對鍋爐爆管事故的分析和處理

1、對鍋爐爆管事故的分析和處理【摘要】通過對一臺發(fā)生爆管鍋爐割管的檢驗(yàn)，認(rèn)為該凝渣管爆管是由于下降管設(shè)計不合理，上升管、下降管截面比偏離設(shè)計要求，后墻水冷壁管受熱強(qiáng)，彎頭數(shù)量多，局部阻力過大，造成管子內(nèi)部完全汽化，形成自由水面，導(dǎo)致傳熱惡化管子發(fā)生過熱、變形和熱疲勞裂紋，造成管子開裂失效，對此，提出技術(shù)改造措施。【關(guān)鍵詞】鍋爐分析處理一、事故的概況及經(jīng)過2022年，本市某工廠，一臺shl201.25-aii型蒸汽鍋爐爐膛水冷壁管發(fā)生爆管事故。受該廠邀請，我單位派員到事故現(xiàn)場進(jìn)展了事故調(diào)查分析。鍋爐的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：額定蒸發(fā)量20噸時，額定蒸汽壓力：l.25pa，額定蒸汽溫度194，飽和給水溫度60，

2、燃燒方式鏈條爐排層燃。該工廠于1984年安裝了由北京某鍋爐廠制造的2臺shl201.25-all型鍋爐，投產(chǎn)20多年來，這2臺鍋爐在爐膛出口煙窗部位的第一排凝渣管共18根管處，經(jīng)常因變形逃漏、爆管而頻繁進(jìn)展檢修。通常每三年要徹底進(jìn)展大修一次。特別是在2022年年初一號鍋爐大修時，更換了由有資質(zhì)的正規(guī)鍋爐制造廠制造且經(jīng)檢驗(yàn)合格的全部受熱面管子，但運(yùn)行了半年突然發(fā)生爆管。爆管部位導(dǎo)鍋爐后墻爐膛出煙窗的隔火墻數(shù)起的第10號管。該根管的迎火面有一橫向55毫米、寬35毫米、高i0毫米的鼓皰，鼓皰的頂點(diǎn)裂開一橫向長40毫米、寬2毫米的裂口。在爆破口處附近的500毫米管段內(nèi)，還有五處小鼓包，迎火面有三個，背

3、火面有兩個。這些鼓皰都是橫向的，長7080毫米、寬15毫米，高56毫米，外觀很象彎管時的波浪度。此外，第一排凝渣管的其余15根管全部在同一管段部位向前方彎曲變形，個別管也有小的鼓皰，過熱變形管段長約2米，最大彎曲度為295毫米，這局部管段的管徑由直徑70毫米，不同程度脹粗達(dá)直徑74-直徑77.5毫米。二、事故原因分析經(jīng)割管檢查，管壁有不同程度的變薄，內(nèi)壁也有過燒的顏色，但凡變薄處呈灰黑色與酸洗后相似，其余管壁還有些氧化鐵類附著物，附著物上有片狀白色鹽類。對爆管采樣進(jìn)展金相和機(jī)械性能試驗(yàn)，金相組織為珠光體加鐵素體，并有細(xì)微過燒、機(jī)械性能比正常降低20左右。根據(jù)現(xiàn)場情況，我們對改鍋爐進(jìn)展了全面檢查

4、和分析，認(rèn)為造成管子過熱，發(fā)生變形、爆管的原因主要是：1.循環(huán)回路設(shè)計不合理，受熱面得不到充分的冷卻該鍋爐左右爐膛水冷壁的受熱面都是上鍋筒引出的下降管供水，通過計算，下降管與上升管的截面比都在30左右，回路的循環(huán)高度差大，下降管都布置在爐墻外面，絕熱可靠，因此循環(huán)比較可靠，受熱面沒有發(fā)生過因?yàn)樗h(huán)故障引起的缺水變形等現(xiàn)象。而后拱管和后墻水冷壁管水冷壁集箱的下降管由于構(gòu)造原因，設(shè)置在下鍋筒上，通過兩根89的管子為35根513x3.5的后拱管和后培管供水，下降管與上升管的截面比為19，下降管截面積偏小，后拱管后是后墻和上部凝渣管，管子彎頭數(shù)量多，受熱面積大，受熱較強(qiáng)，雖然其循環(huán)回路本身是循環(huán)回路

5、，但是凌回路由下鍋筒供水，水溫較高，同時與對流管束一起形成了復(fù)雜的循環(huán)回路，后排凝渣管由于從后墻直接引到鍋筒，沒有向前延伸成為棋管，在煙窗處也沒有向前延伸彎曲，水循環(huán)阻力小，循環(huán)比較可靠，沒有發(fā)生因冷卻不良導(dǎo)致的變形，而拱管由于彎頭數(shù)量多，循環(huán)阻力大，水分配少，造成管內(nèi)水完全汽化，管于內(nèi)部結(jié)水垢，破壞了冷卻條件，造成管于局部過熱變形，直至開裂。2.由于循環(huán)停滯，形成自由水面由于第一排凝渣管供水量缺乏，管內(nèi)循環(huán)水完全汽化，在管內(nèi)形成自由水面，汽水分界面上冷卻缺乏，管于壁溫高，甚至超過鋼材的允許使用溫度，發(fā)生過熱和脹粗；而分界限下部，管壁溫度接于介質(zhì)的飽和溫度；所以在汽水分界限處形成溫度應(yīng)力。在運(yùn)

6、行情況下，自由水面是上下波動的，因此溫度應(yīng)力屬于交變的應(yīng)力，到達(dá)疲勞極限后，就會產(chǎn)生疲勞破壞。該鍋爐的管子發(fā)生的脹粗是由于管內(nèi)水完全蒸發(fā)汽化，自由水面之上停滯的蒸汽被外部高溫?zé)煔饣鹧婕訜岢蔀檫^熱蒸汽，當(dāng)過熱蒸汽溫度到達(dá)500以上時，造成強(qiáng)度降低發(fā)生的過熱變形和脹粗或鼓包，同時高溫蒸汽對碳鋼生汽水腐蝕，使管壁變薄；由于管于內(nèi)部發(fā)生完全汽化，即便是鍋爐用水完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但是水中溶解的剩余硬度包括鹽份在蒸發(fā)時也會濃縮析出，在管內(nèi)壁形成水垢，進(jìn)一步增加管子傳熱的阻力，使受熱面管壁超溫，加劇了管子的變形，脹粗和高溫氧化腐蝕。3.鍋爐的排污構(gòu)造不合理蒸汽鍋爐的排污操作是保護(hù)受熱面管于水循環(huán)可靠性的一個

7、重要操作環(huán)節(jié)。按照通常的規(guī)定每班不許排污一次。并且操作也應(yīng)該符合相應(yīng)的規(guī)定。該鍋爐的后墻水冷壁由于構(gòu)造原因只能在爐墻兩側(cè)設(shè)置，該鍋爐的右側(cè)只設(shè)置了一個dn25的排污閥，為了可以關(guān)閉嚴(yán)密，其中的一個閥門采用的是j4lh16d的截止閥，在?蒸汽鍋爐平安技術(shù)監(jiān)察規(guī)程?中規(guī)定排污應(yīng)采用l閘閥，斜截止閥，該鍋爐中采用的截止閥違犯了?蒸鍋爐平安技術(shù)監(jiān)察規(guī)程?的規(guī)定，排污阻力大；由于鍋爐寬度在4米多，只在單側(cè)設(shè)置排污，很難把集箱內(nèi)沉積的雜物排除。同時現(xiàn)場操作人員不全是經(jīng)過考試合格的鍋爐操作人員，不理解排污的詳細(xì)規(guī)定，對排污的操作也不很純熟，在內(nèi)部檢查時發(fā)現(xiàn)，集箱內(nèi)部的沉積物高度超過集箱內(nèi)直徑的三分之一，由于沉積物的存在，縮小了集箱的流通截面積，嚴(yán)重影響水冷壁管子的供水。三、處理措施1.把集箱加長，從土鍋筒冷水區(qū)兩側(cè)爐墻外引出下降管。2.加大下降管管直徑，由原來的89增加到108，下降管與上升管的截面比有原來的19增加到29.5，接近與正常設(shè)計的常規(guī)數(shù)據(jù)。3.全面更換后墻水冷壁，把彎管直徑由原來的r160增加到r300，降低了水冷壁管的局部阻力。4.后拱管上局部采取耐火涂層保護(hù)，降低了后墻管的受熱面積，防止內(nèi)部因吸熱量大完全汽化。5.把排污管由單側(cè)設(shè)置改為雙側(cè)