(一)锅炉安全设计条件
1.锅炉的使用安全要求
(1)停炉前应对烟道进行一次吹扫。
(2)停炉前应对锅炉各部位做一次详细的检查,记下设备缺陷以便停炉后处理。
(3)停炉操作应能随时注意水位变化,避免缺水或满水事故的发生。
(4)燃油及燃气炉停炉时应依次停用烧嘴,并逐个进行吹扫。
(5)正常停炉4~6h内应紧闭炉墙上各门孔和烟道挡板,防止锅炉急剧冷却。
(6)正常停炉4~6h后,稍开引风机入口挡板,保持炉膛负压为6~10MPa,进行自然通风,并进行必要的上水和放水。
(7)需要加速冷却锅炉时,可在停炉后8~10h内启动引风机,并增加放水和上水的次数。
(8)当锅炉温度降至70℃以下时,如需检修,可将锅水全部放出,并及时清除水垢和泥渣,以免水垢冷却后难以清除。
(9)锅炉冷却后,应及时清除受热面的积灰和烟垢。
2.锅炉的安全设计要求
锅炉压力容器承压部件的安全可靠性在很大程度上取决于它的设计结构是否正确,设计条件是否满足。承压部件由于设计结构不当和设计条件不满足而发生的破坏事故,在国内外屡见不鲜。美国总电站公司调查的399件承压部件破坏事故中,由于设计方面的原因而导致的事故就有73件,占事故总数的18.3%。在国内,由于设计结构不合理或者没有经过认真的设计计算而造成锅炉、压力容器在运行过程中发生的事故也是比较多的。
锅炉承压部件的设计结构对其安全可靠性的直接影响,主要有以下三个方面:
(1)制造承压部件所用的材料是否符合使用条件和环境的要求。承压部件的材料选用不当,即使具有较大的强度余度,也可能在运行中发生破坏事故。事故原因是因为材料在较低的使用温度下韧性降低会发生脆性断裂,或因为材料在运行环境中不耐工作介质的腐蚀而导致腐蚀断裂等。
(2)承压部件的结构是否合理。结构不良的承压部件,往往因存在过高的局部应力而在反复加载和卸载的工作条件下发生破坏事故。
(3)部件是否具有足够的强度。承压部件不具备承受工作载荷的强度条件,就会在压力作用下产生过度的弹性变形和塑性变形,严重时会直接造成断裂事故。
(二)燃油锅炉安全要求
燃油锅炉的安全要求包括:
(1)操作工必须经过考核合格,取得上岗操作证,方可上岗独立操作。
(2)严格执行上墙操作制度。
(3)岗位所属范围内严禁吸烟,除持有动火证外,任何人不得在界区内动火。
(4)岗位操作工应熟练掌握防毒、消防器材的使用和存放地点。
(5)施放气发生泄漏引起着火时,应立即切断气源,并用灭火器进行施救。油类着火时,应使用泡沫灭火器施救。电气设备着火时,使用CO2灭火器施救。
(6)发现可燃气体燃油泄漏,应立即采取措施,切断气源,杜绝燃油泄漏,并立即向相关部门或领导报告。
(7)岗位上的照明应充足良好,如有残缺或因短路无法使用时,应立即修复。
(8)严禁用潮湿的手开、关电气设备。
(10)岗位人员进入生产场所应按规定穿戴劳动保护用品,严禁赤膊、穿汗背心或短裤等。
(11)进入生产场所应按规定穿较厚质的工作皮鞋,严禁穿拖鞋或凉鞋等。
(12)在进入炉膛、烟道内清灰、除垢等作业前,必须按规定办理《进入设备内作业许可证》,与炉膛、烟道相通的施放气管道、油管、给水管道、蒸汽管道必须有效切断,经分析取样合格后方可进入作业。
(三)燃烧锅炉安全管理
1.水质管理
做好水质管理,是确保锅炉安全运行的重要措施。如果水质处理不当,锅炉结了水垢,不仅会使锅炉受热面的钢材因过热而降低强度,而且会造成大量热量来不及被锅炉内的水吸收而排出烟囱,使排气热损失增大。
2.运行管理
锅炉在运行中,要根据煤种变化、用汽多少、设备运行和燃烧工况等情况,进行分析、判断、调整等工作。
3.堵漏操作
堵漏就是要堵住锅炉的烟、风道和气、水系统的泄漏的地方。烟风道的泄漏主要有以下三个方面:
(1)风道不严密,会使炉排下的风压下降,影响燃烧。
(2)链条炉排、往复炉排、振动炉排各风室之间泄漏,风量控制失调,使炉内部分区域空气过量,部分区域空气不足,造成空气与燃料混合不均,既降低炉膛温度,又增加气体不完全燃烧热损失。
(3)炉膛烟道之间各段烟道的泄漏主要产生在炉门、看火门、人孔门、烟箱门、烟道连接和炉墙等处。烟道中漏入冷空气,将会降低烟温、传热变差和增加排烟热损失;烟道之间隔墙泄漏,会造成烟气短路,使相当一部分高温烟气未经受热面流向下(回程),增高排烟温度,影响锅炉出力。
蒸汽、水系统的泄漏,常见的有排污阀泄漏和给水止回阀失灵。锅炉中饱和水泄漏溢出,不仅浪费热能,而且影响正常运行。
(四)锅炉爆炸危险性分析
锅炉是承受高温、高压,且还要承受介质侵蚀和飞灰磨损的具有爆炸危险的特殊设备。锅炉在运行过程中,如果发生爆炸,就会造成损失巨大的灾难性事故。
锅炉爆炸属于物理性爆炸,在爆炸过程中,不发生任何化学反应。锅炉爆炸的直接原因就是在锅炉运行过程中,由于受压元件的某些部分超过规定承压,薄弱处就会突然发生破裂,储存在锅内的饱和水蒸气就会立刻从破口处冲出来,瞬间锅内压力降至外界大气压。由于骤然减压,使锅内一部分饱和水剧烈气化、膨胀,锅内少部分饱和汽在0.05~0.1s的时间内迅速完成膨胀,就像火药爆炸时气体急剧膨胀一样,会形成强大的冲击波,具有极大的破坏力。
引起锅炉爆炸的常见原因有:锅炉缺陷、超压、过热和腐蚀。
1.锅炉的设计、制造缺陷
就目前而言,由于锅炉监察部门的严格执法,加上锅炉单位的严格检验,定点生产的锅炉,无论是锅炉的设计还是制造,基本上不存在较大的、危及安全的缺陷。锅炉的爆炸事故,多发生于没有经过锅炉安全监察部门监督生产的“土锅炉”。这些“土锅炉”无论设计还是制造,质量都十分低劣。锅炉在运行过程中,由于管理等方面的原因,受压元件受到损坏,如果使用单位私自聘请无合格证书的单位和人员修复,质量就很难保证。由于焊接、修复等技术欠佳,就很容易留下隐患,当锅炉启动频繁时,受压元件在冷热交替的过程中很可能出现裂纹,如果没有及时发现,久而久之裂纹就会不断地扩展、延伸,最后在锅炉的内压作用下就会破裂,导致事故的发生。(www.xing528.com)
2.超压
超压是小型锅炉最常见的爆炸原因。在锅炉的运行过程中,由于压力表指示不准、失灵和安全阀失灵、损坏或装配错误,且未及时修复更新,操作人员擅离岗位或放弃监视责任,关闭或关小出气通道,无承压能力的生活锅炉改装成承压蒸汽锅炉等原因,致使锅炉主要承压部件的承受压力超过承载能力而发生爆炸。如果压力表指示不准、失灵,或安全阀失灵,且未及时修复更新,则发生锅炉爆炸事故的可能性就相当大。
3.过热
导致锅炉因过热而爆炸的原因主要有两种。
(1)锅炉严重缺水后,由于司炉人员操作技术水平差或误操作,向锅内急速加入冷水造成爆炸。因为锅炉在严重缺水后,其钢材已经过热,此时钢材耐压强度已经降低,并且存在壁温效应,当冷水进入锅炉后,冷水遇到炽热的钢材就会迅速气化,造成压力急剧升高,瞬时间钢材就会遇冷急剧收缩而破裂,使汽水冲出破口,发生锅炉爆炸。
(2)锅壁水垢过厚。水垢是供热性能极差的物质,仅为钢材的数十分之一到百分之一。水垢生得越厚,钢材的传热效果就越差,久之锅炉受压元件会因过热而发生鼓包、裂纹等。达到一定程度时,在锅炉内压的作用下,包尖和裂纹就会破裂,导致爆炸事故的发生。
4.腐蚀
锅炉在运行时,由于长期受到烟、水等介质的侵入,容易发生磨损、腐蚀,使锅炉的受压元件内外壁表面减薄。另外,锅炉在停用期间,由于放置的时间过长,没有人对其进行认真的维护,或者维护方法不当,空气中的O2和CO2就会对锅炉金属表面产生腐蚀。腐蚀以局部腐蚀为主,常常在金属局部形成凹坑,腐蚀速度很快。锅炉在停用期间,金属腐蚀速度每年可达0.3~0.5mm,如果将腐蚀生锈的锅炉投入运行,铁锈就会在高温作用下,加剧腐蚀深度和扩大腐蚀面,深度可达几十毫米,使其受压元件金属壁进一步减薄,即使锅炉在允许的工作压力下运行,也会导致爆炸事故的发生。
(五)锅炉重大事故分析
1.工作压力下破裂
(1)锅炉承压部件是否在工作压力下发生断裂,可从设备的运行与破坏状况进行判别。在下列情况下断裂,可判定为在工作压力下断裂:
①设备无超压的可能或可能性甚小。例如,同一压力来源的其他设备一切正常,操作及工艺条件并无任何异常迹象等。
②根据部件破裂后实测的器壁厚度和材料强度测试数据,计算所得的设备爆破压力p b与最高工作压力p n大体相近,或者是容器存在低应力破坏的条件。
③设备的安全附件状态正常。例如,安全装置测试符合要求,且安全阀没有发现有开启排气的迹象或爆破片未发生动作,压力表没有指针回不到零位或指针弯曲等损坏现象。
④根据现场破坏的情况,估算的总破坏能量小于设备的工作压力下爆破所释放的能量(以下简称爆破能量)。
(2)破裂的原因一般有以下几点:
①由于设计差错或运行中的严重腐蚀,部件壁厚过薄。
②制造过程中误用材料。
③部件存在较严重的材料缺陷或制造缺陷,如白点、焊接裂纹、焊接咬边或未焊透等,且材料在工作温度下的韧性较差。
④设备经受过多次的反复载荷,包括压力的急剧波动、温度周期性变化或严重振动等,且设备存在较高的局部应力。
⑤异常的操作或使用情况。如防腐措施失效,操作条件变更,原料中含有杂质,溶液中的腐蚀性介质富集致使溶液的张度增高等,构成金属与介质环境的特殊组合,产生应力腐蚀。
2.超压破裂
超压是指设备内部的实际压力远超过它的最高工作压力和耐压试验压力,超压破裂时的设备及附件的运行与破坏情况是:
(1)设备有超压的可能性。例如,容器的压力来源处的介质压力远大于容器的工作压力;或容器内的介质有可能因异常条件的出现而使其压力增大。
(2)破裂后的部件有明显的塑性变形,包括壳体周长增大和壁厚减薄,且根据其实测壁厚和材料强度试验数据计算得到的部件爆破压力远大于它的最高工作压力。
(3)没有按规定装设安全泄压装置或安全装置已严重失效。例如,设备无安全阀或爆破片;安全阀被粘住、堵塞;弹簧式安全阀的弹簧过分压紧;重锤杠护式安全阀的杠杆增挂重物;爆破片薄膜超厚使其动作压力显著偏高,造成安全泄压装置不能在规定的动作压力下开放泄压;安全泄压装置虽有动作,但因排量远小于设备的安全泄放量而失效。
(4)根据现场破坏的情况,估算的总破坏能量大于容器在工作压力下的破坏能量,而小于其在计算破坏压力下的爆破能量。
锅炉超压爆破的原因是:操作人员擅离岗位或放弃监视责任;操作人员有意或无意关闭或关小出气通道;安全阀、压力表不齐全,损坏失效,不符合要求或安装错误;随意将生活用锅炉改装为承压蒸汽锅炉等。
(六)辅机的安全要求
1.风机的安全要求
(1)关闭进风口的调节风门进行空载运转,一般试运转时间为5min。
(2)空载试运转情况良好时,进行满载(规定的风压和风量)情况下的全态试运转,连续运转时间不少于1h。
(3)试运转中各轴和空位不应有不正常的噪声,滚动轴承温度不应超过70℃;轴承振动不应超过允许值的50%。
2.离心水泵的安全要求
(1)试运转中各轴承不应有不正常的噪声,滚动轴承的温升一般不应超过70℃。
(2)一般连续试运转的时间不少于2h,在试运转中发现故障或有不正常的噪声时,应及时修复和排除,然后重新进行试运转。
(3)填料温升应正常,采用普通软填料时,每分钟的滴漏量在10~20滴以内。
(4)轴承允许振动值为:转速为1 500r/min的轴承不应大于0.08mm;3 000r/min则不应大于0.06mm。
3.蒸汽往复泵的安全要求
(1)试运转时,调校蒸汽滑动阀行走应平衡、不漏气。
(2)活塞行走均有力,出水正常,没有撞击现象。
(3)气缸、水缸水杆处不应漏气、漏水。
4.链条炉排的安全要求
(1)检查炉排在热态下的松紧程度。调整大轴拉杆螺栓的松紧,并临时用小刻度的电流表进行观察,当电流表的指示值由最小并略有上升时,炉排松紧程度为最适宜。
(2)调整变速箱离合器的保险弹簧,一般为刚能带动炉排运转时再紧一圈为宜。
(3)检查主动轴的靠背轮是否因热胀、拉紧等情况而发生偏斜,并且应测量靠背轮的间隙。
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