鍋爐事故的原因及其預(yù)防

1、鍋爐事故的原因及其預(yù)防 鍋爐是在高溫高壓的不利工作條件下運行的，操作不當或設(shè)備存在缺陷都可能造成超壓或過熱而發(fā)生.或爆炸事故。鍋爐的部件較多，體積較大，有汽、水、風、煙等復雜系統(tǒng)，如運行管理不善，則燃燒、附件及管道閥門等都隨時可能發(fā)生故障，而被迫停上運行。 鍋爐的.爆炸事故，常常是造成設(shè)備、廠房毀壞和人身傷亡的災(zāi)難性事故。鍋爐機組停止運行，使蒸汽動力突然切斷，則會造成停產(chǎn)停工的惡果。這些事故的發(fā)生，都會給國民經(jīng)濟和人民生命安全帶來巨大損失。所以，防止鍋爐事故的發(fā)生，有著十分重要的意義。 一、 事故分類 鍋爐事故按事故的嚴重程度可分為：鍋爐爆炸事故、重大事故與一般事故。 鍋爐爆炸事故是鍋爐運行中

2、，鍋筒、集箱等部件損壞，并有較大的泄壓突破口而在瞬間將工作壓力降至大氣壓力的一種事故。這種事故炸爆威力大，造成的損失很大。 重大事故是運行中發(fā)生.、爆管、嚴重變形、爐膛塌陷、爐墻倒墻、鋼架燒紅等而被迫停爐大修的各類事故。 一般事故則是運行中發(fā)生故障而被迫停爐，但又能很快恢復運行的事故。 鍋爐事故如按事故發(fā)生的部位來分類，則有鍋筒等水容量較大的受壓部件突然開裂的爆炸事故，爐管.事故，省煤器事故，過熱器事故，管道、煙道、爐墻事故；安全附件、給水設(shè)備、燃燒設(shè)備等部位的事故。 鍋爐事故如按事故的發(fā)生原因分類，則有水位監(jiān)督不慎造成的缺水、滿水事故，水質(zhì)管理不好引起的事故，設(shè)計、制造或安裝、檢修不良引起的

3、事故，維護保養(yǎng)不當，而由腐蝕、積結(jié)污垢灰焦而引起的事故，燃燒控制不好引起的事故。 二、 事故的預(yù)防 1 應(yīng)健全鍋爐運行規(guī)程、安全操作規(guī)程、崗位責任制、檢修質(zhì)量標準、交接班制度等各基有關(guān)規(guī)章制度，并嚴格貫徹執(zhí)行。 2 應(yīng)加強鍋爐用水管理，給水水質(zhì)應(yīng)符合規(guī)定要求，軟化水應(yīng)達到質(zhì)量標準，鍋水堿度不應(yīng)過高。排污要有制度，受熱面內(nèi)部應(yīng)保持不結(jié)垢或僅有較薄水垢，定期用機械或化學方法清除水垢，以免造成鋼板或鋼管過熱。 3 在安裝和檢修時，應(yīng)選用符合圖紙要求的材料。 4 采用合理的鍋爐結(jié)構(gòu)。在制造、安裝或檢修以及鍋爐的技術(shù)改造中，應(yīng)注意改進鍋爐的不合理結(jié)構(gòu)，使達到合理或基本合理。 5 有計劃的組織培訓司爐人員

4、和管理人員，提高安全運行操作和管理水平。司爐人員在熟悉設(shè)備性能的基礎(chǔ)上，達到安全經(jīng)濟運行，避免發(fā)生事故。司爐人員要堅守工作崗位，在事故發(fā)生時，應(yīng)冷靜迅速地采取處理措施。 三、 常見的鍋爐事故 近年來，鍋爐爆炸事故時有發(fā)生，缺水事故最為常見，而且危害較大。再有就是因水質(zhì)管理不善而造成的爐管等受熱面過熱燒損事故。在敘述常見鍋爐事故時，除了鍋爐爆炸事故和缺水、滿水、汽水共騰事故以外，其它事故均以事故發(fā)生的部位來分別敘述。 （一） 鍋爐爆炸事故 鍋爐爆炸發(fā)生是由于鍋筒（汽水鍋筒或水鍋筒）破裂，鍋筒內(nèi)儲存著幾噸、甚至幾十噸有壓力的飽和水及汽瞬時釋放巨大能量的過程。 鍋爐爆炸所產(chǎn)生的災(zāi)害主要有兩方面：一是

5、鍋筒內(nèi)水和汽的膨脹所釋放的能量；二是鍋內(nèi)的高壓蒸汽以及部分飽和水迅速蒸發(fā)而產(chǎn)生大量蒸汽幾四圍擴散所引起的災(zāi)害。 1 鍋爐爆炸能量 鍋爐爆炸時，由于鍋筒突然破裂，鍋內(nèi)壓力由工作壓力（爆炸前的運行壓力）迅速降至蒸汽膨脹過程是在瞬時內(nèi)完成的，所以可把它看作是絕熱過程。這樣蒸汽所釋放的能量就可以按絕熱膨脹功來計算，或按下列簡單公式計算： Us=VsCs 式中 Us飽和蒸汽的爆炸能量（J或kgf·m）； Vs鍋筒內(nèi)飽和蒸汽的體積（msup3sup）； Cs飽和蒸汽爆炸能量系數(shù)（J/msup3sup或kgfm/msup3sup），由飽和蒸汽的壓力而定。一般工業(yè)鍋爐蒸汽的能量系數(shù)Cs見表1（表中的

6、系數(shù)是按干飽和蒸汽算得的）。 表 表1 飽和蒸汽、飽和水爆炸能量系數(shù) 鍋爐內(nèi)除了蒸汽外，還有大量的飽和水，其溫度為鍋爐運行壓力下的飽和水溫度，它遠高于大氣壓下水的沸點，當鍋筒破裂，鍋內(nèi)壓力驟降至大氣壓力，鍋內(nèi)飽和水迅即放熱，并且部分飽和水蒸發(fā)成蒸汽，繼續(xù)膨脹作功，發(fā)生所謂“水蒸汽”爆炸。飽和水所釋放的能量可以按下式計算： Uw=VwCw 式中 Uw飽和水的爆炸能量（J或kgf·m）； Vw鍋爐內(nèi)飽和水的體積（msup3sup）； Cw飽和水爆炸能量系數(shù)（J/msup3sup或kgf·m/msup3sup）， 由飽和水的壓力而定。工業(yè)鍋爐飽和水的能量系數(shù)Cw見表1。 鍋爐爆炸

7、時所釋放的能量就飽和蒸汽與飽和水所釋放的能量之和，即： UsubBsub=UsubSsub+UsubWsub 由表1可以看出，飽和水爆炸能量系數(shù)Cw約為飽和蒸汽能量系數(shù)Cs的十倍左右，因此，即使鍋爐的水容量與汽容量相同，爆炸時飽和水所釋的能量也要比飽和蒸汽的能量大得多，粗略計算時，后者?？梢院雎圆挥嫛?鍋爐爆炸時所釋放的能量除了很小一部分消耗在把鍋爐的碎塊或整體拋離原地以外（常常是反需它爆炸能量的1/10左右即可把鍋爐拋出百余米），其余大部分將產(chǎn)生沖擊波在空氣中傳播，破壞周圍的建筑物。鍋爐爆炸時，鍋筒等的撕裂也消耗一部分能量，但很小，可以忽略不計。 下面通過一個實例來計算鍋爐爆炸能量 例1：蘭

8、開夏鍋爐WSG2-8型，鍋爐容量約25msup3sup（不計爐膽），其中鍋水容量約15msup3sup，蒸汽容量約10msup3sup，在工作壓力（表壓）0.8MPa，（8kgf/cmsup2sup）下爆炸，試計算其爆炸能量。 解：由表1得，表壓力為0.8Mpa（8kgf/cmsup2sup）的飽和蒸汽爆炸能量系數(shù)Cs為1.7×10sup6supJ/msup3sup（1.7×10sup5supkgfm/msup3sup），飽和水爆炸能量系數(shù)Cw為2.7×10sup7sup/msup3sup（2.7×10sup6supkgf·m/msup3sup

9、），則蒸汽和水所釋放的能量分別為： Us=VsCs=10×1.7×10sup6sup=1.7×10sup7supJ（1.7×10sup6supkgf·m） Uw=VwCw=15×2.7×10sup7sup=4.05×10sup8supJ（4.05×10sup7supkgf·m） 故得鍋爐的爆炸能量為： UsubBsub=UsubSsub+UsubWsub=4.22×10sup8supJ（4.22×10sup7supkgf·m）。 一公斤T·N·T

10、.的爆炸能量為4.27×10sup6supJ（4.27×10sup5supkgf·m），故這鍋爐可能產(chǎn)生的爆炸能量的T·N·T當量為4.22×10sup8sup/4.27×10sup6sup99kg。 2 鍋爐爆炸所生成蒸汽的體積 鍋爐爆炸時，由于鍋筒內(nèi)壓力下降，鍋內(nèi)原有的高壓蒸汽膨脹成為一個大氣壓的蒸汽，體積迅速增大。同時，由于壓力下降，名冊人原有飽兒水溫度由運行壓力下的飽和溫度降至一個大氣壓下的飽和溫度，放出大量的熱，并把一部分飽和水蒸發(fā)成蒸汽。這樣，鍋爐爆炸時就生成大量的蒸汽，在其所籠罩的范圍內(nèi)操作人員將被燙傷。 鍋筒

11、內(nèi)的高壓蒸汽膨脹后所占的空間體積可以按下式計算： Vs=VsGs 式中 Vs鍋筒內(nèi)蒸汽在空間膨脹的體積（msup3sup）； Vs鍋筒內(nèi)飽和蒸汽的體積（msup3sup）； Gs飽和蒸汽的膨脹系數(shù)，見表2。 表 表2 飽和蒸汽膨脹系數(shù)與水蒸發(fā)系數(shù) 除了鍋爐內(nèi)的蒸汽膨脹占有空間體積以外，部分鍋水也被蒸發(fā)成蒸汽，這部分蒸汽的體積按下式計算： Vw=VwGw 式中 Vw部分飽和水被蒸發(fā)成蒸汽的體積（msup3sup）； Vw鍋筒內(nèi)飽和水的體積（msup3sup）； Gw飽和水蒸發(fā)系數(shù)，由它的壓力而定。工業(yè)鍋爐飽和水蒸發(fā)系數(shù)Gw見表2。 鍋爐爆炸時生成蒸汽的總體積為： VsubBsub=VsubSsu

12、b+VsubWsub 從表2可看出，即使鍋爐的水容量與汽容量相同，爆炸時由鍋水蒸發(fā)而成的蒸汽的體積要比鍋內(nèi)原有蒸汽膨脹的體積大得多，粗略計算時，后者常可忽略不計。 假定鍋爐爆炸時，這些蒸汽以半球形向地面擴散，則其擴散半徑為： 這就是說，鍋爐爆炸時，以鍋爐為中心，在半徑為Rsubssub的半球形范圍內(nèi)被100的蒸汽所充滿，至少在這個范圍內(nèi)的人員會被嚴重燙傷。 例2：計算例1中的蘭開夏鍋爐爆炸時所生成蒸汽的體積及其傷害范圍。 解：表壓力為0.8MPa（8kgf/cmsup2sup）的飽和蒸汽膨脹系數(shù)GsubSsub與飽和水蒸發(fā)系數(shù)GsubWsub由表2查得分別為6.9與201，可求得鍋爐爆炸時所生成蒸汽的體積為： ； 若這些蒸汽以半球形向地面擴散，中其半徑為 即至少在以鍋爐為中心，直徑為23m，高11.4m的范圍內(nèi)的人員受到嚴重燙傷。 3 鍋爐爆炸的主要原因 （1） 在鍋爐較長時間缺水，鋼板被灼紅、機械強度急驟降低的情況下，司爐人員違反操作規(guī)程，向爐內(nèi)進水，引起爆炸； （2） 鉚接鍋爐，鍋殼或鍋筒長期漏泄，且爐水堿度較高，造成鉚縫或脹口處鋼板苛性脆化，以致造成爆炸事故； （3） 嚴重超壓造成爆炸； （4） 因安全附