大型电站锅炉事故分析与处理毕业设计报告.doc

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1、毕 业 设 计 报 告 设计题目:大型电站锅炉事故分析与处理学位论文原创性声明本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可

2、以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日目 录摘 要3第一章 ：锅炉基础知识4 1-1 锅炉容量与参数41-2 锅炉设备与其工作原理51-3 锅炉分类7第二章 ：锅炉事故与其预防措施82-1锅炉事故与其预防82-2承重部件的损坏与其预防15 2-3可燃物质的爆炸与其预防202-4锅炉中水垢的危害与其预防24第三章 ：汽包事故分析253-1汽包监控系统253-2汽包事故处理273-3满、缺水重大事故案例28第四章 ：锅炉爆管事故分析29 4-1 运行状况对过热器超温爆管的影响294-2 过热器爆管的根

3、本原因与对策33 第五章：结论36 参考文献37设计题目:大型电站锅炉事故分析与处理任务书.一、设计原始资料:锅炉安全技术二、设计主要任务:分析电站锅炉的重大事故三、设计成果:解决电站锅炉的重大事故摘 要 详细阐述了，电站锅炉在运行中发生的几个重大事故，如锅炉事故、汽包事故、锅炉爆管事故等。着重分析事故的产生现象、原因分析与预防措施等几个方面进行分析论述。 第一章 锅炉基础知识1-1 锅炉容量与参数1.1 容量 锅炉的容量又称为锅炉的出力，是锅炉基本特性参数，蒸汽锅炉用蒸发量表示，热水锅炉用供热量表示。1.1.1 蒸发量 蒸汽锅炉长期运行时，每小时所产生的蒸汽量，称为这台锅炉的蒸发量。用符号“

4、D”表示，常用单位吨/小时（t/h）。1.1.2 供热量 热水锅炉长期连续运行，在额定回水温度、压力和额定循环水量下，每小时出水的有效带热量，称为这台锅炉的额定供热量(出力)。用符号“Q”表示，单位是兆瓦（MW）。热水锅炉产生0.7MW（60104kcal/h)的热量，大体相当蒸汽锅炉产生1t/h蒸汽的热量。1.2压力 垂直作用于单位面积上的人力，叫做压强，俗称压力。常用符号位“P”，单位是兆帕（MPa）。测量压力有三种标准方法：大一以零压（即压力为零）作为测量起点压力，叫做绝对压力，常用符号“P绝”；第二是以当时当地的大气压力作为起点，也就是用压力表测出读数，叫做表压力，常用符号为“P表”；

5、第三是某一物体（如水泵的吸水管，锅炉炉膛等）部的压力低于压力时，比大气压力时，比大气压力低的数值叫做“负压”或“真空”，常用符号为“P真”，常用单位是毫米水柱。 锅炉为什么会产生压力呢？蒸汽锅炉和热水锅炉和热水锅炉压力产生上网情况不同。蒸汽锅炉是因为锅炉的水吸热后，由液态变成气态，其体积增大，由于锅炉是个密闭容器，限制了汽水的自由膨胀，结果是锅炉个受压部件受到了汽水膨胀的作用力，而产生压力。热水锅炉产生压力有两种情况：一种是自然循环采暖系统的热水锅炉，其压力来自高位形成的静压力；另一种是强制循环采暖系统的热水锅炉，其压力来源于循环水泵的压力。 锅炉铭牌和设计资料上标明的压力，是锅炉的额定工作压

6、力，为表压力。司炉工在操作锅炉时，要控制锅炉压力不能超过锅炉铭牌上标明的压力。1.3 温度 衡量物体冷热程度的标志，叫做温度。常用符号“t”表示，单位是摄氏度（C）。物质的温度高，表示处于较热的状态；温度低，表示处于 较冷的状态。所以，温度表示处于较热的状态；温度低，表示处于较冷的状态。所以，温度是表示物体冷热程度的物理量，同时也是反映物质热力状态的一个基本参数。 在锅炉技术工作中，温度是经常遇到的基本参数之一。锅炉给水、进风、蒸汽、炉膛火焰、烟气、锅炉钢材和炉墙都须要用温度作重要标志。1-2 锅炉设备与其工作原理1.2 锅炉的构成 锅炉是一种把燃亮燃烧后释放的热能传递给容器的水，使水达到所需

7、要的温度热水或蒸汽的设备。它由“炉”，“锅”与辅助装置构成一个完整体，以保证其安全运行。1.2.1炉 所谓“炉”就是锅炉设备中的风、煤烟系统，又称燃烧系统。在这一系统中，燃料中的可燃成分与空气中的氧化物燃烧放热，产生高温火焰和烟气。烟气在炉膛和烟道中流动时，不断把热量传递给水系统，本身温度则逐渐降低，最后排出炉外。这一过程中的主要特点是放热。1.2.2 锅 所谓“锅”就是锅炉设备之中的水系统，由汽包、水冷壁管、集箱、过热器和省煤器的部件组成。进入锅炉的水，在水气系统首先吸收热量，蒸发成饱和蒸汽，然后在吸收热量，变成过热蒸汽，这一过程中的主要特点的吸热。1.2.3辅助装置 辅助装置是安装在锅炉本

8、体之外的设备。它包括：磨煤装置，如磨煤机、排粉机、粗粉与细粉分离器以与煤粉输送管道； 送风装置，如送风机与风道，送风机将空气预热器送到炉子中；引风装置，如引风机与烟囱，将炉子中排出的烟气送往大气中；给水装置，如水泵、给水管道与水处理设备；燃料供应装置，将燃料由贮煤场送到锅炉房，包括装卸和运输机械等；除灰装置，从锅炉中除去灰渣并送出界外；除尘装置，除去锅炉烟气中的飞灰，改善环境卫生；自动控制仪表，如热工测量仪表与自动控制设备等。1.2.4 锅炉工作原理 锅炉是一种生产蒸汽换热设备。它通过煤、油或天然气等燃料的燃烧放出化学能，并通过传热把能量传递给水，使水变成蒸汽，蒸汽直接供给生产和生活中所需的热

9、能，或通过蒸汽动力机械转换为机械能，或通过汽轮发电机转化为电能。所以过路的中心任务是把燃烧中的化学能最有效的转换为整齐的热能。因此，锅炉亦称做真气发生器。1-3 锅炉分类1.3锅炉分类 可以送以下不同角度出发对锅炉进行分类按用途可以分为电站锅炉、工业锅炉、机车船舶锅炉、生活锅炉。按用途可以分为大型锅炉、中型锅炉、小型锅炉按蒸汽压力可以分为低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉、亚临界锅炉、超临界锅炉。按燃料种类和能源来源可以分为燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、原子能锅炉、废热锅炉等。按工质在蒸发系统的流动方式可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉等。按锅炉的结构可以分为锅壳式锅炉、水管锅炉

10、和水火管锅炉按燃料在锅炉中的燃料方式可分为层燃炉、沸腾炉、室燃炉。电站锅炉一般是压力较高、容量较大、采用室燃方式的水管锅炉，又可以分为许多种。 工业锅炉一般压力较低，容量较小，大都采用层燃，结构形式、燃烧方式和燃烧设备种类繁多。主要用于工业生产用汽和采暖供热之中。第二章 锅炉事故与预防措施2-1 锅炉事故2.1 防止锅炉事故的重要意义电力工业的安全生产关系国民经济发展与人民生活的安定，也是电力企业取得经济效益的基础。锅炉机组是火力发电厂三大主机之一。可靠性统计表明，100MW与以上机组非计划停用所造成的电量损失中，锅炉机组故障停用损失占6065，1995年100MW与以上锅炉与其主要辅机故障停

11、用损失电量近120亿kWh。故障停用造成的启停损失（启动用燃料、电、汽、水）若每次以3万元计，仅此一项全国每年直接经济损失就达2400万元。与此同时每次启停，锅炉承压部件必然发生一次温度交变导致一次寿命损耗，其中直流锅炉水冷壁与分离器可能发生几百度温度的变化，从而诱发疲劳破坏。因此，防止锅炉机组的非计划故障停用，历来受到各级领导的重视。部防止电力生产重大事故的二十项重点要求中列出了防止大容量锅炉承压部件爆漏、防止锅炉灭火放炮，防止制粉系统爆炸等三项反措要求，要求逐项续贯彻。为减少锅炉机组故障引起的直接与间接损失，减少故障停用带来的紧的抢修工作，发电厂的安全监察、锅炉监察、技术监督工作者与全体检

12、修、运行、管理人员，必须认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针，落实反事故措施，提高设备的可用率，防止锅炉事故的发生。2.2 当前锅炉机组事故的特点锅炉机组的事故特点是与锅炉所用的燃烧、锅炉结构、控制手段与工艺水平密切相关的。1955年发生在的田熊式锅炉下泥包苛性脆性，死亡77人的事故，如今由于淘汰了铆接、胀接工艺，此类事故已被消灭。由于给水品质的提高与蒸汽参数的提高，出现在中小型锅炉的水循环事故与表面式减温器事故也趋于消灭。随着自动控制水平的提高，锅炉缺满水与灭火放炮事故也逐步得到控制。与此同时，由于采用亚临界、超临界参数，采用悬吊式全密封结构，以与实现计算机控制等等，也带来了一些新问题需要研

13、究解决。鉴于各局、厂情况不同，防措施理当有所区别，本文仅根据国电厂发生的锅炉故障情况，按严重程度与分布频率，提出以下分析意见。（1）锅炉承重结构的变形、失稳使悬吊式锅炉坍塌是导致近年来锅炉报废的最终原因，必须高度重视支吊、承重结构的安（2） 炉外管道爆漏、受热面腐蚀、转动机械飞车、制粉系统爆炸、锅炉尾部受热面烧损是造成人员伤亡，设备严重损坏的主要原因。（3）锅炉四管爆漏仍居当前锅炉机组非计划停用原因的首位。锅炉四管因蠕变、磨损、腐蚀、疲劳损坏以与焊口泄漏，常常可以因调度同意使用而不构成事故，但因其停用时间较长，直接、间接损失大仍是锅炉故障损失的主要因素，必须加以重视。（4）锅炉辅机故障，包括送

14、风机、引风机、磨煤机、排粉机、一次凤机、捞渣机、回转式空气预热器等转动机械卡转、振动、烧瓦等，此类故障约占锅炉机组故障停用次数的10左右，常常是机组降出力的原因。（5）热工保护装置故障误动引起机组跳闸，其次数随保护装置采用围的扩大而有所增加，这是当前新机组投产初期运行阶段的常见故障。说明要解决如何进行设计、安装，使控制手段与设备性能相匹配，并缩短磨合期等问题特别需要对基建工序的安排与配合问题加以研究。但当前主要应防止因耽心误动而随意退用保护装置的倾向。 2.3 预防事故发生与扩大的措施综合分析全国大型锅炉故障停用的原因，可以明显地发现，必须从设计标准、设计选型、制造安装、运行调试全过程努力，才

15、能最有效地防止事故的发生。作为发电厂必须搞好检查、修理，认真整治设备，严格各项规章制度的贯彻执行，才能真正提高设备的可靠性。同防止发电厂其他设备故障一样，防止事故发生与扩大的措施是：（1）重视运行分析，推广在线诊断技术，提高预防性检修的质量。（2）重视热工报警与自动保护装置的投用，反对强撑硬拼，把事故消灭在萌芽状态。（3）事故后要认真分析事故原因，以便采取针对性的措施。同时要研究其他单位事故案例，分析潜在的不安全因素并采取相应措施。（4）加强燃料、汽、水品质、金属焊接管理，做好防磨防爆工作。（5）要认真审定事故处理规程与“防灾预案”，运行人员要训练有素以正确判断与处理事故，避免灾难性事故的发生

16、。 2.4 故障分析的目的、方法控制电站锅炉故障主要在于预防，在于把缺陷消灭在酿成事故前。但是一旦发生了故障，在组织抢修的同时，分析故障原因也是安监人员与锅炉专业人员义不容辞的责任，不可偏废。成功的故障分析可以避免类似事故的重演，加速抢修恢复，工作不有利于分清责任，从而提高设计、制造、检修、运行工作质量，也有利于合同的执行。不成功的故障分析往往导致事故的再次发生或导致反措资金的浪费。例如，1984年10月，一台300MW机组的一台风扇磨炸裂飞车，风扇磨叶轮碎裂成23块，飞散在锅炉房零米层，当场打死检修班长，事故发生在检修后试转时，迅速查明原因才能在避免人身事故的前提下解决电网用电的需要。事故调

17、查组在记录好叶轮碎块分布状况的基础上，组织力量通过拼凑叶轮原貌，从分析断口裂纹发展方向着手找出了原始裂纹与裂纹起源点，从而把疑点迅速集中到修复叶轮磨损所用镶条的拼接点上。接着用着色探伤法逐台检查，发现只用此工艺修复的几台风扇磨叶轮的相应部位，都发现裂纹。由于很快找出了事故原因，从而可以有针对性地更换叶轮备件，使机组很快投入正常运行。而如某厂屏式过热器联箱管座角焊缝泄漏事故，从焊接接头断口宏观检查看，焊缝焊接质量确实存在缺陷，但由于没有细致分析，即决定全部管座重新施焊，事隔不到一年该处又连续发生管座焊口泄漏。最后查明原因是：该屏式过热器用振动吹灰，为了使全屏都振动而达到除灰的目的，在管间加装了固

18、接棍，这样屏式过热器管上部由联箱管座固定，中部由固接棍固定，由于管间不可避免地存在温差膨胀不畅以与对接时存在的焊接残余应力，导致焊口一再泄漏。当取消固接棍后，这部分焊口泄漏才能解决。说明第一次故障分析由于没有找到事故根源，不仅多耗了返修的资金，也导致事故的重复发生。当然对于一些多因素、复杂的或不常见的事故，要求一次抓住主要故障原因，从而采取针对性的措施解决问题有一定的难度，但作为事故调查工作的目标与责任应该是：要找出事故根源防止重复性事故发生。根据多数安监工作者成功的经验，在事故调查方法方面应该做到：（1）掌握故障第一手材料。包括故障前运行记录，事故追忆打印记录，损坏部位的宏观状况，部件损坏的

19、起源点与扩大损坏面的状况等。（2）以事实与各项化验，试验数据为依据，避免主观忄意断或过多的推论。（3）在掌握各种损坏方式的特征与各种分析手段所能得出的结论的前提下，事故调查人员应当迅速组织取样、化验与测试。（4）分析情况要有数量概念。在设计围超过设计围，保护正确动作或定值不当或误动等都要用数据说明。（5）根据部件失效的直接原因，查制造、安装、检修、运行历史情况，以规程、标准的规定为依据判定是非。（6）要分析故障的起因，也要分析事故处理过程，从中找出故障扩大的原因与对策。2.5承重部件的损坏与其预防电力工业锅炉监察规程规定锅炉结构必须安全可靠的基本要：锅炉各受热面均应得到可靠的冷却；锅炉各部分受

20、热后，其热膨胀应符合要求；锅炉各受压部件、受压元件有足够的强度与严密性；锅炉炉膛、烟道有一定的抗爆能力；锅炉承重部件应有足够的强度、刚度与稳定性，并能适应所在地区的抗震要求；锅炉结构应便于安装、维修与运行。以往分析锅炉部件故障失效，比较重视超温过热、腐蚀、磨损与焊接质量，是因为水管锅炉在汽、水压力作用下一旦汽管、水管、管道不能承受压作用时，即发生爆破、泄漏；但自从采用悬吊式锅炉结构后，由于锅炉受热面、汽水联箱、管道、烟风煤粉管道都通过支吊架、梁、桁架，由钢柱承重；并以膨胀中心为零点，向下，向四周膨胀。一旦承重系统失效，部件附落，部件的几何形状即发生变化，同样可以导致锅炉部件故障失效。理论计算表

21、明，一根细长的受热管可以承受很高的压，但却不能承受一般的轴向压力，更不能承受侧向弯曲力的作用，所以必须重视由此而产生的变形失效。事故案例表明此类失效会导致锅炉报废，不可大意。1988年4月某热电厂一台220t/h锅炉，由于炉膛聚集的可燃气体爆炸，锅炉钢架不能承受爆炸引起的侧向作用力，炉后钢柱扭曲、断裂，炉顶大板梁失去支承点，向下向右塌落。于是锅炉省煤器、过热器、水冷壁也随之掉落并发生弯曲变形，回转式空气预热器也被压下沉，导致整台锅炉报废。1994年3月某热电厂的一台220t/h锅炉由于锅炉房起火，锅炉钢柱遇热屈服强度下降发生弯曲变形，致炉整体后倾10，后移5.3m，汽包下沉2m，所有受热面下坍

22、弯曲变形，锅炉报废。1993年3月某厂一台2008t/h锅炉由于大量堆集以与可能存在的塌焦、炉压突升等冲击力，使支撑该炉冷灰斗的钢结构失稳，组成冷灰斗的水冷壁管严重变形。除此以外，近年来国电力系统由于支吊件失效，而发生的灰斗、煤斗、烟道、风道坍塌、受热面下沉的事故还有十余次，其中一次炉底风道跌落事故见图。这些事故虽然没有构成全炉报废的特大、重大事故，但所造成的损失以与可能造成的人员伤亡，应该同样引起我们对承重部件安全状况的重视。纵观锅炉承重件损坏事故，我们不难发现支吊件损坏事故的几个特点：（1）事故的突发性。锅炉承重部件基本可以分成三类。一类是受拉部件，如吊杆；另一类是受压部件，如钢柱、支承杆

23、；再有一类就是受弯部件，如梁。他们都具有突发性损坏的特点，如吊杆断裂、压杆失稳和桁架失稳。所谓失稳或翘曲失效是指作用在支撑杆、支柱上的压力达到某一临界水平时，它们有时会突然发生例如弓起、褶皱、弯曲等几何形状上的剧烈变化。这时从强度观点，作用力产生的应力完全在设计围，但剧烈的几何变形而引起的大挠度可能破坏结构的平衡，形成不稳定的构形，使其突然崩溃，即通常所谓的失稳或翘曲失效。而吊杆的断裂因为常发生在具有应力集中特征的螺扣处，因而也具有突发性。（2）修复困难。承重件一旦安装就位，就很难卸载，因而给修复带来难度。（3）力的不确定性。锅炉受热膨胀，其他受力杆件的变形，将严重影响承重部件受力状况，除带受

24、力指示标记的吊标外，一般难以了解受力状况。（4）常常导致事故扩大。承重件的损坏使相邻承重件负载增加促进联锁损坏，同时也常常导致相关部件受力状况的变化而损坏。严重时可导致该部件的报废。防止支、吊件损坏，应从防止超载与维持支、吊件承载能力两方面着手。当前应注意以下问题。（1）锅炉钢结构的工作温度。美国锅炉规规定承重构件受热后温度不得大于315，这是因为钢材的屈服强度因温度上升而急剧下降。锅炉钢柱、钢梁急剧升温发生在锅炉房着火时。建筑设计防火规中规定无保护层的钢柱、钢架、钢层架耐火极限只有15分钟，说是说在大火中钢结构很快变形失效。为此要求：锅炉油管路，电缆的铺设要离开承重部件；一旦发生火灾要组织力

25、量控制承重部件的温度，此时立柱和大梁的冷却至关重要。（2）要避免炉膛严重堆焦、转向室灰斗存灰、风道积灰与烟道存水等超载现象。（3）锅炉刚性梁的作用是承受一定的炉膛爆炸力，其薄弱环节是角部绞接结构。在设计抗爆压力下，刚性梁的挠度f1/500。有怀疑时，应通过测试，确定是否需要加固。（4）吊杆的安全性取决于力的分配与披屋吊杆高温部位的强度是否满足要求，最好使用有承力指示的吊架。个别吊杆弹簧压死或不承力都是不正常的现象，要作为锅炉定期检验容加以确认调整。（5）现代锅炉普遍采用全密封膜式炉壁，并确立膨胀中心，为此在锅炉周围、上下设许多向构件，保证以膨胀中心为零点，一定方向膨胀。凡是没有按设计值胀出的，

26、必然存在残余应力，将涉与支吊架安全，务必要究其原因，以防意外。（6）要弄清锅炉承重部件的设计意图，哪些是受拉杆件，哪些是受压杆件，哪些接合部位要留间隙，哪些部件是要焊牢的。在安装与检修中严格贯彻设计意图，维持结构承重功能。2-2可燃物质的爆炸与其预防 2.1可燃物质爆炸的机理与其危害可燃气体或粉尘与空气形成的混合物在短时间发生化学反应，产生的高温、高压气体与冲击波，超过周围建筑物、容器、管道的承载能力，使其发生破坏，导致人身、设备事故，称为爆炸事故。通常说，发生爆炸要有三个条件，一是有燃料和助燃空气的积存；二是燃料和空气的混合物的浓度在爆炸极限；三是有足够的点火能源。天然气的爆炸下限约为5，煤

27、粉的爆炸下限是2060g/m3，爆炸产生的压力可达0.31.0MPa。就锅炉围而言，可燃物质是指天然气、煤气、石油气、油雾和煤粉；构成爆炸事故的有炉膛放炮、煤粉仓爆炸与制粉系统爆炸。1979年3月，某厂一台1025t/h微正压燃油炉，因烟道出口挡板运行中自行关闭，炉膛燃烧恶化，汽压下降。由于没有正确处理，自动装置又由于汽压下降而自动加风加油，反向调节进一步恶化燃烧。炉膛形成了可燃油气聚集火爆炸的条件，导致锅炉烟、风道与炉膛损坏，停用半年，仅修理费用就高达50万元。1982年8月，某厂在检修后启动制粉系统时，煤粉仓爆炸，仓顶9块水泥板被掀起，一名输煤值班工被火、热烟烫伤，抢救无效死亡。其他诸如制

28、粉系统防爆门爆破引燃电缆架上积粉的火灾事故电缆与其它可燃物的火灾事故与煤粉管爆燃使风管断裂的事故都说明锅炉可燃物质的爆炸威胁人身设备安全，修复困难应予重视。2.2防止炉膛放炮事故对策据统计自1980年以来，至少有30台锅炉发生炉膛放炮事故，以致水冷壁焊缝开裂，刚性梁弯曲变形，顶棚被掀起，烟道膨胀节开裂等设备损伤屡屡发生。究其原因：设计上缺乏可靠的灭火保护和可靠的联锁、报警、跳闸装置；炉膛刚性梁抗爆能力低；运行人员处理燃烧不稳或熄火时方法不对，错误采用“爆燃法”抢救，导致灭火放炮；燃料质量下降、负荷调节失当、给粉装与控制机构突然失灵等。防止锅炉灭火放炮已列入部颁二十项反措，包括炉膛安全监控系统（

29、FSSS）在的灭火保护装置已经在许多电厂推广使用，本文不再重复相关反措。以下强调说明几个观点2.2.1放炮事故关于灭火放炮的提法部颁二十项重点反措之五，称为防止锅炉灭火放炮事故。正确的提法是炉膛爆炸（Furnaceexplosion），因为炉膛发生爆炸而致炉膛损坏不仅发生在运行中灭火时，检修动火点燃聚集的可燃物与点火时吹扫不够同样会发生爆炸而导致炉膛损坏。常见炉膛中造成爆炸条件的情况是：运行中灭火，进入炉膛的燃料没有切，经过一估时间聚集的可燃物达至爆炸浓度并点燃；一个或几个燃烧器火焰熄灭，而其余燃烧器仍正常燃烧。从未点燃的燃烧器进入燃烧造成可燃物聚集；燃料漏入停用中的炉膛造成可燃物聚集；燃料或

30、空气瞬时中断又恢复，造成可燃物聚集。可燃物聚集后引燃造成的炉膛压力升高超过炉膛承压设计强度，以致发生损坏，称为炉膛放炮或炉膛爆炸。不发生损坏的俗称“反正”或“打抢”。正确的提法为的是有利于完整的引入以下反事故措施。一旦全炉灭火，应立即切断进入锅炉的全部燃料，包括给煤、给粉和点火用油、气等。即所谓主燃料切断（MFT）；锅炉点火前必须通风，排除炉膛、烟风道与其他通道中的可燃物聚集。通风时必须将烟风挡板与调风器打开到一定的位置，风量应大于满负荷风量的25，时间不少于5min，以保证换气量大于全部容积的5倍（德国TRD规定是3倍）；点火时要维持吹扫风量；一个燃烧器投运10s（不包括投煤与煤粉达到燃烧器

31、所需的延滞时间）点不着，就应切断该燃烧器的燃烧。有一些锅炉不具备单个燃烧器自身点燃与火焰监视的条件，除了需明了其保护功能的局限外，我们还是应强调灭火保护与吹扫联锁的两个必要性，不可偏废。2.2.2 保护定值关于保护定值。为了避免爆炸，近年来必须装设炉膛安全保护装置的观点已取得了一致的认可。火力发电厂设计技术规程1994年版本已明确：“锅炉燃烧系统应设置炉膛火焰监视、炉膛灭火保护、炉膛压力保护和炉膛吹扫闭锁”。虽然此提法与美国防火协会（NFPA）的标准还有差别，但毕竟大大控制了炉膛爆炸事故。当前作为安全工作者要解决的是：监督保护装置的投用，越是燃烧不稳、低负荷运行、或是新炉投煤运行，就越要投用保

32、护装置。在投用过程中发现问题、解决问题。作为厂技术负责人要清醒地看到退出保护可能带来的后果；关于保护定值问题。当前不论火焰监视相关的熄火保护和黑炉膛保护，单就炉膛压力保护而言，动作值的确定并不规。从原则上讲随炉膛结构强度的提高以与燃烧方式的变化，定值不应一样。但有一种观点认为炉膛负压保护是为防止爆的，而正压保护是防止炉膛爆炸的，这不对的。实际测量表明，正常情况下一旦锅炉灭火，炉膛负压先增大（即负值增大），而后由于吸风自动调节的作用以与煤粉爆燃而炉膛负压反正，所以炉膛负压保护对于火焰熄灭时迅速切断进入炉膛的燃料，从而减少爆炸威力有先期制止的作用。电力锅炉监察规程修订说明写明：“炉膛压保护报警值视

33、炉膛安全监控系统的功能而异，平衡通风锅炉炉膛压力报警值一般可取0.4kPa；动作值应避开炉膛压力的正常波动（如吹灰、投停燃烧器与一些小的坍焦等等），当然庆远低于炉膛抗爆强度，以保证保护动作后炉膛压力继续升高时，炉膛各部分不发生永久变形”。“动作值应通过试验确定，作为试运行阶段的初始值，动作值可取1.5kPa和0.75kPa。”过高的值也许可以防止误动，但冒拒动或保护动作过迟的风险似乎没有必要。（3）关于炉膛防爆门。事实已经证明大型锅炉炉膛防爆门不能防止炉膛爆燃时炉膛损坏。原联防爆规程已明确规定：60t/h以上的锅炉不装防爆门，在此必须予以明确，以利于炉膛安全保护装置的推广使用。（4）使用气体燃

34、烧的锅炉要执行GB6222工业企业煤气安全规程的规定，防止可燃气体在炉膛聚集、爆炸。2.3 防止制粉系统煤粉爆炸正常运行中制粉系统中的煤粉浓度在较大的围波动，制粉系统中具备爆炸浓度条件几乎不可避免。因此制粉系统防爆对策包括：防止点火源（如积粉自燃），提高结构抗爆强度，加设爆炸卸压装置，惰性化处理。2.3.1防止点火源自燃其反措主要指积粉自燃，如煤粉仓壁的平滑，风粉管道与挡板的布置要避免煤粉聚集，运行中控制风粉温度与检修前放粉等。2.3.2提高煤粉仓与制粉系统的结构强度虽然制粉系统防爆反事故措施的基点是防止爆炸，但从防爆门爆破的发生率看，制粉系统的爆炸实际上没有根绝。要避免事故扩大，当前结构强度

35、的问题应引起各方面的重视。前面提到的煤粉仓掀顶事故，就是结构强度不足的结果。粉仓顶是由9块厚6cm的水泥预制板加24cm水泥抹面（并无钢筋、螺栓固定）组成，计算表明2kPa的压力即可掀顶，而粉仓防爆门的爆破压力却为10kPa，足见其结构强度严重不足。联防爆规程规定装防爆门的制粉系统的部件计算压力为150kPa，而美国防爆规程规定，除制粉系统启动、运行中均匀充满惰性气体的情况外，制粉系统的设计压力应大于344kPa，按NFPA68“爆炸排放指南”所规定的原则设爆炸排放口的不在比例，作为电厂检修、运行工作者应注意制粉系统入孔门螺栓的完整以与煤粉管道法兰或抱箍的连接强度。2.3.3保持防爆门的防爆功

36、能试验表明容器中可燃粉尘点燃引爆后，防爆门动作压力、卸压面积，可燃粉尘特性值与爆后实际压力值有关。防爆门排气管的长度也与卸压能力有关。有的资料甚至断定，当容器的抗爆强度小于0.1MPa时，有长排气管的防爆门已不能达到防止容器损坏的目的。因此必须按设计要求布置足量的防爆门，并控制防爆门的卸压动作压力。此外，多数磨煤机防爆门与排粉机出口风箱防爆门位于零米层上部，一旦动作后从排放口喷出的火焰极易烧损附近的电缆，应注意防。2.3.4制粉系统惰性化在制粉系统中惰性气体与水蒸汽的存在，会减少混合物的爆炸危险性。联防爆规程说明，在各种工况下，制粉系统中氧的容积份额小于16，则不发生煤粉爆炸。有的资料提出用氮

37、惰化空气煤粉混合物时的含最高允许氧量为14，事实上用炉烟干燥的制粉系统较少发生爆炸，而引进的中速磨制粉系统虽不设防爆门，除在设计上提高设计抗爆强度外，还在磨煤机上装设了通入惰性气体（一般为氮气）的管接，并规定，制粉系统带负荷跳闸时，应通惰性气体，一直到磨煤机温度低于66或将剩煤排空为止。此点应引起各方面重视以免误事。2-3锅炉中水垢的危害与其预防锅炉是工农业生产和人民生活中广泛使用的特种设备，是生产蒸气或热水的热工设备之一，其传能介质原料是水。锅炉用水水质的好坏，对其安全运行与能源消耗有很大的影响。当锅炉用水不合要求时，锅炉受热面就会结生水垢，因而不仅浪费大量的燃料，还会危与锅炉安全运行。据有

38、关资料介绍，目前全国有近40万余台锅炉，在每年的事故统计中，因水质不良，水垢严重引起的事故超过事故总数的20%；由于结生水垢，每年要浪费燃料达千万吨，并造成几亿元的经济损失。本文试图对锅炉水垢的危害与其预防作一介绍，以引起锅炉使用单位的高度重视。2.1 水垢的形成与性质水垢的形成是一个复杂的物理化学过程，其原因有因和外因两个方面。一是水中有钙、镁离子与其它重金属离子存在，是水垢形成的根本原因也叫因；二是固态物质从过饱和的炉水中沉淀析出并粘附在金属受热面上，是水垢形成的外因。当含有钙、镁等盐类杂质的水进入锅炉后，吸收高温烟气传给的热量，钙、镁盐类杂质便会发生化学反应，生成难溶物质析出。随着炉水的

39、不断蒸发逐渐浓缩，当达到一定浓度时，析出物就会成为固体沉淀析出，附着在锅筒、水冷壁管等受热面的壁上，形成一层“膜”，阻碍热量传递，这层“膜”称之为水垢。水垢的组成或成分是比较复杂的，通常都不是一种单一化合物，而是以一种化学成分为主，并同时含有其它化学成分。按其水垢的化学成分，一般可分为碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、氧化铁水垢、含油水垢、混合水垢与泥垢等几种。水垢是一种导热性能极差的物质，仅为锅炉钢材的十分之一到数百分之一（钢材的导热系数为465582w/mk），是“百害之源”。在各种水垢中，硅酸盐水垢最为坚硬，导热性能非常小，容易附着在锅炉受热面最强的蒸发面上，是危害最大的一种水垢。2.

40、2水垢对锅炉安全、经济运行的危害2.2.1降低锅炉热效率锅炉结生水垢后，受热面的传热性能变差，燃料燃烧时所放出的热量不能迅速传递给炉水，因而大量热量被烟气带走，造成排烟温度升高，增加排烟热损失，使锅炉热效率降低。在这种情况下，要想保住锅炉额定参数，就必须更多地向炉膛投加燃料，并加大鼓风和引风来强化燃烧。其结果是使大量未完全燃烧的物质排出烟囱，无形中增加了燃料消耗。大家知道，锅炉炉膛容积和炉排面积是一定的，无论投加多少燃料，燃料燃烧是受到限制的，因而锅炉的热效率也就不可能提高。锅炉中水垢结生得越厚，热效率就越低，燃料消耗就越大。实验数据表明，当结生水垢达1.5毫米时，就要多消耗6%的燃料；为5毫

41、米时，燃料消耗就要达到15%；为8毫米时，燃料消耗量则增至34%。就我国目前40余万台锅炉来看，如果仅一部分锅炉结有不同程度的水垢的话，所浪费的燃料也是十分惊人的。2.2.2金属过热锅炉受热面使用的钢材，一般均为碳素钢，在使用过程中，允许金属壁温在450以下。锅炉在正常运行时，金属壁温一般在280以下。当锅炉受热面无垢时，金属受热后能很快将热量传递给水，此时两者的温差约为30。但是，如果受热面结生水垢，情况就不大一样了。例如，当工作压力为125Mpa的锅炉受热面结有1毫米厚水垢时（混合水垢），金属壁与炉水温差就会达到200左右。也就是说此时金属壁温在钢材允许温度之。但当水垢是3毫米时，金属壁温

42、则上升到580，远远超过了钢材的允许温度。因而，这时钢材的抗拉强度就会由原来的392Mpa下降到098Mpa，锅炉受压元件就会在压作用下发生过热鼓疱、变形、泄漏，甚至爆炸。另外，金属壁温的升高会使金属伸长，如1米长的炉管，每升高100，伸长1.2毫米，这对于没有伸缩余量的受热面来说，就会引起炉管的龟裂。实测数据表明，金属壁温是随着水垢厚度增加而增加的，水垢越厚，金属壁温就越高，因而事故发生的机率就越大。2.2.3破坏水循环锅炉水循环有自然水循环和强迫水循环两种形式。前者是靠上升管和下降管的汽水比重不同产生的压力差而进行的水循环。后者主要是依靠水泵的机械动力的作用而迫使循环的。无论是哪一种循环形

43、式，都是经过设计计算的，也就是说保证有足够的流通截面积。当炉管壁结生水垢后，会使得管流通截面积减少，流动阻力增大，破坏了正常的水循环，使得向火面的金属壁温升高。当管路安全被水垢堵死后，水循环则完全停止，金属壁温则更高，长期下去就易因过烧发生爆管事故。水冷壁管是均匀布置在炉膛的，吸收的是辐射热。在离联箱400毫米左右的向火面高温区，如果结生水垢，就最易发生鼓疱、泄漏、弯曲、爆破等事故。2.2.4增加检修量锅炉一旦结垢，就必须要清除，这样才能保证锅炉安全经济运行。因此，清除水垢就必须要采用化学药剂，如酸、碱等。水垢结生得越厚，消耗的药剂就越多，投入的资金也就越多。例如，1T/H型锅炉若平均结垢3毫

44、米，除一次垢就需药剂0.5吨，加上人工费，就需资金2500元左右。按照锅炉吨位的不同，吨位增加，所需药剂就增加三分之一，资金也相应增加。一般锅筒结垢，消除略方便，但若管结垢，消除就相当困难。不仅如此，若发生爆管事故，换上一节新管时，焊接很不方便。锅筒鼓疱挖补时，要求高，时间长，施工更为困难。一次大的鼓疱挖补修复，就要耗费资金1至2万元左右。总之，无论是化学除垢还是购买材料修理，都要花费大量的人力、物力和财力。2.2.5缩短锅炉使用寿命一般锅炉使用寿命，在正常使用条件下，能够连续运行20年左右。但为什么现在大部分使用单位的锅炉没有达到这一寿命呢？其原因是多方面的，其中之一就有水垢的影响。锅筒发生鼓疱，挖补修复后，应该对其适当降压使用，以确保安全。这样一来，对于要求蒸汽压力较高的单位来说，就不得不更换新的锅炉。有些单位也会因蒸汽压力过低而影响产品质量，甚至出现次品，直接影响经济效益。有些锅炉因鼓疱面积过大且变形严重而不得不作报废处理；有的锅炉虽然可以修复，但因修理费用过高，无价值，也不得不报废。当酸洗方法不当或酸洗频繁也会影响锅炉的使用寿命。另外，因为水垢中含有卤素的离子，在高温下对铁有腐蚀作用，会使金属壁变脆，并不断地向金属壁的深处发展，造成金