一臺SZS15- 1.6/350- Q 鍋爐爆管事故的分析

何 一，常順捷，楊 琦

（西安特檢院，陜西 西安 710000）

正常運行中的鍋爐如果發生爆管，就得被迫停運搶修，極大的影響生產和生活。所以鍋爐爆管是鍋爐運行的重大安全隱患，做好預防手段和檢測措施是非常有意義的。

1 研究對象

2019 年7 月，我單位鍋爐檢驗人員對某單位的一臺鍋爐進行了內部檢驗，發現存在過熱器管子爆管的問題：情況概述、鍋爐相關參數、鍋爐型號：SZS15-1.6/350-Q（雙鍋筒縱置式室燃鍋爐）、額定蒸發量：15 t/h、額定蒸汽壓力：1.6 MPa、過熱蒸汽溫度：350 ℃、燃料：天然氣、制造日期：2009 年9 月，制造經監督檢驗合格。

檢驗發現鍋爐過熱器60%管子發生變形、位移，管子表面有過熱脫碳現象，無明顯減薄情況；過熱器進、出口集箱變形。其余主要受壓元件未見明顯變形，無明顯水垢痕跡。過熱器管子材質為15CrMoG （GB5310-2008，適用壁溫不高于560 ℃），進、出口集箱材質均為20# 鋼。

2 研究分析與現場情況核實

2.1 初步分析

①根據以上相關情況，對爆管可能發生的原因進行了分析，并查閱了相關技術檔案，排除了結垢產生的管壁過熱、安全閥截面積不夠、超壓運行等情況。②通過審閱圖紙，根據相關參數重新進行熱力計算及結構參數復核并與設計院聯系，無結構缺陷問題；查閱相關材質證明及制造監督檢驗證書，無質量不合格或制造缺陷；③根據宏觀檢驗及測厚結果，排除積水腐蝕、吹灰腐蝕的情況。④根據過熱器管子材質適用溫度及工況進行分析，并對過熱器管子未脫碳、變形部分進行光譜分析，排除錯用材料的情況。⑤檢驗中發現過熱器管子表面存在脫碳現象，且過熱器管子正對燃燒器噴嘴處，此處溫度較高，懷疑是管子長期在高溫環境下工作。

通過以上分析，初步懷疑是鍋爐低負荷工況運行時間較長，并且懷疑日常運行中的操作導致過熱器管子長時間超溫運行。

2.2 現場情況核實

（1）鍋爐使用負荷情況：經與該單位相關負責人聯系，得知該鍋爐主要用于內部試驗臺的試驗任務。

查閱鍋爐運行記錄后發現，鍋爐平均每月啟動兩次，每次運行時間均在2-4 小時，其余時間不啟用鍋爐。同時實驗用蒸汽不連續，用量時大時小，使得鍋爐負荷不穩定，并長期處于低負荷狀態運行（負荷約為30%-40%）。

（2）使用單位的操作方式：使用單位因使用鍋爐頻率不高，每次啟動鍋爐時過熱器管子內并無蒸汽進入，待鍋筒壓力升高開始產出蒸汽時已經過去了一段時間。并且為了保證升溫速率，燃燒器轉至大火檔運行，從而使得爐膛內煙溫較高。

3 原因分析

鍋爐爆管是指鍋爐在運行中熱交換面中的對流管，水冷壁管，在過熱，腐蝕，損耗的各種原因的綜合影響下，就會發現鍋爐爆管，造成鍋爐無法正常使用，通過分析研究和實地考察得出以下分析結論

（1）在鍋爐實際運行中，負荷下降使得蒸汽流速和對流放熱系數降低。通過查閱相關文獻，蒸汽流速和對流放熱系數隨負荷降低的程度列于表1.

表1 鍋爐負荷與蒸汽流速及放熱系數的關系表

在鍋爐設計中，為保證過熱器管子良好冷卻，蒸汽流速通常取值為15～25m/s。從表1 可以看出，當鍋爐負荷低于70%時，過熱器就會出現冷卻 不足的情況；隨著負荷進一步降低，冷卻效果也就越差。根據使用單位使用的情況來看，鍋爐長期處于低負荷運行，過熱器管子已無法良好冷卻，造成過熱器管壁溫度偏高，降低金屬的力學性能。當過熱器工作溫度超過強度計算允許的最高溫度值時，過熱器的安全性能就會失去保證，出現變形等情況。

（2）因鍋爐在啟用前經歷了長時間停爐，在鍋爐在啟動的時候，鍋筒內并無飽和蒸汽產生，但此時爐膛內已經開始升溫。由于飽和蒸汽產生需要一定時間，在飽和蒸汽進入過熱器之前，過熱器管子已被加熱，煙氣溫度接近1000℃，遠遠超過了15CrMoG 的允許使用溫度，此時沒有蒸汽進入過熱器來帶走高溫煙氣產生的熱量，使得過熱器管子壁溫急劇升高，影響了管子的力學性能，從而引發管子局部變形。

同時查閱了該臺鍋爐之前的重大修理資料，發現該鍋爐在2016 年內部檢驗時發現有爆管的現象，并在當時更換了全部的過熱器管子。在修理后的第一次內部檢驗時，檢驗人員再次發現過熱器管子出現了變形、過燒的現象，但當時并未超出《鍋爐安全技術監察規程》及《鍋爐定期檢驗規則》中管子變形量的上限值。過熱器管子的頻繁更換已經嚴重影響了該臺鍋爐的正常運行，并給使用單位帶來了一定的經濟負擔。

4 建 議

在鍋爐選型時，根據工作需要，選擇合適的鍋爐型號，避免鍋爐長期低負荷運行；鍋爐啟動時應注意控制爐膛內溫度，避免過熱器管子在超出允許壁溫情況下干燒；結合廠區內冬季需要集中供暖的實際情況，可在主蒸汽管道后設置分汽缸，將多余的過熱蒸汽引至廠內的熱交換站用于供暖系統，從而提高鍋爐運行負荷；夏季不需要供暖時可以選用一臺蒸發量較小的鍋爐用于試驗。要加強水處理和水質檢驗，增加除氧和除鐵設備。增加軟化，使得鍋爐用水達到國際標準，做好鍋爐的維修保養，及時除去煙管的灰塵。停爐后的除垢。

5 結 語

鍋爐安全問題是要時刻關注的重大問題。鍋爐的安全運行是關系到生活和生產，做好排憂防患。嚴防鍋爐爆管。讓企業安全與鍋爐的安全一路同行。