一臺(tái)SZS15- 1.6/350- Q 鍋爐爆管事故的分析

何 一，常順捷，楊 琦

（西安特檢院，陜西 西安 710000）

正常運(yùn)行中的鍋爐如果發(fā)生爆管，就得被迫停運(yùn)搶修，極大的影響生產(chǎn)和生活。所以鍋爐爆管是鍋爐運(yùn)行的重大安全隱患，做好預(yù)防手段和檢測(cè)措施是非常有意義的。

1 研究對(duì)象

2019 年7 月，我單位鍋爐檢驗(yàn)人員對(duì)某單位的一臺(tái)鍋爐進(jìn)行了內(nèi)部檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)存在過(guò)熱器管子爆管的問(wèn)題：情況概述、鍋爐相關(guān)參數(shù)、鍋爐型號(hào)：SZS15-1.6/350-Q（雙鍋筒縱置式室燃鍋爐）、額定蒸發(fā)量：15 t/h、額定蒸汽壓力：1.6 MPa、過(guò)熱蒸汽溫度：350 ℃、燃料：天然氣、制造日期：2009 年9 月，制造經(jīng)監(jiān)督檢驗(yàn)合格。

檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鍋爐過(guò)熱器60%管子發(fā)生變形、位移，管子表面有過(guò)熱脫碳現(xiàn)象，無(wú)明顯減薄情況；過(guò)熱器進(jìn)、出口集箱變形。其余主要受壓元件未見(jiàn)明顯變形，無(wú)明顯水垢痕跡。過(guò)熱器管子材質(zhì)為15CrMoG （GB5310-2008，適用壁溫不高于560 ℃），進(jìn)、出口集箱材質(zhì)均為20# 鋼。

2 研究分析與現(xiàn)場(chǎng)情況核實(shí)

2.1 初步分析

①根據(jù)以上相關(guān)情況，對(duì)爆管可能發(fā)生的原因進(jìn)行了分析，并查閱了相關(guān)技術(shù)檔案，排除了結(jié)垢產(chǎn)生的管壁過(guò)熱、安全閥截面積不夠、超壓運(yùn)行等情況。②通過(guò)審閱圖紙，根據(jù)相關(guān)參數(shù)重新進(jìn)行熱力計(jì)算及結(jié)構(gòu)參數(shù)復(fù)核并與設(shè)計(jì)院聯(lián)系，無(wú)結(jié)構(gòu)缺陷問(wèn)題；查閱相關(guān)材質(zhì)證明及制造監(jiān)督檢驗(yàn)證書(shū)，無(wú)質(zhì)量不合格或制造缺陷；③根據(jù)宏觀檢驗(yàn)及測(cè)厚結(jié)果，排除積水腐蝕、吹灰腐蝕的情況。④根據(jù)過(guò)熱器管子材質(zhì)適用溫度及工況進(jìn)行分析，并對(duì)過(guò)熱器管子未脫碳、變形部分進(jìn)行光譜分析，排除錯(cuò)用材料的情況。⑤檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)過(guò)熱器管子表面存在脫碳現(xiàn)象，且過(guò)熱器管子正對(duì)燃燒器噴嘴處，此處溫度較高，懷疑是管子長(zhǎng)期在高溫環(huán)境下工作。

通過(guò)以上分析，初步懷疑是鍋爐低負(fù)荷工況運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，并且懷疑日常運(yùn)行中的操作導(dǎo)致過(guò)熱器管子長(zhǎng)時(shí)間超溫運(yùn)行。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)情況核實(shí)

（1）鍋爐使用負(fù)荷情況：經(jīng)與該單位相關(guān)負(fù)責(zé)人聯(lián)系，得知該鍋爐主要用于內(nèi)部試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)任務(wù)。

查閱鍋爐運(yùn)行記錄后發(fā)現(xiàn)，鍋爐平均每月啟動(dòng)兩次，每次運(yùn)行時(shí)間均在2-4 小時(shí)，其余時(shí)間不啟用鍋爐。同時(shí)實(shí)驗(yàn)用蒸汽不連續(xù)，用量時(shí)大時(shí)小，使得鍋爐負(fù)荷不穩(wěn)定，并長(zhǎng)期處于低負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行（負(fù)荷約為30%-40%）。

（2）使用單位的操作方式：使用單位因使用鍋爐頻率不高，每次啟動(dòng)鍋爐時(shí)過(guò)熱器管子內(nèi)并無(wú)蒸汽進(jìn)入，待鍋筒壓力升高開(kāi)始產(chǎn)出蒸汽時(shí)已經(jīng)過(guò)去了一段時(shí)間。并且為了保證升溫速率，燃燒器轉(zhuǎn)至大火檔運(yùn)行，從而使得爐膛內(nèi)煙溫較高。

3 原因分析

鍋爐爆管是指鍋爐在運(yùn)行中熱交換面中的對(duì)流管，水冷壁管，在過(guò)熱，腐蝕，損耗的各種原因的綜合影響下，就會(huì)發(fā)現(xiàn)鍋爐爆管，造成鍋爐無(wú)法正常使用，通過(guò)分析研究和實(shí)地考察得出以下分析結(jié)論

（1）在鍋爐實(shí)際運(yùn)行中，負(fù)荷下降使得蒸汽流速和對(duì)流放熱系數(shù)降低。通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，蒸汽流速和對(duì)流放熱系數(shù)隨負(fù)荷降低的程度列于表1.

表1 鍋爐負(fù)荷與蒸汽流速及放熱系數(shù)的關(guān)系表

在鍋爐設(shè)計(jì)中，為保證過(guò)熱器管子良好冷卻，蒸汽流速通常取值為15～25m/s。從表1 可以看出，當(dāng)鍋爐負(fù)荷低于70%時(shí)，過(guò)熱器就會(huì)出現(xiàn)冷卻 不足的情況；隨著負(fù)荷進(jìn)一步降低，冷卻效果也就越差。根據(jù)使用單位使用的情況來(lái)看，鍋爐長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行，過(guò)熱器管子已無(wú)法良好冷卻，造成過(guò)熱器管壁溫度偏高，降低金屬的力學(xué)性能。當(dāng)過(guò)熱器工作溫度超過(guò)強(qiáng)度計(jì)算允許的最高溫度值時(shí)，過(guò)熱器的安全性能就會(huì)失去保證，出現(xiàn)變形等情況。

（2）因鍋爐在啟用前經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間停爐，在鍋爐在啟動(dòng)的時(shí)候，鍋筒內(nèi)并無(wú)飽和蒸汽產(chǎn)生，但此時(shí)爐膛內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始升溫。由于飽和蒸汽產(chǎn)生需要一定時(shí)間，在飽和蒸汽進(jìn)入過(guò)熱器之前，過(guò)熱器管子已被加熱，煙氣溫度接近1000℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了15CrMoG 的允許使用溫度，此時(shí)沒(méi)有蒸汽進(jìn)入過(guò)熱器來(lái)帶走高溫?zé)煔猱a(chǎn)生的熱量，使得過(guò)熱器管子壁溫急劇升高，影響了管子的力學(xué)性能，從而引發(fā)管子局部變形。

同時(shí)查閱了該臺(tái)鍋爐之前的重大修理資料，發(fā)現(xiàn)該鍋爐在2016 年內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)有爆管的現(xiàn)象，并在當(dāng)時(shí)更換了全部的過(guò)熱器管子。在修理后的第一次內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)，檢驗(yàn)人員再次發(fā)現(xiàn)過(guò)熱器管子出現(xiàn)了變形、過(guò)燒的現(xiàn)象，但當(dāng)時(shí)并未超出《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》及《鍋爐定期檢驗(yàn)規(guī)則》中管子變形量的上限值。過(guò)熱器管子的頻繁更換已經(jīng)嚴(yán)重影響了該臺(tái)鍋爐的正常運(yùn)行，并給使用單位帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

4 建 議

在鍋爐選型時(shí)，根據(jù)工作需要，選擇合適的鍋爐型號(hào)，避免鍋爐長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行；鍋爐啟動(dòng)時(shí)應(yīng)注意控制爐膛內(nèi)溫度，避免過(guò)熱器管子在超出允許壁溫情況下干燒；結(jié)合廠區(qū)內(nèi)冬季需要集中供暖的實(shí)際情況，可在主蒸汽管道后設(shè)置分汽缸，將多余的過(guò)熱蒸汽引至廠內(nèi)的熱交換站用于供暖系統(tǒng)，從而提高鍋爐運(yùn)行負(fù)荷；夏季不需要供暖時(shí)可以選用一臺(tái)蒸發(fā)量較小的鍋爐用于試驗(yàn)。要加強(qiáng)水處理和水質(zhì)檢驗(yàn)，增加除氧和除鐵設(shè)備。增加軟化，使得鍋爐用水達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，做好鍋爐的維修保養(yǎng)，及時(shí)除去煙管的灰塵。停爐后的除垢。

5 結(jié) 語(yǔ)

鍋爐安全問(wèn)題是要時(shí)刻關(guān)注的重大問(wèn)題。鍋爐的安全運(yùn)行是關(guān)系到生活和生產(chǎn)，做好排憂(yōu)防患。嚴(yán)防鍋爐爆管。讓企業(yè)安全與鍋爐的安全一路同行。