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第二节 火力发电厂的火灾危险性

        发电厂的生产过程实质上就是进行能量转化的过程。火力发电厂的基本原料是可燃或易燃性燃料,在燃料的装卸、贮存、运输、制备和燃烧的过程中,都有潜在的火灾危险性。在火力发电厂的主要设备中还存有一些易燃易爆物质,容易发生火灾事故,如汽轮发电机组、变压器、断路器等存有一定量的油料,氢冷发电机组的氢气系统内则有大量的氢气,脱硝还原需要使用液氨作为还原剂等。因此,柴油储罐区、制氢站、氢气罐区、液氨储罐区等均为发电厂重大火灾爆炸危险源。
        在国内外电力设备发生的各类重大事故中,火灾事故所占比例较大。上世纪80年代以来,国内外火力发电厂从小机组到600MW级的大机组,均出现过不同类型、不同程度的火灾事故。发电厂发生火灾事故后,不仅可造成发电设备的损坏与人身伤亡,而且修复时间较长,直接和间接损失较大,甚至会直接影响社会生产和人民生活。火力发电厂的火灾危险性主要有以下几个方面:

        一、煤的自燃

        煤炭堆场的火灾危险性主要在于煤的自燃。煤自燃的原因可归结为存在放热反应和热量积累,煤的组分中存在易发生氧化的物质如黄铁矿(FeS2)等,煤尘结构松散,表面积大,松散的煤堆中存在空隙,与空气接触面大以及含水量大、碳化程度低的煤都容易发生缓慢氧化,使煤堆发热。煤堆长期稳定堆放,其内部热量积累至一定程度就会引起煤的自燃。

        二、锅炉爆燃

        一些火力发电厂仍沿用老的锅炉标准点炉方法,即先以轻柴油为主要燃料,以煤粉为辅助燃料对炉膛进行加温,当温度上升到规定温度后逐渐减少轻柴油的供给量,以煤粉为主要燃料。据煤炭部门测定,各种煤粉的爆炸极限,下限最低为49g/m³,上限最高可达2000g/m³。如果一次风管或炉膛内存有煤粉,则可能导致在对炉膛进行加温时因可燃物浓度过大发生爆燃。当锅炉运行时,如果煤粉的供给量突然减少,或煤质发生变化而送风没有调整,或炉膛负压过低、风速过大造成炉膛温度过低,都可能导致锅炉突然熄火,如果此时煤粉仍继续供应,当浓度达到一定量时就会导致锅炉燃烧室爆燃事故。

        三、油料泄漏

        油料泄漏主要有两种形式。一种是汽油、柴油蒸气的泄漏,如储罐收油过程中的 “大呼吸‘’ 现象、环境温度变化引起的 “小呼吸” 现象、隔油池内残油的挥发等。另一种是油料液体泄漏,如输油泵因密封不良、老化造成漏油;装车鹤管和汽车加油枪在作业完毕后内存残液流出;储罐或管道腐蚀穿孔而导致油料大量泄漏等。泄漏的油料液体会沿着地面或设备设施流向低洼处,同时挥发形成蒸气;由于泄漏的油蒸气较空气重,因此也会沿着地面扩散,或窜入地下管沟,极易在非防爆区域或防爆等级较低的场所引起火灾爆炸事故。
        气轮机组的火灾危险性主要在于油系统。气轮机用汽轮机油来自动调节润滑,油管纵横交错地敷设在蒸汽管道之间,每个机组总油量可达数万公斤。汽轮机油的燃点低的只有200℃,当管道垫体保温层表面温度达200℃左右时,接触油料即会起火,火焰温度可达1700℃以上。

        四、氢气泄漏

        制氢室、供氢站以及用于火力发电厂发电机组冷却的氢气,在生产、储存及设备运行中都可能出现外漏,如压力表、安全阀失灵或储存氢气压力超过储罐的使用压力都可引发泄露跑料事故。如果氢气泄漏流速较大或排氢过快就可能产生静电引起爆炸起火;由于氢气的爆炸极限范围较大,为4.1%~75%,当泄漏的氢气与空气混合到爆炸极限浓度时,遇火源极易发生爆炸,且爆炸破坏影响非常严重。

        五、液氨泄漏

        随着国家对环境保护标准的日益提高,越来越多的火力发电厂陆续安装了烟气脱硝装置以减少氮氧化合物的排放,液氨作为脱硝还原剂的主要原料在火力发电厂广泛应用,脱硝区一般都设置有液氨储罐。液氨,又称为无水氨,是一种无色液体,在工业上应用广泛,而且具有腐蚀性,且容易挥发,通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。液氨是一种易燃易爆(火灾危险性为乙A类)、有毒的危险化学品,常温下密度比空气小,爆炸极限为15%~28%,易溶于水、乙醇、乙醚。虽然火力发电厂液氨贮存总量不大,一般在100t以下,但由于液氨的易燃易爆以及有毒的特性,安全生产显得尤为重要。

        六、电气设备与线缆起火

        火力发电厂有着很多电气、电子设备,使用中如果出现短路、接触电阻过大、过载、漏电以及安装、操作不当等都会成为潜在的电气火灾危险,其他如瓷套管破裂、表面受潮积污和引出线间距过小、雷击过电压等也都可能引起火灾。配电装置中最为突出的是变压器发生火灾,能造成电能对外输出和对内输送的中断。火力发电厂中使用的电缆遍布全厂,数量很大,一旦电缆着火往往会沿着敷设途径蔓延扩大,可能造成全厂范围内供电中断和所有设备停机,甚至直接导致生产整体瘫痪。
        综上所述,无论是从生产特点、成灾机理还是以往发生的事故教训来看,火力发电厂都具有不容忽视的火灾危险性。

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