一臺燃重油工業(yè)鍋爐事故的淺析

【摘要】文章通過對一起燃重油工業(yè)鍋爐的漏水事故分析，認(rèn)為對于使用燃料為重油的工業(yè)鍋爐，爐膽內(nèi)結(jié)焦，爐膽內(nèi)衛(wèi)燃圈耐火混凝土的開裂脫落，燃燒器的移位、中心偏向等問題，在檢驗過程中要引起更大的注意和重視，并加以解決。

【關(guān)鍵詞】鍋爐；爐膽；裂紋；衛(wèi)燃圈；燃燒器；結(jié)焦

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及“十二五”節(jié)能減排、低碳發(fā)展的要求，高耗能、高污染、高排放的燃煤鍋爐正在逐步被淘汰，越來越多的燃油燃?xì)忮仩t被人們使用。工業(yè)燃油燃?xì)忮仩t與燃煤鍋爐不同，其特點是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、易于實現(xiàn)操作過程的自動化，對大氣的污染也比較輕，燃油燃?xì)忮仩t是燃煤鍋爐的理想替代品。[1]在燃油燃?xì)忮仩t的不斷發(fā)展和壯大中，也出現(xiàn)了不同于燃煤鍋爐的一些特殊事故。

一、事故發(fā)生的情況

區(qū)內(nèi)某企業(yè)一臺以重油為燃料的臥式內(nèi)燃蒸汽鍋爐，型號WNS6-1.0-YZ，額定蒸發(fā)量6.0t/h，額定壓力1.0Mpa。事發(fā)當(dāng)天司爐工發(fā)現(xiàn)突然鍋爐壓力降低，燃燒器熄火并且有蒸汽從燃燒器處噴出，隨即緊急停爐報告事故，經(jīng)現(xiàn)場事故檢驗，情況如下：燃燒器靠近爐膛的鐵質(zhì)外殼部分被燒毀，爐膽上方衛(wèi)燃圈的耐火混凝土完全脫落，爐膽火側(cè)在距離其前端300mm處過熱燒穿（見圖一），并在爐膽縱縫一側(cè)的熔合區(qū)產(chǎn)生一條縱向裂紋（具體位置見圖二），長度90mm，已貫穿至爐膽水側(cè)，導(dǎo)致鍋水泄漏至爐膽內(nèi)，發(fā)生鍋爐爐膽漏水事故。

二、事故原因分析

1.根據(jù)鍋爐的檔案資料以及內(nèi)外部檢驗報告，該臺鍋爐2002年3月制造，經(jīng)安裝驗收從2002年7月投入使用，未發(fā)現(xiàn)有水垢、腐蝕的情況，只有爐膽內(nèi)結(jié)焦、積灰以及衛(wèi)燃圈耐火混凝土開裂脫落的問題。同時事故發(fā)生后打開鍋筒人孔后進入檢查未發(fā)現(xiàn)鍋筒內(nèi)有水垢生成，推斷不是水垢引起的爐膽過熱產(chǎn)生的裂紋。

2.據(jù)司爐工反映鍋爐經(jīng)常停爐清除衛(wèi)燃圈耐火混凝土上的結(jié)焦產(chǎn)物，結(jié)焦是燃燒器噴嘴噴出的油粒子未與空氣充分混合燃燒，導(dǎo)致燃油在高溫下缺氧分解形成了固體焦粒即引起結(jié)焦，重油在這方面的問題尤為突出。[2]由于在衛(wèi)燃圈上的結(jié)焦產(chǎn)物附著力強，難以清除，經(jīng)常需要使用機械工具才能徹底清除，不可避免就把衛(wèi)燃圈的耐火混凝土破壞了，上部開裂甚至部分脫落，而且由于生產(chǎn)需要，沒有足夠的時間重新澆筑或修補衛(wèi)燃圈，使得耐火混凝土后伸出前管板的爐膽鋼板沒有得到有效的熱量阻隔，鋼板溫度持續(xù)升高；同時發(fā)現(xiàn)燃燒器上翹、噴嘴中心移位使得燃燒中心偏前，火焰高溫區(qū)集中在爐膽前方，由于衛(wèi)燃圈耐火混凝土部分已經(jīng)開裂脫落，進一步導(dǎo)致伸出前管板的爐膽鋼板嚴(yán)重過熱，此段鋼板為爐膽延伸直段，非受壓元件，主要起到燃燒器的承接及衛(wèi)燃圈澆筑耐火混凝土的模板作用，不與爐水接觸，無法得到有效冷卻，最終鋼板溫度繼續(xù)上升，達到鐵碳平衡圖的液相線時，鋼的晶粒邊界便開始熔化。因為，鋼在凝固過程中，非金屬夾雜的凝固點較低，被留在金屬晶粒之間最后凝固，當(dāng)溫度升高時，熔點低的夾雜先熔化。一旦晶粒邊界開始熔化，則鋼的結(jié)晶組織便遭到破壞，失去金屬應(yīng)具有的塑性和強度。[3]由于爐膽過熱燒穿熔化，使其附近的爐膽鋼板組織性能發(fā)生變化，其強度和韌性降低，而脆性提高，同時焊縫是應(yīng)力集中區(qū)，是整個鋼板最易發(fā)生缺陷的地方，所以縱縫熱影響區(qū)就產(chǎn)生了一條裂縫并沿著縱縫方向延伸至管板內(nèi)側(cè)，導(dǎo)致鍋爐爐水泄漏。

3.運營管理方面，企業(yè)一味的要求不能間斷生產(chǎn)和經(jīng)濟成本的考慮，對重油的燃燒過程中存在的問題（點火困難、燃燒過程中析碳、高污染排放、灰沉積、難調(diào)節(jié)、排煙溫度高）[4]沒有充分認(rèn)識，同時疏忽了鍋爐的維護保養(yǎng)，只是讓負(fù)責(zé)操作的司爐工進行機械清除，而不是讓專業(yè)修理維護的維保單位進行規(guī)范保養(yǎng)，對于這樣做導(dǎo)致的衛(wèi)燃圈耐火混凝土破壞產(chǎn)生的如此后果始料未及。

三、修理方法和工藝

（1）沿爐膽與管板外側(cè)焊縫處開割，整圈割斷后對焊縫進行打磨平整，確保探傷質(zhì)量。（2）經(jīng)超聲波探傷確定裂紋位置對裂紋打磨，保證裂紋終止，打磨前應(yīng)在裂紋末端鉆8的小孔以防止裂紋擴展延伸。（3）補焊后再進行超聲波探傷檢查，保證裂縫徹底消除，裂縫消除后做液壓試驗，確保修理質(zhì)量。（4）然后裝焊更換的直段爐膽，焊后進行環(huán)縫的超聲波探傷，合格后再次進行液壓試驗，保證修理部位安全可靠。（5）制作安裝燃燒室外面板及煙箱框架，按原結(jié)構(gòu)恢復(fù)，保證門蓋的嚴(yán)密。（6）最后進行燃燒室衛(wèi)燃圈耐火混凝土的整體重新澆筑，要求按原設(shè)計形狀制作模板，并在外圈與爐膽接觸處襯墊厚度為5mm的石棉布，防止熱脹損壞，爐膽四周應(yīng)焊抓釘，確保耐火混凝土穩(wěn)固。

四、預(yù)防事故措施

1.注重燃燒器的運行調(diào)整，保證重油的完全燃燒，同時必須加強它的維護，平時在鍋爐運行中要定期查看，注意觀察重油燃燒的火焰，發(fā)現(xiàn)燃燒惡化或出現(xiàn)結(jié)焦時應(yīng)及時熄火，避免焦塊過大，導(dǎo)致以后除焦困難，破壞耐火混凝土。通過合理調(diào)整燃燒器，強化其維護保養(yǎng)，才能保證燃燒器的正常使用，使鍋爐安全、長期、穩(wěn)定的運行。

2.由于這次事故對于廠方的正常生產(chǎn)影響較大，企業(yè)同時認(rèn)識到重油在燃燒中存在的問題，不僅結(jié)焦對鍋爐有可能產(chǎn)生像這樣的事故發(fā)生，同時灰份嚴(yán)重也是對燃料的浪費和環(huán)境的污染，還有清除爐膽內(nèi)的結(jié)焦和積灰也對企業(yè)的生產(chǎn)有一定的影響，于是企業(yè)決定更換更加高效清潔環(huán)保的燃料天然氣，雖然增加企業(yè)成本，但通過高效的管理以及一些節(jié)能措施來確保鍋爐高效運行。

3.加強內(nèi)部管理，要對鍋爐的燃燒狀況、水處理情況以及定期的維護保養(yǎng)等進行更嚴(yán)格、更專業(yè)的管理措施，同時鍋爐安全管理員要定期檢查，監(jiān)督司爐工規(guī)范操作以及保養(yǎng)維護到位，確保鍋爐安全，經(jīng)濟，高效的運行。

五、結(jié)論

通過以上分析，這起事故的主要原因是：1）燃燒器風(fēng)量不匹配使得重油無法完全燃燒，導(dǎo)致爐膽內(nèi)衛(wèi)燃圈附近結(jié)焦。2）清除結(jié)焦時破壞了衛(wèi)燃圈的耐火混凝土，使其開裂脫落，致使管板外側(cè)爐膽直接受火焰加熱，無法得到冷卻，最終導(dǎo)致鋼板熔化并在爐膽縱縫處產(chǎn)生裂紋。

對使用單位和檢驗人員的啟示：1）對于燃重油鍋爐，由于重油燃燒特性，結(jié)焦現(xiàn)象有時是不能避免的，所以對燃燒器的調(diào)整和維護尤為關(guān)鍵，同時清除結(jié)焦時的方法要得當(dāng)以及對衛(wèi)燃圈耐火混凝土的保護措施，一旦破壞了耐火混凝土，就必須修復(fù)或者重新澆筑，以避免類似事故的發(fā)生。2）隨著節(jié)能減排工作的不斷深入，更多的燃油燃?xì)忮仩t正在逐步替代燃煤鍋爐，而且燃油氣鍋爐的自動化程度相比燃煤鍋爐高得多，事故率也較低，操作人員和使用單位要重視一些小的問題，及時讓專業(yè)保養(yǎng)單位解決。3）不管是以重油還是輕質(zhì)柴油或者天然氣為燃料的鍋爐，對于爐膽內(nèi)衛(wèi)燃圈的開裂脫落，燃燒器的移位、中心偏向等問題，在鍋爐的定期檢驗過程中要引起檢驗人員更大的注意和重視，督促使用單位及時整改。

參考文獻

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[3]吳承建，陳國良，強文江.金屬材料學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009

[4]何宏舟，重油工業(yè)鍋爐燃燒中存在的問題和對策[J].節(jié)能，2001，（8）：5-9.