鍋爐水冷壁爆管事故的分析和處理

摘 要：結合鍋爐水冷壁爆管事故，闡述鍋爐爆管的原因及處理措施。

關鍵詞：鍋爐水冷壁爆管；原因；處理

2013年1月19日我市某供熱單位一臺DZL2.8-0.7/95/70-AII型熱水鍋爐在運行時司爐人員發現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。經伊春市特種設備檢驗研究所檢驗人員的檢驗結果表明，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，造成水循環不好而發生的金屬熱疲勞破壞事故。

1 鍋爐概況

該爐系2009年6月制造，2009年10月投入使用，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上排水冷壁煙道，然后通過前管板煙管管束區排至尾部煙道。

2 檢查情況

鍋筒底部右側前數第5根水冷壁管，距鍋筒外壁230mm處管子彎曲部位有一個環向破口，裂口長度29mm，最寬3.5mm，裂口兩側伴隨著多條環向裂紋（如圖2所示）。左側第3、4、5根及右側第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60mm，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。出現爆管及裂紋現象的管子位于爐膛內熱強度最高的部位。集箱內堆積泥渣、泥垢最厚處達90mm。泥渣占據集箱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內，工作條件極其惡劣，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保證水側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，受熱面水側的鍋水吸熱產生小氣泡，并向管子中心部位匯集，這樣在管壁水側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，使受壓元件不會因過熱而損壞。

這臺鍋爐爆管的主要原因是進入鍋爐的水沒進行任何處理，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，水循環受到阻礙，當水冷壁內水循環停滯或較慢時，管子水側產生的小氣泡便很快在管內聚集成大氣泡，這些聚集的大氣泡在管內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，其內部產生交變應力，這種交變應力周而復始，此處金屬產生熱疲勞而損壞，管子產生環向裂紋，圖2所示的裂口及多條細小裂紋就是周而復始發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，在內壓及高溫的作用下最終導致裂紋斷裂發生滲漏。由此可以得出結論，因水質不好造成水循環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，也可避免出現爆管事故的發生。

4 處理意見

（1）按《鍋爐安全技術監察規程》及有關標準要求更換有爆管和裂紋的水冷壁管。

（2）加強水質處理和管理工作，徹底清除鍋爐內的泥渣、水垢，按技術要求建立嚴格的排污制度，并落到實處。

（3）加強司爐人員、水處理人員的技術培訓，建立健全各項規章制度，以鍋爐事故的發生，確保人民生命和財產的安全。

作者簡介：呂素霞，伊春市特種設備檢驗研究所副所長。endprint