大型鍋爐事故及預(yù)防

1、==============================================================================大型鍋爐事故及預(yù)防劉輝第一節(jié)防止電站鍋爐事故的意義與對(duì)策第二節(jié)承重部件的損壞及其預(yù)防第三節(jié)可燃物質(zhì)的爆炸及其預(yù)防第四節(jié)受熱面燒損及預(yù)防第五節(jié)防止鍋爐承壓部件的損傷第六節(jié)鍋爐受熱面腐蝕及預(yù)防第一節(jié)防止電站鍋爐事故的意義與對(duì)策一、防止鍋爐事故的重要意義電力工業(yè)的安全生產(chǎn)關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與

2、人民生活的安定，也是電力企業(yè)取得經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)。鍋爐機(jī)組是火力發(fā)電廠三大主機(jī)之一?？煽啃越y(tǒng)計(jì)表明，100MW及以上機(jī)組非計(jì)劃停用所造成的電量損失中，鍋爐機(jī)組故障停用損失占60％～65％，1995年100MW及以上鍋爐及其主要輔機(jī)故障停用損失電量近120億kWh。故障停用造成的啟停損失（啟動(dòng)用燃料、電、汽、水）若每次以3萬(wàn)元計(jì)，僅此一項(xiàng)全國(guó)每年直接經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)2400萬(wàn)元。與此同時(shí)每次啟停，鍋爐承壓部件必然發(fā)生一次溫度交變導(dǎo)致一次壽命損耗

3、，其中直流鍋爐水冷壁與分離器可能發(fā)生幾百度溫度的變化，從而誘發(fā)疲勞破壞。因此，防止鍋爐機(jī)組的非計(jì)劃故障停用，歷來(lái)受到各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的重視。部《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十項(xiàng)重點(diǎn)要求》中列出了防止大容量鍋爐承壓部件爆漏、防止鍋爐滅火放炮，防止制粉系統(tǒng)爆炸等三項(xiàng)反措要求，要求逐項(xiàng)續(xù)貫徹。為減少鍋爐機(jī)組故障引起的直接與間接損失，減少故障停用帶來(lái)的緊張的搶修工作，發(fā)電廠的安全監(jiān)察、鍋爐監(jiān)察、技術(shù)監(jiān)督工作者及全體檢修、運(yùn)行、管理人員，必須認(rèn)真貫徹“安全第

4、一、預(yù)防為主”的方針，落實(shí)反事故措施，提高設(shè)備的可用率，防止鍋爐事故的發(fā)生。二、當(dāng)前鍋爐機(jī)組事故的特點(diǎn)鍋爐機(jī)組的事故特點(diǎn)是與鍋爐所用的燃燒、鍋爐結(jié)構(gòu)、控制手段與工藝水平密切相關(guān)的。1955年發(fā)生在天津的田熊式鍋爐下泥包苛性脆性，死亡77人的事故，如今由于淘汰了鉚接、脹接工藝，此類(lèi)事故已被消滅。由于給水品質(zhì)的提高及蒸汽參數(shù)的提高，出現(xiàn)在中小型鍋爐的水循環(huán)事故及表面式減溫器事故也趨于消滅。隨著自動(dòng)控制水平的提高，鍋爐缺滿水及滅火放炮事故也逐

5、步得到控制。與此同時(shí)，由于采用亞臨界、超臨界參數(shù)，采用懸吊式全密封結(jié)構(gòu)，以及實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制等等，也帶來(lái)了一些新問(wèn)題需要研究解決。鑒于各局、廠情況不同，防范措施理當(dāng)有所區(qū)別，本文僅根據(jù)國(guó)內(nèi)電廠發(fā)生的鍋爐故障情況，按嚴(yán)重程度與分布頻率，提出以下分析意見(jiàn)。（1）鍋爐承重結(jié)構(gòu)的變形、失穩(wěn)使懸吊式鍋爐坍塌是導(dǎo)致近年來(lái)鍋爐報(bào)廢的最終原因，必須高度重視支吊、承重結(jié)構(gòu)的安全。（2）爐外管道爆漏、受熱面腐蝕、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械飛車(chē)、制粉系統(tǒng)爆炸、鍋爐尾部受熱面燒損

6、是造成人員傷亡，設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞的主要原因。（3）鍋爐四管爆漏仍居當(dāng)前鍋爐機(jī)組非計(jì)劃停用原因的首位。鍋爐四管因蠕變、磨損、腐蝕、疲勞損壞以及焊口泄漏，常?？梢砸蛘{(diào)度同意使用而不構(gòu)成事故，但因其停用時(shí)間較長(zhǎng)，直接、間接損失大仍是鍋爐故障損失的主要因素，必須加以重視。（4）鍋爐輔機(jī)故障，包括送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、排粉機(jī)、一次鳳機(jī)、撈渣機(jī)、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器等轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械卡轉(zhuǎn)、振動(dòng)、燒瓦等，此類(lèi)故障約占鍋爐機(jī)組故障停用次數(shù)的10％以往分析鍋爐部件故障

7、失效，比較重視超溫過(guò)熱、腐蝕、磨損與焊接質(zhì)量，是因?yàn)樗苠仩t在汽、水壓力作用下一旦汽管、水管、管道不能承受內(nèi)壓作用時(shí)，即發(fā)生爆破、泄漏；但自從采用懸吊式鍋爐結(jié)構(gòu)后，由于鍋爐受熱面、汽水聯(lián)箱、管道、煙風(fēng)煤粉管道都通過(guò)支吊架、梁、桁架，由鋼柱承重；并以膨脹中心為零點(diǎn)，向下，向四周膨脹。一旦承重系統(tǒng)失效，部件附落，部件的幾何形狀即發(fā)生變化，同樣可以導(dǎo)致鍋爐部件故障失效。理論計(jì)算表明，一根細(xì)長(zhǎng)的受熱管可以承受很高的內(nèi)壓，但卻不能承受一般的軸向壓

8、力，更不能承受側(cè)向彎曲力的作用，所以必須重視由此而產(chǎn)生的變形失效。縱觀鍋爐承重件損壞事故，我們不難發(fā)現(xiàn)支吊件損壞事故的幾個(gè)特點(diǎn)：（1）事故的突發(fā)性。鍋爐承重部件基本可以分成三類(lèi)。一類(lèi)是受拉部件，如吊桿；另一類(lèi)是受壓部件，如鋼柱、支承桿；再有一類(lèi)就是受彎部件，如梁。他們都具有突發(fā)性損壞的特點(diǎn)，如吊桿斷裂、壓桿失穩(wěn)和桁架失穩(wěn)所謂失穩(wěn)或翹曲失效是指作用在支撐桿、支柱上的壓力達(dá)到某一臨界水平時(shí)，它們有時(shí)會(huì)突然發(fā)生例如弓起、褶皺、彎曲等幾何形狀上

9、的劇烈變化。這時(shí)從強(qiáng)度觀點(diǎn)，作用力產(chǎn)生的應(yīng)力完全在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，但劇烈的幾何變形而引起的大撓度可能破壞結(jié)構(gòu)的平衡，形成不穩(wěn)定的構(gòu)形，使其突然崩潰，即通常所謂的失穩(wěn)或翹曲失效。而吊桿的斷裂因?yàn)槌０l(fā)生在具有應(yīng)力集中特征的螺扣處，因而也具有突發(fā)性。（2）修復(fù)困難。承重件一旦安裝就位，就很難卸載，因而給修復(fù)帶來(lái)難度。（3）力的不確定性。鍋爐受熱膨脹，其他受力桿件的變形，將嚴(yán)重影響承重部件受力狀況，除帶受力指示標(biāo)記的吊標(biāo)外，一般難以了解受力狀況。（

10、4）常常導(dǎo)致事故擴(kuò)大。承重件的損壞使相鄰承重件負(fù)載增加促進(jìn)聯(lián)鎖損壞，同時(shí)也常常導(dǎo)致相關(guān)部件受力狀況的變化而損壞。嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致該部件的報(bào)廢。防止支、吊件損壞，應(yīng)從防止超載及維持支、吊件承載能力兩方面著手。當(dāng)前應(yīng)注意以下問(wèn)題。（1）鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的工作溫度。美國(guó)鍋爐規(guī)范規(guī)定承重構(gòu)件受熱后溫度不得大于315℃，這是因?yàn)殇摬牡那?qiáng)度因溫度上升而急劇下降。鍋爐鋼柱、鋼梁急劇升溫發(fā)生在鍋爐房著火時(shí)?！督ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定無(wú)保護(hù)層的鋼柱、鋼架、鋼層

11、架耐火極限只有15分鐘，說(shuō)是說(shuō)在大火中鋼結(jié)構(gòu)很快變形失效。為此要求：①鍋爐油管路，電纜的鋪設(shè)要離開(kāi)承重部件；②一旦發(fā)生火災(zāi)要組織力量控制承重部件的溫度，此時(shí)立柱和大梁的冷卻至關(guān)重要。（2）要避免爐膛嚴(yán)重堆焦、轉(zhuǎn)向室灰斗存灰、風(fēng)道積灰與煙道存水等超載現(xiàn)象。（3）鍋爐剛性梁的作用是承受一定的爐膛爆炸力，其薄弱環(huán)節(jié)是角部絞接結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)抗爆壓力下，剛性梁的撓度f(wàn)＝1500。有懷疑時(shí)，應(yīng)通過(guò)測(cè)試，確定是否需要加固。（4）吊桿的安全性取決于力的分

12、配及披屋內(nèi)吊桿高溫部位的強(qiáng)度是否滿足要求，最好使用有承力指示的吊架。個(gè)別吊桿彈簧壓死或不承力都是不正常的現(xiàn)象，要作為鍋爐定期檢驗(yàn)內(nèi)容加以確認(rèn)調(diào)整。（5）現(xiàn)代鍋爐普遍采用全密封膜式爐壁，并確立膨脹中心，為此在鍋爐周?chē)?、上下設(shè)許多向構(gòu)件，保證以膨脹中心為零點(diǎn)，向一定方向膨脹。凡是沒(méi)有按設(shè)計(jì)值脹出的，必然存在殘余應(yīng)力，將涉及支吊架安全，務(wù)必要究其原因，以防意外。（6）要弄清鍋爐承重部件的設(shè)計(jì)意圖，哪些是受拉桿件，哪些是受壓桿件，哪些接合部位要