淺析燃氣工業鍋爐的安全使用管理

韓方東，王傳玉，王偉國，宮 杰，陳 冰

(1.濱州市特種設備檢驗研究所，山東 濱州 256600；2.濱州市廚具產品質量檢驗中心，山東 濱州 256600)

近年來，燃煤工業鍋爐已逐步被燃油燃氣鍋爐所替代，其中燃氣鍋爐占大多數。氣體燃料，尤其是天然氣燃料干凈，排放污染相對少，氣源相對能夠充足供給，自動化程度高，司爐工勞動量小，熱效率高，正常都在92%以上。但是在看到燃氣鍋爐諸多優點的同時，也應提高其在安全方面的警惕性。事實上，相較于普通的層燃方式的燃煤工業鍋爐，燃氣鍋爐因其結構特點，有著更多的安全隱患。2017年1月12日，某企業一臺臥式內燃鍋爐在調試點火時發生爐膛燃爆事故，造成2人死亡，7人受傷。2018年1月10日，某公司鍋爐房發生火災，造成6人死亡、1人受傷，直接經濟損失約480萬元。

1 存在問題

實際使用階段發現，燃氣鍋爐存在諸多安全隱患，其中區別于其他燃料和燃燒方式的特定危險源尤其需要注意。關于燃氣工業鍋爐存在的危險源有以下幾個方面。

1.1 制造、安裝遺留缺陷

鍋爐的制造、安裝以及修理改造等過程中，每一步、每一環節都有著嚴格的質量控制，從體系文件到工藝流程到產品質量均有嚴格要求，可以生產出高質量的產品，但是也應該認識到個別鍋爐制造單位依然存在以下幾種問題：①個別單位追求短期利益，生產的產品質量及控制相對薄弱，技術與研究投入少，因此在設計、產品研發、產品改進等環節會出現細節上不過關等情況。②在制造、安裝過程中，所使用的材料因管理混亂導致用錯，或者某一個管件、管段出廠就有缺陷，不能達到標準要求，又或者使用不符合設計要求的材料代替。③在制造、安裝過程中，焊接人員憑經驗作業，沒有嚴格按作業指導書要求施工，或者即使在作業指導書的控制下，也可能因環境、個人狀態、焊工之間技術的偏差等因素，最終導致會在個別焊口留下焊接缺陷。

將這些可能出現的問題歸結為設備生產環節可能出現并遺留的缺陷，從而為后續的實際應用中留下安全隱患。

1.2 超負荷、超設計參數運行

1.2.1 鍋爐超負荷運行

鍋爐的蒸發量有額定蒸發量和最大連續蒸發量兩種，當鍋爐負荷高于最大連續蒸發量時,稱超出力運行或超負荷運行。使用單位為了滿足生產的需要，會出現鍋爐超負荷運行的情況發生。超負荷一般有以下對鍋爐的危害性：①鍋爐負荷增加，爐膛溫度升高，局部受熱面壁溫升高，如果換熱不及時，將導致鍋爐管板等部件變形或者因熱疲勞等造成泄漏等影響。②為提高鍋爐負荷，大量的空氣和燃料進入爐膛，會造成排煙溫度升高等現象，影響鍋爐的能效。③由于鍋爐蒸發量增大，如果不及時排污，鍋爐的結垢速度會加快。

1.2.2 鍋爐超溫運行

蒸汽鍋爐超溫運行會引起受熱面壁溫超過允許值，從而導致管子材質劣化；熱水鍋爐超過額定溫度會導致汽化；有機熱載體鍋爐超溫運行會加速有機熱載體的老化、變質。另外，如果是鍋爐部件局部超溫，會導致部件局部過熱。

1.2.3 鍋爐超壓運行

當鍋爐的產汽壓力超過設計額定壓力時，就稱之為超壓運行，其危害性主要有：①設備可能會發生變形，當超壓嚴重時，可能發生爆管、甚至爆炸危險；②管道焊口，可能會產生裂紋，從而發生泄漏。鍋爐超壓的原因大概以下幾種情況：①為得到更高的溫度、更高的負荷，人為的提高運行壓力至超過額定壓力；②壓力表及接管等損壞，三通閥門誤關；③作業人員操作失誤。

總之，不管鍋爐超壓、超溫、還是超負荷都會對鍋爐產生不利的影響。首先是安全問題，鍋爐超負荷運行勢必會使得蒸汽系統超負荷運行；其次是設備和系統的使用壽命問題，即使超負荷運行控制的很小心，短時間設備有可能可以正常運轉，但設備的壽命很可能會有較大幅度的縮短。

1.3 安全保護裝置失靈

1.3.1 安全閥不按要求起跳排放

安全閥的作用就是達到設定壓力值后應起跳排放，從而達到泄壓的作用，延緩或阻止鍋爐超壓。如果出現閥芯與閥瓣粘連、安全閥整定壓力高于規定值等情況，則可能導致鍋爐超壓，從而引起鍋爐損傷或事故發生。

1.3.2 壓力表示值不正確、超壓報警及聯鎖裝置損壞

①壓力表損壞，無法正常顯示鍋爐壓力；②壓力表選型與實際使用狀態嚴重不匹配；③壓力表與接管或與鍋爐間閥門誤關；④超壓報警及聯鎖設置不正確或裝置損壞。以上幾種情況均可能導致鍋爐超壓，從而引起鍋爐損傷或事故發生。

1.3.3 高、低液位報警及聯鎖失靈

導致高、低液位報警及聯鎖失靈的原因大概以下幾種：①連通管堵塞；②閥門誤關；③連接元件、線路老化。這幾種情況均可能導致無法觀察到真實的鍋爐液位或者高、低液位報警及聯鎖失靈。無論是缺水還是滿水均在鍋爐運行中是非常危險的狀況，都是在鍋爐運行中所不希望發生的狀況。

1.3.4 爐膛安全保護裝置失靈

《鍋爐安全技術監察規程》規定：“室燃鍋爐應裝設控制和聯鎖保護裝置：①點火程序控制裝置；②熄火保護裝置；③全部引風機斷電時，自動切斷全部送風和燃料供應的聯鎖裝置；④全部送風機斷電時，自動切斷全部燃料供應的聯鎖裝置；⑤燃氣、燃油壓力低于規定值時，自動切斷燃氣燃油供應的聯鎖裝置[1]。”如果上述裝置不起作用或者失靈，就有可能發生爐膛燃爆的危險事故發生。

1.4 使用過程產生不可逆缺陷

1.4.1 腐蝕

工業鍋爐因各種原因導致承壓部件各種形式的腐蝕是不可避免的，并且腐蝕是不可逆的缺陷，只會隨著時間的延長越來越嚴重。

1.4.2 變形

燃氣鍋爐在使用中發現煙管、前后管板等部位有可能會發生變形。變形也是不可逆的缺陷，變形不僅僅導致該部件的損壞，同時會因為拉扯，在焊縫等部位發生泄漏。

1.4.3 裂紋及泄漏

鍋爐使用過程中，因壓力、溫度、應力、循環載荷等原因，會產生裂紋并不斷長大，直至泄漏或者爆炸事故。

1.5 對閥門、安全保護裝置操作失誤

這里只說對閥門的誤開、誤關，對安全保護裝置的設置操作錯誤，對安全控制按鈕等操作失誤，從而帶來鍋爐運行的危險。

1.6 燃氣泄漏

對于燃氣鍋爐的泄漏，分以下幾種情況討論：①室外埋地燃氣管線泄漏；②室內燃氣管線泄漏；③鍋爐本體泄漏；④燃燒器泄漏；⑤控制、調節、測量等零部件及其連接部位泄漏。燃氣泄漏的后果就是爆炸或者火災。

1.7 爐膛燃爆

爐膛燃爆有以下幾種原因：①點火不當。在點火時，如啟動操作不當，出現熄火而又未及時切斷氣源、配氣管，未進行可燃氣體吹掃或吹掃不徹底、打開閥門時噴嘴也點不著火或者被吹滅，或其他可能使爐膛中存積大量高濃度可燃氣體并處于爆炸極限范圍內的情況，則再次點火時引燃這些可燃氣體，引起爆炸。②火焰不穩定而熄滅。如果燃氣燃燒器鼓風出力過大，火焰就會脫開燃燒器，發生脫火現象;相反出力過小，火焰就會縮回燃燒器內，發生回火現象，使鍋爐運行中火焰不穩定而熄滅，由于爐膛呈熾熱狀態，達到或超過可燃氣體與空氣混合物的著火溫度，當繼續進入可燃氣體時，就有可能立即發生爆炸。③設備不完善。因為閥門漏氣，設備不完善，比如沒有點火熄火保護裝置和火焰檢測裝置，也可能導致可燃氣體充滿燃燒室，點火時發生爆炸。④操作失誤。在鍋爐運行時，不按照規章制度操作，值班、檢修不按規定進行。

1.8 火 災

火災的原因有兩種，一種是外部火源導致，主要有以下幾個方面：①燃氣泄漏；②維修時違規作業，不能嚴格執行動火作業要求；③作業人員或者其他人員在鍋爐房及附近抽煙；④靜電；⑤打電話等等。另一個就是爐膛燃爆導致。

2 對 策

2.1 嚴格把控生產環節

2.1.1 注重質保體系的建立與實施

完善的質保體系是嚴格、標準生產行為的前提，建立完整、完善、嚴格的質保體系，并在生產過程中良好實施，保障生產環節每一個過程均按標準、按要求進行，這樣才能形成標準化流程，生產出高質量設備。

2.1.2 注重使用材料的控制

生產鍋爐所使用的承壓部件須結合設計參數，符合相應標準要求，因此生產中應注重對材料的控制應做到以下幾點：①加強對材料的進廠(場)驗收，對材料的質量證明，標記標號，材質分析等均應按要求進行。②加強對材料庫的管理，嚴格材料入庫、出庫管理，并做好記錄。③加強對焊材的管理，除了做好焊材的發放和回收，還應做好焊材的保存，焊材的烘干等。

2.1.3 注重焊接控制

(1)嚴格焊接行為嚴格按作業指導書進行，強化焊接作業人員的素質。

(2)強化焊后外觀檢查及無損檢測等工作。

2.2 避免超負荷、超設計參數運行

嚴格按鍋爐設計參數運行，控制好鍋爐的負荷，控制好鍋爐的運行參數，防止加快鍋爐損傷速度，防止事故發生。

2.3 按要求配備持證人員

《中華人民共和國特種設備安全法》明確要求：“特種設備生產、經營、使用單位應當按照國家有關規定配備特種設備安全管理人員、檢測人員和作業人員，并對其進行必要的安全教育和技能培訓。”[2]各使用單位，除了應配備持證的管理人員、作業人員，還應對其定期進行安全教育和技能培訓。各持證人員不能相互代替，應按自己所持證書作業項目各司其職。

2.4 充分重視水處理設備的運行和水化驗工作

鍋爐水處理系統應當根據鍋爐類型、參數、水汽質量要求進行設計，滿足鍋爐供水和水質調節的需要，工業鍋爐水處理工作應當符合《鍋爐水(介)質處理監督管理規則》。工業鍋爐水質要求應當符合《工業鍋爐水質》。有機熱載體應當符合《有機熱載體》 《有機熱載體安全技術條件》等。

鍋爐介質化驗工作對于鍋爐的運行至關重要，鍋爐介質是鍋爐內流動的“血脈”，介質的品質的好壞，直接影響著鍋爐的安全運行。化驗人員不僅要定期按要求進行化驗，留有化驗記錄，更好根據化驗結果反映出水處理設備的運行情況，進而反饋鍋爐的運行情況。

2.5 預防燃氣泄漏

(1)保障鍋爐房內良好通風，避免可燃氣體在有限空間聚集。

(2)安裝可燃氣體報警器。

(3)采取有效的防靜電防爆措施。

(4)嚴格動火規定，在鍋爐房附近施工，要嚴格動火規定，在確保安全的情況下方可動火。

(5)定期人工檢測。

(6)保障鍋爐平穩運行。

2.6 注重對鍋爐的定期維護保養和定期調試

鍋爐運行一定時間后，應定期停爐進行維護保養。檢查燃燒器及煙風系統有無泄漏，檢查汽水空間有無結垢、有無泄漏，檢查承壓部件有無變形、材質劣化等，檢查各輔機附件是否良好。

2.7 制定應急預案并定期演練

使用單位應根據鍋爐上述各種危險源，制定相應的應急預案，并定期演練，評價各崗位相關人員對危險源的認知和緊急情況的處理的情況。

3 結 語

綜上所述，燃氣鍋爐有著諸多的可能引起事故的危險源，它既有著作為承壓設備自身的安全隱患，又有著燃氣相關的安全隱患，因此需要使用者更加重視其安全使用，應有針對性地做好以下幾點：①從設備自身的質量保證，從燃氣的角度做好保障；②完善安全管理、規章制度；③提高管理和作業人員的素質和安全素養；④重視預防和預案。

保障每一臺鍋爐安全運行，保障安全生產是每一個從業者的本質追求，因此，在對燃氣鍋爐的使用時刻保持警惕、處處做好工作的同時，應從根本上減少和避免事故的發生。