fā)電廠點(diǎn)火及助燃油系統(tǒng)一般使用0號輕柴油，其閃點(diǎn)≥55 ℃，蒸氣爆炸下限只有0.5%～1.1%，比較容易發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故。柴油在燃煤電廠一般儲存在油罐區(qū)，當(dāng)油罐冒頂、開裂，在燃油使用和運(yùn)輸過程中發(fā)生跑、冒、滴、漏等情況下可能引起火災(zāi)、爆炸事故。檢修作業(yè)時(shí)，如果通風(fēng)不充分，蒸發(fā)出來的油氣聚集，遇明火可能發(fā)生爆炸事故。油罐區(qū)未嚴(yán)格按照要求采用防爆設(shè)備，可能引起電氣火災(zāi)、爆炸事故，還可能造成二次事故。如果安全管理技術(shù)措施不完善，靜電、金屬撞擊、雷擊、摩擦等都可能成為火災(zāi)、爆炸事故的直接原因。另外，如果廠址處于夏季溫度較高區(qū)域，如果不能有效通風(fēng)、采取降溫措施，即使沒有其他誘因，也可能發(fā)生火災(zāi)。

鍋爐設(shè)備及其系統(tǒng)

鍋爐是將燃料的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱能的設(shè)備，屬于壓力容器設(shè)備，具有一定的爆炸危險(xiǎn)性。鍋爐在燃燒煤粉的過程中時(shí)刻都在承受著高溫和高壓，鍋爐質(zhì)量不合格、設(shè)計(jì)不合理、原材料質(zhì)量不合格、烘爐、酸洗不充分、誤操作等問題，都有可能導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行差錯(cuò)，甚至發(fā)生爆炸事故。常見的鍋爐事故類型主要有爐膛爆炸、“四管”爆漏、爐膛結(jié)焦等。

爐膛燃爆：當(dāng)出現(xiàn)設(shè)備故障，自動(dòng)保護(hù)裝置、聯(lián)鎖裝置不操作或誤操作，員工操作失誤等情況時(shí)，鍋爐爐膛內(nèi)部均有可能產(chǎn)生爐膛燃爆現(xiàn)象。未將鍋爐爐膛或煙道內(nèi)的爆炸性混合物清掃干凈便將鍋爐點(diǎn)火，或者鍋爐的燃燒系統(tǒng)內(nèi)部存在不完全燃燒或燃燒不良，未完全燃燒的爆炸性混合物積聚在鍋爐煙道和尾部，鍋爐爐膛、煙道等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理等等情況，均會(huì)導(dǎo)致鍋爐爐膛燃爆等情況的發(fā)生。

“四管”爆漏：“四管”一般是指過熱器、再熱器、省煤器和水冷壁。可以引起“四管”爆破的因素較多，其中材質(zhì)問題、大面積腐蝕、長期過熱、爐膛內(nèi)部結(jié)焦等是導(dǎo)致“四管”爆炸的主要原因。鍋爐給水量和燃料量的對應(yīng)比例失調(diào)、管內(nèi)、外壁溫度調(diào)控失靈、液體溫度調(diào)控出錯(cuò)，違規(guī)運(yùn)行、操作人員誤判、誤操作等都是造成鍋爐事故的重要原因。當(dāng)管道中的水處于膜狀沸騰狀態(tài)時(shí)，管道內(nèi)外部煙氣和水的換熱效能大幅度降低，導(dǎo)致管道過熱，影響管道的力學(xué)性能，最終造成爆漏事故的發(fā)生。另外金屬管道長期在高溫中運(yùn)行，容易產(chǎn)生緩慢變形，疲勞破壞，造成爆漏。鍋爐在啟動(dòng)和停機(jī)過程中由于管道膨脹產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成管道破裂，引起爆漏。

爐膛結(jié)焦：問題產(chǎn)生主要與鍋爐設(shè)計(jì)有關(guān)，例如在鍋爐設(shè)計(jì)過程中未充分考慮煤的燃燒特性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、吹掃裝置設(shè)計(jì)不合理等。

長期過熱：當(dāng)鍋爐運(yùn)行過程中燃燒調(diào)整不當(dāng)，造成鍋爐內(nèi)部熱負(fù)荷偏差較大，雖然可能并未超過材質(zhì)的許用溫度，但是如果長期高于管壁的設(shè)計(jì)溫度，可能造成管壁金屬過熱，最終造成過熱器和再熱器爆管。

汽輪發(fā)電機(jī)及其輔助系統(tǒng)

汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)均屬于電廠三大主機(jī)范圍，汽輪機(jī)設(shè)計(jì)、制造、安裝存在缺陷、管理失誤、違章違規(guī)操作、定期檢修保養(yǎng)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等都可能造成汽輪機(jī)損壞、油系統(tǒng)（潤滑油、EH抗燃油）著火等事故；發(fā)電機(jī)，尤其氫冷發(fā)電機(jī)和氫冷系統(tǒng)如果發(fā)生漏氫，氫氣與空氣混合形成燃爆性混合物，遇到明火可能發(fā)生爆炸。常見的漏氫問題主要存在于氫氣系統(tǒng)的管道、閥門、發(fā)電機(jī)氫密封瓦等，另外當(dāng)氫氣的壓力大于油密封液的壓力時(shí)也可能發(fā)生泄漏，并引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。

化學(xué)水處理系統(tǒng)

化學(xué)水處理系統(tǒng)包括鍋爐補(bǔ)給水處理、凝結(jié)水精處理、加藥、水汽取樣、工業(yè)廢水處理、供氫、循環(huán)冷卻水處理等系統(tǒng)，涉及的化學(xué)物品主要有：酸堿、聯(lián)氨、液氨等，可以造成人員中毒、灼燙等事故。

煙氣脫硫系統(tǒng)

煙氣脫硫系統(tǒng)一般包括煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、石灰石漿液制備系統(tǒng)、事故漿液排放系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等。目前煙氣脫硫主要采用以碳酸鈣為基礎(chǔ)的鈣法。通過將酸性的二氧化硫與堿性物質(zhì)（CaCO3、MgO、Na2SO3、NH3等）反應(yīng)從而除去煙氣中的二氧化硫。燃煤發(fā)電廠常采用鈣基固硫的方法，通過酸堿中和原理，利用石灰石水中和煙氣中的二氧化硫。二氧化硫泄漏、石灰石粉均能導(dǎo)致操作人員中毒，石灰石漿液如果發(fā)生泄漏可能會(huì)造成人員灼燙事故。

煙氣脫硝系統(tǒng)

目前燃煤電廠常用SCR脫硝方法，即用氨作為還原劑還原煙氣中的氮氧化合物為氮?dú)夂退０钡幕馂?zāi)危險(xiǎn)性為乙類，液氨儲罐、輸氨管道等一旦發(fā)生泄漏，氨將與空氣混合形成爆炸性混合物，遇明火可能引起燃燒爆炸，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

燃煤電廠?；肺ｋU(xiǎn)源辨識建議

“防風(fēng)險(xiǎn)、查隱患、遏事故”，燃煤電廠無論施工建設(shè)，還是調(diào)試、運(yùn)維階段，其?；肺ｋU(xiǎn)有害因素的辨識要遵從科學(xué)性、系統(tǒng)性、全面性和預(yù)測性原則。防風(fēng)險(xiǎn)的第一步是進(jìn)行危險(xiǎn)有害因素辨識，其目的是為了分析煤電廠的安全狀況，為安全評價(jià)和安全管理工作提供依據(jù)，它是預(yù)測電廠安全狀態(tài)、分析事故可能發(fā)生途徑的有效手段。因此在進(jìn)行危險(xiǎn)有害因素辨識時(shí)必須堅(jiān)持科學(xué)的系統(tǒng)安全理論、選擇科學(xué)的辨識方法，使之能揭示電廠真實(shí)的安全狀態(tài)、潛在危險(xiǎn)有害因素、存在不安全狀態(tài)的子系統(tǒng)或部位、揭示可能造成事故的內(nèi)部客觀規(guī)律等。

煤電廠是由眾多子系統(tǒng)組合起來的復(fù)雜系統(tǒng)，各系統(tǒng)之間具有錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)聯(lián)，絕不是簡單的堆疊，故在進(jìn)行燃煤電廠?；钒踩L(fēng)險(xiǎn)辨識時(shí)，應(yīng)當(dāng)用系統(tǒng)的眼光進(jìn)行分析判斷，分清主要危險(xiǎn)有害因素和次要危險(xiǎn)有害因素，要按照各個(gè)子系統(tǒng)依次不漏地進(jìn)行分析辨識，針對各子系統(tǒng)也要做到“橫向到邊、縱向倒角、不留死角”的原則，辨識時(shí)不要發(fā)生遺漏，以免留下隱患。危險(xiǎn)有害因素辨識的最終目的是分析電廠的安全狀態(tài)、加強(qiáng)其安全風(fēng)險(xiǎn)管理、避免安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，還應(yīng)該以發(fā)展的眼光預(yù)測各危險(xiǎn)有害因素可能引發(fā)的事故，實(shí)現(xiàn)“消隱患于萌芽，防事故于未遂”。安