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1、鍋爐爆管脫水事故的分析上海鍋爐壓力容器檢驗所朱傳標80年代初，上海楊浦煤氣廠一臺SGS-30/13—I型燃油水管鍋爐，突然發(fā)生爆管，三小時內(nèi)鍋內(nèi)水全部漏光，造成脫水事故，被迫緊急停爐，并將事故情況及時地報告了有關(guān)部門。我們在對該鍋爐進行檢查時發(fā)現(xiàn)，爆管前，蒸汽壓力為6.8kgf/cm2,(0.66MPa)額定壓力為13kgf/cm2,(1.28MPa)，蒸發(fā)量約17T/h，額定蒸發(fā)量為30T/h，水冷壁管徑?=42×2.5mm，爆管位置，在爐膛左側(cè)第三根水冷壁管，高度從爐底向上800mm處，爆破
2、口表面鼓皰，裂口周圍有明顯的高溫過熱現(xiàn)象，管內(nèi)結(jié)有<0.5mm厚的水垢，在該側(cè)下集箱頂端有部分堆積的泥垢。查閱有關(guān)技術(shù)資料，該鍋爐系上海鍋爐廠1970年12月的產(chǎn)品，1977年10月開始投入使用，并記載了1979年4月25日在爐膛內(nèi)前墻，從爐底向上800mm處第五根水冷壁管，已發(fā)生過一次爆管事故，情況與這次爆管基本相同。根據(jù)鍋爐左側(cè)水冷壁系統(tǒng)示意圖和檢查情況分析，如果是操作錯誤引起的缺水，那么最初破壞的不該是800mm處第三根水冷壁管，而是該側(cè)上部的水冷壁管或汽包與管子脹接處。因此，我們首先排除
3、了由于操作錯誤所引起缺水造成側(cè)水冷壁管過熱爆管的可能。從爆管的實樣、位置和鼓皰裂口處的壁厚減薄，以及外表面粗糙與內(nèi)表面有部分熱疲勞裂紋等特征來看，對這第三要水管的爆破，只可能是因長期超溫過熱所致。是什么原因引起該處水管長期超溫過熱的呢？從現(xiàn)狀看，由于設(shè)計不合理或較薄水垢所造成超溫過熱是不可能的。我們認為，只有當鍋爐經(jīng)常牌低負荷運行，使該部位的水循環(huán)不好或停滯，才可能造成該部位長期超溫過熱。對鍋爐自然水循環(huán)的強弱，主要是取決于其循環(huán)回路的有效壓頭S有效的大小。如S有效大，它就能夠克服下降管較大的循
4、環(huán)阻力，其水循環(huán)就可靠，而有效壓頭S有效的大小與該循環(huán)回路的運動壓頭P運動和上升管總阻力△P上升有關(guān)。即：S有效=P運動—△P上升kgf/m2而P運動=h(r水—r混)kgf/m2其中：h—上升管開始汽化點到上鍋筒汽水分界面的垂直距離（m）r水 —飽和水的重度（kgf/m3）r混—汽水混和物的重度（kgf/m3）可見如果要保證S有效足夠大，就必須要保證h與(r水—r混)較大和△P上升較小。而該鍋爐爆管部分的水循環(huán)情況如何呢？我們特對此進行水動力和停滯與倒流的校核計算，其結(jié)果見表。表一：左側(cè)水冷壁
5、管結(jié)構(gòu)與不循環(huán)特性表項目側(cè)水冷壁規(guī)格mm根數(shù)根截面積m2截面比%給水量kg/s有效壓力kgf/m2速度m/s蒸發(fā)量Kg/s壓力kgf/cm2引出管Ф80×460.031472015500.340.819上升管Ф42×2.5610.066546400.920.819下降管Ф83×460.02741表二：左側(cè)水冷壁角偶處停滯與倒流校核匯總表項目側(cè)水冷壁角偶處偏差管平均流速W?！弊畈盍魉賅”總壓頭kgf/m2有效壓頭kgf/m2比值標準結(jié)論停滯101.20.1183315501.181.2不合格倒流1
6、01.20.4446524601.601.2合格從該水循環(huán)系統(tǒng)計算校核的匯總表中，不難看出，此鍋爐的水冷壁管是直接置于高溫爐膛內(nèi)，它們在額定負荷下都應(yīng)起上升管的作用，但在低負荷下，由于爐膛內(nèi)的火焰充滿度不夠，位于爐膛角偶處的水管，因受熱小于其中部的水管，水在管中的相對吸熱也遠不如中部水管強烈，所以角偶處水管的(r水—r混)較中部的水管水得多，以致它的S有效相對就很小，易造成“搶水”現(xiàn)象。另一方面，該鍋爐采用小直徑管子，這就使這部分的水阻力較大，特別在低負荷運行下更加造成角偶處的水循環(huán)困難。再者由
7、于左側(cè)水冷壁下集箱端部有堆結(jié)的泥垢存在，易使集箱內(nèi)的水份配不勻，造成流速偏差。加之由于在操作時火焰中心向后推移，回避左側(cè)水冷壁管內(nèi)水循環(huán)流速下降或停滯。為此就不可避免地導(dǎo)致了左側(cè)水冷壁管在前800mm的角偶處，因水循環(huán)不良而再次引起過熱爆管。至于爆管的部位為什么不在其以上呢？這是因為在水位熱交變應(yīng)力以上有大量的水汽混合物，它對管子的熱應(yīng)力不如爆管部位高，不易造成在其以上部分的爆管。而為什么又不在其以下呢？這是因為該部位以下的水還沒有充分汽化，其管壁溫度較低。至于右側(cè)水管的相同部位為什么沒有爆管的
8、原因，主要是燃油的燃燒中心偏于左側(cè)水冷壁管，這樣它的熱偏差相對地就小于左側(cè)，不易首先發(fā)生爆管。綜上所述，對SGS—30/13—I型鍋爐爆管脫水事故的原因，我們認為是由于經(jīng)常處于低負荷或超低負荷的不經(jīng)濟工況下運行，使該鍋爐左側(cè)水冷壁角偶處的水管，水循環(huán)微弱或停滯，而引起過熱爆管。事故的原因找到了，技術(shù)處理也就是容易解決了，根據(jù)以上分析，我們的處理方法：1、將左右兩側(cè)水冷壁前角偶處各割除4根水管（共8根），采取封管悶死措施。2、盡可能使鍋爐運行工況不低于70%的負荷，同時應(yīng)提高操作燃油鍋爐的技能。3
