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      鍋爐煙管泄漏事故的原因分析及處理

      2019-05-10 02:12:08李芳
      中國(guó)設(shè)備工程 2019年7期
      關(guān)鍵詞:煙箱煙管破口

      李芳

      (湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院常德分院,湖南 常德 415000)

      1 事故概況

      1.1 事故經(jīng)過(guò)

      接報(bào)告一臺(tái)鍋爐發(fā)生煙管泄漏事故的報(bào)告:該廠一臺(tái)35t/h燃油燃?xì)忮仩t在正常運(yùn)行過(guò)程中因發(fā)生煙管泄漏而產(chǎn)生極低水位自動(dòng)停爐。據(jù)介紹,該鍋爐曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)保溫層外大量滲水的現(xiàn)象,后煙箱外側(cè),以及右側(cè)人孔處還有流水的痕跡。發(fā)生泄漏時(shí)其他設(shè)備運(yùn)行正常。

      1.2 鍋爐基本情況

      該鍋爐由德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)鍋爐廠制造,鍋爐型號(hào)為HD01 35000,設(shè)計(jì)壓力1.65MPa,額定蒸發(fā)量35t/h。為全自動(dòng)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(jié)能器。該鍋爐正式投入使用,累計(jì)運(yùn)行時(shí)間2754h。鍋爐主體材質(zhì)為P295GH,煙管規(guī)格為φ89×3mm,鍋筒長(zhǎng)度7056mm,外徑4200mm,爐膽長(zhǎng)度6196mm,內(nèi)徑1615mm。該鍋爐原始技術(shù)資料齊全,是一種定型產(chǎn)品,并進(jìn)行了進(jìn)出口鍋爐產(chǎn)品的安全性能監(jiān)督檢驗(yàn),結(jié)論為合格產(chǎn)品。

      2 事故檢驗(yàn)

      2.1 破口煙管宏觀檢查

      通過(guò)對(duì)泄漏煙管的宏觀觀察發(fā)現(xiàn),煙管?chē)?yán)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(yán)重,上部腐蝕程度較小。破口位置位于右側(cè)煙管距后管板約30mm內(nèi),破口處金屬壁向管內(nèi)側(cè)變形,且內(nèi)表面均呈現(xiàn)明顯的潰瘍狀,有很?chē)?yán)重的腐蝕現(xiàn)象,在破口部位附近有大量的垢渣堆積,如圖1。相對(duì)應(yīng)左側(cè)煙管沒(méi)有破口,但內(nèi)表面現(xiàn)象與右側(cè)一樣,也存在嚴(yán)重的腐蝕痕跡。

      圖1 右側(cè)底部煙管

      圖2 后煙箱銹垢照片

      2.2 煙管測(cè)厚情況(圖3、4)

      根據(jù)測(cè)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(yán)重,遠(yuǎn)離破口朝前管板方向呈增厚趨勢(shì)。另右側(cè)煙管破口周?chē)挥?.0mm,顯然破口處壁厚會(huì)更小,此厚度難以滿足管外側(cè)水壓力時(shí)即會(huì)短時(shí)間破裂。另對(duì)與其相鄰及其它煙管進(jìn)行檢查,未發(fā)現(xiàn)異常情況。

      2.3 煙管內(nèi)壁檢查

      煙管內(nèi)壁檢查發(fā)現(xiàn),第三回程最底部的兩根破壞煙管減薄部位的表面均呈現(xiàn)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(nèi)壁,經(jīng)檢查沒(méi)有腐蝕現(xiàn)象,也無(wú)明顯垢樣存在。

      2.4 后煙箱檢查

      對(duì)鍋爐尾部煙箱檢查發(fā)現(xiàn),煙箱底部為一塊整鋼板,周?chē)媚突鸩牧掀鲋桑敳縿t為通往節(jié)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(jīng)嚴(yán)重腐蝕且有流水痕跡的兩根煙管?,F(xiàn)場(chǎng)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(yīng)在30mm左右,對(duì)積水進(jìn)行PH值測(cè)試約為4.0。檢查排水管發(fā)現(xiàn),排水管閥門(mén)設(shè)置在距離地面二米多高的部位,排水管在煙箱底部轉(zhuǎn)了幾個(gè)彎,已被從節(jié)能器上掉下來(lái)的一些附著物堵塞。煙箱內(nèi)壁、管板外壁、以及節(jié)能器底面有大量的銹垢存在,如圖2。

      圖3 右側(cè)煙管測(cè)厚示意圖

      圖4 左側(cè)煙管測(cè)厚示意圖

      2.5 垢樣成分分析

      取了煙管內(nèi)以及后煙箱內(nèi)的垢樣進(jìn)行化學(xué)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(chǎn)物是典型的煙氣腐蝕的產(chǎn)物。

      3 原因分析

      3.1 天然氣成分及燃燒原理

      根據(jù)來(lái)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(yīng)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(diǎn)為煙氣中水蒸汽分壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度,查水蒸氣性質(zhì)表可知約為60~70℃,而節(jié)能器中水的溫度遠(yuǎn)低于水蒸氣的露點(diǎn),容易造成大量的冷凝水。

      3.2 煙氣腐蝕機(jī)理分析

      一般認(rèn)為,對(duì)于鍋爐尾部煙氣的腐蝕屬于露點(diǎn)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(jié)合生成硫酸蒸汽。使煙氣中硫酸蒸汽結(jié)露的溫度稱為煙氣的酸露點(diǎn)(即煙氣露點(diǎn)),在處于露點(diǎn)以下的金屬表面凝結(jié)并腐蝕金屬,轉(zhuǎn)變過(guò) 程 如 下 ∶S+O2→ SO2,SO2+O2→ SO3,SO2+H2O→ H2SO3,SO3+H2O → H2SO4。

      3.3 煙管腐蝕破壞產(chǎn)生原因分析

      由鍋爐煙管及尾部煙箱內(nèi)垢樣的分析我們可以推斷,燃料燃燒產(chǎn)生了大量的SO2氣體,而在煙氣中水蒸氣的露點(diǎn)遠(yuǎn)高于節(jié)能器中水的溫度時(shí),隨水蒸氣一起冷凝形成中強(qiáng)酸,對(duì)鍋爐形成嚴(yán)重腐蝕,這說(shuō)明天然氣的含硫量很高。由此,鍋爐尾部煙箱內(nèi)形成高濃度的酸性冷凝水,這樣就對(duì)鍋爐煙管的快速腐蝕創(chuàng)造了先決條件。

      根據(jù)泄漏煙管只有第三回程對(duì)稱分布最低位置的兩根被嚴(yán)重腐蝕,而其他煙管沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的腐蝕,由此可知煙管泄漏與其所處位置有關(guān)。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(shè)置多,排水閥門(mén)不方便操作,這樣使得在鍋爐運(yùn)行的過(guò)程中形成的冷凝水無(wú)法順利排出,從而倒流入煙管內(nèi)并造成了腐蝕,這是此次煙管泄漏的直接原因。

      使用單位發(fā)現(xiàn)鍋爐大量冷凝水泄漏,出現(xiàn)異常狀況后,沒(méi)有引起足夠的重視,在情況不明的情況下仍然強(qiáng)行運(yùn)行,這也是該鍋爐事故的原因之一。

      4 處理措施

      依據(jù)以上對(duì)該事故原因調(diào)查和分析,為防止事故再次發(fā)生,除了按國(guó)家的法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求更換底部?jī)筛鶡煿苤猓€制定以下處理措施。

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

      (2)對(duì)排水管的轉(zhuǎn)彎位置,由原來(lái)的彎頭改為三通,以便在排水管發(fā)生堵塞時(shí)能及時(shí)進(jìn)行疏通,確保排水管的暢通;并將排水閥門(mén)設(shè)置于地面高度約1m的位置,從而方便司爐工進(jìn)行排水操作。

      (3)加強(qiáng)對(duì)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(chǎn)生,從根本上解決硫酸露點(diǎn)腐蝕問(wèn)題。

      通過(guò)采取了上述措施進(jìn)行改造以后,后煙箱再?zèng)]有發(fā)現(xiàn)有冷凝水的滲漏現(xiàn)象;對(duì)該鍋爐重新進(jìn)行了檢查,也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有異常情況。

      5 結(jié)語(yǔ)

      通過(guò)對(duì)此事故的調(diào)查和分析,原本這是不應(yīng)該發(fā)生的事故,從這件事上就可以看出,無(wú)論是安裝還是檢驗(yàn)和使用上都或多或少地輕視了排水管的作用,也就忽視監(jiān)督,從而造成不良后果。通過(guò)此案例,要得到以下警訓(xùn):

      細(xì)節(jié)決定成敗 。特種設(shè)備安全管理工作是一項(xiàng)極其嚴(yán)謹(jǐn)而科學(xué)的,容不得半點(diǎn)虛偽和疏忽,任何環(huán)節(jié),各部門(mén)都肩負(fù)各自的安全責(zé)任,任何過(guò)錯(cuò)都可能給人民的生命財(cái)產(chǎn)造成損失甚至災(zāi)難,我們要時(shí)刻繃緊安全這根弦,讓安全的警鐘在耳邊長(zhǎng)鳴,為特種設(shè)備安全高效運(yùn)行作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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