新乡市菜化纤厂锅炉爆管事故分析

一、事故的概况及经过

1989年,新乡市某化纤厂,一台SHL20一1.27型锅炉(工厂编号为1#)发生爆管事故。该化纤厂于1964年建厂时共安装了由上海某锅炉厂制造的四台SHL20一 1.27型锅炉,投产20多年来,这四台锅炉在同一部位的第三排凝渣管(共18根管)处,经常因变形泄漏、爆管而频苯屑煨蕖MǔC课迥暌沟捉写笮抟淮巍L乇鹗窃?989年一号炉大修时,更换了由原制造厂制造且经检验合格的全部受压元件,但仅运行了半年就突然发生爆管。爆管部位是在第一道隔火墙上1.l米高处,按炉膛出口从前向后数为第三排,从左侧墙数起的第10号管。该根管的迎火面有一横向55毫米、宽35毫米、高l0毫米的鼓疱,鼓疱的顶点裂开一横向长25毫米、宽1毫米的裂口。在爆破口处附近的500毫米管段内,还有五个小鼓疡,迎火面有三个,背火面有两个,这些鼓疱都是横向的,长70—80毫米、宽15毫米,高5—6毫米,外观很象弯管时的波浪度。此外,第三排凝渣管的其余15根管(靠左、右侧墙的两根除外)全部在同一管段部位向后方弯曲变形,个别管也有小的鼓疱,过热变形管段长约2米,最大弯曲度为295毫米,这部分管段的管径由直径70毫米,不同程度胀粗达直径74—直径77.5毫米。

二、事故原因分析

经割管检查,管壁有不同程度的变薄,内壁也有不同的色泽,凡是变薄处呈灰黑色与酸洗后相似,其余管壁还有些氧化铁类附着物,附着物上有片状白色盐类。对爆管采样进行金相和机械性能试验,金相组织为珠光体加铁素体,稍有过热、机械性能比正常降低20%左右。

造成管子过热,发生变形、爆管的原因主要是:

1.锅筒内部装置设计不合理,造成供水不足引起的。

锅护的下锅筒内装有一角形档板,该档板把第三排凝渣管与对流管束分隔开,形成一单独循环回路。角板的下开口即是第三排管的供水有效截面,实测为115毫米。前两排凝渣管是由下集箱供水的,虽位于第三排之前,由于供水可靠而无过热迹象,而角板所在的象限内,共布置了22根Φ108毫米的下降管,向前后左右各辐射受热面供水,水动力情况比较复杂,很有可能在这里出现与第三排凝渣管的争水现象。争水的结果造成第三排管供水障碍。靠左右侧墙的两根管之所以发生没有变形或爆管,是由于角板的两端是敞开的,没有影响此两根管的供水。

至于该台锅沪大修后运行半年就爆管,经分析可能是在新安装角板时没有注意到它的下口尺寸,在装配图上也没有标注尺寸,只能按比例测量为145毫米,而实际安装为115毫米,更加影响了第三排管的供水效果。

2.隔板内的汽水混合物,通过汽水分离档板时,因压力差会形成蒸汽停止流动或倒流到汽水混合物的引入管。

上锅筒内的汽水分离档板四面环抱,后边是筒壁,前后左右各路的导汽管把大量的蒸汽汇集在档板之内。蒸汽只有压着水面且穿过水面才能进入上锅筒的汽空间,这样必然在隔板内形成一个水位差和压力差。压头高的能顺利导出,压头低的,特别是当压头低于隔板内的总压头时,如第三排管内的蒸汽有时候就被压着流不出来,甚至压力高的蒸汽还要向这些管内倒压。

3.由于循环停滞,形成自由水面。

第三排管在下部供水不足,上部导汽不畅的情况下,就会形成一种循环停滞的自由水面现象,在自由水面之上停滞的蒸汽被外部高温烟气(火焰)加热而成为过热蒸汽,当过热蒸汽温度达到500℃以上时,碳钢会发生汽水腐蚀,使管壁变薄,强度降低而鼓疱。在自由水面之下部位,锅水发生深度浓缩,碱性腐蚀也会同时发生。

三、防止同类事故措施是:

改进锅筒内部装置的设计和改善水循环。