淺議鍋爐爆炸事故及其預防措施

王 軍

青海華電大通發電有限公司，青海 西寧 810100

鍋爐廣泛應用于工農業生產和人民生活之中，涉及國民經濟建設的各個領域，由于其具有較大的潛在危險性，鍋爐的安全使用，關系到財產與人身安全，對企業和操作者而言都至關重要，其安全問題歷來受到政府的重視和老百姓的關注。本文分析發生鍋爐爆炸的原因，針對性地了解預防措施，未雨綢繆，可以起到防患于未然的作用。

1 爆炸事故物理分析

1.1 鍋爐爆炸過程

鍋爐爆炸事故的發生過程是一個物理過程。鍋爐內有一定壓力的飽和蒸汽和水，當鍋筒和爐膽內強度不足突然發生破裂時，飽和蒸汽和水從破裂口迅速沖出，并在瞬間迅速膨脹，同時，釋放出大量的熱能，物理上定義為絕熱膨脹做功的過程，大量的蒸汽和水由于速度快，汽水與空氣和地面相互作用，大部分能量轉化為巨大的沖擊波，使鍋爐朝反作用力的方向運動。例如立式鍋爐爆炸時，汽水向下噴射，從而推動鍋爐向上騰空，直沖房頂；臥式鍋爐爆炸時，汽水向前或向后噴射，推動鍋爐作平行飛動。

爆炸時釋放的能量，用于拉斷同定鍋爐的地腳螺釘、撕裂鍋爐鋼板和其聯接的各種管道只是一小部分；大部分能量轉化為巨大的沖擊波來破壞周圍的物體（建筑或人群），造成嚴重的人員傷亡和經濟損失。

1.2 影響爆炸破壞力的因素

爆炸時所釋放的能量越大，破壞力就越大。熱力學定律分析得到，爆炸時鍋爐所釋放的能量除了與鍋爐的容積有關，還與爆炸前鍋爐鋼板的腐蝕程度、汽與水的比例及水處理工藝和內部壓力有關。鍋爐容積越大，壓力越高，鍋爐水容積比例越大，爆炸釋放的能量越大，破壞力越強；在同容積、同壓力的條件下，熱水鍋爐比蒸汽鍋爐爆炸時的釋放的能量大，威力強。

2 爆炸原因分析

2.1 鍋爐常見爆炸部位

按鍋爐的結構特點，對于立式鍋爐，因為在鍋殼及爐膽與下腳的連接處水垢容易聚集，導致該處為立式鍋爐最易腐蝕的部位，因此，在鍋殼及爐膽與下腳的連接處是立式鍋爐常見爆炸部位。

臥式鍋爐在運行時，爐膛火焰直接燒鍋殼，其底部容易沉積過多的水渣，也容易結成較厚的水垢，因此，臥式鍋爐發生爆炸時其破口常見于底部。

2.2 產生破口的原因

鋼板（管）應力和工作溫度都有極限值，鍋爐因操作調整不當而長期超溫超壓運行，使用中鍋爐驟冷驟熱，或者負載波動頻繁，鋼板（管）承受交變應力，產生疲勞裂紋或形成起槽甚至開裂；由于嚴重缺水或受熱面水垢太厚等原因，繼續加熱，容易導致鋼板（管）的工作溫度超過極限，鍋爐運行壓力變大，當鍋爐運行壓力超過其所能承受的最高許可工作壓力時，鋼板（管）應力必然超過其極限，如果此時，安全閥不能及時打開，未能及時釋放出壓力容易導致鋼板（管）出現破口；另外，鋼板（管）內外表面如果被腐蝕而減薄，會導致其強度顯著下降，導致鋼板（管）應力的極限值減小，相同的壓力下，鍋爐不能承受額定壓力而出現破口。

2.3 水垢的危害

水垢包括水渣、泥垢、腐蝕產物等，工業鍋爐都是以原水和軟化水作為給水，當爐水溫度升高時，其中的鹽類被濃縮，當濃度超過該溫度下的溶解度時鹽難以溶解而沉積生成水垢，簡單的說水垢的形成過程是難溶類鹽的沉積過程。

鍋爐在使用過程中，水垢及水渣會造成各種形式的鋼鐵腐蝕。例如，溶解氧無論是在中性、堿性及酸性介質中都會導致鋼鐵腐蝕，在其表面形成四氧化三鐵或氫氧化物等腐蝕物，這些腐蝕物比較疏松的。如果，水垢中還含有比鐵惰性更強的金屬元素（如：釕、鈷等），會發生置換反應，加快腐蝕速度，嚴重情況可能產生腐蝕穿孔。

另外，水垢的導熱性很差，它的存在會導致受熱面積傳熱效果變差，排汽溫度升高，影響爐水的正常循環。

3 預防措施分析

3.1 重要附件的安全使用和檢驗

鍋爐重要的安全附件是鍋爐安全無事故運行的重要保證，例如安全閥的可靠程度將直接影響到鍋爐的安全經濟運行。監察部門應嚴把監察關，堅決不允許裝有沒有經過專職檢驗單位檢驗的安全附件的鍋爐運行，以防造成事故；重要的安全附件的使用與檢驗，檢驗部門和使用單位應對此高度重視，運行檢驗和定期檢驗，應當同期進行，以保證安全附件檢驗的完整性和可靠性，并建立與之相應的規章制度和技術檔案。

3.2 正確操作，合理運行

鍋爐在使用過程中，控制水位不低于在規定的水標尺，保證鍋爐不缺水，杜絕干燒。定期校驗和維修汽包水位報警裝置，發現異常，應立刻停止鍋爐運行，向鍋爐加水。

由于驟然降低負荷，容易導致汽壓上升，正常運行時應盡量保持鍋爐運行負荷穩定。

安全閥安全使用并檢驗靈敏度的可靠性，防止安全閥打不開，應按操作規定在一定的時間內進行人工排放，并定期做自動排汽實驗，如發現安全閥無法正常起座或者回座，必須及時修復或更換，其他安全附件也應定期檢驗，如壓力表的定期檢驗，確保壓力表指示的準確性，發現不準確時，必須及時給予調換。

3.3 及時防止和清洗水垢

鍋爐在運行中只要定期排污，不易沉積水垢。為了防止沉積水垢，常用鈉離子交換水，經納離子交換樹脂處理的水將水軟化，使其硬度能滿足工業鍋爐要求，不易沉積。

當有水垢沉積時，水處理要求根據水垢的類型合理地處理。如果，水處理措施不當或處理效果就差，就會帶來腐蝕速度加快、鍋爐腐蝕的情況也會變得更復雜，所帶來的隱患就很大。下面具幾種常見水垢的清除辦法：

主要成分為泥砂的水垢，往往是泥砂與水垢混雜一起，外表顏色接近當地泥砂顏色，垢與金屬粘附比較牢固，與酸堿均不發生化學反應，這類水垢宜先用堿煮，再用酸洗；主要成分為硫酸鈣的硫酸鹽水垢，顏色呈黃白色，這種水垢堅固密實，不溶于有機酸，在鹽酸中能緩慢溶解。這類水垢宜采用鹽酸進行清洗；主要成分為鈣和鎂的碳酸鹽水垢，顏色為白色，可溶于酸特別是鹽酸，可用酸洗或煮堿等方法去除水垢；主要成分為硅酸化合物的硅酸鹽水垢，外表呈灰白色，不溶于有機酸。在熱鹽酸中能緩慢溶解，這類水垢僅用酸洗效果不佳，宜采用先堿煮后酸洗的連續去垢工藝；主要成分為鐵的氧化物的鐵銹垢，顏色比較復雜，外表呈磚紅色、咖啡色或黑色，內部呈灰色，其干燥時，質地比較堅硬，可溶于較濃或較熱的鹽酸，這類水垢宜選用鹽酸作為去垢劑，利用加熱循環的酸洗工藝進行清洗。