20t/h锅炉锅筒爆裂事故分析

　　一、概述

　　某工程为工艺装置配套新建3台产汽量为20t/h、主蒸汽压力P=2.45MPa饱和蒸汽组装燃煤锅炉。工程分二期建设。一期建设A、B炉2台，于2004年6月建成并已投入运行。二期建设C炉1台，拟于2005年10月建成投产。

　　2004年12月27日上午8点30分，因B炉在试烧煤种期间熄火停炉，开始A炉点火（热启动）。根据当班司炉介绍，约在9点30分汽压超过2.0MPa，开启供汽阀并汽，之后发现炉膛温度持续偏高不下，约1020℃，汽压下降，至1.4MPa时，关闭并汽阀，减鼓风。此时就地水位计一侧失灵已多日(假水位)，盘装水位表失灵未投用，无显示记录，高、低水位报警装置失灵也已解除多日，现场仅有一名操作工。10点15分左右省煤器安全阀起跳，随之锅炉发生爆裂事故，紧急停炉。经现场勘查发现，锅炉爆裂部位在上锅筒后部对流管束给水入口附近，呈现长约600mm，宽约10-80mm的裂口，裂口处锅筒壁明显减薄，裂口附近锅筒局部呈凹陷状。

　　二、锅筒出现爆裂事故的因素

　　锅筒发生爆裂的原因大致分为以下五种：

　　1、超压

　　锅筒安全阀失灵，汽压超过额定压力不能自动起跳排汽降压，锅筒发生爆裂。因此，要求操作人员每隔一两天要人工排汽一次，且定期作自动排汽试验，如发现安全阀动作迟钝或失灵，应及时修复。同时压力表要定期校验，保证其准确。运行中，应防止锅炉负荷急剧降低，避免汽压突然升高。

　　2、过热

　　造成过热的主要原因是锅炉严重缺水，此时如果向锅筒大量注水，势必造成锅筒爆裂。因此在判断锅筒严重缺水时，切忌向锅筒大量注入冷水。

　　3、腐蚀

　　锅筒内、外表面如果严重腐蚀减薄，则不能承受额定压力，从而导致锅筒爆裂。如果除氧器正常操作，运行仅半年的锅炉一般不会产生严重腐蚀减薄情况。

　　4、裂纹

　　运行中使锅炉骤冷骤热，或负荷频繁波动，钢材在经常承受交变应力的条件下会产生疲劳裂纹。锅炉骤冷骤热不仅会损害金属材料，还会损坏炉墙，从现场观察，炉墙局部已呈现不同程度的损坏。

　　因此，锅炉启动不能太快；停炉时要使锅和炉同时协调降温，即在停炉4-6小时要进行一次串水，即排污和向锅内加水，降低锅和炉的温差。停炉4-6小时内应紧闭炉门、看火孔和烟、风道挡板，避免温度下降过快。严禁锅炉在不关闭并汽门的情况下热备用，因为这样锅炉所有部分逐渐冷却，而上锅筒会因邻炉蒸汽进入温度较高，造成锅筒和炉管胀口的损坏。

　　5、先天性缺陷

　　锅炉设计、计算错误，材料使用不当，制造质量不合格。

　　三、锅筒爆裂原因分析

　　根据事故现象、位置和运行过程分析，初步判断为锅筒严重缺水、过烧，锅筒材料许用应力降低，之后突然加水冷却，材料许用应力急剧变化，导致锅筒爆裂。主要体现在炉温持续升高而汽压下降，锅筒安全阀未动作，省煤器安全阀起跳。

　　据运行人员讲，在12月23日曾经发生一次锅筒严重缺水、烧干锅情况，由于发现及时，处理得当，紧急停炉，事故未遂。因此，事故的根本原因是锅筒严重缺水、过烧的结果。

　　如果锅筒长时间严重缺水、干烧，即使不加水也会导致锅筒爆裂。因为材料的许用应力在高温下降低，逐渐不再能承受1.4MPa压力的作用而破坏。

　　上述判断是根据事故过程和现象的分析得出的，正确的结论应该通过科学的方法和手段作出。最简便、快捷的方法是做硬度实验，如果爆裂处材料硬度大大高于原始硬度，结论应为锅筒过烧后加水急冷的原因；如果爆裂处材料硬度远远低于原始硬度，结论应为锅筒长时间过烧，许用应力降低爆裂。最终结论应由锅检所或相应权威部门作出。

　　另一种实验方法是金相分析（这种方法费用较高、时间较长）。

　　四、如何避免锅筒严重缺水

　　根据现场观察，炉内大部分受热面管子表面附着一层厚度约1mm松动的金属氧化皮，这是运行锅炉罕见的现象，一般炉内受热面外表附着一些灰是正常的，由此可见该锅炉经常处在缺水情况下过烧运行。

　　1、监视和控制锅筒水位是司炉工的主要任务，正常情况下，水位计显示的水位应是微有波动，如果毫无波动，可能产生假水位。此时可以通过叫水法判断，如果通过叫水仍不见水位，判断为严重缺水，必须紧急停炉。因此，在准确判断后再进行果断处理是非常重要的。

　　2、定时冲洗水位计，每班两次。冲洗步骤必须正确：①开启放水阀②全关水阀用汽冲③全开水阀，全关汽阀，用水冲④在水位计清晰后，全开汽阀，关闭放水阀。

　　3、经常进行两侧直读水位计（高位）和盘装水位表的对比，如发现差异应及时查明原因处理，必要时停炉检查。

　　4、必须定期对水位计、水位表及高、低水位报警装置进行校验和维护。如果水位计、表故障失灵，锅炉仍继续运行就好比闭上眼睛开车，其后果可想而知。

　　水位计经常出现故障的情况是很少的。为什么现场锅炉水位计会经常发生故障呢?最大的可能是锅炉经常在锅炉骤冷骤热，或负荷频繁波动条件下工作，材料在经常承受较大温度梯度下的应力交变，非常容易产生疲劳破坏。

　　另一个可能是水位计堵塞，冷热不均造成的。

　　5、正确控制排污。

　　根据现场水位计和导压管经常堵塞的情况和锅内水的表观颜色，充分证明是由于连续排污长期不投入的结果。

　　锅筒长期不进行连续排污还会使蒸汽、炉水的含盐量和悬浮物不断增高，最终导致汽水共腾和假水位。因此连续排污是锅炉保证安全运行的重要手段之一，这种规模的锅炉不进行连续排污是绝无仅有的。

　　定期排污每班一次，每个排污点排污时间不得超过30秒。因为排污时间过长会破坏水循环，导致局部受热面缺水、过热、爆管。

　　每次排污必须所有排污点（共10个）依次全排，如果只排几点，会造成局部堵塞，破坏水循环，发生局部过热、爆管。

　　排污时操作人员不得离开现场，且必须同时有人密切监视锅筒水位的变化。排污后应检查排污阀是否关严。

　　五、结论

　　根据上述分析，概括起来是：锅筒长期不进行连续排污，炉水和蒸汽含盐量及悬浮物逐渐增高，致使水位计、导压管经常堵塞、失灵以及汽水共腾造成的假水位，加之运行操作人员的判断和处理错误，最终导致锅筒过烧而爆裂。