５８ 文章编号：１００４—８７７４（２０１７）０５—００５８—０４ Ｔ业锅炉 ２０１７年第５期（总第１６５期） ＤＯＩ：１０．１６５５８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ１００４—８７７４．２０１７．０５．０１２ 一台１１６ ＭＷ燃气热水锅炉爆管 事故原因分析及处理 刘 花 （北 『『』 城Ｉ）（特种设备俭测昕，北 １０００５５） Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｔｕｂｅ Ｂｕｒｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｆ０ｒ ａ １ １６ ＭＷ Ｇａｓ．ｆｉｒｅｄ Ｈｏｔ Ｗａｔｅｒ Ｂｏｉｌｅｒ 怍 ‘简介：刘花 ＬＩＵ Ｈｕａ 摘（１９７Ｉ一）．女，高级１ （Ｘｉｃｈｅｎｇ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｉｎｓｐｅｅｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００５５，Ｃｈｉｎａ） 程师，ＪＬ Ｔ￣，Ｉｓ两城ｌＸ 要：通过对一台试运行中的发生爆管事故的１ ｌ６ Ｍｗ燃气热水锅炉进行中令验、取样分 特种没备检测所技 承 类特种没备榆 析、对锅炉运行参数进行监控，从设计和使片】两方面对事敝原因进行ｒ分析．ｔ－ｆｘ￣一事敝原因制定 术负责人，一直从 ｒ锅炉改造方案，并强调ｒ燃烧器的选配和安装质量控制对锅炉安全运行的重要性 、 关键词：燃气热水锅炉；爆管；事故分析；处理措施 中图分类号．ＴＫ２２７ 文献标识码．Ｂ 测和研究 作 ０事故锅炉概况 北京某供热厂新装４台１１６ ＭＷ燃天然气热水 锅炉．住调试阶段４号炉和ｌ号炉相继发生锅炉爆 口部位没有外置省煤器。所有同水将流经该省煤 器，炯气和水流设计为逆向流动，烟气为竖直方向循 环。锅炉结构简图如【皋］１。 管、泄漏事故。锅炉运行时进水温度为４０～７０ ｃ（＝， ¨｛水温度为１５０ ．炉膛炯温ｌ ２２６℃，锅炉额定Ｉ 作压力２．５ ＭＰａ，设计流量为１ ２５０ ｔ／ｈ。管子规格 为＋６０．３ Ｉｌｌｌｆｌ Ｙ ４．５ ｎｎｎ，材料为２０号钢（ＧＢ／Ｔ ３０８７－－２００８） 锅炉累积运行时问１ ７１３ ｈ．因发 爆管事故而被迫停炉。 ｌ设备及供热系统情况 锅炉为强制循环水管锅炉，型号为ＱＸＳ １ １６— １一膜式水冷壁２一后墙水冷壁３～对流墙 ４一蛇肜管省煤器５一前墙水冷壁７一卜集箱 ６一下集箱 ２．５／１５０／７０一Ｑ 锅炉由鳍片管屏构成。鳍片沿水 管全Ｋ焊接，形成一个完全密闭的刚性管笼，烟气在 图１锅炉结构简图 其中循环。侧面管屏弯折后，与位于锅炉下部和上 部的巾心管焊接连接。部分横向管屏将炯道分成不 部分 燃烧室主轴水平，锅炉配有两个燃烧器在 燃烧室前端水平并排布置．燃烧室后部设有一个竖 锅炉水流程：热网同水一热网循环泵一外置省 煤器一内置省煤器一左右水冷壁一锅炉出ｎ 锅炉ｔ＇ｔ循环泵水流程：锅炉 口一白循环泵一 外置省煤器ｍ 混合一内置省煤器 炯气流程：炉膛一对流Ｊ灯划道一内置省煤器一 外置省煤器 Ａ对流州道，南焊接至炉侧管束、水平布置的管束构 成 ， 流往锅炉的循环 ｌ水从锅炉后管屏上部的管道 进入尾部埘流管束。回水进入锅炉后集中于锅炉下 部中间位置集箱，然后分流入燃烧室，在管屏中循环 ２爆管与泄漏情况 ２．１ ４号炉爆管情况 炉膛左侧第４８根水冷壁管（，ｂ６０ ｍｍｘ４．５ ｍｌｌ ） 在顶棚部分向火侧（距管与顶部联箱接合处１００ ＩＴＩｍ 位置）有一１ ０００ ｍｍ的爆管缺陷，最宽处的裂 口３５ ｉｎｌｎ（见图２） 该缺陷边缘处管材残留厚度不 后．最后汇集到上部中间位置的集箱。锅炉管束｝｝｛ 收稿日期：２０Ｉ７—０６一ｌ！ 一台１ １６ ＭＷ燃气热水锅炉爆管事敝原 分析及处胖 足１ Ｉｎｉｌｌ，管内有明 结垢迹象，且此管长度方向３／ ４部分向火侧外表面有过热氧化现象 在管与底部 联箱５０ ｍｍ处取样发现管内无明 过热迹象 在 管段中间开孔观察内部有比较明显的过热迹象（程 发介于前婀者之间） 其他管子均正常。 ５ ～３８、３９根僻内壁结蚜 况 ５５０ ＭＰａ，伸 牢不小于２０％ 对第３８根和６４根 水冷壁管 向火侧和背火侧每根管墩４个试样进行 力学性能试验，试验结果：抗托强度范 在４５０～５００ ＭＰａ．伸长率在２３％～３３％ 试验结果表明，第３８根 和６４根取样管的抗托强度和伸长率均在标准范 之内 ３．２金相检验 图２ ４号炉爆街情况 ２．２ １号炉泄漏情况 取样管为鼓包、发生泄漏的管段 ＿ｊ未发生泄漏 的对比管段，位置依次为该锅炉从前向后数第３８ 根、第３９根管子。以及第６４根水冷壁管段。 通过埘３根取样管进行金相组织分析： 第３８根水冷壁管子鼓包泄漏点边缘，内外壁氧 化皮比较厚，边缘部位出现蠕变孔洞，金相组织为铁 炉膛左侧水冷壁管２８根至４９根顶棚部分产 Ｅ 脱皮、鼓包、胀粗ｌ，其中第３４、３８、３９根３根管子有４ 处漏点（漏点形貌见 ３）。在漏点周围粘有盐状物 质 第３８根水冷壁取样管向火侧出现鼓包，管子发 生胀粗．管壁减薄，外壁表而存在氧化皮，氧化皮容 易剥落。剖开取样管，观察管子内壁，结垢严重，经 测量内蹙垢层最厚为１８ ｌｌｌｍ，外壁氧化皮最厚为３．５ １１１１１１ 第３９根取样管内壁垢层最厚为５ ｍｉｌｌ，管子阳 素体，珠光体已完全消失，珠光体球化级｝ｊＪＪ为５级。 距离爆口边缘】０ １１１１１１部位，金相组织基本为铁素 体，珠光体组织基本消失，按照电力行业标准＿ｌ，球 化级别为５级．但无蠕变－？ＬＮｊｆＪ现 距离爆口边缘 ２５ ｍｉｌｌ处，有少量珠光体存在，球化级别为４～５级 （见 ６）。爆口背火侧金相组织是铁素体＋珠光体， 珠光体发生中等球化，球化级别为３～４级。 第３９根取样管内壁存在较厚垢层，外壁存在氧 化皮．管子外壁金相组织巾，珠光体球化严重，管子中 火侧外壁存存氧化皮。第３８、３９根管内外壁形貌 图４、 ５ 部金相组织为铁素体＋珠光体，球化级别为３～４级。 挈１ ３ ３８号管泄漏形貌 第６４根取样管向火侧、背火侧金相组织是铁素 体＋珠光体，珠光体球化级别为３级，属于中等球化。 ４ ３８、３９ 管外壁彤貌 ３管子检验 ３．１力学性能试验 水冷壁管子材料为２０号钢管（ＧＢ／Ｔ ３Ｏ８７— ２００８）．其常温力学性能的抗拉强度范围应在４１０ 图６距泄漏点边缘２５ １１＂１１１１金＿卡ｆＩ组织 按照ＧＢ／Ｔ ３０８７标准，２０号无缝钢管在运行时 工业锅炉 ２０１７年第５期（总第１６５期） 间相对不长情况下（１ ７１３ ｈ），管子金相组织中，珠 光体球化级别就已经到３级或者更严重．这属于不 正常金相组织加速球化现象。 进行了测量（见表１）。监测数据表明：锅炉左右侧 底部联络管存在２０℃左右的温差、４台锅炉内置省 煤器入口水温左侧均高于右侧，锅炉左侧流速、流量 均低于右侧，即锅炉水温左侧比右侧高２Ｏ℃，这样 ４事故原因 通过现场检验和对锅炉管子的检验，我们得出 结论：水冷壁发生泄漏的原因是因为锅炉管子内壁 结垢，致使管内介质对水冷壁的冷却能力降低，导致 管壁金属温度升高，使锅炉管子产生鼓包，壁厚减 薄，最终发生泄漏。 查阅锅炉水化验记录．１１月份锅炉热网供水 就导致锅炉左侧超温运行从而发生损坏。通过综合 分析．得出判断： （１）该锅炉的事故是由于锅炉内置省煤器前的 自循环泵出口管道与外置省煤器出口管道的混水点 接人位置不合理，使得介质在内置省煤器入口处就 存在较大的温度偏差。温度偏差不仅导致锅炉左右 两侧温度存在较大偏差，还导致流量存在偏差，锅炉 硬度平均值为０．８ ｍｍｏＬ／Ｌ，热网回水硬度平均值为 ０．９ ｍｍｏｌｆＬ。根据ＧＢ／Ｔ １５７６－－２００８《工业锅炉水 左侧温度高于右侧而流量低于右侧，使锅炉左侧超 温运行．致使管内壁结垢，从而造成锅炉水冷壁的爆 管和泄漏 质》 标准，管网供、回水硬度平均值略超标。虽然 锅炉水质略超国家标准，但从现场来看，锅炉左侧结 垢严重而右侧几乎没有结垢．由此判断锅炉管子结 垢以至于损坏的直接原因不是由于锅炉水质超标造 （２）在测试中笔者发现由于燃烧器火焰调整不 当，火焰直接冲刷锅炉左侧水冷壁，这也是导致锅炉 成的。为此锅炉的设计和使用单位对锅炉内置省煤 器入口温度、底部联络管管道壁温、水流速、水流量 水冷壁壁温过高从而导致锅炉水冷壁结垢爆管的主 要原因之一 表１ ３号、４号锅炉运行监测数据 ５ 处理方案 针对锅炉爆管原因，锅炉厂对锅炉重新进行了 改造设计： （１）增大了炉膛尺寸避免燃烧器火焰冲刷水冷 炉两侧水温和流速趋于一致。 通过使用软件ＣＦＸ１０检测，发现水流从直径 ４００ ｍｍ管道流进直径５００ ｍｍ三通管时流速减慢． 循环水流直接进入热水锅炉左侧，造成左侧高１０℃ 左右．而右侧低ｌ０℃左右。改造后，将自循环泵出 口管道（＋４０６ ｍｍ×９ ｍｍ）与外置省煤器出口管道 （＋５０８ ｍｍ￣１ １ ｍｍ）的接人位置移至外置省煤器出 壁。在左右侧水冷壁横向管上、下各加０．５ ｉｎ短节， 将炉膛左、右侧宽度延长１ １ＴＩ，可解决火焰扫壁问题 （见图７）。 口，在外置省煤器出口通过一个弯管使循环水与省 煤器出水直接混合．这样混水点提前了约６ ２００ ｍｍ，使水流进入热水锅炉前得到很好的混合（见图 ８），使锅炉左右侧水冷壁人口温差消除。同时原有 的三通、大小头也得到了利用，仅增加了一个弯头。 通过锅炉改造并在运行中加强锅炉水质的控 制。把锅炉给水硬度控制在０．１ ｍｍｏＬ／Ｌ左右（ＧＢ／Ｔ 图７炉膛改造示意图 １５７６－－２００８４工业锅炉水质》中规定给水硬度为≤ ０．６０ ｍｍｏｌ／１），锅炉运行一个冬季后检查无明显结 （２）调整锅炉内置省煤器前的自循环泵出口管 道与外置省煤器出Ｅｌ管道的混水点接入位置，使锅 垢现象，从根本上解决了锅炉爆管问题。 ・事故与分析・ 一台１ １６ ＭＷ燃气热水锅炉爆管事故原因分析及处理 ６１ －ｔ＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾（ａ）改造前锅炉两侧水流速图 （ｂ）改造后锅炉两侧水流速图 图８改造前后锅炉两侧水流速对比 ６结语 通过这个案例我们得到的经验是：锅炉结垢爆 管 。 （３）燃烧器的安装（如标高、各燃烧器间距等） 应符合ＧＢ ５０２７３－－２００９￣锅炉安装Ｔ程施工及验收 规范》的要求。 管的原因分析不但要从锅炉水质、锅炉钢管用材、锅 炉水循环等方面进行考虑，对于燃油、燃气锅炉来说 燃烧器的选配及安装质量也是影响锅炉安全运行的 重要因素： （１）燃烧器的选配应考虑与锅炉炉膛长度和形 状相匹配。一般情况下，锅炉燃烧器应当由锅炉制 造企业负责选配：特殊情况需由锅炉使用单位选配 （４）燃烧器的安装与系统还应符合其他一些法 规 】和标准的要求。隧 参考文献 ［１］ＤＬ／Ｔ ６７４一ｌ９９９火电厂用２０号光体球化评级标准 ［Ｓ］． ［２］ＧＢ／Ｔ １５７６－－２００８工业锅炉水质［Ｓ］． ［３］国家质量监督检验检疫总局．质检总局关于燃气 锅炉风险警示的通告（２０１７年第２号）［ＥＢ／ＯＬ］．（２０１７一 Ｏｌ＿２５）．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｑｓｉｑ．ｇ（Ｊ ｖ．ｃｎ／ｘｘｇｋ一１３３８６／ｚｘｘｘｇｋ／ ２０１７０ｌ／ｔ２０１７０１２５４８１９９８．ｈｔｍ． ＿时，使用单位应当确认所选配的燃烧器符合锅炉制 造企业规定的配置技术要求。锅炉安装监检单位应 当对选配的燃烧器是否符合锅炉制造企业的技术要 求进行核查 。 （２）燃烧器安装前应检查安装燃烧器的预留孔 位置的正确性，并防止火焰直接冲刷周围的水冷壁 ［４］ＧＢ ５０２７３－－２００９锅炉安装工程施工及验收规范ｆ Ｓ］． ［５］ＴＳＧ ＺＢＯ０１－２００８燃油（气）燃烧器安全技术规则［Ｓ］． Ｉ ｌ ● ， ｌ ｌ ● Ｉ ， Ｉ 《工业锅炉》 欢迎投稿 欢迎订阅 一＇ ｖｖ＿ｖ¨¨¨ｖ＿ｖｖ＿＿＿ｖ欢迎刊登广告
