一起常壓熱水鍋爐爆炸事故

周旦樂(lè)+周俊

2013年1月19日15時(shí)30分左右，某鍋爐制造廠內(nèi)一臺(tái)用來(lái)加熱清洗水槽的常壓熱水鍋爐發(fā)生爆炸，此次爆炸造成設(shè)備損毀及廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)損失。發(fā)生事故的常壓熱水鍋爐為立式鍋殼式鍋爐，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)找到的銘牌，鍋爐型號(hào)為CWNS10-95-60-Y（Q），額定壓力為0 MPa，容水量600 L，制造日期為2012年3月，無(wú)產(chǎn)品編號(hào)。

在開展事故調(diào)查時(shí)，制造廠提供了產(chǎn)品質(zhì)量證明書一份、使用說(shuō)明書一份、圖紙一張、制造用板材質(zhì)量證明書兩份。根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量證明書，鍋爐型號(hào)為CWNS-90-60-Y（Q） ，產(chǎn)品編號(hào)為052，出廠日期為2012年3月21日，額定熱功率為0.55 MW，額定出水溫度為90 ℃，額定進(jìn)水溫度為20 ℃，受熱面積為6.5 m2。根據(jù)圖紙及材料質(zhì)量證明書（鍋爐各接管及功能見圖1），鍋筒材料為Q235B，壁厚為2.75 mm。詢問(wèn)制造廠負(fù)責(zé)人得知，鍋爐焊接完成后，在筒體上開口進(jìn)行整體熱鍍鋅。

根據(jù)實(shí)物，依據(jù)JB/T7985-2002《小型鍋爐與常壓熱水鍋爐技術(shù)條件》，鍋爐的型號(hào)代號(hào)應(yīng)為CLHS。而銘牌與資料中鍋爐的型號(hào)代號(hào)全為CWNS，不正確;銘牌上熱功率為10萬(wàn)kcal/h，而資料上為0.55 MW（約47萬(wàn)kcal/h），不一致;資料中鍋爐額定出水溫度、進(jìn)水溫度跟鍋爐型號(hào)也不符合。此外，鍋爐出廠時(shí)，未按規(guī)定提供管路系統(tǒng)圖，使用說(shuō)明書中所敘述的鍋爐為帶橫水管的鍋爐，與實(shí)物不一致。

根據(jù)筆錄及詢問(wèn)，鍋爐于2012年5月由該鍋爐制造廠進(jìn)行安裝。安裝時(shí)，鍋爐左右兩側(cè)設(shè)計(jì)的出水口被封堵，出水從設(shè)計(jì)的排氣口直接接出，根據(jù)制造廠提供照片，出水管上無(wú)閥門。1#水槽用于輪轂清洗，水槽與鍋爐進(jìn)水口之間的管路上裝有循環(huán)泵，燃燒根據(jù)1#水槽的溫度進(jìn)行自動(dòng)控制，鍋爐頂部裝有直讀式溫度表（最大刻度120 ℃）。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)殘存物件及詢問(wèn)，鍋爐使用利雅路FS10（10萬(wàn)kcal/h）燃燒器。按照設(shè)計(jì)，鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，為非滿水位運(yùn)行，水位表中應(yīng)能看到水位，而根據(jù)安裝系統(tǒng)，鍋爐實(shí)際使用中，應(yīng)為滿水位運(yùn)行狀態(tài)。

根據(jù)監(jiān)控視頻和筆錄，2013年1月14日，由于用熱要求的變化，使用單位對(duì)鍋爐出水管路進(jìn)行了改裝，增加一條出水管路用于2#水槽的加熱，并且在兩條管路上均加裝了閥門，控制系統(tǒng)等未有改動(dòng)，圖2所示為改裝后的鍋爐系統(tǒng)，其中右側(cè)為安裝完成的鍋爐系統(tǒng)，左側(cè)紅色標(biāo)注為系統(tǒng)改裝部分。2#水槽也用于清洗輪轂。

事故現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

事故調(diào)查時(shí)，事故現(xiàn)場(chǎng)已部分清理，部分部件已遭移動(dòng)。事故現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，爆炸后鍋爐本體分成三個(gè)部件。

部件A（圖3）為鍋爐筒體，飛離原位置18 m左右。筒體變形很大，失去原有幾何形狀，水側(cè)輕微結(jié)垢。

部件B（圖4）由底座、爐膽、煙管和集煙室等組成，落在筒體旁邊位置，整體變形不大，表面有輕微水垢。從部件B上可以看到，部分煙管與集煙室間出現(xiàn)較大間隙，清洗口與鍋筒連接的角焊縫、鍋筒與底板連接角焊縫、沖天管與封頭的角焊縫幾乎全部被撕裂，沖天管與集煙室連接角焊縫、沖天管拼接焊縫上出現(xiàn)裂紋，沖天管與封頭焊接處局部被撕裂。

部件C（圖5）為封頭，掉落于鍋爐原位置右側(cè)2 m左右的坑中，封頭已對(duì)折，靠近煙囪處局部被撕裂。

對(duì)部件A、B、C進(jìn)行分析可以知道，整個(gè)鍋爐本體有4個(gè)斷口（圖6）：斷口1為環(huán)向斷口，大部分落在筒體與底座的角焊縫上，經(jīng)爐門圈角焊縫;斷口2沿筒體下部筒節(jié)縱縫，經(jīng)筒體上下筒節(jié)間環(huán)縫后，沿與環(huán)縫成45°角的方向撕裂至清洗孔角焊縫，再撕裂至筒體與平封頭的角焊縫;斷口3沿封頭與沖天管的角焊縫開裂;斷口4全部位于封頭與筒體的角焊縫上。四個(gè)斷口大部分位于角焊縫上，且呈45°切斷的外形，無(wú)金屬光澤，呈暗灰色，具有韌性斷裂的特征。

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鍋爐本體殘存物進(jìn)行了測(cè)厚，測(cè)厚表面均為原始表面，測(cè)厚結(jié)果包含鍍鋅層厚度，所有測(cè)厚點(diǎn)距離斷口10 mm以上。通過(guò)測(cè)厚和宏觀檢查發(fā)現(xiàn)，鍋爐本體事故殘存物在距斷口10 mm以外的區(qū)域內(nèi)，均未發(fā)現(xiàn)有明顯減薄或局部鼓包，爐膽、煙管及集煙室上也沒(méi)有缺水的痕跡。

事故原因分析

根據(jù)事故調(diào)查情況，從鍋爐設(shè)計(jì)制造、鍋爐安裝及鍋爐使用三個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)分析事故的原因。

鍋爐設(shè)計(jì)制造

根據(jù)制造廠提供的圖紙及資料，依據(jù)《小型鍋爐與常壓熱水鍋爐技術(shù)條件》，對(duì)部分涉及安全的項(xiàng)目進(jìn)行核查。經(jīng)過(guò)計(jì)算，大氣連通管所需當(dāng)量通徑符合要求。

依據(jù)《小型鍋爐與常壓熱水鍋爐技術(shù)條件》的要求，常壓熱水鍋爐的鍋筒（殼）或爐膽的取用壁厚不應(yīng)小于3 mm。而事故鍋爐設(shè)計(jì)中，鍋筒取用壁厚為2.75 mm，根據(jù)制造廠提供的材料質(zhì)量證明書，制造時(shí)也是用2.75 mm的Q235B板制造。

根據(jù)企業(yè)提供的產(chǎn)品質(zhì)量證明書，鍋爐制造完成后只做了60 min的盛水試驗(yàn)，而未按照《小型鍋爐與常壓熱水鍋爐技術(shù)條件》的規(guī)定，做0.2 MPa壓力的水壓試驗(yàn)，不能保證鍋爐的制造質(zhì)量。

制造完成后，制造廠未在鍋爐上按《小型鍋爐與常壓熱水鍋爐技術(shù)條件》的規(guī)定噴“常壓熱水鍋爐不得承壓使用和出口熱水溫度不超過(guò)90 ℃”的字樣，根據(jù)制造廠提供的鍋爐安裝后的照片，鍋爐上有不得承壓使用的警示，但未警示用戶關(guān)注水溫。使用說(shuō)明書中，也未要求用戶嚴(yán)格控制出水溫度。

由上可見，鍋爐設(shè)計(jì)制造中存在缺陷，具體有：圖紙、資料不規(guī)范;材料取用厚度不符合規(guī)范要求;未按規(guī)定做水壓試驗(yàn);標(biāo)識(shí)不準(zhǔn)確、齊全。

鍋爐安裝

鍋爐安裝不規(guī)范，排氣口改成出水口，違反JB/T 7985-2002中11.1條規(guī)定。使在實(shí)際運(yùn)行中帶壓運(yùn)行，壓力至少等于出水口至放水口管道的沿程阻力造成的壓力降。因放空管細(xì)長(zhǎng)，如兩個(gè)放水閥門都關(guān)閉，鍋爐一旦產(chǎn)生蒸汽，壓力將快速升高。

燃燒自控系統(tǒng)設(shè)置不合理，燃燒器應(yīng)該根據(jù)出水溫度自動(dòng)啟停，而該系統(tǒng)溫度信號(hào)來(lái)自1#水槽，由于水槽內(nèi)溫度與鍋爐出水溫度有溫差，不能使鍋爐出水口水溫嚴(yán)格控制在90 ℃以下。此外，測(cè)溫用的熱電偶安裝未使用專門的補(bǔ)償導(dǎo)線，實(shí)際溫度=測(cè)量得到的溫度+環(huán)境溫度，按照事故當(dāng)天氣溫，實(shí)際溫度應(yīng)該比溫控上顯示的溫度要高，溫差無(wú)法忽略，這增大了鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生蒸汽的可能性。

由上可見，鍋爐安裝不規(guī)范，主要是：未按規(guī)定設(shè)置排氣口;燃燒自控系統(tǒng)設(shè)置不合理。

鍋爐使用

鍋爐使用無(wú)操作規(guī)程，操作人員缺乏安全操作知識(shí)，根據(jù)筆錄，鍋爐操作時(shí)有用蒸汽加熱的情況（即承壓使用的情況），頂部溫度表在改造鍋爐出水管路后，曾顯示滿量程120℃，也未引起操作工的足夠注意。2013年1月14日，使用單位對(duì)鍋爐出水管道進(jìn)行了改裝，增加了一個(gè)用熱支路，每個(gè)支路上加裝了閥門，對(duì)溫度控制系統(tǒng)未進(jìn)行改造。通過(guò)監(jiān)控可以看到，爆炸事故發(fā)生前，1#水槽放水閥門是幾乎處于全關(guān)狀態(tài)，通過(guò)詢問(wèn)，水泵處于停運(yùn)狀態(tài)，由于1#水槽溫度一直下降，在溫控系統(tǒng)作用下，燃燒器一直處于工作狀態(tài)。若2#水槽放水閥門全開，雖然鍋爐處于帶壓運(yùn)行狀態(tài)，但壓力較小，整個(gè)系統(tǒng)為常壓系統(tǒng)，不易導(dǎo)致爆炸事故，因此可以判斷，2#水槽放水管閥門在事故前使用中有人操作，鍋爐操作工在筆錄中也提到，當(dāng)水槽溫度較高的時(shí)候，清洗輪轂的人員會(huì)調(diào)整放水閥門開度。當(dāng)2#水槽放水管閥門關(guān)小或者關(guān)閉，鍋爐內(nèi)部產(chǎn)生蒸汽，鍋爐內(nèi)壓力將迅速升高，當(dāng)壓力超過(guò)鍋爐可承受的壓力時(shí)，鍋爐薄弱點(diǎn)就產(chǎn)生開裂，導(dǎo)致爆炸事故發(fā)生。

由上可見，鍋爐使用中存在問(wèn)題，具體有：對(duì)管路進(jìn)行改裝，在鍋爐出口管路上加裝閥門;操作人員缺乏安全操作知識(shí)，操作閥門不當(dāng)。

事故結(jié)論及建議

綜合事故調(diào)查情況及分析結(jié)果，可以得知，此次事故的直接原因?yàn)楸緫?yīng)敞口使用、不能承受壓力的常壓鍋爐，由于設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用環(huán)節(jié)均存在缺陷，致使鍋爐帶壓運(yùn)行，直至超出了鍋爐所能承受的壓力，最終在薄弱點(diǎn)開裂爆炸。

所以，在相關(guān)單位制造、使用常壓鍋爐時(shí)，應(yīng)在鍋爐制造環(huán)節(jié)，嚴(yán)格控制材料，提高焊接質(zhì)量。在鍋爐安裝環(huán)節(jié)，使用單位不要擅自對(duì)管路進(jìn)行改裝，在管路上加裝閥門等，埋下事故隱患。在鍋爐使用環(huán)節(jié)，加強(qiáng)操作人員培訓(xùn)，做到持證上崗。

編輯 ? 韓 穎