发电厂水击事故成因防护
1前言
水击(水锤)是指有压管道中由于水流流速的突然改变,造成管道压力急剧波动的现象。在生产生活过程中,水击事故常有发生,尤其在有压管路设计和运行过程中,水击是不可忽略的重要因素,如水电站引水发电系统、热电站汽轮机、锅炉、蒸汽管路等,一旦发生水击,往往会造成极为严重的后果。如位于广西壮族自治区的卡马水库大坝,由于导流底孔出口被滑塌的巨石突然堵塞,形成水击,巨大的冲击力使坝体出现滑塌[1];又如2007年7月,纽约曼哈顿地下蒸汽管道由于水击导致爆炸,冲出地面的蒸汽比附近77层高的克斯勒大厦还高[2];此外,1985年11月,美国南加州圣俄诺费尔核电站由于电短路导致二回路中主给水泵停泵断水,止回阀故障没有关闭,致使蒸汽倒流至主给水管,此时值班工人出现操作失误向充满蒸汽的主给水管供冷却水导致水击,水击产生的爆炸力使主给水管破口达2m,十几根钢架支撑全部拉断[3];另有报道称1996年日本四国电力伊方核电厂3号机组蒸汽喷出事故,经证实也是由水击所致[4]。由此可见水击事故的危害之大。对发电企业而言,无论是水力发电还是火力发电,水击都是安全生产必须予以重视的问题。
2水击的成因
2.1水击的产生
如图1所示的管路系统,管路上部与水池相通,下部装有一阀门。若t=0时刻阀门突然关闭,则阀门处水流流速由降为0,紧接着与此相邻的水流流速也会迅速改变,从而引发连锁反应,管道内水流流速不断变为0并以波的形式向上游传播,这个波就叫做水击波,其传播速度叫水击波速,以表示。由于水流的惯性作用,流速变小、压强相应增大,设压强增量为,根据动量定理进行推导,可得到直接水击的表达式[5]:
式中,表示水的密度,表示水击波速,表示水流初始速度,表示水流改变后的流速。对于阀门瞬间完全关闭的情况,有。需要指出的是,此时的压强变化是很大的,文献[5]中列举了一根长管道,当管内流速m/s时,若取=1000m/s,按式(1)进行计算,可得到水击压强,相当于100m水头,足见水击的破坏力之大。
2.2水击的传播
以阀门突然关闭为例,讨论水击沿管道的传播过程,一般可将其分为先后4个阶段:①减速增压(图2(a))、②减速减压(图2(b))、③增速减压(图2(c))、④增速增压(图2(d))阶段。
(1)减速增压阶段。设t=0时刻阀门突然关闭,则紧靠阀门的微小流段首先停止流动,由于惯性作用,其它段水流仍以初始速度向阀门运动,这时微段流体被压缩,压强增大,同时管壁膨胀。接着紧邻微段的一小段流体也会停止流动,并类似地出现密度和压强增大的现象。这种减速增压的状态将沿着管道以速度c一直向上游传播,直到时刻水击波到达B点,此时管道中水流流速为0,压强为。
(2)减速减压阶段。时刻,由于水池中水压恒为,而管道中水压为,因此管道中流体将以反向流速向水池运动,从而使管道水压下降为。这种减速减压的状态也会一直向下游传播,直到时刻到达A点,此时管道中水流流速为,压强为。
(a)减速增压()(b)减速减压()
(c)速减压()(d)速压()
(3)增速减压阶段。时刻,由于阀门紧闭,管道靠近阀门处流段流速由变为0,压强将由变为,并连锁式地影响与其相邻的流段,使这种增速减压的状态一直向上游传播,直到时刻到达B点,此时管道中水流流速为0,压强为。
(4)增速增压阶段。时刻,由于水池中水压恒为,而管道中水压为,因此水池中流体将以流速向管道运动,并使管道压强上升为。这种减速减压的状态也会一直向下游传播,直到时刻到达A点,此时管道中水流流速为,压强为,重新回到t=0时刻的流速与压强状态,完成一个周期循环。
3水击事故的防范
对发电厂而言,热电站复杂的蒸汽管路系统和水电站的长引水发电系统是水击事故防范的重点。归纳水击事故的原因,无外乎两种:(1)设备的原因,管路中没有设置有效防止水击产生和发展的装置或出现设备故障;(2)工作人员的判断或操作失误,导致事故产生或扩大。因此,本着“安全第一、预防为主、综合治理”的安全方针,对水击事故的防范也应从这两方面着手。
3.1水击防护装置
对于水击防护装置与设备,根据其作用方式的不同主要可以分为以下几种类型[6,7]:
(1)阀门装置。作为控制介质流动的管路附件,合理选择阀门种类,延长启闭时间,对防范水击事故的发生具有重要意义,如水电站水轮机调速系统,对开启和关闭时间进行优化,从而降低水流流速的变化速率,进而使水击压力变化幅度得以减缓。此外,管道中疏水阀、调节阀、减压阀、安全阀等阀门装置,对于防范水击事故也有重要作用。
(2)调压装置。如设置在水电站引水管道和尾水管上的调压室(井),以及蒸汽管道上的安全阀和安全水封、减压阀、调压阀等,通过向管路系统中注水或注气进行稳压,从而控制管路系统中的水击压力振荡。
(3)疏水止回装置。蒸汽管路中容易积水形成汽-水两相流动,由于蒸汽流速快,推动管道底部的液体呈波浪状流动,当汽相流速增大到能推动水波冲击到管道顶部时,就会造成管道的突然堵塞形成水击,因此在蒸汽管路中设置疏水装置如疏水阀非常必要。此外,在蒸汽管路(容器)和供(回)水管路之间,应设置止回阀防止水管路窜汽后形成局部“真空”造成水击,美国南加州圣俄诺费尔核电站1985年所发生的事故就是因为止回阀失灵造成的。
3.2安全操作和事故处理
随着技术的发展,水击事故日益呈现出复杂化、非典型化的趋势,如火电站就有可能在锅炉、蒸汽管道、给水管道、省煤器等设备处发生水击事故,使得安全操作和事故处理也变得更加复杂,这对电厂运行人员的素质提出了更高的要求。
(1)安全操作。①开机启动应避免过急过快,对于汽轮机、蒸汽管路来说,启动前应对供汽管道进行充分暖管和疏水排泄,同时检查确保锅炉没有满水;水轮机则应慢慢转动调速手轮,逐步加快转速直到达到额定出力。②运行阶段,汽轮机的锅炉必须均匀加热,且保证水质,防止汽-水共腾;水轮机应防止出现事故而紧急停机。③停机操作也应避免过急过快,对汽轮机而言,必须控制温降不能变化过快,当切换备用气源时,必须保证备用系统积水疏排充分;对水轮机而言,一般先缓慢关闭导叶,带转速降至某一额度时再进行刹车。
(2)事故处理。出现事故后,运行人员必须迅速、准确地判断是否发生水击,通过对一些事故进行归纳,水击时一般会出现以下现象:①管道压力出现剧烈的升降变化;②管道一胀一缩的发生振动,并可能发出有一定节律的锤击声,机组的运转声音和振动也会出现异常;③管路中某些部位由于压力过大会出现损坏,产生漏水漏汽等;④对蒸汽管道而言,还会出现主蒸汽温度急剧下降的现象。事故确认后,应立即采取措施,对于汽轮机而言,其处理原则是破坏真空、减少供汽,同时进行充分疏水,确认止回阀是否工作正常以防止水管路窜汽;水轮机则迅速按下解列按钮与电网断开,同时投入水阻器。
篇2:火力发电厂职业危害防护措施要求
火力发电厂职业危害防护措施
2014-04-0311:59:13来源:安全文化网评论:0点击:84收藏分享到:火电厂的工程建筑应采用先进的工艺技术和设备,从根本上防止和减少职业病危害的发生,同时对毒物、粉尘、噪声采取防范和管理措施,职业病防护设施与主体工程必须做到同时设计、同时施工、同时投入生产和使用。应采
火电厂的工程建筑应采用先进的工艺技术和设备,从根本上防止和减少职业病危害的发生,同时对毒物、粉尘、噪声采取防范和管理措施,职业病防护设施与主体工程必须做到同时设计、同时施工、同时投入生产和使用。应采取的主要措施:
防尘:在工艺设计和施工中对设备和管道采取有效的密封措施和防磨材料,防止物料的跑、冒、滴、漏,杜绝无组织排放。防尘措施主要包括:
(1)煤场每隔若干米装一喷头,每天喷水若干次,并在周围增加绿化带,以减少煤尘污染。
(2)如采用门式滚轮堆取料机,应加喷雾装置,每台滚轮机喷水量为5-6m?h。
(3)筒仓原煤斗设重力式挡板,在叶轮给煤机上应设除尘器。
(4)在碎煤机室及各运转站设置缓冲锁气器,设密闭装置和除尘系统,皮带、地面设水冲洗设施,及时清洗地面灰尘。
(5)在输煤系统的值班室安装隔尘隔声装置,实行巡检制。
(6)煤仓间每个原煤斗安装布袋式除尘器或其他除尘效果好的除尘器。
(7)采用负压式吸尘系统清除锅炉房和煤仓间输煤皮带层的散落灰尘。
(8)锅炉底层及运转层、灰浆泵房、各运转站、碎煤机室、筒仓均应设水力清扫装置,防止二次扬尘。
(9)磨煤制粉系统、干灰系统检修时要抽尽存粉或用水冲洗干净。
防噪声:在工艺设计中尽量选用低噪声设备,对噪声较大的设备设置相关消音器,在噪声集中地区设置隔声操作室,实行远距离操作控制。防噪声措施主要包括:
(1)送风机、空压机的入口设消音装置。
(2)锅炉各阀门排汽口设高效消音器。
(3)汽轮发电机组设置隔音罩室,内衬吸音板,以达到隔音降噪的目的。
(4)对高温高压蒸汽管道,控制其流速在设计流速范围内,避免接近流速上限;并采用特殊保温材料,以降低高速气流产生的噪声。
(5)在烟气管道设计时,努力做到布置合理,流道畅通,以减少空气动力噪声。
(6)集中控制室周围布置环行走廊,并选用有较高隔声性能的隔声门窗及有较好吸声性能的墙面材料,能够起到防噪隔声作用。
(7)各值班室应为单独的值班房间,均应采用适当的隔声措施。
防毒及防酸碱:在工艺设计中对产生毒物的生产过程和设备,考虑机械化和自动化,加强密闭,避免直接操作,并应结合生产工艺采用通风措施。防毒、防碱措施主要包括:
(1)对氨、联氨仓库及加药间、化验间设有自然进风、排风设备。
(2)对酸碱库、酸碱泵房、酸碱计量间、蓄电室,设有自然进风、排风设备。
(3)检修作业或辅助生产时,作业场所应采取必要的防护措施,加强现场通风,以减少对作业人员的危害。对特定岗位设置防毒面具等防护用品,对接触强酸强碱的作业人员应配备专用防护用品。
防高温:在工艺设计中应尽量使操作人员远离热源,同时根据其具体条件采取必要的隔热降温措施。隔热降温措施主要包括:
(1)汽机在运行过程中产生的大量余热,可采用机房侧窗自然进风,屋顶机械排风。
(2)对高温设备和管道应进行保温或加隔热套,保证其外表温度小于50℃。
(3)集控楼应设置集中制冷、加热站,为机炉电集控室、计算机室、化学运行控制室、低温取样架间提供冷、热源。
4.应急救援措施
(1)对产生剧毒物质、高温等作业场所、岗位,应考虑相应的事故防范和应急救援设施、设备;在厂房项目建设中应增设必要的应急救援和事故防范设施,同时制订应急救援预案,配备经培训的应急救援人员和应急救援器材、设备。应急救援预案应及时修订、不断完善,并定期组织演习。
(2)生产中可能突然溢出大量急性中毒或易燃爆的化学物质,作业区域应设置监控报警装置和警示牌。在可能造成急性中毒区域,如:高炉煤气净化与TRT发电、煤粉制备干燥处等应设置一氧化碳监测报警仪器。
5.个人防护用品
在工程技术治理手段仍无法达到卫生限值时,应根据作业人员所在岗位特点,配备必要的防尘口罩、防噪声耳塞等劳动安全防护用品。设备、工具、用具等设施应符合保护劳动者生理、心理健康的要求。对有可能产生职业病危害的作业岗位,在醒目的位置上设置警示标识和警示说明,警示说明应包括职业病危害的种类、后果、预防及急救措施等内容。化学车间应配置现场急救用品、冲洗设备。
6.卫生辅助设施
应根据车间的卫生特征,在区域内的适当场所设置浴室、更衣室、休息室、女工卫生室等生活卫生辅助用室。
7.职业卫生管理
应根据企业生产性质,设置职业卫生及职业病防治管理机构,配置必要的仪器设备,设置职业卫生检测站和安全教育室,配备有关的检测分析仪器。应有专人负责职业卫生管理及卫生防护设施的保养、维护工作。
篇3:火力发电厂职业卫生防护措施
国内火力发电厂的工程建设应考虑所处地理位置的大陆性气候,以及全年四季的盛行风向。厂区易采用三列式布置,合理地依次安排升压站和冷却塔、主厂房、煤场,将厂前区、生活区、生产区、施工区的功能区分明确,布置紧凑合理。
?职业病防护措施的实施
?1.工程选址及总评面布置
国内火力发电厂的工程建设应考虑所处地理位置的大陆性气候,以及全年四季的盛行风向。厂区易采用三列式布置,合理地依次安排升压站和冷却塔、主厂房、煤场,将厂前区、生活区、生产区、施工区的功能区分明确,布置紧凑合理。储煤场所处位置应于厂区全年最小风频的上风侧,尽量减少对厂区建筑物的污染,生产布局合理,将有害与无害作业分离,作业场所与生活场所分离,高毒作业场所与其他场所隔离,作业场所不住人。还应考虑周边有无其他大型厂、矿企业,是否存在职业危害因素的相互影响。
?2.建筑物卫生学要求
?火电厂建筑物应具备良好通风条件,控制(操作)室应有空调装置和机械通风,保证作业人员有足够的新鲜空气量。建筑物的构造应使产生粉尘、毒物的车间结构表面不易积尘、沾毒,并易于清除,热散发车间应易于通风散热。建筑物应采用人工照明和自然采光相结合,满足各操作岗位作业人员对照明度的要求,主控室应以人工照明为主。
?3.卫生工程防护设施
?火电厂的工程建筑应采用先进的工艺技术和设备,从根本上防止和减少职业病危害的发生,同时对毒物、粉尘、噪声采取防范和管理措施,职业病防护设施与主体工程必须做到同时设计、同时施工、同时投入生产和使用。应采取的主要措施:
?防尘:在工艺设计和施工中对设备和管道采取有效的密封措施和防磨材料,防止物料的跑、冒、滴、漏,杜绝无组织排放。防尘措施主要包括:
?(1)煤场每隔若干米装一喷头,每天喷水若干次,并在周围增加绿化带,以减少煤尘污染。
?(2)如采用门式滚轮堆取料机,应加喷雾装置,每台滚轮机喷水量为5-6m/h。
?(3)筒仓原煤斗设重力式挡板,在叶轮给煤机上应设除尘器。
?(4)在碎煤机室及各运转站设置缓冲锁气器,设密闭装置和除尘系统,皮带、地面设水冲洗设施,及时清洗地面灰尘。
?(5)在输煤系统的值班室安装隔尘隔声装置,实行巡检制。
?(6)煤仓间每个原煤斗安装布袋式除尘器或其他除尘效果好的除尘器。
?(7)采用负压式吸尘系统清除锅炉房和煤仓间输煤皮带层的散落灰尘。
?(8)锅炉底层及运转层、灰浆泵房、各运转站、碎煤机室、筒仓均应设水力清扫装置,防止二次扬尘。
?(9)磨煤制粉系统、干灰系统检修时要抽尽存粉或用水冲洗干净。
防尘口罩
?防噪声:在工艺设计中尽量选用低噪声设备,对噪声较大的设备设置相关消音器,在噪声集中地区设置隔声操作室,实行远距离操作控制。防噪声措施主要包括:
?(1)送风机、空压机的入口设消音装置。
?(2)锅炉各阀门排汽口设高效消音器。
?(3)汽轮发电机组设置隔音罩室,内衬吸音板,以达到隔音降噪的目的。
?(4)对高温高压蒸汽管道,控制其流速在设计流速范围内,避免接近流速上限;并采用特殊保温材料,以降低高速气流产生的噪声。
?(5)在烟气管道设计时,努力做到布置合理,流道畅通,以减少空气动力噪声。
?(6)集中控制室周围布置环行走廊,并选用有较高隔声性能的隔声门窗及有较好吸声性能的墙面材料,能够起到防噪隔声作用。
?(7)各值班室应为单独的值班房间,均应采用适当的隔声措施。
?防毒及防酸碱:在工艺设计中对产生毒物的生产过程和设备,考虑机械化和自动化,加强密闭,避免直接操作,并应结合生产工艺采用通风措施。防毒、防碱措施主要包括:
?(1)对氨、联氨仓库及加药间、化验间设有自然进风、排风设备。
?(2)对酸碱库、酸碱泵房、酸碱计量间、蓄电室,设有自然进风、排风设备。
?(3)检修作业或辅助生产时,作业场所应采取必要的防护措施,加强现场通风,以减少对作业人员的危害。对特定岗位设置防毒面具等防护用品,对接触强酸强碱的作业人员应配备专用防护用品。
?防高温:在工艺设计中应尽量使操作人员远离热源,同时根据其具体条件采取必要的隔热降温措施。隔热降温措施主要包括:
?(1)汽机在运行过程中产生的大量余热,可采用机房侧窗自然进风,屋顶机械排风。
?(2)对高温设备和管道应进行保温或加隔热套,保证其外表温度小于50℃。
?(3)集控楼应设置集中制冷、加热站,为机炉电集控室、计算机室、化学运行控制室、低温取样架间提供冷、热源。
?4.应急救援措施
?(1)对产生剧毒物质、高温等作业场所、岗位,应考虑相应的事故防范和应急救援设施、设备;在厂房项目建设中应增设必要的应急救援和事故防范设施,同时制订应急救援预案,配备经培训的应急救援人员和应急救援器材、设备。应急救援预案应及时修订、不断完善,并定期组织演习。
?(2)生产中可能突然溢出大量急性中毒或易燃爆的化学物质,作业区域应设置监控报警装置和警示牌。在可能造成急性中毒区域,如:高炉煤气净化与TRT发电、煤粉制备干燥处等应设置一氧化碳监测报警仪器。
5.个人防护用品
在工程技术治理手段仍无法达到卫生限值时,应根据作业人员所在岗位特点,配备必要的防尘口罩、防噪声耳塞等劳动安全防护用品。设备、工具、用具等设施应符合保护劳动者生理、心理健康的要求。对有可能产生职业病危害的作业岗位,在醒目的位置上设置警示标识和警示说明,警示说明应包括职业病危害的种类、后果、预防及急救措施等内容。化学车间应配置现场急救用品、冲洗设备。
6.卫生辅助设施
应根据车间的卫生特征,在区域内的适当场所设置浴室、更衣室、休息室、女工卫生室等生活卫生辅助用室。
7.职业卫生管理
应根据企业生产性质,设置职业卫生及职业病防治管理机构,配置必要的仪器设备,设置职业卫生检测站和安全教育室,配备有关的检测分析仪器。应有专人负责职业卫生管理及卫生防护设施的保养、维护工作。
加强《中华人民共和国职业病防治法》、《使用有毒物品作业场所劳动保护条例》的学习和宣传,进一步增强企业和员工的法律意识,严格依法办事,坚持预防为主、防治结合的职业病防治工作方针,为劳动者创造符合国家职业卫生标准和卫生要求的工作环境和条件。加强对员工进行职业卫生知识培训,充分认识职业病危害的严重性和可预防性,增强个体防护意识。
应建立严格的规章制度,对职业病防护用品、劳保防护用品的配置、发放、个人佩带使用情况进行检查,以保证企业遵循国家关于建设项目职业病防护设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用的原则,保证员工在正常生产情况下和严格使用个人职业病防护用品条件下,在符合国家职业卫生标准和卫生要求的工作环境、条件下工作。
建立企业的职业健康监护制度,实行制度化管理,高度重视生产环境监测工作以及设备检修期间职业病危害因素对作业人员的影响,增设事故、维修防护措施;加强生产设备及防护设施的维修和管理,确保卫生防护设施正常运行;定期对作业人员所在的作业场所进行有害因素监测。按《职业健康监护管理办法》的规定,定期对作业人员进行健康监护体检,及时发现职业禁忌症患者和疑似病人,对该类人员进行相应的工作调整、变动,必要时给予休假,减少职业病的发生。