〈P<30MPa、超超临界锅炉〉30MPa
1.2.2锅炉的危险性锅炉是生产和生活中广泛使用的、有爆炸危险的特种设备。
如果管理部善、使用不当或者设备缺陷扩展，很容易发生爆炸火灾事故，而且事故的破坏性经常是很严重的。
一旦发生爆炸，并发生火灾情况，往往导致灾难性事故，不但设备本身遭到毁坏，并且将波及周围环境，破坏附近的建筑和设备，造成人员的伤亡。
例如：
1955年我国天津过免一厂发生锅炉爆炸，死8人，伤69人；2004年9月河北新兴铸管有限公司发电锅炉爆炸，造成13人死亡。
据统计，2000年我国共发生工业锅炉爆炸事故74起，死亡65人，受伤98人，直接经济损失737.04万元。
因此锅炉压力容器的安全与否直接威胁着人民的生命安全，影响着社会生活的稳定和国民经济的发展。
1.3本文研究的内容
（1）研究锅炉系统的危险及有害因素，从而提高危险有害因素控制的针对性提供依据。
（2）分析了锅炉的主要运行事故及故障处理。
二、锅炉系统危险及有害因素分析
危险、有害因素是指能对人造成伤亡或对物造成突发性损害的因素。
2.1锅炉事故统计分析
表2-11998年~2000年我国锅炉爆炸事故原因分析单位：
起
事故原因
1998年
1999年
2000年
设计制造缺陷
一
1
一
使用操作不当
8
5
2
超压、女全阀失火
4
2
3
磨蚀、磨损、泄露
一
2
1
非法制造、使用“土锅
炉”
39
69
68
其他
3
一
一
合计
54
79
74
2.2锅炉及其辅助设备危险及其有害因素分析
2.2.1物料的火灾爆炸危险性
2.2.1.1煤的自然
煤是一种能自然的物质，不需要外界火源作用，就会在常温空气中发生无力和化学变化放出热量，当放出热量多于向周围环境散失的热量时，就会造成热量蓄积导致温度逐渐升高达到自然点而引起燃烧。
煤的自然能力和以下因素有关：
（1）
煤的煤化程度
⑵
煤的存放时间
（3）
煤的水分含量
⑷
煤中黄铁矿的含量
（5）
周围的环境温度
（6）
煤粉粒度
2.2.1.2煤粉的爆炸性
煤粉不仅容易自然，而且在一定条件下也可能发生爆炸。
煤粉与空气混合形成悬浮的
雾状混合物，爆炸极限范围很大，其点火能量仅有40MJ,当气粉混合物的浓度在
35~2000g/m3的范围内时，遇到明火或一定温度，会造成煤粉的爆炸。
气粉混合物的浓度在300~600g/m3时，爆炸压力最大，可达到0.306MPa爆炸所产生的冲击波以很高的速度向周围扩散，对设备产生猛烈冲击，甚至损坏设备，严重时引起火灾和人身伤亡事故。
煤粉的爆炸性与下列因素有关：
（1）与煤粉空气中的浓度有关
（2）挥发分含量高的煤粉易爆炸
（3）与输送煤粉的空气含氧量浓度有关
（4）与煤粉和气粉混合物的温度及湿度有关
（5）与煤粉细度有关
2.2.1.3油品类
锅炉点火采用柴油。
柴油临时运至炉前，点火后运走。
轻柴油可燃，闪点在45~120C,自然点在350~380C，爆炸极限1.5~6.5%，与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。
2.2.2炉外管道爆炸危险性分析
炉外管道爆破事故主要是由①安全阀、调温器失效；②管道长期过热，蠕胀破裂；③管道材质不良，局部应力不集中，加快腐蚀，压力大爆破；④管道选材错误，配件质量缺陷，强度不足而爆破；⑤管道在高温高压下长期运行产生蠕变裂纹，扩展后断裂；⑥管道腐蚀性热疲劳损坏；⑦管道检修、焊接质量缺陷。
锅炉房内有大量的高温高压汽水管道，一旦发生炉外管道爆破，极易造成附近正在工作人员的伤亡。
2.2.3汽水系统爆炸危险分析
锅炉汽水系统爆炸的主要原因是锅炉严重缺水，连锁保护装置失效时，此时如果立即上水，水大量汽化，就会引起锅炉超压，由于此时压力过大，安全阀已经不能及时泄压，锅炉内汽水系统的实际压力将超过其承载压力，锅炉就会爆炸，造成设备的重大损坏和人员伤亡。
锅炉爆炸时锅炉的最严重的事故，会造成重大的设备损坏，使设备长时间不能投入运行，产生经济损失；同时，由于爆炸的过程中，炉火四处飞溅，还会连锁引起其他火灾事故，并且对锅炉房内运行和巡检人员造成生命威胁。
2.2.4锅炉爆管危险性分析
锅炉正常运行时，爆管事故时有发生，其原因主要是①管理腐蚀、磨蚀，使管壁过薄，
承载能力下降；②管壁结垢，使管子传热不好，引起过热；③锅炉长期超负荷运行，参数较高，超过极限，引起管壁过热蠕变，使其承载能力下降；④蒸汽压力过高，安全门故障拒动；⑤棺材材质、焊接缺陷，引起压力集中，超过极限。
锅炉爆管时，可能会造成大量的水汽，炉火外喷，会伤害到人员和造成设备损坏。
2.2.5锅炉爆炸的危险性分析
1锅炉冷炉启动次数过多，或生产中的炉膛突然出现灭火现象时，如处置不当，会因
炉膛内燃料积聚，点火燃烧后炉膛急剧升温而引起炉膛爆炸
2锅炉系统爆破事故。
因设备严重故障、运行人员疏忽大意和误操作，可能造成锅炉严重缺水、锅炉严重超压；如处理不当，就会造成锅炉爆破事故。
锅炉系统的其他承压部件如水冷壁、省煤器、过热器、再热器管也存在发生爆破事故的危险
3超压爆炸。
由于安全阀、压力表不齐全、损坏或装设错误，操作人员擅离岗位或放弃监视责任，关闭或关小出汽通道等原因，致使锅炉主要承压部件管板、炉胆等承受的压力超出其承载而造成的锅炉爆炸
4缺陷导致的爆炸。
锅炉承受的压力并未超过额定压力。
但因锅炉主要承压部件出现裂纹、严重变形、腐蚀、组织变化等情况，导致主要承压部件丧失承载能力，突然大面积破裂爆炸
5严重缺水导致的爆炸。
锅炉的主要承压部件一旦严重缺水，金属温度急剧上升甚至烧红。
往往酿成爆炸事故。
因此，热机部分的锅炉系统存在锅炉爆炸危险。
锅炉部分除炉膛灭火后爆炸还有可能发生灼烫伤害。
2.2.6电气伤害危险性
主变电所、配电装置、锅炉房及其辅助间内设备的动力配电及各厂房间照明等。
如果电气安全保护设施、防雷及防静电接地不完善、绝缘损坏等造成电气设备、电缆外壳以外带电、人体如果与之接触就会发生触电伤害事故。
触电方式有以下几种：
单相触电；两相触电。
人体触电轻则受伤致残，丧失劳动能力，重则造成死亡。
一旦发生触电事故还会引起火灾爆炸等次生事故，影响系统的安全运行。
2.2.7高处坠落伤害
根据国家标准《高出作业分级》的规定，凡是坠落高度高于基准面2m以上（含2m）
有可能坠落的高处进行的作业均成为高处作业，锅炉平台存在着高处坠落的危险。
根据事故统计，自1m高处坠落的场合，约有20%勺人受伤从4m高处跌落的场合，100%勺人受伤,甚至死亡；当坠落高处为12m时约50%勺人死亡，15m以上是约100%勺人死亡。
2.2.8噪音危害
产生高噪声勺设备主要有碎煤机、筛煤机、水泵、鼓风机等。
长期接触高强度噪声会使人勺听力下降，甚至耳聋。
噪声作用于人体勺神经系统，诱发许多疾病，如头晕、失眠多梦、消化不良及高血压，降低脑力工作效率。
使人体疲劳，引发事故，影响安全生产。
2.2.9粉尘危害
产生粉尘勺场所主要有煤场、运煤系统、碎煤机和灰渣处理系统。
在运煤系统中。
从原煤卸车、输送、破碎、筛分到锅炉房内煤仓勺全过程，由于原煤勺装卸、煤勺破碎、胶带机勺振动、转运点处勺落差等多因素勺影响造成煤尘飞扬。
从产尘设备密闭罩勺缝隙或开放性尘源逸散到厂房空气中勺煤尘，最终沉积于厂房勺地面、墙壁和设备上，形成二次尘源。
锅炉炉体内正压过大而炉体严密性差，除灰输送系统如果本身密闭不好、卸料漏风都会造成烟灰外逸。
长期吸入干炉灰可引起硅肺病，长期接触吸入煤尘和粉煤尘可引起煤肺病。
2.3锅炉运行事故及故障处理
锅炉具有工作压力大，介质温度高，运行工况复杂等特点，其事故种类呈现出多种多样形式。
锅炉事故主要有超压事故、缺水事故、满水事故、汽水共腾事故、炉膛事故、过热器和省煤器管爆破事故、空气预热器损坏事故等几大类。
2.3.1锅炉超压
（1）锅炉超压勺现象
1汽压急剧上升,超过许可工作压力,压力表指针超过红线，安全阀动作后压力仍在升高。
2发出超压报警信号,超压联锁保护装置动作使锅炉停止送风、给煤和引风。
3蒸汽温度升高而蒸汽流量减少。
（2）锅炉超压勺原因
1用汽单位突然停止用汽,使汽压急骤升高。
2司炉人员没有监视压力表,当负荷降低时没有相应减弱燃烧。
3安全阀失灵；阀芯与阀座粘连，不能开启；安全阀入口处连接有盲板；安全阀排汽能力不足。
4压力表管堵塞、冻结；压力表超过校验期而失效；压力表损坏、指针指示压力不正确，
没有反映锅炉真正压力。
5超压报警器失灵，超压联锁保护装置失效。
6经检验降压使用的锅炉，如果安全阀口径没做相应变化（锅炉降压使用时，安全阀口径
应增大）,使安全阀的排汽能力不足，汽压得不到控制而超压。
（3）锅炉超压的处理
1迅速减弱燃烧，手动开启安全阀或放气阀。
2加大给水，同时在下汽包加强排污（此时应注意保持锅炉正常水位），以降低锅水温度,从而降低锅炉汽包压力。
3如安全阀失灵或全部压力表损坏，应紧急停炉，待安全阀和压力表都修好后再升压运行。
4锅炉发生超压而危及安全运行时，应采取降压措施，但严禁降压速度过快。
5锅炉严重超压消除后，要停炉对锅炉进行内、外部检验，要消除因超压造成的变形、渗
漏等，并检修不合格的安全附件。
2.3.2缺水事故
（1）锅炉缺水的后果
当锅炉水位低于水位表最低安全水位刻度线时，即形成了锅炉缺水事故。
锅炉缺水时，水位表内往往看不到水位，表内发白发亮；低水位警报器动作并发出警报；过热蒸汽温度升高；给水流量不正常地小于蒸汽流量。
锅炉缺水是锅炉运行中最常见的事故之一，常常造成严重后果。
严重缺水会使锅炉蒸发受热面管子过热变形甚至烧塌，胀口渗漏，胀管脱落，受热面钢材过热或过烧，降低或丧失承载能力，管子爆破，炉墙损坏。
锅炉缺水万一处理不当，甚至导致锅炉爆炸事故。
（2）常见的缺水原因有以下几种。
1运行人员疏忽大意，对水位监视不严；或者运行人员擅离职守，放弃了对水位及其
他仪表的监视；
2水位表故障造成假水位而运行人员未及时发现；
3水位报警器或给水自动调节器失灵而又未及时发现；
4给水设备或给水管路故障，无法给水或水量不足；
5运行人员排污后忘记关排污阀，或者排污阀泄漏；
6水冷壁、对流管束或省煤器管子爆破漏水。
3）锅炉缺水的处理
发现锅炉缺水时，应首先判断是轻微缺水还是严重缺水，然后酌情予以不同的处理。
通常判断缺的方法是“叫水”。
管，关闭水“叫水”的操作方法是：
打开水位表的放水旋塞冲洗汽连管及水连位表的汽连接管旋塞，关闭放水旋塞。
如果此时水位表中有水位出现，则为轻微缺水。
如果通过‘‘叫水”水位表内仍无水位出现，说明水位已降到水连管以下甚至更严重，属于严重缺水。
轻微缺水时，可以立即向锅炉上水，使水位恢复正常。
如果上水后水位仍不能恢复正常，即应立即停炉检查。
严重缺水时，必须紧急停炉。
在未判定缺水程度或者已判定属于严重缺水的情况下，严禁给锅炉上水，以免造成锅炉爆炸事故。
“叫水''操作一般只适用于相对容水量较大的小型锅炉，不适用于相对容水量很小的电站锅炉或其他锅炉。
对相对容水量小的电站锅炉或其他锅炉，对最高火界在水连管以上的锅壳锅炉，一旦发现缺水即应紧急停炉。
2.3.3满水事故
（1）锅炉满水的后果。
锅炉水位高于水位表最高安全水位刻度线的现象，称为锅炉满水。
锅炉满水时，水位表内也往往看不到水位，但表内发暗，这是满水与缺水的重要区别。
满水发生后，高水位报警器动作并发出警报，过热蒸汽温度降低，给水流量不正常地大于蒸汽流量。
严重满水时，锅水可进入蒸汽管道和过热器，造成水击及过热器结垢。
因而满水的主要危害是降低蒸汽品质，损害以致破坏过热器。
（2）常见的满水原因。
1运行人员疏忽大意，对水位监视不严，或者运行人员擅离职守，放弃了对水位及其他仪表的监视；
2水位表故障造成假水位而运行人员未及时发现；
3水位报警器及给水自动调节器失灵而又未能及时发现等。
（3）锅炉满水的处理。
发现锅炉满水后，应冲洗水位表，检查水位表有无故障；一旦确认满水，应立即关闭给水阀停止向锅炉上水，启用省煤器再循环管路，减弱燃烧，开启排污阀及过热器、蒸汽管道上的疏水阀；待水位恢复正常后，关闭排污阀及各疏水阀；查清事故原因并予以消除，恢复正常运行。
如果满水时出现水击，则在恢复正常水位后，还须检查蒸汽管道、附件、支架等，确定无异常情况，才可恢复正常运行。
2.3.4汽水共腾
1）汽水共腾的后果
锅炉蒸发表面（水面）汽水共同升起，产生大量泡沫并上下波动翻腾的现象，叫汽水
共腾。
发生汽水共腾时，水位表内也出现泡沫，水位急剧波动，汽水界线难以分清；过热蒸汽温度急剧下降；严重时，蒸汽管道内发生水冲击。
汽水共腾与满水一样，会使蒸汽带水，降低蒸汽品质，造成过热器结垢及水击振动，损坏过热器或影响用气设备的安全运行
（2）形成汽水共腾原因。
形成汽水共腾有两个方面的原因。
一是锅水品质太差。
由于给水品质差、排污不当等原因，造成锅水中悬浮物或含盐量太高，碱度过高。
由于汽水分离，锅水表面层附近含盐浓度更高，锅水粘度很大，气泡上升阻力增大。
在负荷增加、汽化加剧时，大量气泡被粘阻在锅水表面层附近来不及分离出去，形成大量泡沫，使锅水表面上下翻腾。
二是负荷增加和压力降低过快。
当水位高、负荷增加过快、压力降低过速时，会使水面汽化加剧，造成水面波动及蒸汽带水。
（3）汽水共腾的处理。
发现汽水共腾时，应减弱燃烧，降低负荷，关小主汽阀；加强蒸汽管道和过热器的疏水；全开连续排污阎，并打开定期排污阀放水，同时上水，以改善锅水品质；待水质改善、水位清晰时，可逐渐恢复正常运行。
2.3.5炉膛爆炸
炉膛爆炸是指炉膛内积存的可燃性混合物瞬间同时爆燃，从而使炉膛烟气侧压力突然升高，超过了设计结构的允许值而造成水冷壁、刚性梁及炉顶、炉墙破坏的现象，即正压爆炸。
此外还有负压爆炸，即在送风机突然停转时，引风机继续运转，烟气侧压力急降，造成炉膛、刚性梁及炉墙破坏的现象。
本节中着重讨论正压爆炸。
炉膛爆炸（外爆）要有3个条件：
一是燃料必须是以气态积存在炉膛中，二是燃料和空气的混合物达到爆燃的浓度，三是有足够的点火能源，三者缺一不可。
炉膛爆炸常发生在燃油、燃气、燃煤粉的锅炉上。
不同的可燃物的爆炸极限和爆炸范围各不相同。
由于爆炸过程中火焰传播速度非常快，每秒达数百米甚至数千米，火焰激波以球面向各方传播，近于燃料，同时被点燃，烟气容积突然增大，因来不及泄压而使炉膛内压力陡增而发生爆炸。
引起炉膛爆炸的主要原因有以下几种：
一是在设计上缺乏可靠的点火装置及可靠的熄火保护装置及联锁、报警和跳闸系统，炉膛及刚性梁结构抗爆能力差，制粉系统及燃油雾化系统有缺陷；
二是在运行过程中操作人员误判断、误操作，此类事故占炉膛爆炸事故总数的90%以
上。
有时因采用“爆燃法”点火而发生爆炸。
此外还有因烟道闸板关闭而发生炉膛爆炸事故。
为防止炉膛爆炸事故的发生，应根据锅炉的容量和大小，装设可靠的炉膛安全保护装置，如：
防爆门、炉膛火焰和压力检测装置，连锁、报警、跳闸系统及点火程序、熄火程序控制系统。
同时，尽量提高炉膛及刚性梁的抗爆能力。
此外，应加强使用管理，提高司炉工人技术水平。
在启动锅炉点火时要认真按操作规程进行点火，严禁采用“爆燃法”，点火失败后先通风吹扫5〜10min后才能重新点火；在燃烧不稳，炉膛负压波动较大时，如除大灰、燃料变更、制粉系统及雾化系统发生故障、低负荷运行时，应精心控制燃烧，严格控制负压。
2.3.6过热器损坏过热器损坏主要指过热器爆管。
这种事故发生后，蒸汽流量明显下降，且不正常地小于给水流量；过热蒸汽温度上升压力下降；过热器附近有明显声响，炉膛负压减小，过热器后的烟气温度降低。
过热器损坏的原因是：
1锅炉满水、汽水共腾或汽水分离效果差而造成过热器内进水结垢，导致过热爆管；
2受热偏差或流量偏差使个别过热器管子超温而爆管；
3启动、停炉时对过热器保护不善而导致过热爆管；
4工况变动（负荷变化、给水温度变化、燃料变化等）使过热蒸汽温度上升，造成金属超温爆管；
5材质缺陷或材质错用（如在需要用合金钢的过热器上错用了碳素钢）；
6制造或安装时的质量问题，特别是焊接缺陷；
7管内异物堵塞；
8被烟气中的飞灰严重磨损；
9吹灰不当损坏管壁等。
由于在锅炉受热面中过热器的使用温度最高，致使过热蒸汽温度变化的因素很多，相应地造成过热器超温的因素也很多。
因此过热器损坏的原因比较复杂，往往和温度工况有关，在分析问题时需要综合各方面的因素考虑。
过热器损坏通常需要停炉修理。
2.3.7省煤器损坏
（1）省煤器损坏后果
省煤器损坏指由于省煤器管子破裂或省煤器其他零件损坏所造成的事故。
省煤器损坏时，给水流量不正常地大于蒸汽流量；严重时，锅炉水位下降，过热蒸汽温度上升；省煤器烟道内有异常声响，烟道潮湿或漏水，排烟温度下降，烟气阻力增大，引风机电流增大省煤器损坏会造成锅炉缺水而被迫停炉。
（2）省煤器损坏原因。
1烟速过高或烟气含灰量过大，飞灰磨损严重；
2给水品质不符合要求，特别是未进行除氧，管子水侧被严重腐蚀；
3省煤器出口烟气温度低于其酸露点，在省煤器出口段烟气侧产生酸性腐蚀；
4材质缺陷或制造安装时的缺陷导致破裂；
5水击或炉膛、烟道爆炸剧烈振动省煤器并使之损坏等。
（3）省煤器损坏处理。
省煤器损坏时，如能经直接上水管给锅炉上水，并使烟气经旁通烟道流出，则可不停炉进行省煤器修理，否则必须停炉进行修理。
2.3.8空气预热器管损坏事故
2.1.10.1空气预热器管损坏的现象
（1）烟气中混入大量空气,锅炉负荷明显降低。
（2）引风机负荷增大,排烟温度下降。
（3）送风量严重不足,燃烧工况突变,甚至不能维持燃
2.1.10.2空气预热器管损坏的原因
（1）由于烟气温度低于露点,使货壁产生酸性腐蚀。
（2）长期受飞灰磨损,管壁逐渐减薄。
（3）烟道内可燃气体或积炭在空气预热器处二次燃烧,或者管子积灰严重,管束受热不均匀,造成局部过热烧坏。
（4）材质不良,如耐腐蚀和耐磨性能差。
三、重大事故后果分析
3.1锅炉爆炸的原因分析
锅炉爆炸事故的原因一般存在以下几个方面，即设计制造、使用管理、安全附件和安装检修等。
3.1.1设计制造原因设计方面的原因包括：
选材不当、结构设计不合理、焊接接头设计不当、安全附件不全或选用不当、计算或选用方法错误等。
制造方面的原因有：
材料部符合设计要求、焊接、热处理等制造工艺不当、组装方法不当、无损检测漏检、压力试验差错等。
就目前而言，由于锅炉安全监察部门的严格执法、监督和审查，再加上锅检单位的严格检查。
锅炉定点单位生产的锅炉无论从设计、制造方面基本上部存在危及安全的重大缺陷。
而目前出现的锅炉爆炸事故，多发生于没有经过锅炉安全监察部门监督发证的“土锅炉”。
这些“土锅炉”无论设计还是制造质量都十分低劣。
这些锅炉流入市场，造成了极大的安全隐患。
3.1.2使用管理原因
（1）水质处理：
督促使用单位结合本地区水质的实际状况，考虑锅炉水处理方法。
没有条件进行炉外水处理的，应在锅炉进水管上加装加药装置，实施炉内水处理措施。
炉内水处理成本低廉，安装使用方便，可以较有效地改善水质，延长锅炉使用寿命，保证锅炉安全经济运行。
炉内水处理，必须解决直接取用生活水的问题，才能实行。
实施炉内水处理，必须在使用过程中加强排污，才能起到一定的作用。
（2）安全泄放装置：
按照《小型与常压热水锅炉安全监察规定》的精神理解，使用
压力为0.04Mpa以下的锅炉，所有安全阀都应改成水封，且水封高度不得高于4米。
目
前，已装设安全阀的小型汽水两用锅炉数量较多、分布较广，有些锅炉使用时间已较长，更换为水封需要原制造厂或有资格的安装、修理单位现场操作，全部改成水封装置的难度较大。
在2000年8月1日以后出厂的小型汽水两用锅炉应尽量采用水封装置；已经投入使用的小型汽水两用锅炉，有条件的或用户自身有更换要求的，应予以更换；使用静重式安全阀作为安全泄放装置，其开启压力应调整为0.04Mpa使之与水封装置的泄放压力相对应；弹簧式安全阀不论压力调整范围多少，都应更换。
（3）目前，采用从锅炉上直接取水方式的用户为数不少，但锅炉的使用必须以保障安全运行为前提，影响安全运行的一切现象都应杜绝。
加设一个导入蒸汽加热（间接加热）的开水箱，一方面解决了炉内加药对生活用水质量的影响，另一方面又不会直接导致锅炉水位瞬间下降，保证了锅炉的安全运行。
3.1.3安装检修原因
该类原因包括安全附件失修、材料代用错误、施工质量部合格要求等。
3.2锅炉爆炸事故后果模拟步骤
（1）锅炉爆炸能量的计算
Es=Vs*C
式中：
Es—饱和蒸汽释放的能量，KJ
Vs—锅筒内饱和水蒸气的体积，vm
Cs-干饱和蒸汽的爆破能量系数，KJ/m3
E/=V*Cw
Ew—饱和水容器的爆破能量，KJ
V—为容器内饱和水所占的容积，m
C—饱和水爆破能量系数，KJ/m3
常温压力下高温饱和
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