蒸汽锅炉事故理论与控制措施介绍

仅供参考整理安全管理文书蒸汽锅炉事故理论与控制措施介绍 日期：_ 单位：_第 1 页 共 13 页蒸汽锅炉事故理论与控制措施介绍一、锅炉事故的定义锅炉在运行（包括试运行）时，其本体受压元件、辅助受热面、附件、燃烧室、主烟道、炉墙等发生损坏，且被迫采取紧急处理措施的或锅炉在进行水压试验时，其本体受压元件发生损坏的现象，称为锅炉事故。锅炉事故根据设备损坏程度，分为爆炸事故、严重损坏事故和一般损坏事故。1.爆炸事故。指锅炉在使用中或压力试验时，受压部件发生破坏，其介质蓄积的能量迅速释放，内压瞬间降至外界大气压力的事故。2.严重损坏事故。指锅炉在使用时，由于受压部位、安全附件、安全保护装置损坏或锅炉燃烧室发生爆炸等导致锅炉被迫停止运行，而必须进行修理的事故。3.一般损坏事故。指锅炉在使用中受压部件轻微损坏，而不需要停止运行进行修理的事故。*锅炉故障的定义：锅炉在运行（包括试运行）时，因燃烧设备、通风设备、除尘及除灰设备等附属设备的故障或损坏；水处理设备及给水设备发生事故或损坏，造成锅炉停止运行的，称为锅炉故障。二、蒸汽锅炉严重损坏事故1.锅炉超压事故。在锅炉运行中，锅炉内的压力超过最高许可工作压力而危及安全运行的现象，称为超压事故。锅炉超压的危险性比较大，常常是锅炉爆炸事故的直接原因。2.锅炉缺水事故。在锅炉运行中，锅炉水位低于最低安全水位而危及锅炉安全运行的现象，称为缺水事故。缺水事故可分为轻微缺水和严重缺水两种。如水位在最低安全水位线以下，但还能看见，或虽然已看不见水位，但允许采用“叫水法”的锅炉进行“叫水”后水位很快出现时，属于轻微缺水。如水位已看不见，用“叫水法”也不能出现时，属于严重缺水。锅炉缺水事故，如果处理不当，会造成设备严重损坏，如果在锅炉严重缺水的情况下进水，就会导致锅炉爆炸。这是因为锅炉缺水后，一方面钢板被干烧而过热，甚至烧红，使强度大为下降，另一方面由于过热后的钢板温度与给水的温度相差极为悬殊，钢板先接触水的部位因遇冷急剧收缩而龟裂，在蒸汽压力的作用下，龟裂处随即撕成大的破口，汽水从破口喷射出来，即造成爆炸事故。3.锅炉满水事故。在锅炉运行中，锅炉水位高于最高安全水位而危及锅炉安全运行的现象，称为满水事故。满水事故可分为轻微满水和严重满水两种。如水位超过最高许可水位线，但低于水位表的上部可见边缘，或水位虽超过水位表的上部可见边缘，但在开启水位表的放水旋塞后，能很快见到水位下降时间，均属于轻微满水。如水位超过水位表的上部可见边缘，当打开放水旋塞后，在水位表内看不到水位下降时，属于严重满水。锅炉满水事故的危害，主要是造成蒸汽大量带水，从而使蒸汽管道发生“水锤”（水冲击）现象，降低蒸汽品质，影响正常供汽，严重时会使过热器管积垢，损坏用汽设备。4.锅炉汽水共腾事故。在锅炉运行中，锅炉锅水和蒸汽共同升腾发生泡沫，使锅水和蒸汽界限模糊不清，水位波动剧烈，蒸汽大量带水而危及锅炉安全运行的现象，称为汽水共腾事故。汽水共腾事故发生时，难于监视水位，由于蒸汽中带有大量水分，使蒸汽品质下降，使过热器积垢过热，严重时发生爆管事故。5.锅炉爆管事故。在锅炉运行中，锅炉水冷壁管或对流受热面管发生破裂而危及锅炉安全运行的现象，称为锅炉爆管事故。这种事故是锅炉运行中性质严重的事故，因为，水冷壁管和对流受热面管都是锅炉的主要受热面，热强度比较高，一旦破裂锅水外喷，易伤人和冲塌炉墙，往往会造成锅炉缺水，严重威胁锅炉安全运行。6.过热器管爆破事故。在锅炉运行中，锅炉过热器管因管内结垢、设计不合理、结构不合理、材质不合格、长期超温运行、飞灰磨损、腐蚀、蠕变等原因发生破裂的现象，称为过热器管爆破事故。过热器管轻微破裂可降低负荷监视维持运行，如情况恶化或属于破裂严重，则必须紧急停炉处理。7.省煤器管爆破事故。在锅炉运行中，由于给水质量问题、给水温度、流量变化频繁等导致管道腐蚀，或被飞灰磨损、或过热烧坏，或设计不当、材质不良等原因发生省煤器管破裂的现象，称为省煤器管爆破事故。省煤器管爆破后如能维持锅炉正常水位时，可加大给水量并且关闭所有的放水阀门和再循环管阀门，以维持短时间运行。如果事故扩大，必须紧急停炉。8.空气预热器管损坏事故。在锅炉运行中，空气预热器管由于腐蚀、飞灰磨损、烟道二次燃烧、材质不良等原因发生破裂的现象称为空气预热器管损坏事故。空气预热器管损坏不严重有又不致使事故扩大时，可维持短时间运行。如管子严重损坏，炉膛温度过低，难以继续运行，应紧急停炉。9.锅炉水锤（水冲击）事故。在锅炉运行中，锅筒及管道内蒸汽与低温水相遇时，蒸汽被冷却，体积缩小，局部形成“真空”，水和汽发生高速冲击、相撞或高速流动的给水突然被截止，具有很大惯性力的流动水撞击管道部件；同时伴随巨大响声和震动的现象，称为锅炉水锤（水冲击）事故。这种现象可以持续而有节奏地持续下去，造成锅炉和管道的连接部件损坏，如法兰和焊口开裂，阀门破损等，严重威胁锅炉的安全运行。锅炉水锤（水冲击）事故主要有锅筒内的水锤、蒸汽管道的水锤、省煤器的水锤和给水管道的水锤四种。10.锅炉受热面变形事故。在锅炉运行中，锅炉受热面在受火焰辐射或高温烟气冲刷时，因得不到锅水或蒸汽的及时冷却，其壁温超过钢材允许使用温度，钢材强度急剧下降，而发生烧损变形的现象，称为锅炉受热面变形事故。受热面变形事故对锅炉的安全运行威胁也是极大的，如不及时发现和处理，可能导致锅炉爆管、防焦箱或锅筒爆破等。三、使用燃油启动或应急燃烧时可能发生的严重损坏事故1.炉膛及烟道爆炸事故。在煤粉蒸汽锅炉使用燃油启动蒸汽锅炉或应急燃烧期间，由于锅炉点火前，没有将炉膛内残余可燃气体排除，或者点火程序控制装置误动，或没有执行操作规程，盲目点火；锅炉运行期间突然熄火，没能及时中断燃料的供给；当给油泵发生故障而使锅炉给油中断时，未将锅炉进油总阀关严，当给油泵恢复正常时，使大量燃油进入炉内；当电路断电，引、送风机和给油泵同时停转，未立即将电源开关拉开，当送电正常后燃油大量进入炉内等原因，导致在炉膛及烟道等有限空间发生快速的或非控制的燃烧。如果可燃混合物的数量及空气燃料比例会使锅炉炉膛内发生爆炸力的话，则一经点火就会在炉膛内发生爆炸。这种事故在点火或运行中都可能发生，尤其是点火中发生得最多。严重时炉墙崩塌，砖块横飞，炉顶和烟道掀开，火焰和高温烟气向外喷射，这时极易造成人员伤亡。2.二次燃烧事故。在锅炉运行中，沉积在锅炉尾部烟道内的可燃物（油垢、炭黑）再次发生着火燃烧的现象称为二次燃烧，或称锅炉尾部烟道再燃烧。严重时会把尾部烟道、空气预热器、引风机甚至省煤器等设备烧毁。3.锅炉熄火事故。在煤粉蒸汽锅炉使用燃油启动蒸汽锅炉或应急燃烧期间，由于油中带水过多、油嘴堵塞、来油中断、油温超高、油管破裂等原因，有时会产生突然熄火现象。锅炉熄火事故发生后应及时关闭锅炉总油阀及各运行喷嘴的进、回油阀；保持锅炉正常水位；查明原因和消除故障后再重新点火。四、锅炉爆炸事故锅炉爆炸是指锅筒（也叫汽包）或炉胆因强度不足突然发生破裂时，锅内有一定压力的饱和蒸汽和饱和水从破裂口迅速冲出，其容积在瞬间迅速膨胀，并释放出大量的热能，随即转化为破坏能量极大的动能，立即扩大破裂口，其压力瞬时降至外界大气压力的物理过程。锅炉爆炸是瞬时完成的物理过程，可以将这一过程看做是绝热膨胀做功的过程。根据热力学定律和计算公式，对已发生的各种锅炉的爆炸计算表明，锅炉爆炸所产生的破坏力，即爆炸时锅炉所释放的能量与锅炉容积有关，与破裂前锅炉的参数，如压力、汽与水的比例有关。锅炉的水容积比例愈大，其爆炸的威力也愈大。因此，相同容积和压力的热水锅炉的爆炸威力要比蒸汽锅炉的爆炸威力大。锅炉爆炸时，大量的汽水从裂口处急速冲出，由于具有很高的速度，当与空气或地面接触后，便产生了巨大的反作用力而获得动能，使锅炉腾空而起，或者朝反作用力的方向运动。这与炮弹或喷气式飞机被尾部强大气流推动向前的道理是一样的锅炉爆炸时所放出的能量，其中很小一部分消耗在撕裂锅炉钢板，拉断固定锅炉的装置（如地脚螺栓）和与锅炉连接的各种汽水管道，将锅炉整体或碎块抛离原地；大部分的能量在空气中产生冲击波，破坏周围的设备和建筑物。锅炉爆炸的原因主要有：1.超压。因运行压力超过锅炉最高许可工作压力，钢板（管）应力增高超过极限值，同时安全阀失灵（安全阀锈死打不开，或安全阀入口装有盲板），未能释放出压力而发生破裂。2.过热。钢板（管）的工作温度超过极限值，不能承受额定压力而破裂。这主要是由于严重缺水或受热面水垢太厚等造成的。3.服饰。钢板（管）内外表面腐蚀减薄，强度显著降低，不能承受额定压力而破裂。4.裂纹和起槽。在长期运行中因操作不当，使锅炉骤冷骤热，或者负荷波动频繁，钢板承受交变压力，产生疲劳裂纹或形成起槽而开裂。5.先天性缺陷。设计时采用不合理结构，强度计算错误，用材不当或材料有缺陷，制造、安装及修理的加工工艺不好，特别是焊接质量不合格等隐患，在使用中扩展，导致锅炉爆炸。防止锅炉爆炸的措施主要有：为了杜绝锅炉发生爆炸事故，除了要对锅炉正确设计和选材，确保制造和安装质量，以及进行定期检验，保持设备完好外，在运行中还要特别做好以下几项工作。1.防止超压。（1）保持锅炉负荷稳定，防止骤然降低负荷，导致汽压上升。（2）保持安全阀灵敏可靠，防止安全阀失灵。应每隔一定时间人工排放一次，并且定期做自动排汽试验。如发现动作呆滞，必须及时修复。（2）定期校验压力表，确保压力表指示准确。如发现不准确或动作不正常，必须及时调换。2.防止过热。（1）防止缺水。控制水位在正常水位，经常冲洗水位，定期维护检查水位警报装置或超温警报装置。（2）防止积垢。正确使用水处理设备，保持炉水质量符合标准。认真进行排污，及时清除水垢、水渣。3.防止腐蚀。因炉因水制宜采取有效的水处理和除氧措施，保证给水和炉水质量合格。加强锅内停炉保养工作，及时清除烟灰，涂用防锈油漆，保持炉内干燥。4.防止裂纹和起槽。保持燃烧稳定，防止锅炉骤冷骤热。加强对封头扳边等应力集中部位的检查，一旦发现裂纹和起槽必须及时修理。5.杜绝先天性缺陷。采用合理的设计，保证制造、安装的质量。严格把好修理改造锅炉的审查和技术检验关。五、炉膛爆炸事故指在锅炉炉膛内由剩余的可燃物与适当比例的空气组成的危险可燃混合物，在提供点火源的条件下将导致快速的或非控制的燃烧。如果可燃混合物的数量及空气燃料比例会使锅炉炉膛内发生爆炸力的话，则一经点火就会在炉膛内发生爆炸。炉膛发生爆炸的基本原因是，在炉膛的有限空间内或锅炉通道、烟风道及输送烟气至烟囱的风机内，积累的可燃混合物着火引起爆炸。爆炸大小及强度取决于点火瞬间已积累的可燃物的相对数量和混合物中的空气比例。爆炸（包括炉膛爆燃）均是由于运行者操作不合理、设备或控制系统设计不合理或者设备和控制系统故障所致。防止炉膛爆炸事故的主要措施：防止炉膛爆炸事故的关键是制定合理的安全启动与运行程序，并执行、制定反事故措施，在遇到紧急情况时及时果断处理。主要防止措施有：1.建立正确的运行程序。同时应采取安全保护设计和反事故措施。2.设计完善的点火系统。点火系统必须实现自动化，这样才能与正确的启动方式相适应。3.锅炉设计上采取防爆门设计。在事故发生时，防爆门可以及时及早释放爆炸能量，从而实现保护炉膛的目的。4.对于循环流化床锅炉，应采取启动前吹扫、保证启动中炉膛上部的通风量等反事故措施，同时应掌握好引子煤的粒度和投入时间。*国内外循环流化床锅炉运行常见事故资料介绍一、循环流化床锅炉运行常见事故根据有关资料对国内外50多台6165MW循环流化床锅炉运行事故分析统计结果，事故可分为燃烧事故和设备事故，按照严重程度和事故频率可把这些事故分为三类。1.严重的燃烧事故（1）过热器超温、塌落事故（多发生于第一台设计投运的锅炉）。（2）一次风道（热烟气发生器）及空气预热器爆炸事故（发生于点火吹扫不充分的情况），以及风室爆炸事故（启动后床温低停炉）。（3）炉膛爆炸事故（发生于点火过程中）。（4）分离器、返料器超温结焦事故（多发生于炉膛高度小，无炉内受热面的小型CFB上）。（5）油燃烧器耐火内衬烧毁塌落事故（发生于风道燃烧器无冷却风的设计中）。2.严重的设备事故（1）过热器磨损爆管事故以及省煤器磨损爆管事故（属多发事故）。（2）给煤机故障（属多发事故）以及皮带烧毁事故。（3）受热面膨胀拉裂事故（多发生于早期和第一次设计投产的CFB）。（4）返料斜管、膨胀节拉裂与烧坏事故。普遍多发的严重事故有以下几种：（1）床料结焦事故。（2）旋风分离器耐磨内衬脱落事故、分离器内筒耐火层塌落事故。（3）惯性分离器烧毁、脱落事故。（4）回料器堵塞事故、返料器返空料事故、烟气短路事故。（5）冷渣器烧毁变形和超载事故。（6）膨胀节损坏。3.一般事故或设备隐患（1）点火困难问题（一般通过增加床上油枪，增加点火总能量解决）。（2）送风机出口至烟道入口段振动。（3）引送风机出口至烟道入口段振动。（4）对空排汽能力不足，在锅炉点火投煤时，出现压力飞升、汽温上升滞后问题（一般采取开主汽旁路门，增加暖管旁路解决）。（5）返料器工作可靠性差。（6）床温测点损坏失灵；床压、返料器阻力测点失灵。（7）出力不足，不能带负荷。（8）转弯烟道积灰。（9）冷渣器出力不足，渣冷却后达不到设计值。（10）冷渣器渣自流与排渣堵塞问题。（11）人力高温排渣问题普遍。（12）燃烧控制自动不能投入。（13）给煤器卡塞，电机烧坏。（14）旋风分离器漏风影响分离效率。（15）风帽烧坏。二、国内外CFB锅炉运行事故统计数据表1为美国ACEcogenplant3年运行事故统计。表2为项城热电厂375t/hCFB1994-1996年6月30日运行事故统计数字。表3为Nucla电站运行初期事故统计。其中，第二级过热器发生过7次故障，占总检修时间的70.4%。膘为20多台75t/hCFB运行调查结果。在国际上，随着人们对耐磨材料设计结构、施工选材的重视，耐火材料引发的事故正在减少。据有关报道，国外CFB事故已由过去以耐火材料引发为主，变为由旋风分离器密封节引发为主。表1ACE热电厂3年运行事故率统计表事故类型事故次数平均停运时间（h）Tubefailure爆管1279.4Ashleak灰系统泄漏523.0Controlupset控制问题293.6Weatherrelated天气影响1210.6Devicefailure设备故障225.9Bedquality质量问题445.1表2项城热电厂CFB锅炉事故分析统计锅炉序号1号炉2号炉3号炉停炉次数投产年月1994年10月1995年1月1995年12月锅炉结焦（次）74112返料终止（次）155222给煤中断（次）3216耐火材料脱落（次）64111过热器爆破（次）65213水冷壁泄漏（次）4217省煤器泄漏（次）2327惯性室泄漏（次）4318停炉总次数53321398表3Nucla420t/h循环流化床锅炉运行事故率统计事故位置耐火材料层灰渣系统给水泵风帽事故率（%）15