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一起锅炉报废事故原因分析

作者:许剑锋     点击数:    更新时间:2013-03-13 09:16

    一、事故经过

2008年3月31日上午10时50份,某公司司炉班长发现,并联试运行的2号锅炉有异常响声(当时的锅炉的压力为0.65MPa)。打开炉门后发现锅炉泄漏,立即报告了办公室管理人员,管理人员到现场采取撤火及关闭主汽阀等措施,这时锅炉上的压力表显示压力已经不到0.1MPa。出事之后该公司一直隐瞒不报,而是找安装维修单位准备进行维修,维修单位一看事故严重才报告了当地特种设备监察部门。
二、基本情况
该公司现有两台10吨蒸汽锅炉,发生事故的2号锅炉于2002年从沈阳军区联勤部工程安装大队购进,同年10月份投入生产,最高运行压力1.0 MPa。锅炉型号为DZL10-1.25-AII,锅筒、管板材质为20g,水管材质为20钢。
2008年2月27日,该公司把砌筑炉墙和炉拱全部拆除,并由兴安盟特种设备检验所进行了内部检验,检验报告显示该锅炉本体不存在安全隐患。之后由锅炉维修单位对炉墙、炉拱重新进行了砌筑(维修后未进行验收)。投入运行之前即2008年3月28日、29日、30日,企业对水位报警及联锁保护装置进行了多次调试,并于2008年3月30日16时投入试运行。
该锅炉房共有18人,其中有证司炉操作人员10名,有证水质化验员3人,有证管理人员1人。2008年3月30日试运行时当班人员为两人,只有一人持证。据当班人员讲,该锅炉水位一直保持正常。检查锅炉运行记录,记录中只有压力、耗煤量,无水位表冲洗及水位内容及对炉膛内进行检查内容。另外当班人员说早上用汽车间打来电话,说压力过高并曾排出一部分蒸汽。
三、事故后检验情况:
最上一层烟管(即最高火界处)两侧边缘部位各有3根管子发生轻微变形,但未超过管子直径。烟管表层均有一层白色浮垢,无过热现象。下部烟管右侧数1至3排,向上数1、2排管变形量较大(即靠近中心水管侧下锅筒的烟管),最大为75mm,超过管子直径,已经超标,烟管表层仍有一层白色浮垢,无过烧现象。前管板轻微变形,高5mm,无过热。
在锅筒内部观察,该锅炉严重缺水,筒前部干,在筒尾部水位线宽150mm,锅筒底部水垢全部落。筒底部火焰,第一筒节距前第一环焊缝向后300mm处开始,筒鼓包形,面2100mm向弧长宽2700 mm,高100mm,变形最高部位在距锅筒底部中心线向右约1000mm处,即变形中心偏向炉体右侧,在中心水管与水冷壁管之间。变形最大处壁厚减薄3mm,无明显过烧。第二筒节底部也发生变形,但程度较小,最大变形量35mm。
筒底部中心水管前数1至11根管管孔椭圆形,长轴方向为周向,原有管径为51mm,现最长径为70mm;部分水管与筒体连接的下部焊缝已经脱开,最大缝隙16mm;管孔处筒沿纵向开裂,裂口宽度最大为12mm,最大延伸长度32mm;中心水管已经烧塌,过烧。右侧水冷壁管上部直段过烧,敲击发出很脆的声音
锅筒内两侧水冷壁管及对流管束管口均有锅筒内水烧干后向下流淌水的痕迹如图所示。
经内部检验,汽连管、水连管均畅通无阻。卸下水位表用水做通透试验,结果显示两只水位表均畅通无阻。说明事故发生时,在旋塞没有关闭的情况下,水位表应能够正常工作。然根据司炉人员提供的情况为水位一直很正常。对锅炉高低水位报警装置进行试验,结果为装置失灵。对低水位联锁保护装置进行检查,发现已经失灵。
安全阀运行前经过检验部门检验并出具检验报告,开启压力一只为1.25 MPa另一只为1.2MPa,在整个事故过程中没有起跳。重新在校验台上对安全阀进行开启、回座试验,均正常。
四、事故经过分析
根据锅炉容水量28.5吨及锅炉额定蒸发量10t/h计算,锅炉烧干锅时间应为3小时(假设锅炉受热面不变时),而实际运行18小时,说明该锅炉水位报警及联锁保护装置是在锅炉运行中失灵。
正常情况下该锅炉房只有一台锅炉运行就能够满足生产需要,由于该炉处于试运行阶段,两台炉并联运行供汽。由于水位报警及联锁保护装置失灵及司炉人员的麻痹疏忽,锅炉开始缺水并逐渐严重。在该台锅炉严重缺水压力急剧升高时,并联的另一台炉,由于外来压力的增高,在不改变燃烧条件的前提下,锅内饱和蒸汽平衡被打破,在一段时间内蒸发量降低,起到了分压的作用。另外生产车间根据需要用汽量进行排汽,也减缓了锅炉压力的升高,使锅内压力始终低于安全阀开启压力而没有起跳。由于水没有及时补充,锅炉内的水继续减少,在蒸发量小于额定蒸发量时,并联锅炉蒸汽的补充使压力保持在一定的水平并起到了降低锅内温度的作用。另外由于集箱内的水蒸发速度较满,在严重缺水时汽水由管孔流入锅筒,也起到了降低锅内温度的作用。这就是锅炉烟管没有严重变形的原因。
随着蒸发量的降低,锅筒底部壁温却逐步上升。一般认为200以上钢的弹性模量明显下降,300以上钢的屈服强度开始下降。当钢350氏度及其以上的屈服强度下降至定的室屈服强度的2/3或更低,而20g最高使用温度为450℃。在锅炉接近干锅时,锅筒钢板及水管被烧红,在锅内压力的作用下而屈服变形,又由于轴向应力是环向应力的一半,使管口及筒体首先沿纵向开裂,在周向管口被拉成椭圆形。管子及锅筒破裂汽水大量泄漏,并发出异常响声从而被司炉人员发现。
五、事故原因分析
1、锅炉水位报警及联锁保护装置失灵是导致锅炉缺水的直接原因。
该锅炉装有水位报警及联锁保护装置,运行前虽然经过调试但运行中仍然失灵没有起到报警及保护作用,在低水位时未能及时补充给水,致使锅炉缺水。水位低到极低水位时由于极低水位联锁保护装置失灵,没有起到联锁保护,未能及时停锅,使锅炉在缺水情况下继续运行,直至锅炉烧干锅、烧红,锅筒材料屈服强度降低,在正常的锅内压力的作用下,筒体膨胀、管孔变形、撕裂、泄漏。因此锅炉水位报警及联锁保护装置失灵是导致锅炉缺水的直接原因。
2、司炉人员责任心不强及缺乏经验是导致锅炉缺水的有一个原因。
锅炉装有两只水位表,均为双色水位表,经试验证明为正常。在阀门没有关闭的情况下,直接可以通过观察来判断水位的高低。但当班人员没有尽到职责,由于刚刚维修完产生麻痹思想过分依赖报警及联锁装置,没有对水位表进行观察。即使水位表阀门关闭,水位始终保持正常,但凭借司炉经验,应该判断出平均上水时间而采取相应的检查措施,结果说明司炉人员没有经验或没有尽到职责。再有对锅炉本体的观察和巡回检查不够,如果从炉门或观察孔定期对锅炉本体进行观察,在锅炉严重缺水时就能够从水管及锅筒的颜色及变形情况及时发现问题并采取措施。因此该事故是一起严重的司炉责任事故。
3、管理不善是造成此次事故的又一个原因。
(1)按《锅炉房管理规则》要求,蒸发量小于等于的10t/h锅炉,有证司炉人员不少于3人。而该锅炉房当班只有两名司炉人员,且只有一人持有司炉证,一人无证。
(2)锅炉房各项管理制度检查制度不健全,司炉人员没有能够按要求进行水位表的冲洗及对炉膛内部的观察。
(3)由于该企业平时只注重生产,对用汽量要求很严,而忽略了安全方面的管理,没有对司炉人员进行过厂内安全知识培训。
(4)该锅炉房现有两台10t/h锅炉,没有事故应急措施,虽有应急救援预案,但不完善,没有开展过救援演练。
4、按《蒸汽锅炉安全技术监察规程》的要求,安全阀的整定压力应为工作压力的1.04倍和1.06倍,即应为0.936MPa和0.954MPa,而实际却为1.2 MPa和1.25 MPa。如果安全阀起跳就会引起司炉人员的重视,并采取一定的措施。因此安全阀整定压力问题是此次锅炉事故的次要原因。
六、事故处理及经验教训
此次锅炉事故导致锅炉本体损坏严重已经不能保证安全运行,予以报废处理,直接经济损失35万元。当班司炉人员证件收缴并被开除,管理人员被撤职。监察部门对该企业进行了经济处罚。虽然没有人员伤亡,但教训是深刻的,是值得我们警醒的。
特种设备是危险性较大的设备,任何一个环节出现问题都会引起安全事故。各企事业单位要充分认识锅炉安全使用的重要性,坚决克服麻痹思想,牢固立安全意,始把保障员工的生命和财产安全放在首位,切实抓锅炉的安全使用和管理。建立健全锅炉安全管理制度和制订锅炉事故急救援案,及做好锅炉管理人和操作人的培考核工作。把安全思想落实到日常工作中,将锅炉事故杜绝在萌芽状态,确保锅炉安全运行。
 
参考文献:《材料力性能》 石德珂 金志浩主,西安交通大出版社,1998;《特种设备安全监察条例》(国务院令第373号);《蒸汽锅炉安全技术监察规程》(劳部发[1996]276号);《锅炉操作工》中国劳动社会保障出版社,2002等。

 


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