夏界如 江蘇省特檢院泰州分院靖江所

一起鍋爐爆管事故原因分析

夏界如 江蘇省特檢院泰州分院靖江所

1 事故基本情況

1.1 事故鍋爐的基本情況（見表1）

某公司新安裝了一臺SZS40-1.3/350-Y工業(yè)鍋爐。該鍋爐在2013年3月28日凌晨的調(diào)試過程中發(fā)生了鍋爐D型水管上部的過燒而引發(fā)的爆管事故。

表1 事故鍋爐的基本參數(shù)

圖1 爐膛正視圖

1.2 鍋爐的爐膛結(jié)構(gòu)型式所示，采用了全膜式水冷壁結(jié)構(gòu)方式。爐膛前墻膜式水冷壁上布置了水平燃燒器，爐膛出口處布置了水平式過熱器（采用與煙氣逆流布置)，而后是對流管束，煙氣為“之字型”橫向沖刷對流管束。最后經(jīng)過省煤器由煙囪排出。本鍋爐的燃燒特點是既可采用平衡通風方式，也可選用微正壓方式。

水冷系統(tǒng)由上下鍋筒間的對流管束、前膜式水冷壁、側(cè)膜式水冷壁、后膜式水冷壁等組成。前、后膜式水冷壁由φ60mm×4mm的管子組成，與上、下集箱焊接連接，集箱再與鍋筒焊接。側(cè)膜式水冷壁、中水冷壁（爐膛與對流管束的隔墻）也由φ60mm×4mm的管子組成，直接與鍋筒焊接連接。對流管束采用φ51mm×3mm管材，與鍋筒直接焊接連接。上下鍋筒之間是下降管區(qū)域，用澆注料絕熱，爐底和爐右側(cè)人孔片的水冷壁管排的12根水管也被澆注料絕熱。所有承壓管的管子材料均為20(GB3087)。

1.3 鍋爐調(diào)試情況

鍋爐發(fā)生爆管事故時鍋爐的給水系二級除鹽水，鍋爐水位在正常位置。鍋爐工作壓力約為1.30MPa，從小油槍轉(zhuǎn)換至大油槍送油燃燒僅僅只有5h的時間。大油槍投用時火區(qū)長度約4m多，過燒水管區(qū)域（含兩根爆管的水管）共16根過燒，其中人孔水冷壁管排片上兩根水管各發(fā)生了一個爆口的爆管(見圖2所示)。過燒區(qū)域在D型爐膛的人孔部位對應的上頂部12根水管及其前后相鄰水冷壁管排的各兩根水管，人孔中心距離爐前約4m。

圖2 爆破口情況

鍋爐形式為雙鍋筒縱置式D型結(jié)構(gòu)水管鍋爐見圖1

2 事故原因分析

2.1 人孔所在水冷壁管排的水動力不足

本鍋爐的水循環(huán)系統(tǒng)為自然循環(huán)系統(tǒng)，鍋爐的水冷壁管內(nèi)的水動力來自于系統(tǒng)中下降管的液體重度與水冷壁上升管的介質(zhì)重度差，由于人孔所在的水冷壁管排三側(cè)均被澆注料絕熱，水冷壁上升管內(nèi)的介質(zhì)被加熱汽化的絕對量不足，進而造成了水冷壁上升管段介質(zhì)的平均重度較大，致使該片水冷壁管排的水循環(huán)動力絕對不足，導致了該片管排的管內(nèi)爐水的流速較慢，管排上段冷卻效果很差，管排發(fā)生過燒而產(chǎn)生鋼材過熱，產(chǎn)生脫碳劣化是必然的結(jié)果。事實證明：該管排全部發(fā)生了漲粗（事故發(fā)生后過燒管屏的水管由φ60mm最大漲粗為由φ64mm）

2.2 爐膛火焰流角度不對

正常情況下，大油槍的噴射角度與爐膛軸向方向不是絕對平行的，存在一定的向下偏角，本鍋爐調(diào)試階段沒有調(diào)整大油槍的噴射角度，事實上造成了噴射方向與爐膛軸向平行。在火焰流剛度相對不足的因素作用下，使得人孔所在的水冷壁管排上部中心部位發(fā)生了過燒事故，進而產(chǎn)生了爐水管爆管的事故。

2.3 火焰流剛度相對不足

投用大油槍以后，二次風沒有及時跟隨調(diào)整，造成了火焰流的剛度相對不足，在人孔上部區(qū)域產(chǎn)生了火焰上翹的非理想結(jié)果。

3 經(jīng)驗與教訓

1）鍋爐設計本身在水循環(huán)動力設計時必須計算危險區(qū)域的水循環(huán)動力壓頭差，尤其在火焰擴散區(qū)域尤為重要。

2）鍋爐調(diào)試階段的調(diào)試工作應該設計、制造部門的設計理念，嚴格按照制造單位提供的使用說明書和調(diào)試規(guī)程進行及時調(diào)整。

2013－05－02）