三大型锅炉事故及预防

第三章大型锅炉事故及预防HYPＥRＬINK”file:／/／Ｆ:＼\新建文件夹\\学习园地＼\电力安全监察工程师培训教材＼\第三章％2０％2０大型锅炉事故及预防。ｈtm”\l”第一节防止电站锅炉事故的意义与对策＂第一节防止电站锅炉事故的意义与对策ＨＹPERLINK"fiｌｅ：///Ｆ：\\新建文件夹＼＼学习园地\＼电力安全监察工程师培训教材\\第三章％2０％2０大型锅炉事故及预防．hｔｍ"\l"第二节承重部件的损坏及其预防＂第二节承重部件的损坏及其预防ＨYPEＲLINK＂file:///Ｆ：\＼新建文件夹＼\学习园地\＼电力安全监察工程师培训教材\＼第三章%20%20大型锅炉事故及预防．htm＂\ｌ”第三节可燃物质的爆炸及其预防"第三节可燃物质的爆炸及其预防HYPERＬINK＂fiｌｅ：//／Ｆ:\\新建文件夹＼\学习园地\＼电力安全监察工程师培训教材\\第三章％20％２0大型锅炉事故及预防。hｔm＂\l＂第四节受热面烧损及预防"第四节受热面烧损及预防ＨYPＥＲＬＩNK＂fiｌｅ:///F:＼\新建文件夹＼＼学习园地\＼电力安全监察工程师培训教材\＼第三章％20％２0大型锅炉事故及预防。htm”＼l”第五节防止锅炉承压部件的损伤"第五节防止锅炉承压部件的损伤HYＰEＲLINK＂ｆiｌe:／/／Ｆ:\\新建文件夹\\学习园地\\电力安全监察工程师培训教材\\第三章％20％2０大型锅炉事故及预防。hｔm"\l”第六节锅炉受热面腐蚀及预防”第六节锅炉受热面腐蚀及预防钱祥鹏

第一节防止电站锅炉事故的意义与对策HＹPERＬINK”file：//／Ｆ：＼\新建文件夹＼＼学习园地＼\电力安全监察工程师培训教材\\第三章%20%２０大型锅炉事故及预防．ｈｔm"\ｌ＂一、防止锅炉事故的重要意义"一、防止锅炉事故的重要意义HYＰERLINK”filｅ://／F：\＼新建文件夹\\学习园地＼＼电力安全监察工程师培训教材＼\第三章％２０％20大型锅炉事故及预防。htm"\l”二、当前锅炉机组事故的特点"二、当前锅炉机组事故的特点ＨYPERLINＫ＂file：//／Ｆ：\\新建文件夹＼\学习园地＼＼电力安全监察工程师培训教材\＼第三章%20%２０大型锅炉事故及预防.hｔｍ”\l＂三、预防事故发生与扩大的措施＂三、预防事故发生与扩大的措施HYPERLINＫ"filｅ：/／/F：\\新建文件夹\\学习园地＼\电力安全监察工程师培训教材＼＼第三章％２0%20大型锅炉事故及预防．ｈｔm”＼l”四、故障分析的目的、方法"四、故障分析的目的、方法一、防止锅炉事故的重要意义电力工业的安全生产关系国民经济发展与人民生活的安定，也是电力企业取得经济效益的基础。锅炉机组是火力发电厂三大主机之一。可靠性统计表明，1００ＭＷ及以上机组非计划停用所造成的电量损失中,锅炉机组故障停用损失占６0％~６5％,１99５年100MW及以上锅炉及其主要辅机故障停用损失电量近120亿kＷh。故障停用造成的启停损失（启动用燃料、电、汽、水)若每次以３万元计，仅此一项全国每年直接经济损失就达240０万元。与此同时每次启停,锅炉承压部件必然发生一次温度交变导致一次寿命损耗,其中直流锅炉水冷壁与分离器可能发生几百度温度的变化,从而诱发疲劳破坏。因此,防止锅炉机组的非计划故障停用,历来受到各级领导的重视。部《防止电力生产重大事故的二十项重点要求》中列出了防止大容量锅炉承压部件爆漏、防止锅炉灭火放炮，防止制粉系统爆炸等三项反措要求，要求逐项续贯彻。为减少锅炉机组故障引起的直接与间接损失，减少故障停用带来的紧张的抢修工作，发电厂的安全监察、锅炉监察、技术监督工作者及全体检修、运行、管理人员，必须认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针，落实反事故措施,提高设备的可用率，防止锅炉事故的发生。二、当前锅炉机组事故的特点锅炉机组的事故特点是与锅炉所用的燃烧、锅炉结构、控制手段与工艺水平密切相关的。1９55年发生在天津的田熊式锅炉下泥包苛性脆性，死亡7７人的事故，如今由于淘汰了铆接、胀接工艺,此类事故已被消灭。由于给水品质的提高及蒸汽参数的提高,出现在中小型锅炉的水循环事故及表面式减温器事故也趋于消灭。随着自动控制水平的提高，锅炉缺满水及灭火放炮事故也逐步得到控制。与此同时，由于采用亚临界、超临界参数，采用悬吊式全密封结构，以及实现计算机控制等等，也带来了一些新问题需要研究解决.鉴于各局、厂情况不同，防范措施理当有所区别,本文仅根据国内电厂发生的锅炉故障情况,按严重程度与分布频率，提出以下分析意见。（1)锅炉承重结构的变形、失稳使悬吊式锅炉坍塌是导致近年来锅炉报废的最终原因，必须高度重视支吊、承重结构的安全。（2）炉外管道爆漏、受热面腐蚀、转动机械飞车、制粉系统爆炸、锅炉尾部受热面烧损是造成人员伤亡，设备严重损坏的主要原因。（3)锅炉四管爆漏仍居当前锅炉机组非计划停用原因的首位。锅炉四管因蠕变、磨损、腐蚀、疲劳损坏以及焊口泄漏,常常可以因调度同意使用而不构成事故,但因其停用时间较长,直接、间接损失大仍是锅炉故障损失的主要因素，必须加以重视。（4）锅炉辅机故障，包括送风机、引风机、磨煤机、排粉机、一次凤机、捞渣机、回转式空气预热器等转动机械卡转、振动、烧瓦等,此类故障约占锅炉机组故障停用次数的１0％左右，常常是机组降出力的原因。(5)热工保护装置故障误动引起机组跳闸，其次数随保护装置采用范围的扩大而有所增加，这是当前新机组投产初期运行阶段的常见故障。说明要解决如何进行设计、安装，使控制手段与设备性能相匹配，并缩短磨合期等问题特别需要对基建工序的安排与配合问题加以研究。但当前主要应防止因耽心误动而随意退用保护装置的倾向。三、预防事故发生与扩大的措施综合分析全国大型锅炉故障停用的原因,可以明显地发现，必须从设计标准、设计选型、制造安装、运行调试全过程努力,才能最有效地防止事故的发生。作为发电厂必须搞好检查、修理,认真整治设备，严格各项规章制度的贯彻执行，才能真正提高设备的可靠性。同防止发电厂其他设备故障一样，防止事故发生与扩大的措施是：(１）重视运行分析，推广在线诊断技术，提高预防性检修的质量。（2）重视热工报警及自动保护装置的投用，反对强撑硬拼，把事故消灭在萌芽状态。(3）事故后要认真分析事故原因,以便采取针对性的措施。同时要研究其他单位事故案例,分析潜在的不安全因素并采取相应措施。(4)加强燃料、汽、水品质、金属焊接管理，做好防磨防爆工作.（5）要认真审定事故处理规程及“防灾预案"，运行人员要训练有素以正确判断与处理事故，避免灾难性事故的发生。四、故障分析的目的、方法控制电站锅炉故障主要在于预防，在于把缺陷消灭在酿成事故前。但是一旦发生了故障,在组织抢修的同时，分析故障原因也是安监人员与锅炉专业人员义不容辞的责任，不可偏废.成功的故障分析可以避免类似事故的重演,加速抢修恢复，工作不有利于分清责任,从而提高设计、制造、检修、运行工作质量，也有利于合同的执行。不成功的故障分析往往导致事故的再次发生或导致反措资金的浪费。例如，１984年1０月，一台3０0ＭW机组的一台风扇磨炸裂飞车,风扇磨叶轮碎裂成２3块，飞散在锅炉房零米层，当场打死检修班长李×，事故发生在检修后试转时,迅速查明原因才能在避免人身事故的前提下解决电网用电的需要(见图4-3-1）。事故调查组在记录好叶轮碎块分布状况的基础上，组织力量通过拼凑叶轮原貌，从分析断口裂纹发展方向着手找出了原始裂纹及裂纹起源点，从而把疑点迅速集中到修复叶轮磨损所用镶条的拼接点上。接着用着色探伤法逐台检查，发现只用此工艺修复的几台风扇磨叶轮的相应部位，都发现裂纹.由于很快找出了事故原因，从而可以有针对性地更换叶轮备件，使机组很快投入正常运行。而如某厂屏式过热器联箱管座角焊缝泄漏事故,从焊接接头断口宏观检查看，焊缝焊接质量确实存在缺陷，但由于没有细致分析,即决定全部管座重新施焊,事隔不到一年该处又连续发生管座焊口泄漏.最后查明原因是：该屏式过热器用振动吹灰，为了使全屏都振动而达到除灰的目的，在管间加装了固接棍，这样屏式过热器管上部由联箱管座固定,中部由固接棍固定，由于管间不可避免地存在温差膨胀不畅以及对接时存在的焊接残余应力,导致焊口一再泄漏。当取消固接棍后,这部分焊口泄漏才能解决。说明第一次故障分析由于没有找到事故根源，不仅多耗了返修的资金,也导致事故的重复发生.当然对于一些多因素、复杂的或不常见的事故，要求一次抓住主要故障原因,从而采取针对性的措施解决问题有一定的难度,但作为事故调查工作的目标与责任应该是:要找出事故根源防止重复性事故发生。根据多数安监工作者成功的经验,在事故调查方法方面应该做到:（1）掌握故障第一手材料。包括故障前运行记录，事故追忆打印记录,损坏部位的宏观状况,部件损坏的起源点及扩大损坏面的状况等.(2）以事实及各项化验,试验数据为依据,避免主观断或过多的推论。（３）在掌握各种损坏方式的特征及各种分析手段所能得出的结论的前提下,事故调查人员应当迅速组织取样、化验与测试。(４）分析情况要有数量概念。在设计范围内超过设计范围,保护正确动作或定值不当或误动等都要用数据说明。（５)根据部件失效的直接原因,查制造、安装、检修、运行历史情况，以规程、标准的规定为依据判定是非。（６)要分析故障的起因,也要分析事故处理过程，从中找出故障扩大的原因与对策。第二节承重部件的损坏及其预防《电力工业锅炉监察规程》规定锅炉结构必须安全可靠的基本要求是：①锅炉各受热面均应得到可靠的冷却；②锅炉各部分受热后,其热膨胀应符合要求；③锅炉各受压部件、受压元件有足够的强度与严密性;④锅炉炉膛、烟道有一定的抗爆能力；⑤锅炉承重部件应有足够的强度、刚度与稳定性,并能适应所在地区的抗震要求;⑥锅炉结构应便于安装、维修与运行。以往分析锅炉部件故障失效,比较重视超温过热、腐蚀、磨损与焊接质量，是因为水管锅炉在汽、水压力作用下一旦汽管、水管、管道不能承受内压作用时,即发生爆破、泄漏；但自从采用悬吊式锅炉结构后，由于锅炉受热面、汽水联箱、管道、烟风煤粉管道都通过支吊架、梁、桁架，由钢柱承重；并以膨胀中心为零点，向下，向四周膨胀.一旦承重系统失效,部件附落,部件的几何形状即发生变化，同样可以导致锅炉部件故障失效.理论计算表明,一根细长的受热管可以承受很高的内压，但却不能承受一般的轴向压力，更不能承受侧向弯曲力的作用,所以必须重视由此而产生的变形失效。事故案例表明此类失效会导致锅炉报废，不可大意。19８８年4月某热电厂一台２２0t／h锅炉，由于炉膛内聚集的可燃气体爆炸，锅炉钢架不能承受爆炸引起的侧向作用力，炉后钢柱扭曲、断裂，炉顶大板梁失去支承点,向下向右塌落。于是锅炉省煤器、过热器、水冷壁也随之掉落并发生弯曲变形，回转式空气预热器也被压下沉，导致整台锅炉报废（见图4—３-2）。１994年３月某热电厂的一台２２0t/ｈ锅炉由于锅炉房起火，锅炉钢柱遇热屈服强度下降发生弯曲变形，致炉整体后倾10°，后移５.3ｍ，汽包下沉2m，所有受热面下坍弯曲变形，锅炉报废.１9９3年３月某厂一台2008ｔ/h锅炉由于大量堆集以及可能存在的塌焦、炉压突升等冲击力，使支撑该炉冷灰斗的钢结构失稳，组成冷灰斗的水冷壁管严重变形（见图4－3—３)。除此以外,近年来国内电力系统由于支吊件失效，而发生的灰斗、煤斗、烟道、风道坍塌、受热面下沉的事故还有十余次，其中一次炉底风道跌落事故见图４－３－3。这些事故虽然没有构成全炉报废的特大、重大事故,但所造成的损失以及可能造成的人员伤亡，应该同样引起我们对承重部件安全状况的重视。纵观锅炉承重件损坏事故,我们不难发现支吊件损坏事故的几个特点：（１）事故的突发性。锅炉承重部件基本可以分成三类。一类是受拉部件,如吊杆;另一类是受压部件,如钢柱、支承杆；再有一类就是受弯部件,如梁。他们都具有突发性损坏的特点,如吊杆断裂、压杆失稳和桁架失稳。所谓失稳或翘曲失效是指作用在支撑杆、支柱上的压力达到某一临界水平时，它们有时会突然发生例如弓起、褶皱、弯曲等几何形状上的剧烈变化。这时从强度观点，作用力产生的应力完全在设计范围内,但剧烈的几何变形而引起的大挠度可能破坏结构的平衡,形成不稳定的构形，使其突然崩溃,即通常所谓的失稳或翘曲失效。而吊杆的断裂因为常发生在具有应力集中特征的螺扣处,因而也具有突发性.(2)修复困难。承重件一旦安装就位，就很难卸载，因而给修复带来难度。(3）力的不确定性。锅炉受热膨胀，其他受力杆件的变形，将严重影响承重部件受力状况，除带受力指示标记的吊标外，一般难以了解受力状况。(4）常常导致事故扩大。承重件的损坏使相邻承重件负载增加促进联锁损坏，同时也常常导致相关部件受力状况的变化而损坏。严重时可导致该部件的报废.防止支、吊件损坏，应从防止超载及维持支、吊件承载能力两方面着手。当前应注意以下问题。(1)锅炉钢结构的工作温度。美国锅炉规范规定承重构件受热后温度不得大于315℃，这是因为钢材的屈服强度因温度上升而急剧下降。锅炉钢柱、钢梁急剧升温发生在锅炉房着火时。《建筑设计防火规范》中规定无保护层的钢柱、钢架、钢层架耐火极限只有15分钟，说是说在大火中钢结构很快变形失效.为此要求：①锅炉油管路，电缆的铺设要离开承重部件；②一旦发生火灾要组织力量控制承重部件的温度，此时立柱和大梁的冷却至关重要。（２)要避免炉膛严重堆焦、转向室灰斗存灰、风道积灰与烟道存水等超载现象。（3）锅炉刚性梁的作用是承受一定的炉膛爆炸力,其薄弱环节是角部绞接结构.在设计抗爆压力下,刚性梁的挠度f=１／5０0.有怀疑时，应通过测试,确定是否需要加固。(4)吊杆的安全性取决于力的分配及披屋内吊杆高温部位的强度是否满足要求,最好使用有承力指示的吊架.个别吊杆弹簧压死或不承力都是不正常的现象,要作为锅炉定期检验内容加以确认调整。(５）现代锅炉普遍采用全密封膜式炉壁,并确立膨胀中心，为此在锅炉周围、上下设许多向构件,保证以膨胀中心为零点,向一定方向膨胀。凡是没有按设计值胀出的，必然存在残余应力，将涉及支吊架安全，务必要究其原因,以防意外。（6）要弄清锅炉承重部件的设计意图,哪些是受拉杆件，哪些是受压杆件，哪些接合部位要留间隙，哪些部件是要焊牢的。在安装与检修中严格贯彻设计意图，维持结构承重功能。第三节可燃物质的爆炸及其预防HYＰERLＩNＫ"fｉle：///F：＼\新建文件夹＼\学习园地\\电力安全监察工程师培训教材\\第三章％２0％2０大型锅炉事故及预防.htm＂\l”一、可燃物质爆炸的机理及其危害”一、可燃物质爆炸的机理及其危害ＨYPERLINK＂ｆile:/／/F:\＼新建文件夹＼\学习园地＼＼电力安全监察工程师培训教材＼\第三章%20％20大型锅炉事故及预防．htm＂二、防止炉膛放炮事故对策ＨYＰERLIＮＫ”ｆｉle：／/／Ｆ：\\新建文件夹＼\学习园地＼\电力安全监察工程师培训教材\\第三章％２0％20大型锅炉事故及预防。htm”＼l”三、防止制粉系统煤粉爆炸”三、防止制粉系统煤粉爆炸一、可燃物质爆炸的机理及其危害可燃气体或粉尘与空气形成的混合物在短时间内发生化学反应,产生的高温、高压气体与冲击波，超过周围建筑物、容器、管道的承载能力,使其发生破坏,导致人身、设备事故，称为爆炸事故。通常说，发生爆炸要有三个条件,一是有燃料和助燃空气的积存;二是燃料和空气的混合物的浓度在爆炸极限内;三是有足够的点火能源.天然气的爆炸下限约为5％,煤粉的爆炸下限是20～60g／m３,爆炸产生的压力可达0．3~１.０MPa。就锅炉范围而言，可燃物质是指天然气、煤气、石油气、油雾和煤粉;构成爆炸事故的有炉膛放炮、煤粉仓爆炸及制粉系统爆炸。197９年３月，某厂一台1０25t/h微正压燃油炉,因烟道出口挡板运行中自行关闭，炉膛燃烧恶化，汽压下降。由于没有正确处理,自动装置又由于汽压下降而自动加风加油，反向调节进一步恶化燃烧。炉膛内形成了可燃油气聚集火爆炸的条件，导致锅炉烟、风道及炉膛损坏,停用半年，仅修理费用就高达50万元.1982年8月,某厂在检修后启动制粉系统时，煤粉仓爆炸，仓顶9块水泥板被掀起，一名输煤值班工被火、热烟烫伤,抢救无效死亡。其他诸如制粉系统防爆门爆破引燃电缆架上积粉的火灾事故电缆及其它可燃物的火灾事故及煤粉管内爆燃使风管断裂的事故都说明锅炉可燃物质的爆炸威胁人身设备安全，修复困难应予重视。二、防止炉膛放炮事故对策据统计自1980年以来，至少有30台锅炉发生炉膛放炮事故，以致水冷壁焊缝开裂，刚性梁弯曲变形(见图4－3—5），顶棚被掀起，烟道膨胀节开裂等设备损伤屡屡发生.究其原因：①设计上缺乏可靠的灭火保护和可靠的联锁、报警、跳闸装置;②炉膛刚性梁抗爆能力低;③运行人员处理燃烧不稳或熄火时方法不对，错误采用“爆燃法”抢救，导致灭火放炮；④燃料质量下降、负荷调节失当、给粉装及控制机构突然失灵等。防止锅炉灭火放炮已列入部颁二十项反措，包括炉膛安全监控系统（ＦSＳＳ）在内的灭火保护装置已经在许多电厂推广使用，本文不再重复相关反措。以下强调说明几个观点（1)关于灭火放炮的提法。部颁二十项重点反措之五,称为防止锅炉灭火放炮事故.正确的提法是炉膛爆炸（Fｕrnaceeｘｐlosｉon）,因为炉膛发生爆炸而致炉膛损坏不仅发生在运行中灭火时,检修动火点燃聚集的可燃物及点火时吹扫不够同样会发生爆炸而导致炉膛损坏。常见炉膛中造成爆炸条件的情况是：①运行中灭火，进入炉膛的燃料没有切，经过一估时间聚集的可燃物达至爆炸浓度并点燃;②一个或几个燃烧器火焰熄灭，而其余燃烧器仍正常燃烧。从未点燃的燃烧器进入燃烧造成可燃物聚集;③燃料漏入停用中的炉膛造成可燃物聚集；④燃料或空气瞬时中断又恢复，造成可燃物聚集。可燃物聚集后引燃造成的炉膛压力升高超过炉膛承压设计强度,以致发生损坏,称为炉膛放炮或炉膛爆炸.不发生损坏的俗称“反正”或“打抢”.正确的提法为的是有利于完整的引入以下反事故措施。①一旦全炉灭火，应立即切断进入锅炉的全部燃料，包括给煤、给粉和点火用油、气等。即所谓主燃料切断(MFT）；②锅炉点火前必须通风,排除炉膛、烟风道及其他通道中的可燃物聚集。通风时必须将烟风挡板及调风器打开到一定的位置,风量应大于满负荷风量的2５％,时间不少于５min，以保证换气量大于全部容积的５倍（德国ＴＲD规定是3倍）；③点火时要维持吹扫风量;一个燃烧器投运10s内（不包括投煤及煤粉达到燃烧器所需的延滞时间）点不着，就应切断该燃烧器的燃烧.有一些锅炉不具备单个燃烧器自身点燃及火焰监视的条件,除了需明了其保护功能的局限外,我们还是应强调灭火保护及吹扫联锁的两个必要性，不可偏废。（2）关于保护定值。为了避免爆炸，近年来必须装设炉膛安全保护装置的观点已取得了一致的认可。《火力发电厂设计技术规程》19９４年版本已明确：“锅炉燃烧系统应设置炉膛火焰监视、炉膛灭火保护、炉膛压力保护和炉膛吹扫闭锁”.虽然此提法与美国防火协会（ＮFＰＡ）的标准还有差别，但毕竟大大控制了炉膛爆炸事故。当前作为安全工作者要解决的是：①监督保护装置的投用，越是燃烧不稳、低负荷运行、或是新炉投煤运行，就越要投用保护装置.在投用过程中发现问题、解决问题。作为厂技术负责人要清醒地看到退出保护可能带来的后果;②关于保护定值问题。当前不论火焰监视相关的熄火保护和黑炉膛保护,单就炉膛压力保护而言，动作值的确定并不规范。从原则上讲随炉膛结构强度的提高以及燃烧方式的变化,定值不应相同.但有一种观点认为炉膛负压保护是为防止内爆的，而正压保护是防止炉膛爆炸的,这不对的。实际测量表明，正常情况下一旦锅炉灭火，炉膛负压先增大(即负值增大）,而后由于吸风自动调节的作用以及煤粉爆燃而炉膛负压反正,所以炉膛负压保护对于火焰熄灭时迅速切断进入炉膛的燃料,从而减少爆炸威力有先期制止的作用.《电力锅炉监察规程修订说明》写明：“炉膛压力保护报警值视炉膛安全监控系统的功能而异，平衡通风锅炉炉膛压力报警值一般可取±０.4kPa;动作值应避开炉膛压力的正常波动(如吹灰、投停燃烧器及一些小的坍焦等等),当然庆远低于炉膛抗爆强度,以保证保护动作后炉膛压力继续升高时,炉膛各部分不发生永久变形”.“动作值应通过试验确定，作为试运行阶段的初始值，动作值可取+１。5kPa和－0。75kＰa。”过高的值也许可以防止误动，但冒拒动或保护动作过迟的风险似乎没有必要。（3）关于炉膛防爆门.事实已经证明大型锅炉炉膛防爆门不能防止炉膛爆燃时炉膛损坏。原苏联防爆规程已明确规定:６０ｔ／h以上的锅炉不装防爆门，在此必须予以明确，以利于炉膛安全保护装置的推广使用。(4）使用气体燃烧的锅炉要执行GＢ６222《工业企业煤气安全规程》的规定，防止可燃气体在炉膛内聚集、爆炸。三、防止制粉系统煤粉爆炸正常运行中制粉系统中的煤粉浓度在较大的范围内波动,制粉系统中具备爆炸浓度条件几乎不可避免。因此制粉系统防爆对策包括:①防止点火源(如积粉自燃)，②提高结构抗爆强度,③加设爆炸卸压装置，④惰性化处理。（1)防止点火源自燃。其反措主要指积粉自燃,如煤粉仓壁的平滑，风粉管道及挡板的布置要避免煤粉聚集，运行中控制风粉温度及检修前放粉等。（2）提高煤粉仓及制粉系统的结构强度.虽然制粉系统防爆反事故措施的基点是防止爆炸,但从防爆门爆破的发生率看，制粉系统的爆炸实际上没有根绝。要避免事故扩大，当前结构强度的问题应引起各方面的重视。前面提到的煤粉仓掀顶事故，就是结构强度不足的结果。粉仓顶是由9块厚6cm的水泥预制板加2~4cm水泥抹面（并无钢筋、螺栓固定）组成，计算表明2kＰa的压力即可掀顶,而粉仓防爆门的爆破压力却为10kPa,足见其结构强度严重不足。苏联防爆规程规定装防爆门的制粉系统的部件计算压力为150kPa，而美国防爆规程规定，除制粉系统启动、运行中均匀充满惰性气体的情况外,制粉系统的设计压力应大于3４４ｋＰa,按NFPＡ68“爆炸排放指南”所规定的原则设爆炸排放口的不在比例，作为电厂检修、运行工作者应注意制粉系统入孔门螺栓的完整以及煤粉管道法兰或抱箍的连接强度。（3)保持防爆门的防爆功能。试验表明容器中可燃粉尘点燃引爆后，防爆门动作压力、卸压面积，可燃粉尘特性值与爆后实际压力值有关。防爆门排气管的长度也与卸压能力有关。有的资料甚至断定，当容器的抗爆强度小于０。１ＭPa时,有长排气管的防爆门已不能达到防止容器损坏的目的。因此必须按设计要求布置足量的防爆门，并控制防爆门的卸压动作压力。此外,多数磨煤机防爆门与排粉机出口风箱防爆门位于零米层上部,一旦动作后从排放口喷出的火焰极易烧损附近的电缆，应注意防范。（4）制粉系统惰性化。在制粉系统中惰性气体及水蒸汽的存在，会减少混合物的爆炸危险性.苏联防爆规程说明，在各种工况下,制粉系统中氧的容积份额小于1６％,则不发生煤粉爆炸。有的资料提出用氮惰化空气煤粉混合物时的含最高允许氧量为１４%,事实上用炉烟干燥的制粉系统较少发生爆炸,而引进的中速磨制粉系统虽不设防爆门，除在设计上提高设计抗爆强度外，还在磨煤机上装设了通入惰性气体(一般为氮气）的管接,并规定，制粉系统带负荷跳闸时，应通惰性气体,一直到磨煤机温度低于66℃或将剩煤排空为止.此点应引起各方面重视以免误事。第四节受热面烧损及预防HＹPERLＩNK"ｆile:/／/F：\＼新建文件夹\＼学习园地＼\电力安全监察工程师培训教材\\第三章％２0％20大型锅炉事故及预防.hｔｍ”＼l"一、锅炉受热面烧损的原因”一、锅炉受热面烧损的原因HＹＰEＲLINK＂ｆilｅ：/／/Ｆ:\＼新建文件夹\\学习园地\＼电力安全监察工程师培训教材\＼第三章%20％2０大型锅炉事故及预防。hｔｍ”\l”二、防止尾部烟道再燃烧的措施”二、防止尾部烟道再燃烧的措施一、锅炉受热面烧损的原因锅炉受热面是将烟气中的热量传递给汽、水、空气的界面,在没有汽、水、空气这些冷却介质时,受热面的温度便会很快接近或达到烟温。煤、油正常燃烧可能达到的温度为1５０0℃~1600℃,高于钢铁的熔点，由此引起的钢材熔融、氧化称为烧损。一台６７0t/h炉为了停炉保养烘干过热器内的积水，错误的点油枪升温,由于当时水冷壁无水,不久水冷壁管被烧穿,当然这样的例子是极个别的。发生在发电厂中受热面烧损离主要是空气预热器及省煤器受热面烧损（也有过电气除尘器烧损的报导),通常称为锅炉尾部烟道再燃烧，或称二次燃烧，见图４-3-6、图4—3－7。一台２0０8t/h锅炉在调试过程中先后于1９95年1０月１3日和１１月20日发生空气预热器着火,两台空预器传热元件遭受不同程度的损坏。究其原因是炉膛内未燃烧的可燃油垢(炭黑和油滴)沉积在尾部受热面上.当温度与氧量条件合适，便自燃起火.紧急停炉后空气预热器停转，从关不严的烟、风挡板漏入空气等,常常是促进油垢着火的原因.二、防止尾部烟道再燃烧的措施锅炉尾部烟道再燃烧的主要原因是炉膛燃烧恶化,特别是启动和带低负荷期间燃烧不完全,可燃物带至锅炉尾部并在那儿聚集。防范措施包括防止可燃物沉积以及着火后的扑救两部分。通常包括，①油枪投用前应逐个试点火,点火成功后再调试自动点火，避免盲目试点火;②点火不着10～3０ｓ内停枪，最好退出油枪倒出管内存油，以免残油入炉;③用好油枪根部风,保持油枪冷却,维持油枪良好的雾化功能以控制低负荷阶段油雾的完全燃烧；④锅炉点火前,空气预热器蒸汽吹灰、水冲洗（或消防水)装置必须投用(有的水冲洗装置在预热器停转后不能覆盖全部受热面,应该改进）；⑤发现排烟温度异常升高等再燃烧现象时,要及时正确处理确保省煤器与钢结构的冷却，防止事故扩大;⑥长期低负荷燃油要考虑热碱水冲洗方案。第五节防止锅炉承压部件的损伤HＹＰEＲLIＮＫ＂file:/／/F：\＼新建文件夹\\学习园地\\电力安全监察工程师培训教材＼\第三章％20％20大型锅炉事故及预防。hｔm＂\l"一、炉外承压部件的损坏”一、炉外承压部件的损坏HYPEＲLINK＂fiｌe：///F:\＼新建文件夹＼\学习园地\\电力安全监察工程师培训教材＼＼第三章％2０％20大型锅炉事故及预防。ｈtm＂＼l＂二、防止磨损”二、防止磨损HYPＥRLＩNK＂fｉle:／／/F:\＼新建文件夹＼＼学习园地\＼电力安全监察工程师培训教材\＼第三章％20%20大型锅炉事故及预防.htm”＼ｌ"三、防止管壁过热损坏"三、防止管壁过热损坏HYＰERLINK”ｆiｌe：//／F:\\新建文件夹\＼学习园地＼\电力安全监察工程师培训教材\\第三章%2０%20大型锅炉事故及预防．htm”＼l"四、防止受热面疲劳损坏＂四、防止受热面疲劳损坏ＨYPERＬＩNＫ＂filｅ：//／F：\\新建文件夹＼＼学习园地\＼电力安全监察工程师培训教材\\第三章%20％20大型锅炉事故及预防.ｈtｍ"＼l＂五、防止人员责任引起的承压部件损坏”五、防止人员责任引起的承压部件损坏锅炉承压部件的爆漏是大型火电机组强迫停用的主要原因，占锅炉机组强迫停用次数的８２％，强迫停用时间的7８％。因而预防锅炉承压部件损坏，有其明显的经济效益。本节叙述的是锅炉承压部件因各种原因，使管壁不能承受内压应力而发生的爆漏.通常是指管壁的局部应力超过材料的屈服极限、持久强度，包括管壁磨损、腐蚀、侵蚀减薄使应力升高的因素,包括管壁温度升高材料组织发生变化而使材料强度下降的因素，以及附加应力或交变应力的存在使管壁爆漏等.其中受热面内、外壁腐蚀因涉及化学专业，修复工作量一般较大,同时发生在一大批承压部件上,所以另节叙述。一、炉外承压部件的损坏锅炉炉外承压部件的损坏,虽然为数不多，因其涉及人身安全，故必须引起电厂安全工作者的重视.国内外事故统计表明，饱和汽水混合物管道、主蒸汽管道及超临界压力锅炉下辐射区联络管弯头以及汽水联箱封头、手孔堵是锅炉炉外承压部件的薄弱环节.就弯头而言,分析表明，在内压作用下弯头椭圆断面上存在三个高应力区（见图４－3－８).汽水管道弯头内表的两个高应力区，在锅炉启停、温度变化其局部应力超过材料屈服极限时，表面原有的磁性氧化铁保护膜会损坏，在含氧水的作用下再次氧化造膜，如此反复，形成应力腐蚀疲劳破坏。因其发生在内壁不易发现，且因为有二个薄弱点，一般爆破口较大;对于主汽或再热器管道，外表的高应力区促进高温蠕变的发展,较早发生蠕变孔洞或蠕变裂纹而提前损坏（见图4—3-8）。一些早期苏联和国内生产的平封头联箱及手孔堵，不适当的在管端二次应力区采用未焊透的焊接结构，也容易发生应力腐蚀疲劳裂纹。从而构成了炉外承压部件的薄弱环节。对此类运行年久的锅炉,备必重视炉外承压部件的损坏问题。防止炉外承压部件损坏，应采取如下防范措施：①制作管道弯头要严格控制弯头不圆度，必要时增加壁厚，采用回火工艺以消除冷弯时引起的加工硬化与残余应力;②对于已运行多年的锅炉，汽水管道不圆度超过８％的弯头，在锅炉启停次数超过允许值时,要加强弯头内表面的检查。③主蒸汽、再热汽管道要重点监视弯头的外弧侧外表的微裂纹，对１0—１4MPa,５10℃~5４0℃参数的φ1３3×10、φ１94×１2、φ219×1４、φ273×2０、φ3２5×２２的１2Cｒ１ＭoV主汽管和导汽管，以及φ４２6×17Ｃr１ＭoV再热汽管要重点检查。④要改善停炉保护工作,认真控制化学清洗工作的质量。⑤要加强金属监督,防止错用钢材、焊接缺陷扩展和法兰螺栓断裂。二、防止磨损锅炉承压部件磨损是一种机械性损坏，一般有四种形式：即飞灰磨损、吹灰器磨损、落渣磨损与煤粒磨损。磨损使管壁减薄，当管壁应力超过材料的屈服极限时，管子爆破。近年来采用小管径、小节距、高烟速以减少省煤器体积及钢材消耗的做法已逐步淘汰。当前飞灰磨损主要发生在烟气走廊地带、管排不均匀处及导流板异常位移处。加强防磨、防爆检查，避免炉墙漏风以及正确使用与维护防磨装置是防止飞灰磨损的主要措施，中国电力出版社出版的《防止电力生产重大事故安全系列片》第三集有形象化的描述,值得一看。吹灰介质(空气或蒸汽)带水，吹灰器卡涩在一个位置上不动以及吹灰器定位不当是吹灰磨损管壁变薄的主要原因.吹灰操作程控,吹灰器位置的正确信号显示及采用其他吹灰方式清洁受热面是解决吹灰器磨损的途径。锅炉冷灰斗斜面被炉膛上部下落的灰渣冲刷使冷灰斗边排管壁爆管的事故还不多见，一旦发现防范措施是在此部份管壁上堆焊防磨层或加焊防磨棒.煤粒磨损主要发生在喷燃器出口处。主要原因是喷口位置不正确，防磨保护层磨耗、脱落或管排异常变形.三、防止管壁过热损坏管壁在高温烟气中受热,如果得不到可靠的冷却,其运行温度超过设计值或超过运行时限发生损坏,称为过热.短期过热造成的损坏是因高温使管材强度下降,例如管子内部堵塞,缺水、水循环破坏或膜态沸腾等,大部分短期过热损坏处会呈现明显的延伸和收缩变形,在破裂处呈现刀刃状边缘；只有当过热温度超过相变温度AC3，钢材的铁素体转变为奥氏体时,管壁减薄才不明显。高温蠕变或称中、长期过热是因为钢材长期工作在蠕变温度以上，金相组织发生变化;包括：珠光体球化，碳钢和钼钢的石墨化,碳化物聚集,奥氏体钢发生σ相沉淀等，从而降低了金属的晶间强度而损坏。这种损坏管壁没有明显减薄,厚唇状破口是高温蠕变的特性。短期过热损坏有不同的起因,防范措施亦因此而不同。一般的要求是，应建立防止作业工具、切削悄粒以及焊渣进入管段的检修工艺，建立防止汽包低水位及过量使用减温水导致过热器管内出现水塞的操作规程。高温蠕变的原因差异更大，一般情况下,首先要弄清是汽温长期超温、个别蛇形管超温、还是炉内管壁超温；弄清是因为热力偏差、水力偏差还是结构偏差引起的蛇形管超温。个别管的过热采用高一级材料替代往往可以取得良好的效果。四、防止受热面疲劳损坏炉管受到周期应力或应变的作用,导致疲劳裂纹的发生、发展而缩短其使用寿命，称为疲劳损坏。分为:振动疲劳、热疲劳、腐蚀疲劳及低周热疲劳。损坏时间决定于应力交变辐度,交变次数、应力集中程度与腐蚀介质种类.（一)振动疲劳损坏锅炉承压部件由于振动引起疲劳损伤事例并不多。机械疲劳破坏，其断口往往有明显的疲劳纹,裂纹由外表向内发展，断口表面呈细瓷状。锅炉喷水减温器喷头、喷管及温度表库通常处于一端固定,一端自由的悬壁状态,当汽流激振频率与自身固有频率相同时发生共振，就有可能导致振动破坏。锅炉转向室吊挂管在烟流“卡门旋涡”作用下也可能发生振动疲劳损坏。在锅炉设计时加以考虑或事后加装隔板或连杆改变自振频率,是防止此类损坏的根本措施。检修中加强检查及时发现疲劳裂纹有利于早期处理。管件焊接避免咬边、实施圆滑过渡降低应力集中也是防止振动疲劳损坏的有力措施.（二）热疲劳损坏锅炉受压部件表面急剧冷却、加热，经受热冲击，当应力辐度及交变次数足够时,便出现网状、放射状或鳄鱼皮状裂纹.锅炉汽包省煤器再循环管孔附近的裂纹（见图４—3-9）、安全阀管座附近、疏水管管座等处,往往容易出现两种温度不同的汽水介质，从而构成壁面温度交变的条件,是锅炉承压部件发生热疲劳损坏的区域.据西德TUV报道,中间再热机组的快速减温减压装置所用高压旁路阀体内壁在阀门开启之际，温度变化速度最大可达４℃/S，在1～2min内个别的温度可从２4０℃升到450℃,加以不可避免的存在铸造缺陷,从面使相当多的一部分阀体出现热疲劳裂纹。防止热疲劳裂纹的措施与出现温度交变的原因有关。对于省煤器再循环管孔的裂纹,我国与前苏联锅炉监察规程已规定，再循环管、给水管、减温水管、加热管、加药管等管座要采用带保护套管的管接头,以免冷热交变引起汽包、联箱壁的热疲劳。对于较长安全阀入口管段内冷凝水引起的温度交变，则采用接入小管,使该管段不流动的死汽流动的措施。禁止或避免疏水反向流入高温主汽及再热汽联箱,避免减温水直接喷溅到联箱壁等.这些运行或设备改进措施都有利用预防热疲劳损坏。(三）低周疲劳损坏锅炉承压部件低疲劳损坏也是一种热疲劳，一般指承压部件因热膨胀受阻局部热应力随

锅炉启停或参数变化而引起的疲劳损坏。因其应力变化辐度大，局部应力有可能达到屈服极限,因而在数百次或数千次交变之后便可能发生低周疲劳破坏.当然对锅炉汽包，厚壁联箱内压应力随锅炉启停也发生交变,也可能出现低周疲劳损坏，但此类事故发生频率不高。原则上,锅炉元部件只要存在温差，或各相连元部件之间的膨胀死点不同,或相连部件的膨胀系数不同都将出现热应力。问题是热应力的大小,能否导致局部屈服。例如锅炉受热管的穿墙部分，由于组成墙壁的管排（如顶棚管)与蛇形管之间的温差,冷态与运行状态下联箱与管排的相对位置有差异，当蛇形管挠度不够时，联箱管座将因这种热应力而发生低周疲劳损坏。一台WGZ４00/100炉顶棚管与前悬吊管上联箱之间的高差只有50０mｍ，计算表明,锅炉启停时,管座的根部应力达到30０ＭPａ，因而在一段时间后发生损坏,将联箱分段，并将中间段箱抬高增加挠度后，就解决了问题。风箱、燃烧器、人孔门框架与水冷壁连接处角焊缝一般都存在温差应力,管子管卡、管道支吊架部位虽然无较大的热应力，但管子、管道的热膨胀变形也影响这些管件的受力状况。事实上，一些频繁启停的锅炉已发生过这些部件的损坏事件。日本《火力及原子力发电》杂志１９8９年第10期报道了日本各制造厂为提高调峰锅炉可靠性所采取的措施,有一定的参考价值(见图4—3—10）。五、防止人员责任引起的承压部件损坏锅炉制造、安装、维修、运行不当均可使锅炉承压部件过早损坏。错用钢材,焊接缺陷。杂物遗留管内等制造、安装质量问题曾严重影响锅炉可靠运行，锅炉汽包集中下降管管座裂纹曾导致多台锅炉汽包挖补修理。至今汽包炉省煤器联箱管座角焊缝、直流炉水冷壁联箱管座角焊缝、超临界锅炉水冷壁鳍片管对接焊缝的焊接缺陷仍是新炉故障的重要原因。运行锅炉燃烧控制不当、汽水流量控制失灵(例如汽包炉的缺水、直流炉煤水比调节失当)、过量使用减温水特别是低负荷使用喷水减温等等也是某些事故的原因，见图４—3－11.正确编订规程并严格执行规章制度，提高自动控制与保护装置的水平是预防此类事故的对策。第六节锅炉受热面腐蚀及预防ＨYPERLINK＂file://／F：＼\新建文件夹\\学习园地\\电力安全监察工程师培训教材\\第三章％20％2０大型锅炉事故及预防．htm"＼l”一、水冷壁管的垢下腐蚀的预防”一、水冷壁管的垢下腐蚀的预防HYPERLＩNＫ”fiｌe：//／Ｆ:＼＼新建文件夹\＼学习园地＼\电力安全监察工程师培训教材\\第三章%20%20大型锅炉事故及预防.ｈｔm”\l＂二、水冷壁管氢损坏的预防”二、水冷壁管氢损坏的预防ＨYPEＲLINK"fｉｌｅ:／／/F：＼\新建文件夹\\学习园地\\电力安全监察工程师培训教材\\第三章%２0％20大型锅炉事故及预防．ｈｔm＂\l＂三、建立三道防线,杜绝重大、特大事故发生”三、建立三道防线,杜绝重大、特大事故发生HＹPＥＲＬINＫ”fｉｌe：／／/Ｆ:＼\新建文件夹\＼学习园地\\电力安全监察工程师培训教材\\第三章％20%２0大型锅炉事故及预防。ｈtm”＼l＂四、搞好事故分析，防止重复性事故发生＂四、搞好事故分析，防止重复性事故发生部总结电力生产安全工作的经验教训，于１9９５年1１月颁发了《电力生产安全工作规定》，规定明确提出了安全保证体系与安全监察体系的关系；明确了安全监察人员的职责与职权，提出“安全第一、预防为主”的方针以及坚持“保人身、保电网、保设备”的原则。作为火电发电厂的主要设备,锅炉机组显然是发电厂安全监察的重要设备。而且由于锅炉压力容器是具有爆炸危险的设备，故世界各国都十分重视它的安全问题，设立国家监督机构或授权技术权威机构,实行强制性安全管理。一、实行全过程安全(质量）监督参照国际上通用的办法,国务院于1982年2月颁发了《锅炉压力容器安全监察暂行条例》，条例规定从事锅炉压力容器设计、制造、安装、检验的单位必须经资格审查，具备合格证书。使用锅炉压力容器的单位必须向有关部门申请使用登记，并接受定期检验。锅炉的设计、制造、安装、改造必须符合电力部颁发的《电力工业锅炉监察规程》的规定(或满足制造国法定制造标准）。这些规定、标准主要规定了锅炉承压部件制造阶段应遵循的人员资格、材料使用、结构强度、工艺标准及检验要求。对于电站锅炉的制造厂具备这些要求并不难，取得资格证书也基本没有问题。但总结国内一些电站锅炉发生的问题，诸如炉膛热负荷过高，受热面布置不匹配，使汽温控制困难,省煤器磨损过快、直流炉水动力不稳，锅炉辅助设备配套不良等重大设计、制造质量问题，使我们不得不重视从设计开始的全过程安全(质量）管理、监督与检验。（1)设计阶段.在电厂筹建初期或扩建初期，诸多内外条件错综复杂,在进行、质量、投资诸因素中要把握大型锅炉投产后的运行质量，责任无疑落实到决策与参谋层中从事锅炉专业的工程技术人员身上。前水电部与电力部先后制订了《锅炉谈判导则》，由于它总结了国内电站锅炉设计方面的经验教训与国外一些设计咨询公司的经验，因此至今仍应遵循并作为决策的主要依据.炉型、燃烧器布置方式、再热器调温方式、炉膛各热负荷强度指标、过热器再热器高温段金属材料的等级、控制水平及其与所用燃料的关系等问题历来都是设计阶段讨论研究的重点。对于燃用难燃、易结焦、高硫煤种的电力，在设计中考虑上述性能要求时，要特别慎重。当前比较普遍的问题,是对国际标准配套性的认识不够重视。众所周知，各国标准是根据该国国情制订的.历史基本形成了以美国为代表的和以德国为代表的两套系统。我国以前基本套用前苏联ГOＣT标准,现在又引进美国ASME标准（前苏联标准和美国标准也都在不断修改之中）。二者在强度理论、工艺要求、检验内容、安全系数等基本要求方面存在着差异。因此比较妥当和慎重的做法是按某系列来套用标准，而不断章取义,以偏盖全.当必须互相借用时，要先弄清各系统标准的原理，以免发生错误。（2）制造安装阶段.锅炉要消耗几千吨钢材，并具有数万个焊口，因此对锅炉制造安装质量的检验与判断是一个庞大的系统工程。其责任应落实到质检站、锅炉监察工程师及检验员的身上。监督、控制质量保证体系的正常运转及工序中关键点的检验,是当前推行的ＩSＯ900０系列及“文件包”作法的主要思想.若前期失控，木以成舟再讲质量谈何容易。焊接工艺，焊缝检验,管内(汽水、油、气管)清洁，酸洗与吹管,膨胀间隙，转动机械的基础与动静平衡，电缆防火隔断以及阀门严密性等是历来受到重视的质量(安全）问题，应予以坚持。在采用全密封炉体，锅炉设膨胀中心以后,应特别重视锅炉承重问题以及锅炉本体及其附件的焊接质量.按膨胀中心的设计意图，焊与不焊,应该怎么焊,都应按设计要求施工。一处失误,膨胀不畅可能造成巨大的残余应力或不必要的变形。（3）调试阶段。调试阶段是从基建到生产的过渡阶段,这一阶段是设计，制造阶段质量的整体验收