熱水鍋爐低壓運(yùn)行爆管事故的原因

1、in addition to being grateful, it is not enough. you must put your hands together and lead your employees with a devout heart like buddha.精品模板助您成功（頁眉可刪）熱水鍋爐低壓運(yùn)行爆管事故的原因 熱水鍋爐低壓運(yùn)行事故的分析 摘要：本文通過對一起爆管事故的分析，闡述了發(fā)生爆管的原因由于鍋爐在低壓運(yùn)行下，受熱面管內(nèi)產(chǎn)生過冷沸騰導(dǎo)致結(jié)垢，使得管壁超溫過熱、強(qiáng)度下降，最終導(dǎo)致破裂，并在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)改進(jìn)措施。 前言 目前在北京市郊區(qū)的一些生活小區(qū)的集中供熱鍋爐房

2、仍然運(yùn)行著許多自然循環(huán)的熱水鍋爐，結(jié)構(gòu)形式有單鍋筒縱置式、雙鍋筒縱置式、和雙鍋筒橫置式幾種，燃燒設(shè)備多為鏈條爐排，設(shè)計煤種大多為各類煙煤。出力一般在0.7-7.0mw之間，但經(jīng)運(yùn)行過幾個采暖期后鍋爐受熱面管發(fā)生不同程度的變形、脹粗、甚至穿透性裂紋，嚴(yán)重者可導(dǎo)致爆管等水循環(huán)事故，影響了鍋爐的安全運(yùn)行和正常供暖。為此,筆者通過典型檢驗事例從鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)行條件等方面入手，著重分析熱水鍋爐水循環(huán)事故的原因，提出改進(jìn)措施。 一、事故發(fā)生 在年2月5日北京某集團(tuán)總公司下屬單位一小區(qū)供暖鍋爐房的一臺szl2.8-1.0/95/70-aiii熱水鍋爐在運(yùn)行中突然發(fā)生爆管。鍋爐被迫停止運(yùn)行，給小區(qū)供熱造成

3、很大影響。 二、現(xiàn)場勘查情況 筆者對事故鍋爐進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)爆管發(fā)生在爐膛水冷壁，其情況是： （一）爐膛水冷壁頂棚管發(fā)生不同程度下塌變形，嚴(yán)重處的變形量達(dá)100-130mm,管子局部脹粗，其中有一根破裂（部位）。爐膛右側(cè)位于爐膛燃燒主燃區(qū)有3根水冷壁管的直段外凸變形，變形量40mm，變形管段局部脹粗，有許多處穿透性裂紋。 （二）在進(jìn)一步對鍋爐水冷壁割管檢查發(fā)現(xiàn)： 1.水冷壁頂棚管結(jié)垢嚴(yán)重，管內(nèi)壁結(jié)垢3-4mm。 2.右側(cè)水冷壁管直段結(jié)垢2-3mm。管外壁金屬呈暗紅色。 3.經(jīng)過內(nèi)部檢驗，其余受熱面管內(nèi)壁結(jié)垢不超過0.5mm。 三、事故分析 （一）鍋爐概況： 鍋爐型號：szl2.8-1.0/9

4、5/70-aiii 鍋爐出廠編號：22-3100 出廠日期：1995.8 鍋爐主體材質(zhì)：鍋筒：20g管子：20 投用日期：1996.12 工作壓力：0.3mpa 水處理形式：鈉離子交換器 事故發(fā)生：鍋爐投運(yùn)后的第4個供暖期 （二）管壁結(jié)垢直接導(dǎo)致了水冷壁管的過熱損壞 1鍋爐受熱面金屬的溫度總是高于其中工質(zhì)的溫度。當(dāng)管壁受熱面較清潔時候，由于熱量被水吸收而得到充分的冷卻，受熱面金屬的強(qiáng)度在安全工作的范圍內(nèi)。但是，如果受熱面結(jié)了水垢，金屬的狀況就會發(fā)生向不安全的變化。對于碳酸鹽水垢來說，它的熱阻是一般鋼的幾十倍。受熱面水垢的存在阻止了金屬熱量的釋放。直接引起管內(nèi)壁熱儲量增加，導(dǎo)致管壁溫度增高。當(dāng)管

5、壁結(jié)1mm的水垢時，管壁溫度將生高100以上，而管壁溫度升高導(dǎo)致鋼材的強(qiáng)度下降。而從現(xiàn)場水冷壁的顏色判斷，損壞管處的壁溫確實曾經(jīng)超過500以上。所以結(jié)垢使管壁超溫過熱，強(qiáng)度下降，最終導(dǎo)致破裂。 2.水垢和鋼材的熱膨脹系數(shù)不同，這又導(dǎo)致垢層局部開裂或脫落，這使較低溫度的熱水與溫度相當(dāng)高的管壁相接觸，引起管壁溫度的巨大變化，并使管內(nèi)壁受到冷熱應(yīng)變，產(chǎn)生巨大的應(yīng)力。以致使管子發(fā)生很多裂紋。 3.管壁溫度升高，管子就會發(fā)生伸長，因而造成頂棚管和水冷壁管的凸出變形。 （三）低壓運(yùn)行下，過冷沸騰是導(dǎo)致水冷壁管結(jié)垢的主要原因 1.本爐為上鍋筒進(jìn)水和出水，屬于自然循環(huán)的熱水鍋爐。自然循環(huán)的熱水鍋爐是靠上升管和

6、下降管水溫不同而造成的重度差形成水循環(huán)動力。水循環(huán)安全可靠的必要條件是各回路和各回路的熱偏差管都處于穩(wěn)定的循環(huán)狀態(tài)。而在熱水鍋爐的上升管中，當(dāng)局部熱負(fù)荷較大或工作壓力較低時，在管內(nèi)可能產(chǎn)生過冷沸騰。因為在壓力低的情況下，水的飽和溫度也降低。在發(fā)生過冷沸騰時，如果靠近管壁的過熱水層厚度不大，則在受熱面形成的氣泡可能直接與欠熱水接觸，此時的氣泡根部是蒸發(fā)過程。在氣泡超過過熱水層是蒸汽冷凝過程。氣泡的蒸發(fā)和冷凝嚴(yán)重時可引起水擊，從而導(dǎo)致鍋爐部件的損壞。熱水鍋爐進(jìn)行鍋外化學(xué)處理的補(bǔ)水硬度為0.6毫克當(dāng)量/升，比蒸汽鍋爐大20倍。管內(nèi)的過冷沸騰將直接導(dǎo)致在汽化點(diǎn)附近結(jié)垢加劇。因此對于熱水鍋爐來說過冷沸騰

7、是很危險的。而且熱水鍋爐不象蒸汽鍋爐那樣，受熱面的水是汽化蒸發(fā)狀態(tài)，熱水鍋爐的受熱面管子內(nèi)不允許發(fā)生汽化，并且管內(nèi)的水溫也不能過高。所以受熱面管子不發(fā)生超溫、汽化、或過冷沸騰是保證熱水鍋爐自然循環(huán)安全性的主要目的。 本臺鍋爐右側(cè)水冷壁管水循環(huán)流量?。o引射管接入下降管）。在受熱面管的橫截面上，水溫分布是不同的，管壁處較管中心處水溫高，因此在某段管的橫截面上，當(dāng)平均水溫尚未達(dá)到飽和溫度tbh，而管內(nèi)壁溫度tb卻超過了飽和溫度。兩者之差達(dá)到一定值時，在管內(nèi)壁開始生成氣泡，發(fā)生汽化，當(dāng)氣泡與欠熱水接觸時冷凝消失，發(fā)生過冷沸騰現(xiàn)象。過冷沸騰的產(chǎn)生直接導(dǎo)致管內(nèi)壁汽水處的鹽類蒸濃結(jié)垢，垢層的持續(xù)增厚使熱阻

8、不斷加大，管子的導(dǎo)熱性能下降，最終造成管壁超溫，出現(xiàn)過熱變形，以至發(fā)生爆管。 2.鍋爐水冷壁管過冷沸騰校核計算： 鍋爐運(yùn)行時避免發(fā)生過冷沸騰的條件：tbtstgr5 式中： tb管內(nèi)壁面溫度，由傳熱方程知tb=t+q/a ts工作壓力下水的飽和溫度 tgr發(fā)生過冷沸騰時管壁過熱度 tgr=0.35q0.3/p0.15 q：管內(nèi)壁傳熱熱流密度kcal/m2h t：流體（欠熱水）水溫度 a：管內(nèi)壁水對流換熱系數(shù)a=(7.13+0.0449t)（wr0.8/dn0.2） wr：管內(nèi)流體質(zhì)量流速kg/m2sdn：管內(nèi)徑m （2）鍋爐在設(shè)計壓力下運(yùn)行時的過冷沸騰校核計算： 鍋爐設(shè)計壓力p：1.0mpa

9、爐膛高溫區(qū)管內(nèi)壁傳熱熱流密度q： q=9.49104kcal/m2h（由鍋爐熱力計算查得） dn：管子內(nèi)徑0.045m 受熱面管截面積；f=0.2m2 飽和水溫度ts=183.2（查表） 循環(huán)水量g：96000kg/h a.發(fā)生過冷沸騰管壁過熱度計算： tgr=0.35q0.3/p0.15 =0.35949000.3/100.15=7.7 b.管內(nèi)流體質(zhì)量流速計算； wr=g/3600f =96000/36000.2 =133.3kg/m2s c.管內(nèi)壁水對流換熱系數(shù)計算a a=(7.13+0.0449t)（wr0.8/dn0.2） =(7.13+0.044981.3)（133.30.8/0.

10、0450.2） =1005.8 d.管內(nèi)壁溫度計算 tb=t+q/a =83.1+94900/1012.9 =177.5 tbtstgr5=185.9 經(jīng)核算鍋爐在設(shè)計壓力下不會發(fā)生過冷沸騰，管壁是安全的。 (3)鍋爐在實際工況下過冷沸騰校核計算： 本臺鍋爐的實際工作壓力為0.3mpa，壓力為0.3mpa水的飽和溫度ts=142.9。 同理計算管壁過熱度 tgr=0.35q0.3/p0.15 =0.35949000.3/30.15 =9.24 所以：tbtstgr5=147.14 鍋爐在工作壓力下會發(fā)生過冷沸騰，管壁不安全。質(zhì)量流速kg/m2sdn：管內(nèi)徑m （2）鍋爐在設(shè)計壓力下運(yùn)行時的過冷

11、沸騰校核計算： 鍋爐設(shè)計壓力p：1.0mpa 爐膛高溫區(qū)管內(nèi)壁傳熱熱流密度q： q=9.49104kcal/m2h（由鍋爐熱力計算查得） dn：管子內(nèi)徑0.045m 受熱面管截面積；f=0.2m2 飽和水溫度ts=183.2（查表） 循環(huán)水量g：96000kg/h a.發(fā)生過冷沸騰管壁過熱度計算： tgr=0.35q0.3/p0.15 =0.35949000.3/100.15=7.7 b.管內(nèi)流體質(zhì)量流速計算； wr=g/3600f=96000/36000.2=133.3kg/m2s c.管內(nèi)壁水對流換熱系數(shù)計算a a=(7.13+0.0449t)（wr0.8/dn0.2） =(7.13+0.044981.3)（133.30.8/0.0450.2） =1005.8 d.管內(nèi)壁溫度計算 tb=t+q/a =83.1+94900/1012.9=177.5 tbtstgr5=185.9 經(jīng)核算鍋爐在設(shè)計壓