鍋爐煙管泄漏事故的原因分析及處理

李芳

（湖南省特種設備檢驗檢測研究院常德分院，湖南 常德 415000）

1 事故概況

1．1 事故經過

接報告一臺鍋爐發生煙管泄漏事故的報告：該廠一臺35t/h燃油燃氣鍋爐在正常運行過程中因發生煙管泄漏而產生極低水位自動停爐。據介紹，該鍋爐曾經出現過保溫層外大量滲水的現象，后煙箱外側，以及右側人孔處還有流水的痕跡。發生泄漏時其他設備運行正常。

1．2 鍋爐基本情況

該鍋爐由德國標準鍋爐廠制造，鍋爐型號為HD01 35000，設計壓力1.65MPa，額定蒸發量35t/h。為全自動油氣兩用蒸汽鍋爐，屬于雙爐膽、雙燃燒器、上下三回程濕背式鍋爐，尾部煙箱上部裝有節能器。該鍋爐正式投入使用，累計運行時間2754h。鍋爐主體材質為P295GH，煙管規格為φ89×3mm，鍋筒長度7056mm，外徑4200mm，爐膽長度6196mm，內徑1615mm。該鍋爐原始技術資料齊全，是一種定型產品，并進行了進出口鍋爐產品的安全性能監督檢驗，結論為合格產品。

2 事故檢驗

2．1 破口煙管宏觀檢查

通過對泄漏煙管的宏觀觀察發現，煙管嚴重腐蝕減薄的管段位于第三回程最下部，高于后煙箱底部約10mm的兩根煙管，且是煙管底部腐蝕嚴重，上部腐蝕程度較小。破口位置位于右側煙管距后管板約30mm內，破口處金屬壁向管內側變形，且內表面均呈現明顯的潰瘍狀，有很嚴重的腐蝕現象，在破口部位附近有大量的垢渣堆積，如圖1。相對應左側煙管沒有破口，但內表面現象與右側一樣，也存在嚴重的腐蝕痕跡。

圖1 右側底部煙管

圖2 后煙箱銹垢照片

2．2 煙管測厚情況（圖3、4）

根據測厚情況可知，煙管底部靠近后管板管段有明顯的減薄，且管子底部減薄嚴重，遠離破口朝前管板方向呈增厚趨勢。另右側煙管破口周圍只有1.0mm，顯然破口處壁厚會更小，此厚度難以滿足管外側水壓力時即會短時間破裂。另對與其相鄰及其它煙管進行檢查，未發現異常情況。

2．3 煙管內壁檢查

煙管內壁檢查發現，第三回程最底部的兩根破壞煙管減薄部位的表面均呈現明顯的潰瘍狀，底部有較多水垢且有明顯流水痕跡，而其他未破壞煙管內壁，經檢查沒有腐蝕現象，也無明顯垢樣存在。

2．4 后煙箱檢查

對鍋爐尾部煙箱檢查發現，煙箱底部為一塊整鋼板，周圍用耐火材料砌筑而成，頂部則為通往節能器的出口，排水管口處于后煙箱的正中部，排水管伸出煙箱底部鋼板15mm，與煙箱底板直接用角焊縫連接，煙箱底部排水管的水平高度高于第三回程最低的兩根煙管，即已經嚴重腐蝕且有流水痕跡的兩根煙管。現場后煙箱還存在積水，不能完全從排水管排出，從觀察其積水線痕跡判斷，平常的其積水深度應在30mm左右，對積水進行PH值測試約為4.0。檢查排水管發現，排水管閥門設置在距離地面二米多高的部位，排水管在煙箱底部轉了幾個彎，已被從節能器上掉下來的一些附著物堵塞。煙箱內壁、管板外壁、以及節能器底面有大量的銹垢存在，如圖2。

圖3 右側煙管測厚示意圖

圖4 左側煙管測厚示意圖

2．5 垢樣成分分析

取了煙管內以及后煙箱內的垢樣進行化學分析，垢樣主要由鐵的氧化物和鐵的亞硫酸鹽以及其硫酸鹽組成，這些產物是典型的煙氣腐蝕的產物。

3 原因分析

3．1 天然氣成分及燃燒原理

根據來源不同，天然氣主要有氣井氣、油田伴生氣、礦井氣。

該鍋爐使用的是氣井氣，主要成分為：CH4（98.0%）、C3H8（0.3%）、C4H10（0.3%）、CnHm（0.4%）、N2（1.0%），其燃燒反應方程式為：CnHm+O2→CO2+H2O，煙氣中將含有大量水蒸氣。而煙氣中水的露點為煙氣中水蒸汽分壓力對應的飽和溫度，查水蒸氣性質表可知約為60～70℃，而節能器中水的溫度遠低于水蒸氣的露點，容易造成大量的冷凝水。

3．2 煙氣腐蝕機理分析

一般認為，對于鍋爐尾部煙氣的腐蝕屬于露點腐蝕。燃料中通常含有一定量的硫，由于燃燒生成SO2氣體和少量SO3氣體，這樣氣體與煙氣中的水分結合生成硫酸蒸汽。使煙氣中硫酸蒸汽結露的溫度稱為煙氣的酸露點（即煙氣露點），在處于露點以下的金屬表面凝結并腐蝕金屬，轉變過 程 如 下 ∶S+O2→ SO2,SO2+O2→ SO3,SO2+H2O→ H2SO3，SO3+H2O → H2SO4。

3．3 煙管腐蝕破壞產生原因分析

由鍋爐煙管及尾部煙箱內垢樣的分析我們可以推斷，燃料燃燒產生了大量的SO2氣體，而在煙氣中水蒸氣的露點遠高于節能器中水的溫度時，隨水蒸氣一起冷凝形成中強酸，對鍋爐形成嚴重腐蝕，這說明天然氣的含硫量很高。由此，鍋爐尾部煙箱內形成高濃度的酸性冷凝水，這樣就對鍋爐煙管的快速腐蝕創造了先決條件。

根據泄漏煙管只有第三回程對稱分布最低位置的兩根被嚴重腐蝕，而其他煙管沒有發現明顯的腐蝕，由此可知煙管泄漏與其所處位置有關。再由后煙箱的檢查，煙箱底部排水管的水平高度高于第三回程最低的兩根煙管，且排水管彎管設置多，排水閥門不方便操作，這樣使得在鍋爐運行的過程中形成的冷凝水無法順利排出，從而倒流入煙管內并造成了腐蝕，這是此次煙管泄漏的直接原因。

使用單位發現鍋爐大量冷凝水泄漏，出現異常狀況后，沒有引起足夠的重視，在情況不明的情況下仍然強行運行，這也是該鍋爐事故的原因之一。

4 處理措施

依據以上對該事故原因調查和分析，為防止事故再次發生，除了按國家的法律法規標準規定的要求更換底部兩根煙管之外，還制定以下處理措施。

（1）對煙箱底部加以改進，將平底改為漏斗狀，排水管處于漏斗的最低處，對節能器的底部也采取相同的方法，以確保煙箱內和節能器的冷凝水能徹底自由排出。

（2）對排水管的轉彎位置，由原來的彎頭改為三通，以便在排水管發生堵塞時能及時進行疏通，確保排水管的暢通；并將排水閥門設置于地面高度約1m的位置，從而方便司爐工進行排水操作。

（3）加強對天然氣的脫硫脫水處理，減少燃料中的硫分，抑制二氧化硫及三氧化硫的產生，從根本上解決硫酸露點腐蝕問題。

通過采取了上述措施進行改造以后，后煙箱再沒有發現有冷凝水的滲漏現象；對該鍋爐重新進行了檢查，也沒有發現有異常情況。

5 結語

通過對此事故的調查和分析，原本這是不應該發生的事故，從這件事上就可以看出，無論是安裝還是檢驗和使用上都或多或少地輕視了排水管的作用，也就忽視監督，從而造成不良后果。通過此案例，要得到以下警訓：

細節決定成敗 。特種設備安全管理工作是一項極其嚴謹而科學的，容不得半點虛偽和疏忽，任何環節，各部門都肩負各自的安全責任，任何過錯都可能給人民的生命財產造成損失甚至災難，我們要時刻繃緊安全這根弦，讓安全的警鐘在耳邊長鳴，為特種設備安全高效運行作出應有的貢獻。