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1、图 1 锅 炉 水 冷 壁 管 泄 漏 图 2 锅 炉 水 冷 壁 管 臌 疱工业锅炉在薄水垢条件下的损坏事故分析于 建 华 王 灿 方 增 溪 金 华 市 特 种 设 备 检 测 中 心众 所 周 知 ， 锅 炉 水 垢 的 危 害 主 要 有 浪 费 燃 料 、 降低 锅 炉 热 效 率 ； 影 响 锅 炉 安 全 运 行 ； 导 致 垢 下 金 属 腐 蚀 ； 降 低 锅 炉 出 力 ； 降 低 锅 炉 使 用 寿 命 。 在 使 用 和 检 验 过 程 中 对 于 较 厚 的 水 垢 会 引 起 高 度 的 重 视 ， 通 过 酸 洗 或 碱 洗 等 方 法 进 行 清 除 ， 但 是
2、 在 实 际 中 对 于 薄 水 垢 （ 水 垢 厚 度 0.5mm ） 往 往 得 不 到 足 够 重 视 ， 而 薄 水 垢 对 锅 炉 的 损 坏 却 时 有 发 生 。 为 了 确 保 锅 炉 的 安 全 运 行 ， 保 护 人 身 安 全 ， 从 中 吸 取 经 验 和 教 训 。 有 必 要 对 工 业 锅 炉 在 薄 水 垢 条 件 下 的 损 坏 事 故 进 行 分 析 和 总 结 。 1 薄 水 垢 条 件 下 锅 炉 的 损 坏 事 故 及 分 析 案 例 1 ， 我 市 某 乳 品 厂 一 台 DZL4-1.25-AII型 锅 炉 ， 2007年 9月 投 入 运 行 。
3、 2009年 5月 进 行 内 部 检 验 ， 并 没 有 发 现 重 大 的 安 全 隐 患 。 2010年 3月 锅 炉 左 侧 第 11和 第 12水 冷 壁 管 臌 疱 、 泄 漏 （ 见 图 1 、 图 2 ） 。锅 炉 事 故 检 验 情 况 ： 锅 炉 左 侧 水 冷 壁 管 自 前 往 后 数 第 11根 距 集 箱 300mm处 向 火 侧 有 一 破 口 ， 直 径 约 10mm ， 破 口 处 有 胀 粗 现 象 ； 第 12根 距 集 箱 300mm 处 向 火 侧 胀 粗 过 热 。 锅 内 水 侧 结 水 垢 0.5mm ， 左 侧 集 箱 中 部 水 垢 堆 积
4、严 重 ， 已 堵 塞 水 冷 壁 管 入 口 。 事 故 原 因 分 析 ： 该 锅 炉 使 用 饮 用 自 来 水 （ 水 库 ） ， 锅 内 水 垢 较 薄 ， 左 侧 集 箱 中 部 脱 落 水 垢 堆 积 整 个 集 箱 横 截 面 。 在 检 查 水 质 化 验 记 录 和 对 司 炉 人 员 询 问 中 发 现 ， 该 锅 炉 在 使 用 期 间 锅 炉 水 质 监 测 及 日 常 水 化 分 析 合 格 ， 总 碱 度 为 6 7mmol/L在 低 总 碱 度 条 件 下 运 行 (标 准 在 6 24mmol/L之 间 ) 。 一 般 控 制 在 标 准 的 上 限 ， 使
5、用 单 位 为 了 提 高 总 碱 度 ， 对 锅 内 添 加 除 垢 剂 。 该 药 剂 化 学 成 分 不 明 ， 总 碱 度 未 提 高 反 而 起 到 了 “除 垢 ”的 效 果 。 为 了 防 止 总 碱 度 下 降 ， 很 少 排 污 ， 而 且 排 污 不 是 每 个 排 污 阀 （ 管 ） 轮 换 ， 而 是 只 集 中 21水 冷 壁 管 下 降 管 脱 落 水 垢 堆 积 处 图 3 脱 落 水 垢 堆 积 处图 4 锅 筒 臌 疱 图图 5 锅 筒 外 表 面 过 烧案例分析 安 全 2011年第 2期 在 某 个 排 污 阀 （ 管 ） 。从 图 3可 以 看 出 ：
6、下 降 管 、 集 箱 、 水 冷 壁 管 、 锅 筒 构 成 一 个 循 环 回 路 。 下 降 管 在 集 箱 的 两 端 向 水 冷 壁 管 供 水 。 如 果 集 箱 长 期 不 排 污 ， 在 水 循 环 的 作 用 下 自 然 会 在 集 箱 中 部 堆 积 ， 使 该 处 水 冷 壁 得 不 到 冷 却 ， 造 成 水 冷 壁 臌 疱 、 泄 漏 。 而 且 在 晶 粒 与 晶 粒 之 间 的 界 面 上 被 氧 化 或 被 熔 化 ， 出 现 微 裂 缝 或 者 烧 裂 情 况 。 与 锅 筒 臌 疱 外 表 面 开 裂 情 况 相 符 。 在 受 压 元 件 局 部 受 到
7、高 温 过 热 ， 使 该 部 位 金 属 材 料 强 度 迅 速 降 低 ， 以 致 在 正 常 工 作 压 力 下 造 成 塑 性 变 形 臌 疱 。 在 现 场 事 故 检 验 中 ， 发 现 堆 在 锅 筒 底 部 臌 疱 处 的 堆 积 物 是 水 垢 和 铁 锈 渣 的 混 合 物 ， 颗 粒 较 小 ， 致 密 性 较 大 。 与 大 块 的 脱 落 水 垢 相 比 ， 炉 水 对 钢 板 的 冷 却 效 果 更 差 ， 更 容 易 使 锅 筒 过 热 ， 产 生 臌 疱 。 另 外 ， 厂 方 在 煮 炉 后 ， 未 及 时 对 脱 落 水 垢 （ 渣 ） 进 行 清 除 ，
8、使 水 垢 （ 渣 ） 堆 积 在 锅 筒 底 部 ， 也 是 发 生 臌 疱 的 主 要 原 因 之 一 。 案 例 3 ， 金 华 市 一 家 制 药 厂 一 台 DZL4-1.25- AII型 锅 炉 ， 1996年 6月 投 入 运 行 ， 2003年 1月 在 内 部 检 验 时 ， 发 现 锅 筒 内 底 部 （ 在 炉 膛 的 高 温 区 ） 存 在 大 量 的 氧 腐 蚀 ， 最 大 深 度 约 4mm ， 锅 内 水 位 线 下 基 本 无 水 垢 ， 但 是 锈 蚀 严 重 。 原 因 分 析 ： 锅 内 水 位 线 下 保 护 膜 受 到 破 坏 。 当 水 中 有 溶
9、解 氧 时 ， 铁 离 子 溶 于 水 中 生 成 低 铁 离 子 的 化 合 物 氢 氧 化 亚 铁 ： 2Fe+O 2 +2H 2 O 2Fe(OH) 2而 氧 在 阳 极 附 近 能 将 低 价 铁 离 子 氧 化 为 高 价 铁 离 子 的 化 合 物 。 当 高 价 铁 离 子 在 碱 性 溶 液 中 析 出 时 ， 降 低 了 铁 离 子 浓 度 ， 从 而 使 铁 溶 解 得 更 快 。 在 阴 极 附 近 ， 氢 能 吸 附 在 钢 材 表 面 ， 发 生 极 化 作 用 ， 只 要 氢 不 去 除 ， 铁 就 不 易 溶 解 。 而 氧 会 与 氢 化 合 ， 把 氢 的 极
10、 化 作 用 消 去 ， 铁 又 开 始 溶 解 。 案 例 2 ， 某 家 制 药 厂 一 台 DZL4-1.25-AII型 锅 炉 ， 2004年 9月 投 入 运 行 。 2009年 6月 进 行 了 内 部 检 验 ， 发 现 锅 内 水 位 线 以 下 结 垢 0.5mm ； 锅 壳 、 管 板 、 烟 管 表 面 锈 蚀 ， 应 进 行 煮 炉 处 理 。 2010年 3月 锅 筒 臌 疱 ， 臌 疱 处 外 表 面 已 开 裂 (见 图 4 、 图 5)。 锅 炉 事 故 检 验 情 况 ： 锅 筒 底 部 B2环 缝 附 近 有 一 臌 疱 ， 其 直 径 约 260mm 、
11、深 30mm ， 臌 疱 中 心 距 环 缝 90mm 。 臌 疱 及 附 近 区 域 硬 度 明 显 异 常 。 相 距 臌 疱 边 缘 100mm ， 周 边 部 位 筒 体 宏 观 、 硬 度 均 正 常 。 事 故 原 因 分 析 ： 初 步 判 断 为 过 烧 后 臌 疱 。 过 烧 现 象 一 般 发 生 在 温 度 相 当 高 的 状 态 下 ， 超 过 1200 甚 至 达 到 钢 的 熔 化 温 度 。 这 时 不 仅 使 奥 氏 体 晶 粒 变 粗 ， 22案例分析 安 全 2011年第 2期Fe+2H 2 O Fe(OH) 2 + 2 H 2 H +1/2O 2 H 2
12、OFe(OH) 2 是 不 稳 定 的 ， 容 易 进 一 步 和 水 中 某 些 物 质 发 生 反 应 ， 称 为 腐 蚀 的 二 次 过 程 。 生 成 的 产 物 称 为 二 次 产 物 。 4Fe(OH) 2 +2H 2 O+O 2 4Fe(OH) 3 Fe(OH) 2 +2Fe(OH) 3 Fe 3 O 4 +4H 2 O氧 腐 蚀 产 物 一 般 分 为 三 层 ， 最 内 层 为 二 价 铁 水 和 氧 化 物 ， 呈 黑 色 ； 最 外 层 为 三 价 铁 的 水 氧 化 物 ； 中 间 层 一 般 为 Fe 3 O 4n H 2 O ， 呈 黑 褐 色 。 在 检 验 过
13、程 中 ， 用 榔 头 尖 部 敲 击 腐 蚀 产 物 ， 腐 蚀 产 物 呈 黑 色 ， 质 地 坚 硬 。 处 理 方 案 ： （ 1 ） 依 据 锅 炉 定 期 检 验 规 则 第 19条 规 定 ： 承 压 部 件 严 重 腐 蚀 或 减 薄 ， 应 进 行 强 度 计 算 ， 若 实 测 壁 厚 低 于 强 度 计 算 值 ， 应 进 行 修 复 （ 堆 焊 后 磨 平 、 挖 补 、 更 换 ） 。 根 据 GB/T 1650 8 锅 壳 锅 炉 受 压 元 件 强 度 计 算 ， 经 计 算 强 度 满 足 要 求 （ 计 算 步 骤 略 ） 。（ 2 ） 使 用 单 位 应 进
14、 行 煮 炉 除 锈 处 理 。 形 成 保 护 膜 ， 防 止 锅 炉 金 属 进 一 步 腐 蚀 。 （ 3 ） 对 于 给 水 应 进 行 溶 解 氧 的 测 定 ， 对 于 给 水 0.1mg/ L（ 标 准 要 求 0.1mg/L ） 水 质 应 采 用 除 氧 措 施 。 如 ： 热 力 除 氧 、 化 学 除 氧 、 真 空 除 氧 等 方 法 。 防 止 锅 筒 进 一 步 腐 蚀 。 采 取 上 述 措 施 后 ， 在 第 二 年 （ 2004年 ） ， 内 部 检 验 时 ， 锅 内 锈 蚀 情 况 仍 未 得 到 解 决 ， 锅 筒 表 面 仍 然 锈 迹 斑 斑 。 使
15、 用 单 位 已 经 进 行 煮 炉 除 锈 处 理 ， 同 时 给 水 也 进 行 了 溶 解 氧 的 测 定 （ 但 无 溶 解 氧 测 定 记 录 ） 。分 析 原 因 还 是 保 护 膜 已 破 坏 ， 锅 内 溶 解 氧 含 量 过 高 ， 氧 腐 蚀 特 征 很 明 显 。 针 对 这 一 情 况 提 出 给 水 指 标 适 当 放 宽 ， 如 ： 悬 浮 物 、 总 硬 度 指 标 。 在 2005年 内 部 检 验 时 ， 锅 内 水 位 线 以 下 锈 蚀 情 况 已 得 到 解 决 ， 筒 体 表 面 附 着 一 层 薄 薄 黄 白 色 的 水 垢 ， 表 面 象 涂 上 一 层 黄 白 色 的 油 漆 ， 厚 度 远 小 于 0.5mm.。 根 据 这 一 情 况 ， 要 求 厂 方 应 加 强 水 处 理 ， 给 水 指 标 应 符 合 GB 157 6 工 业 锅 炉 水 质 标 准 的 要 求 ， 水 垢 厚 度 不 能 再 增 加 ， 否 则 适 得 其 反 。 近 几 年 来 进 行 的 内 部 检 验 来 看 情 况 良 好 。 用 薄 水 垢 的 方 法 来 防 止 锅 筒 腐 蚀 ， 是 一 种 被 动 的 防 护 措 施 ， 一 般 条 件
