工业锅炉爆管原因分析

【摘 要】 从锅炉的设计、制造、安装和使用管理方面进行综合分析工业锅炉爆管的原因。

【关键词】 工业锅炉 爆管 原因 分析

工业锅炉是指以向工业生产或生活用途提供蒸汽、热水的锅炉，一般是指额定工作压力小于等于2.5MPa的锅炉。其炉管是锅炉的关键部件之一，长期承受高温、高压、烟气、水蒸汽的腐蚀与冲刷，工作环境十分恶劣，一但出现爆炸开裂往往将造成巨大的人身伤亡和财产损失。为更好地预防锅炉爆管事故的发生，主要从锅炉的设计制造、安装和使用管理等方面对爆管的原因进行分析，以寻求预防该类事故的方法。

1 事故特征或现象

（1）水冷壁管或对流管束破裂不严重时，可以听到汽水喷射的响声，严重时会发出明显的爆破响声。（2）炉膛由负压变为正压，蒸汽和炉烟从炉墙的门孔及漏风处大量喷出。（3）水位、汽压、排烟温度迅速下降，烟气颜色变白。（4）给水流量增加，蒸汽流量明显下降。（5）炉内火焰发暗，燃烧不稳定，甚至灭火。（6）炉排上有黑煤堆，灰渣斗内有湿灰，甚至向外流出水汽。（7）引风机负荷增大，电流增高。

2 事故后果或危害

一旦发生爆管事故，可能会损坏邻近的管壁，冲塌炉墙，并且在很短的时间造成锅炉严重缺水，使事故扩大。

3 原因分析

3.1 结构不合理造成的水循环破坏

锅炉设计、制造不良，水循环不好；在检修时，管子内部被脱落的水垢堵塞；由于运行操作不当，使管外结焦，受热不均匀，破坏了正常水循环。

因结构不良引起的爆管有以下特点：（1）爆管多发生在锅炉运行数百小时以内。（2）爆管前材料已有严重变形。（3）与爆管邻近的炉管也可能有变形和承受高温的迹象。（4）爆口处在水循环较弱的区域，炉管温度达700℃以上，晶粒明显胀粗。

3.2 材质不合格

管材未按规定选用和验收，存在夹渣、分层等缺陷，或者焊接质量低劣，引起破裂。

材质的缺陷主要表现在：

（1）金属的化学成分和机械性能不能满足设计要求。（2）材料有严重的局部腐蚀。（3）材料有机械性损伤。（4）管材厚薄不均匀。因材质缺陷而发生爆管时，往往伴有合格材料通常不可能出现的裂纹，这可作为分析判断时的参考。

3.3 安装缺陷

关于锅炉安装的缺陷，其表现很繁杂，能直接造成炉管变形、泄漏的缺陷主要有：（1）在锅筒的汽水分离器或锅炉水管内留有异物。（2）炉管伸箱的长度过多。（3）水位表因安装不正确产生假水位。（4）炉管对接时跑偏或未焊透。（5）没有热胀冷缩的补偿。（6）机械损伤，管子在安装中受较严重机械损伤。

3.4 水质不良造成的爆管问题

水质不符合标准，没有水处理措施或对给水和锅水的水质监督不严，使管子结垢或腐蚀，造成管壁过热，强度降低。

3.4.1 水质不良造成爆管的主要原因

（1）结垢增加热阻，从而使管壁温度增加，金属强度降低。（2）结垢减少炉管流通截面积，增加流动阻力，降低循环有效压头，当结垢严重时甚至堵塞管道。

3.4.2 结垢引起爆管的特点

（1）爆管是由于长期过热产生的，爆口有金属蠕变和鼓包现象。（2）同一根爆管上可能有若干个爆破口。（3）爆管一般出现在高温区或同一循环回路的水循环相对较弱的区域。（4）爆管处因处于高温下长期工作，因此有明显的氧化腐蚀现象，也有脱碳现象。（5）炉管普遍结垢严重，金相检查，珠光体球化，晶粒长大。

3.5 定期排污操作不良问题

定期排污的作用主要是排除锅炉内泥垢等沉积物，为了保证锅炉安全运行，维持正常的炉水标准，进行正确的定期排污操作是完全必要的。定期排污不良，会破坏锅炉水循环，造成炉管局部缺水、过热以至爆破。

由定期排污操作不良而引起的爆管有以下特点：（1）爆管是短期过热造成的，炉管无明显的蠕变鼓包现象。（2）爆管发生在与排污口邻近的1～3根管子上，与爆管相近的炉管也有变形或过热现象。（3）爆破口拉得很薄，通常900℃。

3.6 缺水问题

缺水是锅炉运行最忌讳的事。严重缺水时，管子缺水部分过热，强度降低。目前介绍缺水的资料很多，本文不赘述。有关局部缺水所发生的爆管，往往容易被忽略。

3.7 超负荷问题

锅炉的超负荷运行是不安全、不经济的，但超负荷运行并非必然导致爆管。当在超负荷运行中增加了炉膛的热偏差时，则可能引起受热弱的炉管水循环发生倒流、停滞，由此造成爆管。这时爆管的部位一般在炉膛四角受热相对较弱的区域。由于目前生产的工业锅炉一般都注意到循环回路的划分，下降管截面选取的裕度也足够，所以在超负荷运行时只要不发生炉墙开裂、倒塌，炉管大面积结焦等机械性故障，一般不致发生爆管事故。

3.8 烟灰磨损

处于烟气转弯，短路或被正面冲刷的管子管壁被烟灰长期磨损减薄。烟气中灰浓度越大，撞击的次数就越多，受热面的磨损越快，引起管壁不断减薄，不能承受锅炉内压而爆管。

3.9 吹灰不当

吹灰管安装位置不当，使吹灰孔长期正对管子冲刷。

3.10 炉在点火升压过程中操作不当

点火升压速度过快，受热不均，长时间低负荷运行，致使水循环被破坏，水冷壁管在炉膛内高温火焰的辐射下得不到水的有效冷却，导致局部越温爆管。或者停炉放水过早，冷却过快，管子热胀冷缩不匀，造成焊口破裂。

3.11 给水温度低

给水导管位置又不合适时，给水不能与炉水充分混合，而集中进入炉管，使炉管因温度不均匀发生变形，造成胀口处漏水，甚至发生环形裂纹。

4 爆管的预防措施

（1）检修时及时修复管子的缺陷。（2）做好水处理工作。保证锅炉使用合格的水质；在运行中坚持炉水化验制度，按规程做好定期排污工作。（3）锅炉运行中，严格执行安全操作规程，严密监视锅筒水位的变化，经常检查、及时发现并立即消除设备出现的故障。

5 结语

锅炉是具有爆炸危险性的一种特种设备，其爆管是一个由量变到质变的过程。严格按照国家相关安全技术规范设计、制造、安装和使用管理，从根本上解决锅炉爆管问题，有效地防止锅炉爆管事故发生。

参考文献：

[1]马昌华.《锅炉事故防范与安全运行》.地震出版社，2000.