一起立式锅炉炉胆失稳事故研究和思索

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1、一起立式锅炉炉胆失稳事故研究和思索　　摘要：文章分析了一台立式锅炉炉胆失稳事故产生的原因，并提出了相应的预防措施。关键词：立式锅炉；炉胆失稳；原因分析；事故预防中图分类号：TK229文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）18-0150-02立式锅炉广泛应用于各类小型用汽企业，如浴室、饭店、服装厂等，该类锅炉具有结构简单、操作维修方便、占地面积小、基建投资少等优点。但由于该类锅炉是整体焊接，刚性大、泄压释放点少、水容积小，进水快，缺水也快，炉胆直接受到高温辐射且承受外压，很容易失稳。还有此类锅炉一般自动化程度低，

2、司炉工文化程度低，企业管理水平低，以致锅炉事故频发，以下就近期的一起立式锅炉炉胆失稳事故来进行深度分析，提出相应预防类似事故的措施。1事故概况及原因分析6该锅炉炉胆顶完全塌陷，前方正视下塌最深部分达300mm，下塌炉胆外露部分表面有致密的朱红色氧化铁。高温火焰区有烟灰和氧化皮剥落。对炉胆下塌处金属进行金相分析表明：金属晶粒为6～7级，珠光体晶粒度有球化现象，金属过热温度为再结晶温度535℃以上，说明该锅炉在运行过程中金属经受较长时间过热，金属在过热状态下强度骤降，塑性升高。由于炉胆承受外压产生的应力超过了材料的屈服限，使炉胆压

3、溃凹陷。具体事故经过及原因如下：司炉工违规操作，锅炉给水采用降压注水方式，司炉工采用注水后关闭主汽阀门烧炉升压（实行所谓“一锅一锅的烧”）。该锅炉给水管路上的止回阀失效已久，当锅炉水位低时司炉工一般打开给水管路上截止阀后启给水泵供水，但该事故发生时，锅炉已严重缺水司炉工试图打开给水泵供水时，此时炉内压力已高过给水泵压头，启泵不起，使得炉内饱和汽水混合物倒灌至给水箱，司炉工观察水位计无显示，以为炉内已注满水，在水位情况不明时没有进行“叫水”操作，但此时炉内已经严重缺水，司炉工又添煤猛烧，直至安全阀起跳、给水箱里大量蒸汽喷出后，司

4、炉工才意识到问题的严重性，但此时锅炉损坏事故已经酿成。2事故分析推断反验证2.1对炉胆进行强度和稳定性校核计算如下炉胆材料为20g，炉胆厚度8mm，计算长度L=1200mm，Dp=640mm，（数据来源于出厂检验数据）n2=3.9稳定安全系数，按照文献[2]选取。6炉胆稳定性公式（式1，按文献[2]）表明在炉胆结构尺寸一定的情况下，最高允许工作压力正比于炉胆材料的弹性模量E，由于弹性模量E反比与炉胆温度，因此炉胆温度越高，炉胆的最高允许工作压力越低。即在同样的应力水平下，炉胆温度越高，炉胆越容易产生稳定性失效。在锅炉水循环正常

5、，炉胆得到可靠冷却的工况下，可取tbj=250℃，相应Et=1.74×105MPa，则炉胆最高允许工作压力。但当炉胆缺水干烧时，炉胆壁温可达500℃以上，取金相报告提供的温度525℃，查得相应金属的弹性模量Et=75×103MPa故此时炉胆最高允许工作压力[P]=0.222MPa。由于当时安全阀起跳，安全阀的整定压力为0.41MPa，远远大于当时炉胆的最高允许工作压力[P]=0.222MPa，故由计算结果可以断定，该锅炉炉胆在535℃壁温的情况下，承受远大于当时炉胆的最高允许外压而导致炉胆失稳炉胆顶塌陷。2.2计算炉胆失稳时锅

6、炉内的总能量锅炉内部的总能量来自两方面：一是锅筒内的高压蒸汽膨胀。由于锅炉爆炸是在极短的时间内发生的，高压蒸汽来不及与外界热交换，释放的能量可视为绝热膨胀所作的功。二是饱和水迅速汽化、继续膨胀所作的功。由于安全阀压力排放使液面压力瞬间释放下降为大气压，原工作压力下的饱和水此时变得极不稳定，变成在大气压下难以存在的“过饱和水”，大部分即瞬时汽化，体积骤然膨胀许多倍，在炉内空间形成巨大的能量。E=ES+EW=VSCS+VWCW式中：6E——总释放能量ES——爆炸能量蒸汽EW——饱和水爆炸能量VS——蒸汽体积VW——饱和水体积CS—

7、—蒸汽爆炸能量系数CW——饱和水爆炸能量系数经查表可知压缩水蒸气的爆炸能量系数CS=3.25×104kj/m3饱和水能量系数为：CW=8.31×102kj/m3该锅炉爆炸总释放能量为：E=3.25×104×1+8.31×102×1≈3.3×104（kJ）小小炉内蕴藏的能量惊人！3事故预防措施3.1从直接原因提出相应对策（运行方面）多数事故的发生，都是由于司炉人员责任心不强，技术生疏或忙乱处置所致，因此司炉人员应该严格执行操作规程，尤其对水位变化和锅炉压力进行严格监视，以防锅炉缺水超压。3.1.1水位表至少每班冲洗一次，以防止水

8、位表汽水连管的堵塞，形成虚假水位。3.1.26定期做安全阀手动或自动排气试验，以防止安全阀芯锈死、与阀体粘连。3.1.3加强锅炉水质处理工作。尽量减少锅炉结垢引发的受热面鼓包或垢下腐蚀。3.1.4定期检验，避免锅炉主要承压部件带缺陷运行。3.2从锅炉监管的7个环节提出对策（锅