鍋爐設(shè)計中常見的安全故障及應(yīng)對措施探討

夏豹

摘 要：鍋爐作為重要的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，在我國的工業(yè)生產(chǎn)以及生活中得到了廣泛的應(yīng)用，為促進我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展做出了重要的貢獻。鍋爐系統(tǒng)中的構(gòu)成組件較多，并且在運行的過程中會長期處于高溫高壓的狀態(tài)下，由此會對各個組成部分造成一定的損害。為了提高鍋爐運行的安全性，在鍋爐設(shè)計階段，就應(yīng)該充分考慮鍋爐在運行過程中可能會面臨的各種安全故障，從而提出有效的應(yīng)對措施，降低鍋爐安全故障的發(fā)生，為提高鍋爐運行的安全性與可靠性創(chuàng)造有利的條件。

關(guān)鍵詞：鍋爐；設(shè)計；安全故障；應(yīng)對措施

前言

在鍋爐運行過程中，各個受熱面需要長期處于高溫高壓狀態(tài)下，加之受到鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計、運行參數(shù)、水質(zhì)、燃煤品質(zhì)等各方面因素的影響，就會出現(xiàn)腐蝕、缺水、磨損、爆管等現(xiàn)象，直接降低受熱面的使用壽命，并威脅到鍋爐運行的安全性。所以在鍋爐時，應(yīng)該充分考慮這些問題，提前做好應(yīng)對措施。改善鍋爐材料，通過運行參數(shù)的計算分析，保證鍋爐中各個設(shè)備的強度和應(yīng)力系數(shù)，最大程度的降低鍋爐安全事故的發(fā)生，下面對鍋爐設(shè)計中比較常見的幾個安全故障進行簡要分析。

1 鍋爐設(shè)計中常見的安全故障

1.1 超溫爆管事故

超溫爆管是鍋爐運行時面臨的安全事故之一，主要是由于鍋爐設(shè)計時的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、運行參數(shù)設(shè)計不規(guī)范以及煤質(zhì)控制不嚴等原因造成的。如果鍋爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，在鍋爐運行過程中，就會導(dǎo)致局部受熱面超溫失效，從而引發(fā)爆管事故，嚴重威脅到鍋爐運行的安全性以及經(jīng)濟性。運行參數(shù)設(shè)計不規(guī)范，就會導(dǎo)致爐膛燃燒時火焰位置偏離、爐膛出口排煙溫度高、風量供給不合理等現(xiàn)象的出現(xiàn)，對爐膛受熱面的運行安全產(chǎn)生一定的影響。每種型號的鍋爐都會設(shè)計相應(yīng)的煤種，以保證充分燃燒和鍋爐運行效率。如果煤質(zhì)控制不嚴格，無法達到設(shè)計煤質(zhì)的要求，就會導(dǎo)致鍋爐燃燒過程中，煙氣中的硫、硝以及灰塵等物質(zhì)含量超標，由此導(dǎo)致鍋爐受熱面的腐蝕、堵塞，易引發(fā)爆管事故。這些都是鍋爐在設(shè)計階段常見的安全事故，應(yīng)該盡量避免此類現(xiàn)象的發(fā)生。

1.2 鍋爐水供給問題

鍋爐水供給是保證鍋爐能夠正常運行的重要條件，也是鍋爐進行能量轉(zhuǎn)換的重要介質(zhì)。在鍋爐設(shè)計工作中，如果安全閥、壓力表等部件的設(shè)計不合理，在鍋爐運行過程中出現(xiàn)缺水現(xiàn)象而沒有及時發(fā)現(xiàn)，就會導(dǎo)致爆炸事故的發(fā)生，造成嚴重的經(jīng)濟損失以及人員傷亡。鍋爐水的品質(zhì)控制也是設(shè)計中應(yīng)該注意的問題，因為鍋爐受熱面的一側(cè)需要長期與鍋爐水接觸，如果水質(zhì)控制不嚴，雜質(zhì)含量過高，就會導(dǎo)致鍋爐受熱面產(chǎn)生水垢，從而出現(xiàn)受熱面溫度不均，在超過一定的承受極限時就會爆炸，所以應(yīng)該嚴格控制鍋爐給水品質(zhì)。

1.3 鍋爐材料的選擇

鍋爐屬于特種設(shè)備，所以在安全性方面有著非常嚴格的標準。鍋爐在運行過程中部分設(shè)備會長期處于高溫高壓狀態(tài)下，所以對材質(zhì)的要求較高。鍋爐設(shè)計時所使用的材質(zhì)，應(yīng)該根據(jù)每種設(shè)備所處的位置進行綜合系數(shù)計算分析，在強度、韌性、壓力系數(shù)以及屈服極限方面進行詳細計算，同時還要做好各項防范措施，針對鍋爐運行過程中可能會出現(xiàn)的安全事故，設(shè)計出最大承受極限值。在做好綜合計算分析后，再對可以使用的材料進行選擇。對待選材料的各項性能參數(shù)進行比對分析，最后選擇最適宜的材料，以確保鍋爐運行時能夠最大程度的保證安全性。

2 鍋爐設(shè)計中安全問題的應(yīng)對措施

2.1 超溫爆管的應(yīng)對措施

根據(jù)鍋爐超溫爆管的原因分析后，在鍋爐設(shè)計時應(yīng)該從結(jié)構(gòu)設(shè)計、運行參數(shù)設(shè)計以及煤質(zhì)控制等幾方面入手。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，主要應(yīng)該考慮爐膛以及受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證各個部位的熱量都處于適宜的溫度，避免因為結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。加強對運行參數(shù)設(shè)計，主要宗旨為提高燃煤燃燒效率，風量的供給、火焰位置以及爐膛出口煙溫等都能夠得到有效的控制，提高鍋爐燃燒熱效率，從而避免局部高溫現(xiàn)象的出現(xiàn)。加強對燃煤質(zhì)量管理，根據(jù)鍋爐設(shè)計方案，選擇適宜的煤種作為設(shè)計煤種，從燃煤的選購開始品質(zhì)把控，燃煤供給采用合理的裝置，同時在燃燒過程中做好脫硫、脫硝、除塵處理措施，盡量避免腐蝕、堵塞等現(xiàn)象的發(fā)生。加強鍋爐運行過程中的檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

2.2 鍋爐水供給的應(yīng)對措施

為了保證鍋爐用水的正常供給，應(yīng)該加強對壓力表的設(shè)計，壓力表是衡量鍋爐水量的重要標準，所以在設(shè)計時應(yīng)該考慮各種影響因素，提高壓力表運行的可靠性。針對壓力表所處位置的特殊性，應(yīng)該在材質(zhì)、穩(wěn)定性和精準性方面有所把控，確保其能夠及時反應(yīng)出鍋爐的用水狀況。同時還應(yīng)該安裝缺水警報裝置，當鍋爐水量達到一定的底限時，發(fā)出警報并且采取相應(yīng)的保護措施，可最大程度減少因為缺水而導(dǎo)致的高溫爆炸。為了減少水垢的產(chǎn)生，應(yīng)該嚴格控制水質(zhì)，在設(shè)計時，規(guī)定鍋爐供水中雜質(zhì)含量的比例，降低鍋爐受熱面上的水垢，從而避免局部高溫導(dǎo)致的爆管。

2.3 鍋爐設(shè)計材質(zhì)的選擇

鍋爐材質(zhì)的選擇非常關(guān)鍵，主要應(yīng)該從材質(zhì)的性能方面入手，下面主要從強度、安全系數(shù)以及許用應(yīng)力方面做簡單介紹。

強度這一詞語應(yīng)用在鍋爐之中，所代表的便是構(gòu)件、材料自身在使用過程中所呈現(xiàn)出來的荷載抗性。通常情況下，主要是形容其對于斷裂這一因素所存在的抗力，但在個別情況下，如果說結(jié)構(gòu)的塑性是變形過大，那么同樣有可能對結(jié)構(gòu)物的正常工作帶來影響，甚至是破壞結(jié)構(gòu)物的正常特性。所以，在這一過程中就需要進行一定程度上的塑性變形，絕大多數(shù)情況下，都是不允許構(gòu)件自身在使用的過程中，其中的結(jié)構(gòu)整體出現(xiàn)屈服的現(xiàn)象。關(guān)于安全系數(shù)與許用應(yīng)力，只有擁有了材料強度所包含的具體標準值，才能夠依據(jù)當前安全系數(shù)，計算出在強度設(shè)計之中，所應(yīng)當實際使用到的許用應(yīng)力。通常情況下，材料自身所擁有的安全系數(shù)以及強度標準值都是直接有相關(guān)部門的權(quán)威專家和單位來進行確認的，這其中所涉及到的數(shù)值測定，有著極為嚴格的科學(xué)性和法律性。這一數(shù)值可以說是鍋爐在進行強度設(shè)計過程中的基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

鍋爐設(shè)計是鍋爐整個生產(chǎn)周期中最為重要的環(huán)節(jié)，鍋爐設(shè)計的質(zhì)量直接關(guān)系到后期運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟性，所以在鍋爐設(shè)計階段應(yīng)該給予高度重視。由于鍋爐在運行過程中，會受到各種因素的影響而發(fā)生安全事故，對工業(yè)生產(chǎn)以及人身安全產(chǎn)生一定的威脅，所以在鍋爐設(shè)計時應(yīng)該更加注重安全性。為了保證鍋爐設(shè)計的安全性，應(yīng)該對常見安全故障進行分析，然后提前做好各項應(yīng)對措施，從水質(zhì)控制、燃煤設(shè)計、運行參數(shù)設(shè)計、材質(zhì)選擇等各方面進行綜合考量，最終選擇最佳的設(shè)計方案，提高鍋爐設(shè)計的安全系數(shù)，為促進我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]蔣子陽，李賀.鍋爐設(shè)計中的安全問題的討論[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2014，04.

[2]朱寶華，杜偉光，程豐淵.關(guān)于鍋爐吊桿設(shè)計的安全度問題[J].工業(yè)鍋爐，2014，08.

[3]溫志華，王國琪，李兆生，等.鍋爐燃用非設(shè)計煤種的安全技術(shù)措施[J].電力安全技術(shù)，2010，06.