重大电力事故案例分析

重大电力事故案例分析
宁波北仑港电厂“3.10”电站锅炉爆炸事故

1993年3月10日，浙江宁波北仑港发电厂1号机组发生了一起较大的锅炉炉膛爆炸事故(定义见《电力生产事故调查规程》)，造成23人死亡，8人重伤，16人受伤，直接经济损失778万元。该机组停运132天，造成电力损失近14亿千瓦时。

一、事故经过

1993年3月10日14时07分24秒，北仑港电厂1号机组锅炉发生爆炸，造成重大人员伤亡，其中死亡23人，受伤24人(重伤8人)。北仑港电厂1号锅炉为亚临界强制循环汽包锅炉，由美国ABB-CE公司(美国燃烧工程公司)生产，额定主蒸汽压力17.3 MPa，主蒸汽温度540℃，再热蒸汽温度540℃，主蒸汽流量2008吨/小时。自1993年3月6日以来，锅炉运行一直不正常。为了降低再热器管壁温度，燃烧器角度由水平改为下限。3月9日以后，锅炉运行状况逐渐恶化。3月10日事故发生前一小时内没有大手术。4: 00机组负荷400 MW，主蒸汽压力15.22 MPa，主蒸汽温度513度，再热蒸汽温度512度，主蒸汽流量1154.6吨/小时。炉压维持负10mm水柱，排烟温度A侧110度，B侧158度。A、C、D、E磨煤机运行，各磨煤机出力分别为78.5%、73%、59%、38%。B轧机正在维修，F轧机处于备用状态。主要CCS(协调控制系统)调节项目除风量处于“手动”调节方式外，均处于“自动”方式，吹灰器需消除，因此13点后已隔离吹灰器汽源。事故发生时，集控室值班人员听到一声闷响，集控室备用控制盘发出声光报警:“炉膛压力“高”、“MFT”(主燃料切断保护)、“汽机跳闸”、“旁路快开”亮。FSS(炉膛安全系统)面板显示MFT是由“炉膛压力高”引起的。逆功率保护使发电机出口开关跳开，厂用备用电源成功投入，电动给水泵成功启动。随着汽包水位急剧下降，运行人员手动停止炉水循环泵B和C(此时泵A已自动跳闸)。现场检查发现，整个锅炉房弥漫着烟雾、灰烬和蒸汽雾气，没有人能够进入。同时发现主蒸汽压力急剧下降，即手动停运电动给水泵。由于锅炉内PLC(可编程逻辑控制)柜通讯中断，CRT(计算机显示屏)屏锅炉侧所有辅助设备状态丢失，无法控制运行。运行人员立即现场紧急停止两组引风机。当戴着防毒面具的人进入现场附近时，他们发现炉膛底部的灰斗严重受损，显示出一个敞开的缺口。

二、事故造成的损害和人员伤亡

事故造成23人死亡，其中包括6名员工(1名女性)和17名农民工。24人受伤，包括5名电厂员工和19名农民工。事故发生后，发现21m层以下损坏自上而下趋于严重，灰斗向炉膛后部出现开放性断裂，侧墙与灰斗连接处有31根水冷壁管撕裂。柱子不同程度扭曲，刚性梁开裂；水冷壁管损坏严重，有66根断管，炉膛右侧21m楼板以下刚性梁严重变形，0米楼板炉膛后侧基本被热焦堵到灰斗，三台碎渣机和喷射泵全部被埋。炉前侧设备状况良好，磨煤机、风机、烟道基本完好。事故发生后，934立方米的灰烬被清除。事故最终核算直接经济损失778万元，抢修时间132天，减少发电量近14亿千瓦时。由于炉子事故造成电力供应不足，宁波的企业三次四次停产，杭州的企业两次五次停产，严重影响了浙江省的工农业生产，造成了严重的间接损失。

三。事故原因

这起锅炉事故极为罕见，事故最初的突发过程是多种因素综合作用的结果。下面，仅对事故调查过程中事故机理的技术分析结论总结如下:

1.运行记录中没有锅炉灭火和负压大的记录，事故现场也没有残焦。可以断定不是煤粉爆炸。

2.清渣过程中未发现铁异物，渣成分分析未发现铁沉淀，零米地板完好，可以断定氢气爆炸不是铁沉淀引起的。

3.锅炉灰斗结构薄弱，弹性计算确认事故前积存在灰斗内的炉渣在静荷载作用下不会导致灰斗损坏，但一定量的集中荷载或施加在静荷载上的压力可能导致灰斗失稳损坏。

4.事故发生后，检验结果表明，锅炉使用的水冷壁管符合技术规范的要求。水冷壁管断裂试样的失效分析证明，角管断裂是由于冷灰斗坍塌导致角管拉力过大造成的。

5.关于事故的触发原因，有两种意见:一种认为“3.10”事故的主要原因是锅炉结渣严重。事故的主要过程是:严重结渣引起的静荷载和随机结渣引起的动荷载，导致灰斗局部失稳；炉渣落水产生的水蒸气进入炉内，被高温渣堆加热膨胀，使炉压上升；落渣振动造成不断落渣，导致冷灰斗失稳扩大，冷灰斗局部坍塌，侧墙与冷灰斗连接处水冷壁管撕裂；喷入裂解炉的水和蒸汽工质以及炉渣落入水中产生的水蒸气使炉膛压力升高，引起MFT作用，使灰斗塌陷膨胀；三根角管相继断裂，导致喷吹质量大幅度提高，炉膛压力急剧上升。在炉渣的静动荷载和工质的闪胀压力的共同作用下，21m以下的锅炉损坏严重，现场人员伤亡惨重。因此，这是一起由于锅炉结渣严重造成的机械-热力故障事故。另一种意见是3月6日至3月10日炉内结渣严重，由于燃烧器长期运行，灰斗结渣加剧。这为煤裂角瓦斯和煤成气的动态生成和聚集创造了条件。落入灰斗的灰产生的水蒸气进入冷灰器，产生的振动加速了可燃气体的产生。根据分析计算，0.75秒内局部产生2.7公斤以上的混合可燃气体，并沿灰斗逐渐上升。在上升过程中，由于下一次二次空气和可燃气体的混合，混合温度约为470℃(未达到着火温度)。一旦突然有热渣进入或火炬(燃烧器火焰)随意飘进，可燃气体就会爆炸，炉膛压力急剧上升，炉膛出口压力达到2.72帕以上，触发MFT动作。在爆炸过程中，两边的墙向外凸出。在爆炸和炉底结渣的共同作用下，灰斗与两侧墙的连接处被撕裂，灰斗变得不稳定而坍塌，角管和集箱液位相继击穿，大量水蒸气释放，炉内压力剧烈上升，导致事故扩大。

6.锅炉投运后，在燃烧其允许变化范围内的设计煤种和煤质时，出现上述严重的结渣、再热蒸汽温度低和局部管壁超温现象，与制造厂锅炉炉膛结构设计和布置不完善有直接关系，是此次事故的根本原因。此外，除上述技术原因外，北仑电厂及相关机组的一些管理问题也是导致本次事故的原因:本次事故机组自3月1日起运行异常，再热器管壁温连续超过报警温度。虽然采取了调整火焰中心、加大吹灰、降低负荷等措施，但仍未解决壁温超标问题。根据a B- CE公司锅炉运行规程，再热器壁温报警温度为607度。3月6日至3月10日，再热器壁温大多在640度至670度之间。锅炉负荷从600兆瓦降到500兆瓦，再降到450兆瓦，3月10日又降到400兆瓦，再热器壁温仍然严重超标。根据运行规程规定，当采取措施使再热器壁温严重过热，且无效时，应采取停炉措施。值长已多次向华东电力管理局总调度和浙江电力管理局调度请示，但上级部门不仅不同意锅炉停运，还要求锅炉负荷再增加一点，并要求锅炉继续运行至3月15日计划检修。结果，严重的结焦导致大块焦渣坍塌，从而导致了严重的事故。因此，事故原因的结论是:制造厂锅炉炉膛设计和布置不完善，操作指挥不当；这是一起严重损坏锅炉设备的致命事故。事故的直接原因是锅炉结渣严重。

四。事故处理和善后

事故发生后，电力工业部和浙江省有关部门组成了事故调查组，事故责任认定如下:

1.锅炉投运后，燃用设计煤种和允许范围内的煤种时，锅炉结渣和再热蒸汽温度达不到设计值，过热器和再热器管壁严重超温。虽然采取了减负荷运行和下部燃烧器防止结渣，但结渣越来越严重，最终导致事故发生。此外，楼梯间、平台、过道不良造成多人伤亡，故事故主要责任在厂家。

2.在运行管理方面，北仑港电厂对引进的设备和技术研究消化不够，经验不足。在一系列常规措施未能改善锅炉运行的情况下，未能及时对锅炉内严重结渣做出正确判断，故未采取果断措施停炉。对事故的操作和管理不当负次要责任。为认真吸取事故教训，除积极组织对外交涉外，电力部对相关责任人进行了处理:给予北仑港电厂厂长降级处分；给予该厂总工程师行政记过处分；通报批评浙江电力局局长，通报批评生产副局长；其他直接责任人员也已作出相应处理。另外，调查组提出的防止事故发生的对策。要求ABB-CE解决的项目将通过协商达成。

3.与事故主要责任方美国ABB-CE公司的交涉，本着坚持实事求是、维护国家利益的原则。中国技术进出口总公司、外国水利电力公司、华东电力管理局和浙江电力局组成谈判小组，与美国ABB-CE公司进行谈判。第一轮谈判于1993年9月9日至10日举行。谈判的主要内容是双方阐述了对事故原因的看法。AB-CE认为锅炉下部结渣是导致事故的主要原因，七种可能的外力导致灰斗失稳导致事故，而灰斗的四根刚性梁和四个圆角部分焊接质量差导致灰斗强度不够。我们认为锅炉结构不完善，制造质量差，灰斗设计强度低，锅炉大量结渣时无法观察清渣。因此，由于可能的外力，灰斗不稳定，损坏，造成事故。在谈判过程中，我们还与ABB-CE公司讨论了如何消除锅炉的缺陷，尽快实现安全稳定运行。为了使下一轮谈判顺利进行，a b-CE公司在10月份提交了正式的事故调查报告，以及我们需要的分析数据，如炉内温度场、相关部件的强度计算等；我们提供了煤种资料和事故原因调查报告(当年11月初进行了第二轮谈判，省略了谈判内容和结论)。

动词 （verb的缩写）预防措施

我国大型电站锅炉普遍存在结渣问题。为吸取北仑港事故的教训，电力工业部于1993年9月24日至28日召开了大型电站锅炉燃烧技术研讨会。邀请科研、制造和高校专家参加，提出技术改进和管理措施，提高电站锅炉安全运行水平。为防止事故再次发生，具体预防措施如下:

1.制造商(ABB-CE)应采取措施解决自调试以来一直存在的再热器蒸汽温度低和部分再热器管壁温度严重超限的问题。

2.制造商应研究和改进现有的燃烧器，以防止锅炉结焦和烟气温度偏差过大。改进前，制造厂应在保证锅炉设计参数的前提下，提出允许燃烧器在锅炉底部运行的角度和持续时间。

3.锅炉设计中吹灰器布置密度低，现在吹灰器制造质量差。制造商应该采取措施改进它。改进前，电厂应加强检修、维护和管理，提高现有吹灰器的可用率，必要时更换为符合要求的吹灰器。

4.制造厂应研究适当加强灰斗支撑的措施，在不影响环形集箱安全的前提下，提高其结构稳定性。

5.制造商应采取措施安装必要的监测点，如尾部烟温、烟压、过热器减温器进出口蒸汽温度、辐射再热器出口蒸汽温度等。，并将它们发送到计算机数据采集系统。此外，还应考虑安装记录炉负压计。

6.制造商应对灰斗的结渣和结渣系统的结渣增加必要的监测手段，包括在炉膛内增加必要的火孔，以检查锅炉的结渣情况。

7.制造商应改进不符合安全要求的厂房结构、安全设施、通道、门、走道、平台和自动扶梯。比如卷帘门不能做门，消防孔附近要设平台。

8.切实加强燃煤管理。电力部和其他上级部门应共同解决锅炉用煤的定点供应问题。电厂要加强进厂煤和入炉煤的煤质分析和管理，提高配煤管理技术。

9.发电厂应严格执行运行规程，加强锅炉运行的分析和管理。应及时提出锅炉运行分析意见和异常工况应急措施。

10.仔细检查受事故影响的设备和部件。恢复运行前，必须进行炉内空的气动力场和燃烧调整试验。