锅炉事故分析

锅炉事故分析概述2010年10月长春1概述锅炉事故的原因及其预防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2锅炉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。按事故发生的部位来分类锅筒开裂的爆炸事故炉管爆破事故管道、烟道、炉墙事故；安全附件事故给水设备事故燃烧设备等部位的事故。按事故的发生原因分类水位监督不慎造成的缺水、满水事故水质引起的事故设计、制造或安装、检修不良引起的事故维护保养不当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3、常见锅炉事故介绍3.1锅炉爆炸事故锅炉爆炸发生是由于锅筒破裂，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。3.1.11．锅炉爆炸能量锅炉爆炸时，由于锅筒突然破裂，锅内压力由工作压力（爆炸前的运行压力）迅速降至蒸汽膨胀过程是在瞬时内完成的，所以可把它看作是绝热过程。这样蒸汽所释放的能量就可以按绝热膨胀功来计算，或按下列简单公式计算：Us=Vs.Cs式中Us——饱和蒸汽的爆炸能量（J）；Vs——锅筒内饱和蒸汽的体积；Cs——饱和蒸汽爆炸能量系数（J/m3）一般工业锅炉蒸汽的能量系数Cs见表1锅炉内除了蒸汽外，还有大量的饱和水，其温度为锅炉运行压力下的饱和水温度，它远高于大气压下水的沸点，当锅筒破裂，锅内压力骤降至大气压力，锅内饱和水迅即放热，并且部分饱和水蒸发成蒸汽，继续膨胀作功，发生所谓“水蒸汽”爆炸。饱和水所释放的能量可以按下式计算：Uw=VwCw式中Uw——饱和水的爆炸能量（J）；Vw——锅炉内饱和水的体积（m3）；Cw——饱和水爆炸能量系数（J/m3）由饱和水的压力而定。工业锅炉饱和水的能量系数Cw见表1。表1饱和蒸汽、饱和水爆炸能量系数表压力（MPa）0.50.81.52.33.0Cs(J)9.7×1051.7×1063.2×1067.1×1068.8×106Cw(J)1.7×1072.7×10741×1076.7×1077.7×107由表1可以看出，饱和水爆炸能量系数Cw约为饱和蒸汽能量系数Cs的10倍左右，因此，即使锅炉的水容量与汽容量相同，爆炸时饱和水所释的能量也要比饱和蒸汽的能量大得多，粗略计算时，后者常可以忽略不计。锅炉爆炸时所释放的能量除了很小一部分消耗在把锅炉的碎块或整体抛离原地以外（常常是反需它爆炸能量的1/10左右即可把锅炉抛出百余米），其余大部分将产生冲击波在空气中传播，破坏周围的建筑物。锅炉爆炸时，锅筒等的撕裂也消耗一部分能量，但很小，可以忽略不计。锅炉爆炸能量计算例1：WSG2-8型锅炉，锅炉容量约25m3，其中锅水容量约15m3，蒸汽容量约10m3，在压力（表压）0.8MPa下爆炸，试计算其爆炸能量。Us=VsCs=10×1.7×106JUw=VwCw=15×2.7×107JU=Us+Us=4.22×108J一公斤T·N·T炸药的爆炸能量为4.27×106J/kg，故这锅炉可能产生的爆炸能量的T·N·T当量为4.22×108/4.27×106=99kg3.1.2．锅炉爆炸所生成蒸汽的体积锅炉爆炸时，由于锅筒内压力下降，锅内原有的高压蒸汽膨胀成为一个大气压的蒸汽，体积迅速增大。同时，由于压力下降，名册人原有饱儿水温度由运行压力下的饱和温度降至一个大气压下的饱和温度，放出大量的热，并把一部分饱和水蒸发成蒸汽。这样，锅炉爆炸时就生成大量的蒸汽，在其所笼罩的范围内操作人员将被烫伤。锅筒内的高压蒸汽膨胀后所占的空间体积可以按下式计算：V′s=VsGs式中V′s——锅筒内蒸汽在空间膨胀的体积（m3）；Vs——锅筒内饱和蒸汽的体积（m3）；Gs——饱和蒸汽的膨胀系数，除了锅炉内的蒸汽膨胀占有空间体积以外，部分锅水也被蒸发成蒸汽，这部分蒸汽的体积按下式计算：Vw=VwGw式中Vw′——部分饱和水被蒸发成蒸汽的体积（m3）；Vw——锅筒内饱和水的体积（m3）；Gw——饱和水蒸发系数，与压力有关。锅炉爆炸时生成蒸汽的总体积为：V‘B=V‘S+V'W即使锅炉的水容量与汽容量相同，爆炸时由锅水蒸发而成的蒸汽的体积要比锅内原有蒸汽膨胀的体积大得多，粗略计算时，后者常可忽略不计3.1.3．锅炉爆炸的主要原因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3.1.4．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。3.2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。3.2.1．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3.2.2．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。3.2.3．缺水事故的原因（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。3.2.4缺水预防措施（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；（3）给水自动装置及水位报警、信号装置需安排专人每班检查校对和调整维修；要防止过分和完全依赖自动化装置，运行中应加强维护管理；（4）运行人员应休息好，一般不应执行超过八小时的大倒班制度；（5）水位表安装位置必须正确，汽、水连管不能倾斜，以便真实反映炉内水位。水位表在运行中应加强维护管理，防止堵塞，出现假水位。3.3满水事故满水事故也是锅炉运行中的一种常见事故，严重满水事故会引起蒸汽管道水冲击，使阀门、法兰和蒸汽管受到损坏甚至震裂，将严重损坏汽轮机的叶轮和轴承，甚至使叶片断裂；锅炉发生满水事故后，蒸汽带水严重，蒸汽品质恶化，过热器易积盐垢过热烧损，对用汽部门的设备和产品质量可能带来严重影响3.3.1满水事故的现象（1）水位表玻璃板（管）内颜色发暗，水位线消失；（2）高低警报器或其它高水位警报装置发出高水位信号；（3）给水流量明显大于蒸汽流量；（4）过热器温度下降；（5）蒸汽管道、汽机有异样的撞击和震动，法兰、轴封、阀门等外冒汽滴水。3.3.2．满水事故的处理（1）应先通过对水位的检查和各水位指示装置的对照检查，确认是否发生满水事故，如蒸汽管道未发生水击，则认为是一般满水事故；反之，则可判断是严重满水事故。（2）发生一般满水事故，须立即停止给水，减弱燃烧，开启排污门放水；同时开启过热器和蒸汽管道上的疏水门及用汽部门疏水门，加强疏水。待水位正常，满水原因查清并消除后，再恢复运行。（3）如是严重满水事故，则应紧急停炉，停止给水，迅速放水，降低负荷，加强疏水。待水位恢复正常，管道阀门等有关部件经检查可用，则在满水原因查清并消除隐患后，方可恢复运行。3.3.3满水事故的原因及预防满水事故的原因主要是运行人员对水位监视不够而造成；其次是水位表堵塞造成假水位；再有是高水位警报信号装置、给水自动调节设备失灵。预防措施与缺水事故相同。3.4汽水共腾事故3.4.1．汽水共腾事故的现象所谓汽水共腾，就是炉水表在泛起较严重的泡沫，在负荷增加、燃烧强化、汽水分离加剧的情况下，炉水表面泡沫层发