淺議鍋爐爆炸事故及其預(yù)防措施

王 軍

青海華電大通發(fā)電有限公司，青海 西寧 810100

鍋爐廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活之中，涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，由于其具有較大的潛在危險(xiǎn)性，鍋爐的安全使用，關(guān)系到財(cái)產(chǎn)與人身安全，對(duì)企業(yè)和操作者而言都至關(guān)重要，其安全問(wèn)題歷來(lái)受到政府的重視和老百姓的關(guān)注。本文分析發(fā)生鍋爐爆炸的原因，針對(duì)性地了解預(yù)防措施，未雨綢繆，可以起到防患于未然的作用。

1 爆炸事故物理分析

1.1 鍋爐爆炸過(guò)程

鍋爐爆炸事故的發(fā)生過(guò)程是一個(gè)物理過(guò)程。鍋爐內(nèi)有一定壓力的飽和蒸汽和水，當(dāng)鍋筒和爐膽內(nèi)強(qiáng)度不足突然發(fā)生破裂時(shí)，飽和蒸汽和水從破裂口迅速?zèng)_出，并在瞬間迅速膨脹，同時(shí)，釋放出大量的熱能，物理上定義為絕熱膨脹做功的過(guò)程，大量的蒸汽和水由于速度快，汽水與空氣和地面相互作用，大部分能量轉(zhuǎn)化為巨大的沖擊波，使鍋爐朝反作用力的方向運(yùn)動(dòng)。例如立式鍋爐爆炸時(shí)，汽水向下噴射，從而推動(dòng)鍋爐向上騰空，直沖房頂；臥式鍋爐爆炸時(shí)，汽水向前或向后噴射，推動(dòng)鍋爐作平行飛動(dòng)。

爆炸時(shí)釋放的能量，用于拉斷同定鍋爐的地腳螺釘、撕裂鍋爐鋼板和其聯(lián)接的各種管道只是一小部分；大部分能量轉(zhuǎn)化為巨大的沖擊波來(lái)破壞周圍的物體（建筑或人群），造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

1.2 影響爆炸破壞力的因素

爆炸時(shí)所釋放的能量越大，破壞力就越大。熱力學(xué)定律分析得到，爆炸時(shí)鍋爐所釋放的能量除了與鍋爐的容積有關(guān)，還與爆炸前鍋爐鋼板的腐蝕程度、汽與水的比例及水處理工藝和內(nèi)部壓力有關(guān)。鍋爐容積越大，壓力越高，鍋爐水容積比例越大，爆炸釋放的能量越大，破壞力越強(qiáng)；在同容積、同壓力的條件下，熱水鍋爐比蒸汽鍋爐爆炸時(shí)的釋放的能量大，威力強(qiáng)。

2 爆炸原因分析

2.1 鍋爐常見(jiàn)爆炸部位

按鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)于立式鍋爐，因?yàn)樵阱仛ぜ盃t膽與下腳的連接處水垢容易聚集，導(dǎo)致該處為立式鍋爐最易腐蝕的部位，因此，在鍋殼及爐膽與下腳的連接處是立式鍋爐常見(jiàn)爆炸部位。

臥式鍋爐在運(yùn)行時(shí)，爐膛火焰直接燒鍋殼，其底部容易沉積過(guò)多的水渣，也容易結(jié)成較厚的水垢，因此，臥式鍋爐發(fā)生爆炸時(shí)其破口常見(jiàn)于底部。

2.2 產(chǎn)生破口的原因

鋼板（管）應(yīng)力和工作溫度都有極限值，鍋爐因操作調(diào)整不當(dāng)而長(zhǎng)期超溫超壓運(yùn)行，使用中鍋爐驟冷驟熱，或者負(fù)載波動(dòng)頻繁，鋼板（管）承受交變應(yīng)力，產(chǎn)生疲勞裂紋或形成起槽甚至開(kāi)裂；由于嚴(yán)重缺水或受熱面水垢太厚等原因，繼續(xù)加熱，容易導(dǎo)致鋼板（管）的工作溫度超過(guò)極限，鍋爐運(yùn)行壓力變大，當(dāng)鍋爐運(yùn)行壓力超過(guò)其所能承受的最高許可工作壓力時(shí)，鋼板（管）應(yīng)力必然超過(guò)其極限，如果此時(shí)，安全閥不能及時(shí)打開(kāi)，未能及時(shí)釋放出壓力容易導(dǎo)致鋼板（管）出現(xiàn)破口；另外，鋼板（管）內(nèi)外表面如果被腐蝕而減薄，會(huì)導(dǎo)致其強(qiáng)度顯著下降，導(dǎo)致鋼板（管）應(yīng)力的極限值減小，相同的壓力下，鍋爐不能承受額定壓力而出現(xiàn)破口。

2.3 水垢的危害

水垢包括水渣、泥垢、腐蝕產(chǎn)物等，工業(yè)鍋爐都是以原水和軟化水作為給水，當(dāng)爐水溫度升高時(shí)，其中的鹽類被濃縮，當(dāng)濃度超過(guò)該溫度下的溶解度時(shí)鹽難以溶解而沉積生成水垢，簡(jiǎn)單的說(shuō)水垢的形成過(guò)程是難溶類鹽的沉積過(guò)程。

鍋爐在使用過(guò)程中，水垢及水渣會(huì)造成各種形式的鋼鐵腐蝕。例如，溶解氧無(wú)論是在中性、堿性及酸性介質(zhì)中都會(huì)導(dǎo)致鋼鐵腐蝕，在其表面形成四氧化三鐵或氫氧化物等腐蝕物，這些腐蝕物比較疏松的。如果，水垢中還含有比鐵惰性更強(qiáng)的金屬元素（如：釕、鈷等），會(huì)發(fā)生置換反應(yīng)，加快腐蝕速度，嚴(yán)重情況可能產(chǎn)生腐蝕穿孔。

另外，水垢的導(dǎo)熱性很差，它的存在會(huì)導(dǎo)致受熱面積傳熱效果變差，排汽溫度升高，影響爐水的正常循環(huán)。

3 預(yù)防措施分析

3.1 重要附件的安全使用和檢驗(yàn)

鍋爐重要的安全附件是鍋爐安全無(wú)事故運(yùn)行的重要保證，例如安全閥的可靠程度將直接影響到鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。監(jiān)察部門(mén)應(yīng)嚴(yán)把監(jiān)察關(guān)，堅(jiān)決不允許裝有沒(méi)有經(jīng)過(guò)專職檢驗(yàn)單位檢驗(yàn)的安全附件的鍋爐運(yùn)行，以防造成事故；重要的安全附件的使用與檢驗(yàn)，檢驗(yàn)部門(mén)和使用單位應(yīng)對(duì)此高度重視，運(yùn)行檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)同期進(jìn)行，以保證安全附件檢驗(yàn)的完整性和可靠性，并建立與之相應(yīng)的規(guī)章制度和技術(shù)檔案。

3.2 正確操作，合理運(yùn)行

鍋爐在使用過(guò)程中，控制水位不低于在規(guī)定的水標(biāo)尺，保證鍋爐不缺水，杜絕干燒。定期校驗(yàn)和維修汽包水位報(bào)警裝置，發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立刻停止鍋爐運(yùn)行，向鍋爐加水。

由于驟然降低負(fù)荷，容易導(dǎo)致汽壓上升，正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)盡量保持鍋爐運(yùn)行負(fù)荷穩(wěn)定。

安全閥安全使用并檢驗(yàn)靈敏度的可靠性，防止安全閥打不開(kāi)，應(yīng)按操作規(guī)定在一定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行人工排放，并定期做自動(dòng)排汽實(shí)驗(yàn)，如發(fā)現(xiàn)安全閥無(wú)法正常起座或者回座，必須及時(shí)修復(fù)或更換，其他安全附件也應(yīng)定期檢驗(yàn)，如壓力表的定期檢驗(yàn)，確保壓力表指示的準(zhǔn)確性，發(fā)現(xiàn)不準(zhǔn)確時(shí)，必須及時(shí)給予調(diào)換。

3.3 及時(shí)防止和清洗水垢

鍋爐在運(yùn)行中只要定期排污，不易沉積水垢。為了防止沉積水垢，常用鈉離子交換水，經(jīng)納離子交換樹(shù)脂處理的水將水軟化，使其硬度能滿足工業(yè)鍋爐要求，不易沉積。

當(dāng)有水垢沉積時(shí)，水處理要求根據(jù)水垢的類型合理地處理。如果，水處理措施不當(dāng)或處理效果就差，就會(huì)帶來(lái)腐蝕速度加快、鍋爐腐蝕的情況也會(huì)變得更復(fù)雜，所帶來(lái)的隱患就很大。下面具幾種常見(jiàn)水垢的清除辦法：

主要成分為泥砂的水垢，往往是泥砂與水垢混雜一起，外表顏色接近當(dāng)?shù)啬嗌邦伾?，垢與金屬粘附比較牢固，與酸堿均不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這類水垢宜先用堿煮，再用酸洗；主要成分為硫酸鈣的硫酸鹽水垢，顏色呈黃白色，這種水垢堅(jiān)固密實(shí)，不溶于有機(jī)酸，在鹽酸中能緩慢溶解。這類水垢宜采用鹽酸進(jìn)行清洗；主要成分為鈣和鎂的碳酸鹽水垢，顏色為白色，可溶于酸特別是鹽酸，可用酸洗或煮堿等方法去除水垢；主要成分為硅酸化合物的硅酸鹽水垢，外表呈灰白色，不溶于有機(jī)酸。在熱鹽酸中能緩慢溶解，這類水垢僅用酸洗效果不佳，宜采用先堿煮后酸洗的連續(xù)去垢工藝；主要成分為鐵的氧化物的鐵銹垢，顏色比較復(fù)雜，外表呈磚紅色、咖啡色或黑色，內(nèi)部呈灰色，其干燥時(shí)，質(zhì)地比較堅(jiān)硬，可溶于較濃或較熱的鹽酸，這類水垢宜選用鹽酸作為去垢劑，利用加熱循環(huán)的酸洗工藝進(jìn)行清洗。