對一起熱水鍋爐爆管事故的分析

2010年3月19日我市某供熱單位一臺DZL1.4—0.7/95/70-AII型熱水鍋爐在運行時司爐人員發(fā)現(xiàn)鍋筒底部水冷壁管大量漏水，大量的水蒸汽和水流已將爐排上的火焰局部熄滅，司爐人員立即進行緊急停爐并立即向管理人員報告。經(jīng)特種設(shè)備檢驗研究所檢驗人員的檢驗結(jié)果表明，這是一起鍋筒底部水冷壁管爆管事故，其原因是水冷壁管被水垢堵塞，造成水循環(huán)不良而發(fā)生的金屬熱疲勞爆管事故。

1、鍋爐概況

該爐系2008年5月制造，2008年10月15日投入使用，使用壓力0.4MPa，出水溫度95℃，回水溫度70℃。該爐型為拱型管板，螺紋煙管，是防止后管板因溫度過高產(chǎn)生裂紋和防止鍋筒底部鼓包改進的爐型（如圖1所示）。其煙氣流程是火焰從爐膛進入上部爐拱，加熱鍋筒底部水冷壁管，從后部煙道口進入兩側(cè)上排水冷壁煙道，然后通過前管板煙管管束區(qū)排至尾部煙道。

2、檢查情況

鍋筒底部右側(cè)前數(shù)第2根水冷壁管，距鍋筒外壁260mm處管子彎曲部位有一個環(huán)向破口，裂口長度32mm，最寬3mm，裂口兩側(cè)伴隨著多條環(huán)向裂紋（如圖2所示）。左側(cè)第3、4、5根及右側(cè)第3、4、5根水冷壁均有末穿透裂紋。

鍋筒底部堆積大量泥渣，最厚處50mm，個別水冷壁管已被泥渣堵塞，被堵部分均為鍋筒底部水冷壁管上端至管子上彎管處。被堵塞或基本堵塞的管子共10根。出現(xiàn)爆管及裂紋現(xiàn)象的管子位于爐膛內(nèi)熱強度最高的部位。集箱內(nèi)堆積泥渣、泥垢最厚處達90mm。泥渣占據(jù)集箱2/3的容積，集箱流通截面積減少70%。

3、爆管原因分析

鍋爐水冷壁均布置在爐膛高溫區(qū)內(nèi)，工作條件極其惡劣，如水循環(huán)受阻，運行中極易損壞。水冷壁管是鍋爐上主要受熱面，運行中是依靠水循環(huán)保證水側(cè)始終有一層流動的水膜，把受熱面所受的熱量隨時帶走，使壁溫不會過高。即受熱面吸收熱量后，傳給水，管壁上的鍋水吸收熱量后，擴散至中心部位，使鍋水溫度上升，受熱面水側(cè)的鍋水吸熱產(chǎn)生小氣泡，并向管子中心部位匯集，這樣在管壁水側(cè)始終保持有流動的水膜，使受熱面管子的溫度一直保持在金屬材料允許的溫度范圍內(nèi)，使受壓元件不會因過熱而損壞。

這臺鍋爐爆管的主要原因：一是進入鍋爐的水沒進行任何處理，二是除污器結(jié)構(gòu)不盡合理，三是司爐人員沒有及時進行排污，致使大量的泥沙被帶入鍋爐，沉積在鍋筒、集箱底部及管子彎曲部位，該爐型的下排水冷壁管管孔布置在鍋筒底部，極易堆積泥渣、水垢，在運行時水管中的水向上流動，鍋筒內(nèi)的泥渣靠自重向下沉積，當泥渣沉積于彎管處時，被上升的水流帶動，部分泥渣受阻停留在下排水冷壁管彎管處，結(jié)成松軟的水垢，久而久之，使管子的流通截面積不斷減小，水循環(huán)受到阻礙，當水冷壁內(nèi)水循環(huán)停滯或較慢時，管子水側(cè)產(chǎn)生的小氣泡便很快在管內(nèi)聚集成大氣泡，這些聚集的大氣泡在管內(nèi)形成汽塞或自由水位（如圖3所示）。氣塞和自由水位處的蒸氣導(dǎo)熱性差，因而此處的壁溫大為升高。而氣塞達到一定程度后，會突然上升消失，鍋水占據(jù)原氣塞位置，使此處的壁溫被鍋水冷卻而急劇下降，在火焰、蒸氣和水的作用下，鍋爐受壓元件的溫度交替變化，體積交替膨脹和收縮，其內(nèi)部產(chǎn)生交變應(yīng)力，這種交變應(yīng)力周而復(fù)始，此處金屬產(chǎn)生熱疲勞而損壞，管子產(chǎn)生環(huán)向裂紋，圖2所示的裂口及多條細小裂紋就是周而復(fù)始發(fā)生氣塞使金屬過熱疲勞所致。這些細小裂紋的不斷擴展，壁厚不斷減薄，當剩余壁厚滿足不了強度要求時，在內(nèi)壓及高溫的作用下最終導(dǎo)致裂紋斷裂發(fā)生滲漏。由此可以得出結(jié)論，因水質(zhì)不好造成水循環(huán)不良是這次爆管事故的主要原因，運行管理不善是這次事故的間接原因。在無水處理設(shè)備的情況下，如采用加藥方式和及時正確的排污，也可避免出現(xiàn)爆管事故的發(fā)生。

4、整改措施

（1）按《熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》及有關(guān)標準要求更換有裂紋的水冷壁管。

（2）加強水質(zhì)管理工作，加裝結(jié)構(gòu)合理的除污器及水處理設(shè)備，徹底清除鍋爐內(nèi)的泥渣、水垢，按技術(shù)要求建立嚴格的排污制度，并落到實處。

（3）加強司爐人員、水處理人員的技術(shù)培訓(xùn)，建立健全各項規(guī)章制度，以確保鍋爐安全經(jīng)濟運行。

作者簡介

喬文義 伊春市特種設(shè)備檢驗研究所 鍋爐室主任職稱：工程師

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