寧波北侖港發(fā)電廠“3.10”電站鍋爐爆炸事故分析
1993年3月10日，浙江省寧波市北侖港發(fā)電廠一號機(jī)組發(fā)生一起特大鍋爐爐膛爆炸事故（按《電業(yè)生產(chǎn)事故調(diào)查規(guī)程》界定），造成死亡23人，重傷 8人，傷16人，直接經(jīng)濟(jì)損失778萬元。該機(jī)組停運(yùn)132天，少發(fā)電近14億度。
一、事故經(jīng)過
1993年3月10日14時07分24秒，北侖港發(fā)電廠1號機(jī)組鍋爐發(fā)生特大爐膛爆炸事故，人員傷亡嚴(yán)重，死23人，傷24人（重傷8人）。
北侖港發(fā)電廠1號鍋爐是美國ABB－CE公司（美國燃燒工程公司）生產(chǎn)的亞臨界一次再熱強(qiáng)制循環(huán)汽包鍋爐，額定主蒸汽壓力17.3兆帕，主蒸汽溫度540度，再熱蒸汽溫度540度，主蒸汽流量2008噸/時。
1993年3月6日起該鍋爐運(yùn)行情況出現(xiàn)異常，為降低再熱器管壁溫度，噴燃器角度由水平改為下擺至下限。
3月9日后鍋爐運(yùn)行工況逐漸惡化。
3月10日事故前一小時內(nèi)無較大操作。14時，機(jī)組負(fù)荷400兆瓦，主蒸汽壓力15.22兆帕，主蒸汽溫度513度，再熱蒸汽溫度512度，主蒸汽流量1154.6噸/時，爐膛壓力維持負(fù)10毫米水柱，排煙溫度A側(cè)110度，B側(cè)158度。磨煤機(jī)A、C、D、E運(yùn)行，各臺磨煤機(jī)出力分別為78.5％、73％、59％、38％，B磨處于檢修狀態(tài)，F(xiàn)磨備用。
主要CCS（協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)）調(diào)節(jié)項(xiàng)目除風(fēng)量在“手動”調(diào)節(jié)狀態(tài)外，其余均投“自動”，吹灰器需進(jìn)行消缺，故13時后已將吹灰器汽源隔離。
事故發(fā)生時，集中控制室值班人員聽到一聲悶響，集中控制室備用控制盤上發(fā)出聲光報警：“爐膛壓力‘高高”’、“MFT”（主燃料切斷保護(hù)）、“汽機(jī)跳閘”、“旁路快開”等光字牌亮。FSS（爐膛安全系統(tǒng)）盤顯示MFT的原因是“爐膛壓力‘高高”’引起，逆功率保護(hù)使發(fā)電機(jī)出口開關(guān)跳開，廠用電備用電源自投成功，電動給水泵自啟動成功。
由于汽包水位急劇下降，運(yùn)行人員手動緊急停運(yùn)爐水循環(huán)泵B、C（此時A泵已自動跳閘）。就地檢查，發(fā)現(xiàn)整個鍋爐房迷漫著煙、灰、汽霧，人員根本無法進(jìn)入，同時發(fā)現(xiàn)主汽壓急驟下降，即手動停運(yùn)電動給水泵。
由于鍋爐部分PLC（可編程邏輯控制）柜通訊中斷，引起CRT（計(jì)算機(jī)顯示屏）畫面鍋爐側(cè)所有輔助設(shè)備的狀態(tài)失去，無法控制操作，運(yùn)行人員立即就地緊急停運(yùn)兩組送引風(fēng)機(jī)。經(jīng)戴防毒面具人員進(jìn)入現(xiàn)場附近，發(fā)現(xiàn)爐底冷灰斗嚴(yán)重?fù)p壞，呈開放性破口。
二、事故造成后果
該起事故死亡23人，其中電廠職工6人（女1人），民工17人。受傷24人，其中電廠職工5人，民工19人。
事故后對現(xiàn)場設(shè)備損壞情況檢查后發(fā)現(xiàn)：21米層以下?lián)p壞情況自上而下趨于嚴(yán)重，冷灰斗向爐后側(cè)例呈開放性破口，側(cè)墻與冷灰斗交界處撕裂水冷壁管31根。立柱不同程度扭曲，剛性梁拉裂；水冷壁管嚴(yán)重?fù)p壞，有66根開斷，爐右側(cè)21米層以下剛性梁嚴(yán)重變形，0米層爐后側(cè)基本被熱焦堵至冷灰斗，三臺碎渣機(jī)及噴射水泵等全部埋沒在內(nèi)。爐前側(cè)設(shè)備情況尚好，磨煤機(jī)、風(fēng)機(jī)、煙道基本無損壞。事故后，清除的灰渣934立方米。該起事故最終核算直接經(jīng)濟(jì)損失778萬元人民幣，修復(fù)時間132天，少發(fā)電近14億度。
因該爐事故造成的供電緊張，致使一段時間內(nèi)寧波地區(qū)的企業(yè)實(shí)行停三開四，杭州地區(qū)停二開五，浙江省工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到了嚴(yán)重影響，間接損失嚴(yán)重。
三、事故原因
該起鍋爐特大事故極為罕見，事故最初的突發(fā)性過程是多種因素綜合作用造成的。以下，僅將事故調(diào)查過程中的事故機(jī)理技術(shù)分析結(jié)論綜合如下：
（一）運(yùn)行記錄中無鍋爐滅火和大負(fù)壓記錄，事故現(xiàn)場無殘焦，可以認(rèn)定，并非煤粉爆炸。
（二）清渣過程中未發(fā)現(xiàn)鐵異物，渣成份分析未發(fā)現(xiàn)析鐵，零米地坪完整無損，可以認(rèn)定，非析鐵氫爆炸。
（三）鍋爐冷灰斗結(jié)構(gòu)薄弱，彈性計(jì)算確認(rèn)，事故前冷灰斗中積存的渣量，在靜載荷下還不會造成冷灰斗破壞，但靜載荷上施加一定數(shù)量的集中載荷或者施加一定數(shù)量的壓力，有可能造成灰斗失穩(wěn)破壞。
（四）事故發(fā)生后的檢驗(yàn)結(jié)果表明，鍋爐所用的水冷壁管材符合技術(shù)規(guī)范的要求，對水冷壁管斷口樣品的失效分析證實(shí)，包角管的破裂是由于冷灰斗破壞后塌落導(dǎo)致包角管受過大拉伸力而造成的。
（五）對于事故的觸發(fā)原因，兩種意見：
一種意見認(rèn)為，“3.10”事故的主要原因是鍋爐嚴(yán)重結(jié)渣。
事故的主要過程是：嚴(yán)重結(jié)積渣造成的靜載加上隨機(jī)落渣造成的動載，致使冷灰斗局部失穩(wěn)；落渣入水產(chǎn)生的水汽，進(jìn)入爐膛，在高溫堆渣的加熱下升溫、膨脹，使?fàn)t膛壓力上升；落渣振動造成繼續(xù)落渣使冷灰斗失穩(wěn)擴(kuò)大，冷灰斗局部塌陷，側(cè)墻與冷灰斗連接處的水冷壁管撕裂；裂口向爐內(nèi)噴出的水、汽工質(zhì)與落渣入水產(chǎn)生的水汽，升溫膨脹使?fàn)t膛壓力大增，造成MFT動作，并使冷灰斗塌陷擴(kuò)展；三只角角隅包角管先后斷裂，噴出的工質(zhì)量大增，爐膛壓力陡升，在渣的靜載、動載和工質(zhì)閃蒸擴(kuò)容壓力的共同作用下，造成鍋爐21米以下嚴(yán)重破壞和現(xiàn)場人員重大傷亡。因此，這是一起鍋爐嚴(yán)重結(jié)渣而由落渣誘發(fā)的機(jī)械一熱力破壞事故。
另一種意見認(rèn)為，3月6日～3月10回爐內(nèi)結(jié)渣嚴(yán)重，由于燃燒器長時間下擺運(yùn)行，加劇了灰斗結(jié)渣。這為煤裂角氣和煤氣的動態(tài)產(chǎn)生和積聚創(chuàng)造了條件?；以淙朐樊a(chǎn)生的水蒸汽進(jìn)入冷灰斗，形成的振動加速了可燃?xì)怏w的生成。經(jīng)分析計(jì)算，在0.75秒內(nèi)局部動態(tài)產(chǎn)生了2.7千克以上混合可燃?xì)怏w，逐步沿灰斗上升，在上升過程中，由于下二次風(fēng)與可燃?xì)饣旌?，混合溫度?70度左右（未達(dá)著火溫度）。突遇熾熱碎渣的進(jìn)入或火炬（燃燒器噴焰）隨機(jī)飄入，引起可燃?xì)怏w爆炸，爐膛壓力急劇升高，爐膛出口壓力達(dá)2.72手帕以上，觸發(fā)MFT動作。爆炸時，兩側(cè)墻鼓出，在爆炸和爐底結(jié)渣的聯(lián)合作用下，灰斗與兩側(cè)墻連接處被撕裂，灰斗失穩(wěn)下塌，包角管和聯(lián)箱水平相繼破裂，大量水汽泄出，爐內(nèi)壓力猛烈升高，使事故擴(kuò)大。
（六）鍋爐投入運(yùn)行后，在燃用設(shè)計(jì)煤種及其允許變動范圍內(nèi)煤質(zhì)時出現(xiàn)前述的嚴(yán)重結(jié)渣和再熱汽溫低、局部管段管壁超溫問題，與制造廠鍋爐爐膛的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布置等不完善有直接關(guān)系，它是造成這次事故的根本原因。
另外，除上述諸技術(shù)原因外，北侖電廠及有關(guān)單位在管理上存在的一些問題，也是導(dǎo)致這起事故發(fā)生的原因：該事故機(jī)組自3月1日以來，運(yùn)行一直不正常，再熱器管壁溫連續(xù)超過報警溫度。雖經(jīng)采取調(diào)整火焰中心，加大吹灰和減輕負(fù)荷等措施，壁溫超限問題仍未解決。按ABB-CE公司鍋爐運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，再熱器壁溫的報警溫度為607度，3月6日至3月10日，再熱器壁溫多在640度和670度之間，鍋爐負(fù)荷已從600兆瓦減至500兆瓦，再減至450兆瓦，到3月10日減至400兆瓦，再熱器壁溫仍嚴(yán)重超限。按運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，再熱器壁溫嚴(yán)重超溫采取措施而無效時，應(yīng)采取停爐措施。運(yùn)行值班長曾多次向華東電管局總調(diào)度和浙江省電管局調(diào)度請示，但上級部門非但不同意停爐，而且還要求將鍋爐負(fù)荷再提高一些，要求鍋爐堅(jiān)持運(yùn)行到3月15日計(jì)劃檢修時再停爐。結(jié)果因結(jié)焦嚴(yán)重，大塊焦渣崩落，導(dǎo)致該起特大事故發(fā)生。
因此，該起事故原因的認(rèn)定結(jié)論為：制造廠鍋爐爐膛設(shè)計(jì)、布置不完善及運(yùn)行指揮失當(dāng)；是一起鍋爐設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞和人員群亡的責(zé)任事故。事故的直接原因是鍋爐嚴(yán)重結(jié)渣。
四、事故處理
該起事故發(fā)生后，電力工業(yè)部及浙江省有關(guān)部門組成了事故調(diào)查組，對事故責(zé)任認(rèn)定如下：
（一）該臺鍋爐在投入運(yùn)行以后，在燃用設(shè)計(jì)煤種及允許變動范圍內(nèi)的煤種時，出現(xiàn)了鍋爐結(jié)渣、再熱汽溫達(dá)不到設(shè)計(jì)值而過熱器、再熱器管壁嚴(yán)重超溫的問題；雖然采取了降負(fù)荷運(yùn)行和下擺燃燒器等防止結(jié)渣，但積渣日趨嚴(yán)重，最終釀成了事故。另外樓梯間、平臺、過道不暢造成了人員眾多傷亡，因此制造廠對事故負(fù)有主要責(zé)任。
（二）在運(yùn)行管理上，北侖港電廠對引進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)研究、消化不夠，又缺乏經(jīng)驗(yàn)，在采取一系列常規(guī)措施未能改善鍋爐運(yùn)行狀況的情況下，未能及時對爐內(nèi)嚴(yán)重結(jié)渣作出正確判斷，因而沒有采取果斷停爐措施。對事故負(fù)有運(yùn)行管理不當(dāng)?shù)拇我?zé)任。
為了認(rèn)真吸取事故教訓(xùn)，除積極組織對外談判外，電力部已對有關(guān)責(zé)任人進(jìn)行了處理：⑴對北侖港電廠廠長給予降職處分；⑵對廠總工程師給予行政記大過處分；⑶對浙江省電力局局長通報批評，生產(chǎn)副局長通報批評；⑷其他有關(guān)直接責(zé)任人員也做了相應(yīng)處理。另對調(diào)查組提出的防止事故的對策。要求ABB-CE公司解決的項(xiàng)目，將通過談判達(dá)到。
（三）與事故主要責(zé)任方美國ABB－CE公司的談判工作本著堅(jiān)持原則、實(shí)事求是、維護(hù)國家利益的原則，由中國技術(shù)進(jìn)出口總公司、水利電力對外公司及華東電管局、浙江省電力局等單位組成談判組，開展對美國ABB－CE公司的談判工作。第一輪談判于1993年9月9日至9月10日進(jìn)行，談判主要內(nèi)容是雙方各自闡述對事故原因的看法。ABB－CE認(rèn)為鍋爐下部結(jié)渣是導(dǎo)致事故的主要原因，七種可能的外力造成灰斗失穩(wěn)引起事故，而灰斗的四道剛性梁及四周角部的焊接質(zhì)量不良使灰斗強(qiáng)度不夠。我方認(rèn)為鍋爐結(jié)構(gòu)不完善，制造質(zhì)量不良，冷灰斗設(shè)計(jì)強(qiáng)度低，在鍋爐大量結(jié)渣的情況下又無法觀察和清渣。因此受可能發(fā)生的外力作用，使灰斗失穩(wěn)破壞引起事故。在談判中我方還與ABB-CE公司就如何使鍋爐消除缺陷，盡快達(dá)到安全穩(wěn)定運(yùn)行的各種問題進(jìn)行了討論。為使下一輪談判順利進(jìn)行，ABB－CE公司在10月份提交了正式的事故調(diào)查報告及我方需要的爐內(nèi)溫度場、有關(guān)部件的強(qiáng)度計(jì)算等分析資料；我方提供了煤種資料及事故原因調(diào)查報告（第二輪談判于當(dāng)年11月初舉行，談判內(nèi)容及結(jié)論暫略）。
五、防范措施
國內(nèi)大型電站爐結(jié)渣的問題比較普遍，為接受北侖港事故教訓(xùn)，舉一反三，電力工業(yè)部于1993年9月24日至28日召開了大型電站鍋爐燃燒技術(shù)研討會，邀請科研、制造和大專院校的專家參加，提出技術(shù)改進(jìn)和加強(qiáng)管理的措施，提高電站鍋爐的安全運(yùn)行水平。為預(yù)防事故再次發(fā)生，具體的防范措施如下：
（一）制造廠（ABB-CE）應(yīng)采取措施，解決投產(chǎn)以來一直存在的再熱器汽溫低和部分再熱器管壁溫度嚴(yán)重超限的問題。
（二）制造廠應(yīng)研究改進(jìn)現(xiàn)有噴燃器，防止鍋爐結(jié)焦和煙溫偏差過大的問題。在未改進(jìn)前，制造廠應(yīng)在保證鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)的前提下，提出允許噴燃器下擺運(yùn)行的角度和持續(xù)時間。
（三）鍋爐設(shè)計(jì)中吹灰器布置密度低，現(xiàn)在吹灰器制造質(zhì)量差，制造廠應(yīng)采取措施加以改進(jìn)。在未改進(jìn)前，電廠應(yīng)加強(qiáng)檢修、維護(hù)和管理，提高現(xiàn)有吹灰器的可用率，必要時換用符合要求的吹灰器。
（四）制造廠應(yīng)研究適當(dāng)加強(qiáng)冷灰斗支承的措施，以提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性又不致影響環(huán)形集箱的安全。
（五）制造廠應(yīng)采取措施加裝必要的監(jiān)視測點(diǎn)，如尾部煙溫、煙壓測點(diǎn)、過熱器減溫器進(jìn)出口汽溫測點(diǎn)、輻射式再熱器出口汽溫測點(diǎn)等，并送入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。此外，還應(yīng)考慮裝設(shè)記錄型爐膛負(fù)壓表。
（六）制造廠應(yīng)對冷灰斗的積渣和出渣系統(tǒng)的出渣增加必要的監(jiān)測手段，包括增加必要的爐膛看火孔，以便檢查鍋爐結(jié)渣情況。
（七）制造廠應(yīng)對不符合安全要求的廠房結(jié)構(gòu)、安全設(shè)施、通道、門、走、平臺和扶梯等進(jìn)行改進(jìn)，如大門不能采用卷簾門，看火孔附近要有平臺等。
（八）切實(shí)加強(qiáng)燃煤管理。電力部和其他上級有關(guān)部門應(yīng)共同解決鍋爐燃煤的定點(diǎn)供應(yīng)問題。電廠要加強(qiáng)對入廠煤、火爐煤的煤質(zhì)分析和管理，完善配煤管理技術(shù)。
（九）電廠應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程，加強(qiáng)對鍋爐的運(yùn)行分析和管理工作。應(yīng)及時提出鍋爐運(yùn)行情況的分析意見和異常工況的應(yīng)急措施。
（十）對事故中波及的設(shè)備和部件進(jìn)行仔細(xì)的檢查。恢復(fù)運(yùn)行前必須進(jìn)行爐內(nèi)空氣動力場和燃燒調(diào)整試驗(yàn)。
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