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1、概述
    某工程配套新建2臺(tái)產(chǎn)汽量為20 t/h、主蒸汽壓力為2. 45MPa的飽和蒸汽組裝燃煤鍋爐。于2004年6月建成并投入運(yùn)行。
    2004年12月27日上午8點(diǎn)30分，因B爐在試燒煤種期間熄火停爐，開(kāi)始A爐點(diǎn)火（熱啟動(dòng)）。根據(jù)當(dāng)班司爐介紹，約在9點(diǎn)30分汽壓超過(guò)2.0MPa，開(kāi)啟供汽閥并汽之后發(fā)現(xiàn)爐膛溫度持續(xù)偏高不下，約1 020℃，汽壓下降至1.4 MPa時(shí)，關(guān)閉并汽閥，減鼓風(fēng)。此時(shí)就地水位計(jì)一側(cè)失靈已多日（假水位），盤(pán)裝水位表失靈未投用，無(wú)顯示記錄，高、低水位報(bào)警裝置失靈也已解除多日，現(xiàn)場(chǎng)僅有一名操作工。10點(diǎn)15分左右，省煤器安全閥起跳，隨之鍋爐發(fā)生爆裂事故，緊急停爐。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)，鍋爐爆裂部位在上鍋筒后部對(duì)流管束給水入口附近，呈現(xiàn)長(zhǎng)約600 mm，寬10～80mm的裂口，裂口處鍋筒壁明顯減薄，裂口附近鍋筒局部呈凹陷狀，富通新能源銷(xiāo)售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
2、鍋筒出現(xiàn)爆裂事故的因素
    鍋筒發(fā)生爆裂的原因大致分為以下五種。
2.1超壓
    鍋筒安全閥失靈，汽壓超過(guò)額定壓力不能自動(dòng)起跳排汽降壓，鍋筒發(fā)生爆裂。因此，要求操作人員每隔一兩天進(jìn)行人工排汽一次，且定期要做自動(dòng)排汽試驗(yàn)，如發(fā)現(xiàn)安全閥動(dòng)作遲鈍或失靈，應(yīng)及時(shí)修復(fù)。同時(shí)壓力表要定期校驗(yàn)，保證其準(zhǔn)確。運(yùn)行中，應(yīng)防止鍋爐負(fù)荷急劇降低，避免汽壓突然升高。
2.2過(guò)熱
    造成過(guò)熱的主要原因是鍋爐嚴(yán)重缺水，此時(shí)如果向鍋筒大量注水，勢(shì)必造成鍋筒爆裂。因此在判斷鍋筒嚴(yán)重缺水時(shí)，切忌向鍋筒大量注入冷水。
2.3腐蝕
    鍋筒內(nèi)、外表面如果嚴(yán)重腐蝕減薄，則不能承受額定壓力，從而導(dǎo)致鍋筒爆裂。如果除氧器正常操作，運(yùn)行僅半年的鍋爐一般不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕減薄情況。
2.4裂紋
    運(yùn)行中使鍋爐驟冷驟熱，或負(fù)荷頻繁波動(dòng)，鋼材在經(jīng)常承受交變應(yīng)力的條件下會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋。鍋爐驟冷驟熱不僅會(huì)損害金屬材料，還會(huì)損壞爐墻，從現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察，爐墻局部已呈現(xiàn)不同程度的損壞。
    因此，鍋爐啟動(dòng)不能太快；停爐時(shí)要使鍋和爐同時(shí)協(xié)調(diào)降溫，即在停爐4~6 h要進(jìn)行一次串水，即排污和向鍋內(nèi)加水，降低鍋和爐的溫差。停爐4～6h內(nèi)應(yīng)緊閉爐門(mén)、看火孔和煙、風(fēng)道擋板，避免溫度下降過(guò)快。嚴(yán)禁鍋爐在不關(guān)閉并汽門(mén)的情況下熱備用，因?yàn)檫@樣鍋爐所有部分逐漸冷卻，而上鍋筒會(huì)因鄰爐蒸汽進(jìn)入溫度較高，造成鍋筒和爐管脹口的損壞。
2.5先天性缺陷
    鍋爐設(shè)計(jì)、計(jì)算錯(cuò)誤，材料使用不當(dāng)，制造質(zhì)量不合格。
3、鍋筒爆裂原因分析
    根據(jù)事故現(xiàn)象、位置和運(yùn)行過(guò)程分析，初步判斷為鍋筒嚴(yán)重缺水、過(guò)燒，鍋筒材料許用應(yīng)力降低，之后突然加水冷卻，材料許用應(yīng)力急劇變化，導(dǎo)致鍋筒爆裂。主要體現(xiàn)在爐溫持續(xù)升高而汽壓下降，鍋筒安全閥未動(dòng)作，省煤器安全閥起跳。
    據(jù)運(yùn)行人員反映，在12月23日曾經(jīng)發(fā)生一次鍋筒嚴(yán)重缺水、燒干鍋情況，由于發(fā)現(xiàn)及時(shí)，處理得當(dāng)，緊急停爐，事故未遂。因此，事故的根本原因是鍋筒嚴(yán)重缺水、過(guò)燒的結(jié)果。
    如果鍋筒長(zhǎng)時(shí)間嚴(yán)重缺水、干燒，即使不加水也會(huì)導(dǎo)致鍋筒爆裂。因?yàn)椴牧系脑S用應(yīng)力在高溫下降低，逐漸不再能承受1.4 MPa壓力的作用而破壞。
    上述判斷是根據(jù)事故過(guò)程和現(xiàn)象的分析得出的，正確的結(jié)論應(yīng)該通過(guò)科學(xué)的方法和手段作出。最簡(jiǎn)便、快捷的方法是做硬度實(shí)驗(yàn)，如果爆裂處材料硬度大大高于原始硬度，結(jié)論應(yīng)為鍋筒過(guò)燒后加水急冷的原因；如果爆裂處材料硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原始硬度，結(jié)論應(yīng)為鍋筒長(zhǎng)時(shí)間過(guò)燒，許用應(yīng)力降低爆裂。最終結(jié)論應(yīng)由鍋檢所或相應(yīng)權(quán)威部門(mén)作出。
    另一種實(shí)驗(yàn)方法是金相分析（這種方法費(fèi)用較高、時(shí)間較長(zhǎng)）。
4、避免鍋筒嚴(yán)重缺水的建議
    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察，爐內(nèi)大部分受熱面管子表面附著一層厚度約松動(dòng)的金屬氧化皮，這是運(yùn)行鍋爐罕見(jiàn)的現(xiàn)象，一般爐內(nèi)受熱面外表附著一些灰是正常的，由此可見(jiàn)該鍋爐經(jīng)常處在缺水情況下過(guò)燒運(yùn)行。為避免鍋筒嚴(yán)重缺水，建議如下。
    (1)監(jiān)視和控制鍋筒水位是司爐工的主要任務(wù)，正常情況下，水位計(jì)顯示的水位應(yīng)是微有波動(dòng)，如果毫無(wú)波動(dòng)，可能產(chǎn)生假水位。此時(shí)可以通過(guò)叫水法判斷，如果通過(guò)叫水仍不見(jiàn)水位，判斷為嚴(yán)重缺水，必須緊急停爐。因此，在準(zhǔn)確判斷后再進(jìn)行果斷處理是非常重要的。
    (2)定時(shí)沖洗水位計(jì)，每班兩次。沖洗步驟必須正確：
    ①開(kāi)啟放水閥；
    ②全關(guān)水閥用汽沖；
    ③全開(kāi)水閥，全關(guān)汽閥，用水沖；
    ④在水位計(jì)清晰后，全開(kāi)汽閥，關(guān)閉放水閥。
    (3)經(jīng)常進(jìn)行兩側(cè)直讀水位計(jì)（高位）和盤(pán)裝水位表的對(duì)比，如發(fā)現(xiàn)差異應(yīng)及時(shí)查明原因處理，必要時(shí)停爐檢查。
    (4)必須定期對(duì)水位計(jì)、水位表及高、低水位報(bào)警裝置進(jìn)行校驗(yàn)和維護(hù)。如果水位計(jì)、表故障失靈，鍋爐仍繼續(xù)運(yùn)行就好比閉上眼睛開(kāi)車(chē)，其后果可想而知。
    水位計(jì)經(jīng)常出現(xiàn)故障的情況是很少的。為什么現(xiàn)場(chǎng)鍋爐水位計(jì)會(huì)經(jīng)常發(fā)生故障？最大的可能是鍋爐經(jīng)常在驟冷驟熱，或負(fù)荷頻繁波動(dòng)條件下工作，材料在經(jīng)常承受較大溫度梯度下的應(yīng)力交變，非常容易產(chǎn)生疲勞破壞。
    另一個(gè)可能是水位計(jì)堵塞，冷熱不均造成的。
    (5)正確控制排污。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水位計(jì)和導(dǎo)壓管經(jīng)常堵塞的情況和爐內(nèi)水的表觀(guān)顏色，充分證明是由于連續(xù)排污在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不運(yùn)行的結(jié)果。
    鍋筒長(zhǎng)期不進(jìn)行連續(xù)排污還會(huì)使蒸汽、爐水的含鹽量和懸浮物不斷增高，最終導(dǎo)致汽水共騰和假水位。因此連續(xù)排污是保證鍋爐安全運(yùn)行的重要手段之一，這種規(guī)模的鍋爐不進(jìn)行連續(xù)排污是絕無(wú)僅有的。
    定期排污頻率為每班一次，每個(gè)排污點(diǎn)排污時(shí)間不得超過(guò)30 s。因?yàn)榕盼蹠r(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)破壞水循環(huán)，導(dǎo)致局部受熱面缺水、過(guò)熱、爆管。
    每次排污必須將所有排污點(diǎn)（共10個(gè)）依次進(jìn)行全排，如果只排部分，會(huì)造成局部堵塞，破壞水循環(huán)，發(fā)生局部過(guò)熱、爆管。
    排污時(shí)操作人員不得離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)，且必須同時(shí)有人密切監(jiān)視鍋筒水位的變化。徘污后應(yīng)檢查排污閥是否關(guān)嚴(yán)。
5、結(jié)論
    根據(jù)上述分析，概括起來(lái)是：鍋筒長(zhǎng)期不進(jìn)行連續(xù)排污，爐水和蒸汽含鹽量及懸浮物逐漸增高，致使水位計(jì)、導(dǎo)壓管經(jīng)常堵塞、失靈以及汽水共騰造成假水位，加之運(yùn)行操作人員的判斷和處理錯(cuò)誤，最終導(dǎo)致鍋筒過(guò)燒而爆裂。