锅炉技术|锅炉事故原因及处理,加实例分析!

锅炉是在高温高压的不利工作条件下运行的,操作不当或设备存在缺陷都可能造成超压或过热而发生爆破或爆炸事故。锅炉的部件较多,体积较大,有汽、水、风、烟等复杂系统,如运行管理不善,则燃烧、附件及管道阀门等都随时可能发生故障,而被迫停上运行。 

  锅炉的爆破爆炸事故,常常是造成设备、厂房毁坏和人身伤亡的灾难性事故。锅炉机组停止运行,使蒸汽动力突然切断,则会造成停产停工的恶果。这些事故的发生,都会给国民经济和人民生命安全带来巨大损失。所以,防止锅炉事故的发生,有着十分重要的意义。

一、 事故分类 

  锅炉事故按事故的严重程度可分为:锅炉爆炸事故、重大事故与一般事故。 

  锅炉爆炸事故是锅炉运行中,锅筒、集箱等部件损坏,并有较大的泄压突破口而在瞬间将工作压力降至大气压力的一种事故。这种事故炸爆威力大,造成的损失很大。

  重大事故是运行中发生爆破、爆管、严重变形、炉膛塌陷、炉墙倒墙、钢架烧红等而被迫停炉大修的各类事故。

  一般事故则是运行中发生故障而被迫停炉,但又能很快恢复运行的事故。

  锅炉事故如按事故发生的部位来分类,则有锅筒等水容量较大的受压部件突然开裂的爆炸事故,炉管爆破事故,省煤器事故,过热器事故,管道、烟道、炉墙事故;安全附件、给水设备、燃烧设备等部位的事故。

  锅炉事故如按事故的发生原因分类,则有水位监督不慎造成的缺水、满水事故,水质管理不好引起的事故,设计、制造或安装、检修不良引起的事故,维护保养不当,而由腐蚀、积结污垢灰焦而引起的事故,燃烧控制不好引起的事故。 

二、常见的锅炉事故

  近年来,锅炉爆炸事故时有发生,缺水事故最为常见,而且危害较大。再有就是因水质管理不善而造成的炉管等受热面过热烧损事故。在叙述常见锅炉事故时,除了锅炉爆炸事故和缺水、满水、汽水共腾事故以外,其它事故均以事故发生的部位来分别叙述。 

(一) 锅炉爆炸事故
  锅炉爆炸发生是由于锅筒(汽水锅筒或水锅筒)破裂,锅筒内储存着几吨、甚至几十吨有压力的饱和水及汽瞬时释放巨大能量的过程。 

  锅炉爆炸所产生的灾害主要有两方面:一是锅筒内水和汽的膨胀所释放的能量;二是锅内的高压蒸汽以及部分饱和水迅速蒸发而产生大量蒸汽几四围扩散所引起的灾害。 

锅炉爆炸的主要原因
  (1) 在锅炉较长时间缺水,钢板被灼红、机械强度急骤降低的情况下,司炉人员违反操作规程,向炉内进水,引起爆炸; 

  (2) 铆接锅炉,锅壳或锅筒长期漏泄,且炉水碱度较高,造成铆缝或胀口处钢板苛性脆化,以致造成爆炸事故; 

  (3) 严重超压造成爆炸; 

  (4) 因安全附件失灵、结构设计不合理、材质发生衰老等原因,造成锅炉爆炸。 

预防措施  
  (1) 要特别注意水容量较大的锅筒的锅壳、封头或管板、炉胆等主要受压部件的材料、强度,联接型式、焊接与冷加工组装等在设计和制造上是否符合有关规定和标准。火管锅炉由于锅筒直径较大以及锅筒内受压部件较多,联接型式较复杂等情况,因此更要注意这个问题。

  (2) 检验与修理锅炉时,对锅筒的苛性脆化、严重腐蚀与变形以及起槽裂纹,要高度警惕,检查要周到细致,修理则必须保证质量,防止因强度不足或裂纹扩展而突然撕裂。

  (3) 司炉人员必须切记:发生严重缺水事故时,一定不能再进水,以免锅筒钢板在过热烧红的情况下,遇水突然冷缩而脆裂。 

  (4) 锅炉的安全附件,特别是安全阀,必须经常保持灵敏、准确、可靠。多数小锅炉爆炸事故都有一个共同的重要原因,就是没有装置安全阀或安全阀失灵而造成超压。如安全阀正常,控制在较低的压力下运行,爆炸事故是完全可以避免的。 

  (5) 应注意易被忽视的薄弱环节。有很多爆炸事故发生在炊事、洗澡、采暖、热饭用的锅炉,甚至热水锅炉和茶水炉也多有发生。这些锅炉体积小,压力低,又多在生活部门,往往不被注意和重视,很易成为锅炉安全管理的薄弱环节和漏洞,所以,应特别注意。

  事故案例:

河南某锅炉公司锅炉炉膛爆炸
  某公司一台KG-25/3.8-M型流化床锅炉,在2004年8月2日压火后重新运行时,烟道内突然“砰”的一声发生爆炸,周围浓烟四起,炉砖向炉后四处散落,锅炉严重损坏。事故造成了近十万元的经济损失,所幸未造成人员伤亡。

 

1事故经过
  发生事故的锅炉是河南某锅炉有限公司试制的25吨流化床锅炉。2003年12月,锅炉开始安装,今年7月28日,由施工单位操作人员进行操作,开始锅炉点火试运行,8月2日上午10点由于车间检修,锅炉开始压火,司炉人员在床温850℃时停止给煤,床温再次回落时停止送风,风机档板关到零位。下午7点35分左右起重新起火升压,按正常操作,先启动引风机,引风机启动后,显示炉膛负压为400mm水柱,再启动一次风,少量给煤,炉墙负压显示为200mm水柱,稍后仪表显示床温稍有升高,忽然发现炉膛内出现正压,接着听到锅炉内一声爆响,锅炉烟道内发生爆炸。
   现场勘察发现:锅炉受热面未受到明显损坏,锅炉低位过热器炉墙整体倒塌,省煤气炉墙粉碎性破坏,其余炉墙也出现不同程度外张,并产生裂纹,锅炉上锅筒产生少量位移。经分析认为,这是一起典型的烟道爆炸事故。 

2事故原因分析
  从事故的现象分析,这是一次较为严重的由烟道内可燃物质引发的爆炸事故。从事故的破坏情况分析,爆炸位置是在省煤器附近,由于锅炉投入时间不长,烟道内并未积存太多的未燃尽颗粒,造成爆炸的主要成分应是煤气和挥发分。从操作人员的运行操作看,似乎没有明显的问题,但经过认真的分析,事故的原因主要就是司炉操作人员没有采取正确的操作方式。 

  (1)、在锅炉压火时没有足够时间地通风,没能吹净炉内存留的可燃气体。事故发生前几天一直下雨,锅炉给煤较湿,锅炉运行时,由于燃料中水分的蒸发,加大了通风量,大大增加了通风负荷。在压火操作时,操作人员按常规进行压火并停止通风,由于通风时间较短,导致大量的可燃气体存留在烟道内,为事故的发生埋下了隐患。

  (2)、压火时间较长,启动时没有进行炉膛吹扫。锅炉压火时间已近10小时,炉温已低于500℃以下,在其期间由于风门关毕、氧气不足,产生的大量的挥发份和CO气体,即C+O2—CO,积存在温度较低的烟道内。启动时,操作人员只注意了炉膛负压,没有对锅炉进行足够时间的炉膛吹扫,而且在开始运行时没有打开引风机档板,在锅炉升火过程中,烟道内积存的CO和挥发分遇明火发生爆燃,将省煤气、过热器处的炉墙炸毁,造成锅炉严重事故。 

  (3)、防爆门设计不合理,也是造成锅炉损坏严重的原因之一。从锅炉损坏情况看,设置防爆门的一侧,炉墙破坏明显轻于其它部分。该锅炉属试制锅炉,锅炉只设计了一个防爆门,尤其是容易造成事故的锅炉尾部受热面,没有设置防爆门,事故造成该锅炉尾部受热面炉墙完全破坏与其防爆门设置不合理也有一定关系。
 

山西某造纸厂锅炉爆炸
1事故概况及经过
  1989年1月20日15时50分,山西省运城地区夏县禹都造纸厂,一台DZG2--0.69型锅炉发生爆炸,锅壳爆破,因锅炉严重缺水,爆破能量较小,形成的冲击波力量较弱,未造成人员伤亡,但锅炉无法修复而报废,造成的经济损失达4万多元。 

  从事故发生后的现场来看,辐射受热面的锅壳大面积鼓疱变形,鼓疱面积为1100mm×1500mm,鼓疱高度为150mm,锅壳爆破裂缝长度为620mm,裂缝最宽处为32mm,裂口呈45度刀刃状;是典型塑性剪断。绝大多数烟管,因严重缺水过热表面已变成蓝色,左右侧水冷壁管及后部顶棚管色因过热呈蓝色。

1事故原因分析
  1、司炉工未认真监视水位、误操作 

  从事故现场来看,这台锅炉是因司炉工未认真监视水位,严重缺水后长时间过烧造成的。当班司炉在发现锅壳过热严重变形后,没有采取紧急停炉措施,而偷偷上水,造成沿锅壳纵向中心线的右侧锅壳过热处首先与补充水接触的部位撕开。

  2、工厂对安全生产不够重视,锅炉房无任何规章制度和安全操作规程,平时未对司炉工进行安全教育。
 

(二) 缺水事故
  锅炉缺水事故是锅炉最常见的事故。严重缺水事故所造成的危害往往是很大的。轻者引起大面积受热面过热变形,胀口渗漏,炉膛顶墙、隔墙塌落损坏,过热蒸汽温度过高损坏汽机等;重者引起爆管,胀管脱落,大量汽水、火焰喷出伤人;最严重的是处理不当而可能造成爆炸事故。严重缺水事故常使锅炉受以极大的损坏,过热变形严重的很难再修得;过热变形稍轻的,从修复到正常使用往往要很长时间,使用单位常因此而停工停产。 

缺水事故的现象
  (1) 水位表玻璃板(管)上呈白色;或将铅笔棒形物或斜线板放在水位表后面,透过水位表观察,如看不到折线,而是连续的棒形物或斜线时,则说明水位表内已没有水了;

  (2) 水位表静止不轻微波动,这种假水位现象,司炉人员未及时发现; 

  (3) 高低警报器和其它低水位报警信号装置发出低水位警报或信号 

  (4) 蒸汽流量大于给水量; 

  (5) 过热器蒸汽温度急剧上升; 

  (6) 锅炉房内嗅到烧焦味; 

  (7) 炉膛顶墙塌陷; 

  (8) 锅筒、炉膛、炉管等受热面过热变形; 

  (9) 上水时,听到省煤器有异样冲击或省煤器附近烟道突然漏水; 

  (10) 烟囱冒白色水汽烟; 

  (11) 发现爆管、胀口脱管。 

  发生缺水事故时并非上述现象全都出现,一般情况下,只有前三种现象,而无后几种现象,则可能是轻微缺水,但不排除严重除水的可能性;如在前三种现象出现的同时,又出现后面几种现象时,一般即认为是严重缺水事故。  

缺水事故的判断和处理  
  缺水事故有两种,一种是轻微缺水,即水位表虽看不到水位但锅筒内水位尚未降到水连管以下,这时水位表中出现的是一种虚假水位。这可用关闭水位表汽旋塞的办法,使水位表内蒸汽冷凝,形成真空负压而将尚未降到水连管以下的水吸引入水位表内。这种方法通称“叫水”。如叫水操作后,仍不见水位,说明水位至少已低于水连管以下了,很可能更严重,这时,就是发生严重缺水事故了。 

  如确认是轻微缺水事故,由于受热面尚未“干烧”,则完全可以进水到正常水位。如果原因不清,经上水仍不见水位时,或给水设备有故障时,则应立即停炉。如判断是严重缺水,则应立即紧急停炉,并降负荷,关闭给水阀门。 

  处理缺水事故最重要的问题是,在未断定是轻微缺水以前和已确认是严重缺水以后,严禁向锅内进水。

  发生严重缺水而停炉后,待炉体逐渐冷却,再对炉膛和其它处受热面以及炉墙、钢架等进行详细检查,如由于处理及时,不是十分严重缺水而无大问题时(如仅仅管子轻微变形),应查明和消除事故的致因,并在水压试验合格后投入使用;如过热较严重,引起胀口渗漏、管子严重变形、钢材严重过热烧损时(必要时做金相检查),则须检查合格后,方可使用。 

缺水事故的原因及预防  
 
  (1) 水位无人监视或运行人员不注意观察水位。 

  (2) 水位表未按要求及时冲洗,汽、水连管堵塞,运行人员又未及时发现假水位或未判断出是假水位。 

  (3) 给水自动调节器和水位警报信号装置均失灵;或水源中断、给水设备损坏。 

  (4) 排污阀严重渗漏及其它部位严重漏水。 

  (5) 排污时误操作:排污时间太长;运行人员未认真监视水位;排污后忘关排污阀。

 

针对上述原因,预防缺水事故的要点是:
  (1) 加强运行人员的教育,增强责任感,提高处理事故的技术水平;

  (2) 冲洗水位表及排污操作应严格执行岗位责任制和运行操作规程;

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