锅炉爆管脱水事故的分析

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1、锅炉爆管脱水事故的分析上海锅炉压力容器检验所朱传标80年代初，上海杨浦煤气厂一台SGS-30/13—I型燃油水管锅炉，突然发生爆管，三小时内锅内水全部漏光，造成脱水事故，被迫紧急停炉，并将事故情况及时地报告了有关部门。我们在对该锅炉进行检查时发现，爆管前，蒸汽压力为6.8kgf/cm2,(0.66MPa)额定压力为13kgf/cm2,(1.28MPa)，蒸发量约17T/h，额定蒸发量为30T/h，水冷壁管径Ø=42×2.5mm，爆管位置，在炉膛左侧第三根水冷壁管，高度从炉底向上800mm处，爆破

2、口表面鼓疱，裂口周围有明显的高温过热现象，管内结有<0.5mm厚的水垢，在该侧下集箱顶端有部分堆积的泥垢。查阅有关技术资料，该锅炉系上海锅炉厂1970年12月的产品，1977年10月开始投入使用，并记载了1979年4月25日在炉膛内前墙，从炉底向上800mm处第五根水冷壁管，已发生过一次爆管事故，情况与这次爆管基本相同。根据锅炉左侧水冷壁系统示意图和检查情况分析，如果是操作错误引起的缺水，那么最初破坏的不该是800mm处第三根水冷壁管，而是该侧上部的水冷壁管或汽包与管子胀接处。因此，我们首先排除

3、了由于操作错误所引起缺水造成侧水冷壁管过热爆管的可能。从爆管的实样、位置和鼓疱裂口处的壁厚减薄，以及外表面粗糙与内表面有部分热疲劳裂纹等特征来看，对这第三要水管的爆破，只可能是因长期超温过热所致。是什么原因引起该处水管长期超温过热的呢？从现状看，由于设计不合理或较薄水垢所造成超温过热是不可能的。我们认为，只有当锅炉经常牌低负荷运行，使该部位的水循环不好或停滞，才可能造成该部位长期超温过热。对锅炉自然水循环的强弱，主要是取决于其循环回路的有效压头S有效的大小。如S有效大，它就能够克服下降管较大的循

4、环阻力，其水循环就可靠，而有效压头S有效的大小与该循环回路的运动压头P运动和上升管总阻力△P上升有关。即：S有效=P运动—△P上升kgf/m2而P运动=h(r水—r混)kgf/m2其中：h—上升管开始汽化点到上锅筒汽水分界面的垂直距离（m）r水—饱和水的重度（kgf/m3）r混—汽水混和物的重度（kgf/m3）可见如果要保证S有效足够大，就必须要保证h与(r水—r混)较大和△P上升较小。而该锅炉爆管部分的水循环情况如何呢？我们特对此进行水动力和停滞与倒流的校核计算，其结果见表。表一：左侧水冷壁

5、管结构与不循环特性表项目侧水冷壁规格mm根数根截面积m2截面比%给水量kg/s有效压力kgf/m2速度m/s蒸发量Kg/s压力kgf/cm2引出管Ф80×460.031472015500.340.819上升管Ф42×2.5610.066546400.920.819下降管Ф83×460.02741表二：左侧水冷壁角偶处停滞与倒流校核汇总表项目侧水冷壁角偶处偏差管平均流速W。”最差流速W”总压头kgf/m2有效压头kgf/m2比值标准结论停滞101.20.1183315501.181.2不合格倒流1

6、01.20.4446524601.601.2合格从该水循环系统计算校核的汇总表中，不难看出，此锅炉的水冷壁管是直接置于高温炉膛内，它们在额定负荷下都应起上升管的作用，但在低负荷下，由于炉膛内的火焰充满度不够，位于炉膛角偶处的水管，因受热小于其中部的水管，水在管中的相对吸热也远不如中部水管强烈，所以角偶处水管的(r水—r混)较中部的水管水得多，以致它的S有效相对就很小，易造成“抢水”现象。另一方面，该锅炉采用小直径管子，这就使这部分的水阻力较大，特别在低负荷运行下更加造成角偶处的水循环困难。再者由

7、于左侧水冷壁下集箱端部有堆结的泥垢存在，易使集箱内的水份配不匀，造成流速偏差。加之由于在操作时火焰中心向后推移，回避左侧水冷壁管内水循环流速下降或停滞。为此就不可避免地导致了左侧水冷壁管在前800mm的角偶处，因水循环不良而再次引起过热爆管。至于爆管的部位为什么不在其以上呢？这是因为在水位热交变应力以上有大量的水汽混合物，它对管子的热应力不如爆管部位高，不易造成在其以上部分的爆管。而为什么又不在其以下呢？这是因为该部位以下的水还没有充分汽化，其管壁温度较低。至于右侧水管的相同部位为什么没有爆管的

8、原因，主要是燃油的燃烧中心偏于左侧水冷壁管，这样它的热偏差相对地就小于左侧，不易首先发生爆管。综上所述，对SGS—30/13—I型锅炉爆管脱水事故的原因，我们认为是由于经常处于低负荷或超低负荷的不经济工况下运行，使该锅炉左侧水冷壁角偶处的水管，水循环微弱或停滞，而引起过热爆管。事故的原因找到了，技术处理也就是容易解决了，根据以上分析，我们的处理方法：1、将左右两侧水冷壁前角偶处各割除4根水管（共8根），采取封管闷死措施。2、尽可能使锅炉运行工况不低于70%的负荷，同时应提高操作燃油锅炉的技能。3