一、锅炉爆炸的机理
锅炉爆炸是由于锅筒(锅壳)或炉胆突然破裂,锅内具有一定压力和温度的汽水混合物从破裂处迅速冲出,汽水温度由锅内压力下的饱和温度瞬间降低至当地大气压力下的饱和温度,因而汽水便释放出大量的热量,在绝热条件下,将锅内饱和水迅速加热汽化为大气压力下的饱和蒸汽,其体积骤然剧烈膨胀,同时锅内原有的饱和蒸汽也因压力骤降而体积膨胀,在二者(特别是前者)的共同作用下,而产生巨大的爆炸力和冲击波,随着一声巨响,炉体被抛起,造成建筑物毁坏,附近的人员伤亡,后果非常惨重。
尽管锅炉爆炸的现象和原因都是比较复杂的,爆炸前锅炉参数也不尽相同,但因爆炸是瞬时完成的物理过程,可以将这一过程看做是绝热膨胀做功的过程。锅炉爆炸所产生的破坏力,即爆炸时锅炉所释放的能量与锅炉的容积有关,与破裂前锅炉的参数,如汽压、温度、汽与水的比例有关。
二、锅炉爆炸的特征
(1)锅炉爆炸时所产生的破坏力,即锅炉内的汽、水在爆炸时所释放的能量与锅炉的汽、水重量成正比,锅炉汽水容积愈大的锅炉,尤其是水容积愈大的锅炉,其爆炸威力也愈大。所以防止大容积锅炉的爆炸是极其重要的。
(2)锅炉爆炸时压力愈高,所造成的破坏力愈大。锅炉爆炸时,锅内高压的汽水瞬时冲出炉体,降为外界大气压力,饱和水变为外界大气压力下的汽水混合物;同样,饱和汽也变为外界大气压力下的汽水混合物,爆炸时锅炉压力愈高,爆炸后汽与水的膨胀倍数就愈大,破坏力也愈强。
(3)锅炉爆炸时所释放出的能量,大部分在空气中产生冲击波,破坏周围的设备和建筑物。这就是锅炉爆炸时会产生巨大的破坏力的原因。
三、锅炉爆炸的原因
(一)锅炉超过许可压力发生爆炸
压力表、安全阀失灵,或者有蒸汽超压连锁保护装置的也失效,不能自动自动排汽泄压、停炉;最后造成锅炉发生超压爆炸。
(二)在正常压力下因存在缺陷发生爆炸
(1)锅炉受压元件产生裂纹、起槽。因升火、停炉操作不当,受压元件产生交变应力引起疲劳,再加上腐蚀等综合作用而产生裂纹、起槽。
(2)锅炉受压元件遭受腐蚀。外有烟气等有害气体,内有锅水的化学反应而腐蚀,造成金属强度降低而破裂。
(3)锅炉先天性质量缺陷。锅炉结构不合理,用错材料,锅炉先天质量不良,使锅炉强度实际不足,运行中又扩大了这些潜在的缺陷,最终导致爆炸。
(4)锅炉受热面过热:锅炉严重缺水,受热面结垢太厚,燃烧不正常火焰偏斜等造成受热面金属过热,使锅炉强度降低而破裂。
(5)锅炉事故处理不当:如锅炉严重缺水,部分受热面已经过热,本应紧急停炉,却错误地向锅炉进水,使金属突然受冷,急剧收缩而撕裂,从而引起爆炸。
(6)锅炉因安装、检修和改造不当,存在各种缺陷,在运行中发展而引发爆炸事故。
四、防止锅炉爆炸措施
为了杜绝锅炉发生爆炸事故,除了要对锅炉正确设计和选材,确保制造和安装质量,及时进行检修消除隐患外,更重要的是加强对运行人员的安全教育,提高理论基础和操作技术水平,严格执行锅炉安全操作规程和各种规章制度,在运行中必须特别做好以下几项工作。
(一)防止超压
(1)保持锅炉负荷稳定,防止骤然降低负荷,导致汽压上升。
(2)防止安全阀失灵,每月至少手动排汽一次,并且定期作自动排汽试验,发现动作呆滞,必须及时修复。
(3)定期校验压力表,运行中压力表指针不应超过红线(即许可压力),经常检查压力表的指示,如发现不准确或动作不正常,必须及时更换。
(4)保持超压报警和连锁保护装置灵敏可靠。
(二)防止过热
(1)防止缺水
每班冲洗水位表,检查所显示的水位是否正确。定期清理旋塞及连通管,防止堵塞、定期维护检查水位警报器或超温警报设备,保持灵敏可靠。严密监视水位,万一发生严重缺水,绝对禁止向锅炉进水。
(2)防止积垢
正确使用水处理设备,保持给水与锅水质量符合标准,认真进行表面排污和定期排污操作,定期清除水垢。
(三)防止腐蚀
因炉因水制宜采取有效的水处理和除氧措施,保证给水和锅水质量合格。加强停炉保养工作,及时清除烟灰,涂用防锈油漆,长期停用的锅炉应采取干法保养。
(四)防止裂纹和起槽
保持燃烧稳定,避免锅炉骤冷骤热。加强对封头扳边等应力集中部位的检查,一旦发现裂纹和起槽必须及时修理。
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