常壓熱水鍋爐爆炸分析

吳衛(wèi)華

（湖南特檢院懷化分院 湖南懷化 418000）

常壓熱水鍋爐爆炸分析

吳衛(wèi)華

（湖南特檢院懷化分院 湖南懷化 418000）

近年來，常壓熱水鍋爐爆炸的事故屢見不鮮，已經(jīng)引起相關(guān)部門的高度重視?！缎⌒秃统簾崴仩t安全監(jiān)察規(guī)定》中已經(jīng)明確規(guī)定了常壓熱水鍋爐的設(shè)計(jì)、制造和安裝等要求。但是，由于受到各種因素的影響，常壓熱水鍋爐爆炸事故依然頻頻發(fā)生。對(duì)此，本文將根據(jù)實(shí)例詳細(xì)探究常壓熱水鍋爐發(fā)生爆炸事故的原因，并研究如何有效采取有效措施，合理預(yù)防常壓熱水鍋爐爆炸事故。

常壓；熱水鍋爐；爆炸

1 引言

常壓熱水鍋爐一般應(yīng)用于社區(qū)、浴池等人員密集場(chǎng)所，一旦發(fā)生爆炸事故就會(huì)產(chǎn)生較大的人員傷亡問題。根據(jù)對(duì)以往的常壓熱水鍋爐爆炸事故進(jìn)行分析研究發(fā)現(xiàn)，很多生產(chǎn)單位在設(shè)計(jì)、安裝方面有很多問題，另外，常壓熱水鍋爐的使用方面也有一些問題，因此很容易形成爆炸事故隱患，引發(fā)鍋爐爆炸。因此，必須對(duì)常壓熱水鍋爐爆炸事故進(jìn)行詳細(xì)的分析研究，從案例中找出事故發(fā)生影響因素，然后有針對(duì)性的進(jìn)行預(yù)防。

2 鍋爐概述

鍋爐指的是利用燃料或其他能源的熱能，將水加熱為熱水或蒸汽的機(jī)械設(shè)備，主要包括鍋和爐兩大部分。鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器，而爐指的是燃燒燃料的場(chǎng)所，鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可以直接作為熱能使用，也可通過蒸汽動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。熱水鍋爐主要提供熱水，適用于日常生活，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用較少。

鍋爐是特種設(shè)備中的一種，屬于固定式承壓類特種設(shè)備，該設(shè)備內(nèi)部介質(zhì)為高溫液體、氣體，通過直接受熱源加熱，具有本體承壓等特性，如果控制不當(dāng)，很容易發(fā)生爆炸，引發(fā)災(zāi)難性事故。

3 常壓熱水鍋爐爆炸事故分析

3.1 事故概況

2013年1月19日15時(shí)30分左右，某鍋爐生產(chǎn)廠內(nèi)有一臺(tái)常壓熱水鍋爐發(fā)生保障事故，該鍋爐的作用是加熱清洗水槽，爆炸事故導(dǎo)致嚴(yán)重的設(shè)備損失，工廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)損失巨大。該爆炸鍋爐為立式鍋殼式鍋爐，事故調(diào)查人員從爆炸事故現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)銘牌，確定該鍋爐的型號(hào)為CWNS10-95-60-Y（Q），水容量為600L，生產(chǎn)日期為2012年3月，沒有產(chǎn)品編號(hào)。

根據(jù)對(duì)廠內(nèi)工作人員進(jìn)行詢問記錄，爆炸鍋爐是在2012年5月進(jìn)行安裝的。在安裝過程中，鍋爐左右兩側(cè)設(shè)計(jì)的出水口被封堵，出水可以從設(shè)計(jì)的排氣口位置排出。根據(jù)鍋爐生產(chǎn)廠家提供的照片資料，出水管上并沒有設(shè)置閥門。1#水槽的主要作用是清洗輪轂，在水槽與鍋爐進(jìn)水口之間的管路上安裝有循環(huán)泵，鍋爐燃燒狀態(tài)可以根據(jù)1#水槽的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，鍋爐頂部安裝有直讀式溫度表，溫度表的最大刻度為120℃。對(duì)爆炸事故現(xiàn)場(chǎng)殘存的物件進(jìn)行分析，爆炸鍋爐使用的燃燒器為利雅路FS10（10萬kcal/h）。根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)要求，在使用過程中，鍋爐能夠正常運(yùn)行，為非滿水位運(yùn)行，在鍋爐的實(shí)際使用過程中，鍋爐水位應(yīng)該為滿水位狀態(tài)。圖1所示為改裝后的鍋爐系統(tǒng)。

圖1 管路改裝后的鍋爐系統(tǒng)圖

3.2 事故現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

在對(duì)鍋爐爆炸事故進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，事故現(xiàn)場(chǎng)部分部件已經(jīng)被移動(dòng)，爆炸后的鍋爐體大致分為三部分，部件A即為鍋爐筒體，如圖2所示，爆炸事故發(fā)生后，鍋爐筒體已經(jīng)飛離原位置18m左右。

圖2 部件A（鍋爐筒體）

部件B主要是由底座、爐膽、煙管和集煙室等所組成的，如圖3所示，爆炸事故發(fā)生后，部件B落在筒體旁邊位置，整體變形情況輕微。通過觀察發(fā)現(xiàn)，部分煙管與集煙室之間的間隙較大。

圖3 部件B（底座、爐膽、煙管及集煙室等）

部件C指的是封頭，如圖4所示，爆炸事故發(fā)生后，部件C掉落在鍋爐位置2m作用的位置，通過圖片可見，靠近煙囪處局部被撕裂。

圖4 部件C（封頭）

通過對(duì)部件A、B、C進(jìn)行分析研究，并且通過圖5可以發(fā)現(xiàn)，整個(gè)鍋爐本體大致有4個(gè)主要斷口。其中，斷口1指的是環(huán)向斷口，大部分落在筒體與底座的角焊縫上；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均位于封頭與筒體的角焊縫上。所有的斷口都位于角焊縫上，而且外形特征呈45°切斷狀，斷開沒有呈金屬光澤，而是為暗灰色，體現(xiàn)出韌性斷裂的特點(diǎn)。

圖5 鍋爐本體斷口示意圖

3.3 事故原因分析

3.3.1 鍋爐設(shè)計(jì)制造

根據(jù)鍋爐生產(chǎn)廠家提供的設(shè)計(jì)圖紙和資料，并且根據(jù)《小型鍋爐與常壓熱水鍋爐技術(shù)條件》規(guī)范要求對(duì)部分涉及鍋爐安全生產(chǎn)和使用的項(xiàng)目進(jìn)行仔細(xì)審查。根據(jù)計(jì)算分析得出，大氣連通管所需要的當(dāng)量通徑基本符合鍋爐設(shè)計(jì)要求和使用要求。

根據(jù)《小型鍋爐與常壓熱水鍋爐技術(shù)條件》中的相關(guān)規(guī)范，常壓熱水鍋爐的鍋筒以及爐膽的取用壁厚應(yīng)該控制在3mm以內(nèi)。但是，對(duì)本次爆炸鍋爐進(jìn)行研究分析，鍋爐鍋筒的壁厚為2.75mm，根據(jù)鍋爐生產(chǎn)廠家所提供的質(zhì)量說明書，在鍋爐生產(chǎn)制造過程中，同樣也是使用2.75mm的Q235B板來生產(chǎn)的。

根據(jù)鍋爐生產(chǎn)企業(yè)所提供的質(zhì)量證明文件，在鍋爐制造完成后，只需要進(jìn)行60min的盛水試驗(yàn)。但是，在鍋爐生產(chǎn)中，根據(jù)《小型鍋爐與常壓熱水鍋爐技術(shù)條件》中的相關(guān)規(guī)定，只是做了0.2MPa壓力的水壓試驗(yàn)，因此，很難保證鍋爐的制造質(zhì)量。

鍋爐生產(chǎn)完成后，鍋爐生產(chǎn)廠家沒有根據(jù)《小型鍋爐與常壓熱水鍋爐技術(shù)條件》中的相關(guān)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90℃”的字樣。通過鍋爐生產(chǎn)廠家提供的鍋爐安裝后的照片資料，鍋爐上已經(jīng)明示了“不得承壓”，但是并沒有對(duì)水溫提供警示。在鍋爐的使用過程中，也沒有根據(jù)相關(guān)要求控制具體的出水溫度。

綜上所述，爆炸鍋爐在設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中都有一定的缺陷，比如圖紙資料不規(guī)范、材料取用厚度不符合相關(guān)規(guī)范等等。

3.3.2 鍋爐安裝

爆炸鍋爐不僅在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方面不規(guī)范，而且鍋爐安裝方面也不規(guī)范，排氣口改成出水口，不符合JB/T7985-2002中的相關(guān)規(guī)定，在實(shí)際運(yùn)行過程中帶壓運(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。

燃燒自控系統(tǒng)設(shè)置不合理，燃燒器應(yīng)該根據(jù)具體的出水溫度自動(dòng)啟動(dòng)或停止，該鍋爐系統(tǒng)溫度信號(hào)來自1#水槽，但是水槽內(nèi)的溫度與鍋爐溫度之間有明顯的溫度差，因此無法將出水口水溫控制在90℃以下。除此以外，測(cè)溫所使用的熱電偶在安裝過程中并沒有使用專門的補(bǔ)償導(dǎo)線，實(shí)際溫度=測(cè)量得到的溫度+環(huán)境溫度，在鍋爐爆炸事故發(fā)生當(dāng)天，實(shí)際溫度高于溫控顯示器上的溫度，因此不能忽略溫差問題。由此可見，爆炸鍋爐安裝不規(guī)范。

3.3.3 鍋爐使用

爆炸鍋爐在使用過程中沒有根據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行操作，操作人員安全意識(shí)較差。在鍋爐操作過程中，有承壓使用的情況，頂部溫度表在改造鍋爐出水管路后，曾顯示滿量程120℃。但是當(dāng)時(shí)并沒有引起操作人員的注意。2013年1月14日，使用單位對(duì)鍋爐出水管道進(jìn)行改裝，在改裝過程中增加了一個(gè)用熱支路，并且在每個(gè)支路上加裝了閥門。通過監(jiān)控調(diào)查現(xiàn)實(shí)，在爆炸事故發(fā)生前，1#水槽放水閥門基本是處于全關(guān)狀態(tài)的，通過調(diào)查研究，鍋爐水泵處于停運(yùn)狀態(tài)。由于1#水槽的溫度不斷下降，因此在溫控系統(tǒng)作用下，燃燒器始終處于工作狀態(tài)。如果2#水槽放水閥門全開，則鍋爐的運(yùn)行壓力較小，不容易發(fā)生爆炸事故，所以2#水槽放水管閥門在事故前使用中有人操作。鍋爐操作人員在爆炸后期調(diào)查中提出，當(dāng)水槽溫度較高時(shí)，清洗輪轂的人員會(huì)調(diào)整放水閥門開度。如果2#水槽放水管閥門關(guān)小或者關(guān)閉，則鍋爐內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生蒸汽，鍋爐內(nèi)壓力也會(huì)不斷增加，當(dāng)超過鍋爐可承受的壓力時(shí)，鍋爐薄弱點(diǎn)就會(huì)開裂，發(fā)生爆炸事故。

3.4 事故結(jié)論及建議

綜上所述，本次鍋爐爆炸的直接原因是由于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝和使用方面存在缺陷，導(dǎo)致鍋爐無法正常運(yùn)行，在很大程度上超出了鍋爐所承受的壓力，最終就會(huì)導(dǎo)致鍋爐保障問題的發(fā)生。因此，鍋爐生產(chǎn)單位在鍋爐生產(chǎn)過程中，應(yīng)該嚴(yán)格控制鍋爐生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高焊接質(zhì)量。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。

4 結(jié)語

綜上所述，常壓熱水鍋爐的應(yīng)用范圍比較廣泛，在實(shí)際使用中，人們很容易忽略其危險(xiǎn)性，肆意改裝或錯(cuò)誤操作，使“常壓”變?yōu)椤俺袎骸?，因此很容易引發(fā)爆炸事故的發(fā)生。本文研究的爆炸事故就是一項(xiàng)典型案例，在常壓熱水鍋爐的使用過程中，必須嚴(yán)格管理，加強(qiáng)安全保護(hù)意識(shí)，盡量避免爆炸事故的發(fā)生。

[1]金鳳林.一起常壓熱水鍋爐爆炸事故技術(shù)分析[J].中小企業(yè)管理與科技，2014（04）：320.

[2]汪志堅(jiān).常壓熱水鍋爐爆炸事故分析與研究[J].湖南安全與防災(zāi)，2010（08）：46～48.

[3]趙文俠.常壓燃?xì)鉄崴仩t房爆炸原因和預(yù)防措施[J].煤氣與熱力，2014（05）：4～5.

TK288

A

1004-7344（2016）05-0236-02

2016-2-5

吳衛(wèi)華（1967-），男，工程師，本科，主要從事特種設(shè)備檢測(cè)工作。