浅议锅炉爆炸事故及其预防措施

王 军

青海华电大通发电有限公司，青海 西宁 810100

锅炉广泛应用于工农业生产和人民生活之中，涉及国民经济建设的各个领域，由于其具有较大的潜在危险性，锅炉的安全使用，关系到财产与人身安全，对企业和操作者而言都至关重要，其安全问题历来受到政府的重视和老百姓的关注。本文分析发生锅炉爆炸的原因，针对性地了解预防措施，未雨绸缪，可以起到防患于未然的作用。

1 爆炸事故物理分析

1.1 锅炉爆炸过程

锅炉爆炸事故的发生过程是一个物理过程。锅炉内有一定压力的饱和蒸汽和水，当锅筒和炉胆内强度不足突然发生破裂时，饱和蒸汽和水从破裂口迅速冲出，并在瞬间迅速膨胀，同时，释放出大量的热能，物理上定义为绝热膨胀做功的过程，大量的蒸汽和水由于速度快，汽水与空气和地面相互作用，大部分能量转化为巨大的冲击波，使锅炉朝反作用力的方向运动。例如立式锅炉爆炸时，汽水向下喷射，从而推动锅炉向上腾空，直冲房顶；卧式锅炉爆炸时，汽水向前或向后喷射，推动锅炉作平行飞动。

爆炸时释放的能量，用于拉断同定锅炉的地脚螺钉、撕裂锅炉钢板和其联接的各种管道只是一小部分；大部分能量转化为巨大的冲击波来破坏周围的物体（建筑或人群），造成严重的人员伤亡和经济损失。

1.2 影响爆炸破坏力的因素

爆炸时所释放的能量越大，破坏力就越大。热力学定律分析得到，爆炸时锅炉所释放的能量除了与锅炉的容积有关，还与爆炸前锅炉钢板的腐蚀程度、汽与水的比例及水处理工艺和内部压力有关。锅炉容积越大，压力越高，锅炉水容积比例越大，爆炸释放的能量越大，破坏力越强；在同容积、同压力的条件下，热水锅炉比蒸汽锅炉爆炸时的释放的能量大，威力强。

2 爆炸原因分析

2.1 锅炉常见爆炸部位

按锅炉的结构特点，对于立式锅炉，因为在锅壳及炉胆与下脚的连接处水垢容易聚集，导致该处为立式锅炉最易腐蚀的部位，因此，在锅壳及炉胆与下脚的连接处是立式锅炉常见爆炸部位。

卧式锅炉在运行时，炉膛火焰直接烧锅壳，其底部容易沉积过多的水渣，也容易结成较厚的水垢，因此，卧式锅炉发生爆炸时其破口常见于底部。

2.2 产生破口的原因

钢板（管）应力和工作温度都有极限值，锅炉因操作调整不当而长期超温超压运行，使用中锅炉骤冷骤热，或者负载波动频繁，钢板（管）承受交变应力，产生疲劳裂纹或形成起槽甚至开裂；由于严重缺水或受热面水垢太厚等原因，继续加热，容易导致钢板（管）的工作温度超过极限，锅炉运行压力变大，当锅炉运行压力超过其所能承受的最高许可工作压力时，钢板（管）应力必然超过其极限，如果此时，安全阀不能及时打开，未能及时释放出压力容易导致钢板（管）出现破口；另外，钢板（管）内外表面如果被腐蚀而减薄，会导致其强度显著下降，导致钢板（管）应力的极限值减小，相同的压力下，锅炉不能承受额定压力而出现破口。

2.3 水垢的危害

水垢包括水渣、泥垢、腐蚀产物等，工业锅炉都是以原水和软化水作为给水，当炉水温度升高时，其中的盐类被浓缩，当浓度超过该温度下的溶解度时盐难以溶解而沉积生成水垢，简单的说水垢的形成过程是难溶类盐的沉积过程。

锅炉在使用过程中，水垢及水渣会造成各种形式的钢铁腐蚀。例如，溶解氧无论是在中性、碱性及酸性介质中都会导致钢铁腐蚀，在其表面形成四氧化三铁或氢氧化物等腐蚀物，这些腐蚀物比较疏松的。如果，水垢中还含有比铁惰性更强的金属元素（如：钌、钴等），会发生置换反应，加快腐蚀速度，严重情况可能产生腐蚀穿孔。

另外，水垢的导热性很差，它的存在会导致受热面积传热效果变差，排汽温度升高，影响炉水的正常循环。

3 预防措施分析

3.1 重要附件的安全使用和检验

锅炉重要的安全附件是锅炉安全无事故运行的重要保证，例如安全阀的可靠程度将直接影响到锅炉的安全经济运行。监察部门应严把监察关，坚决不允许装有没有经过专职检验单位检验的安全附件的锅炉运行，以防造成事故；重要的安全附件的使用与检验，检验部门和使用单位应对此高度重视，运行检验和定期检验，应当同期进行，以保证安全附件检验的完整性和可靠性，并建立与之相应的规章制度和技术档案。

3.2 正确操作，合理运行

锅炉在使用过程中，控制水位不低于在规定的水标尺，保证锅炉不缺水，杜绝干烧。定期校验和维修汽包水位报警装置，发现异常，应立刻停止锅炉运行，向锅炉加水。

由于骤然降低负荷，容易导致汽压上升，正常运行时应尽量保持锅炉运行负荷稳定。

安全阀安全使用并检验灵敏度的可靠性，防止安全阀打不开，应按操作规定在一定的时间内进行人工排放，并定期做自动排汽实验，如发现安全阀无法正常起座或者回座，必须及时修复或更换，其他安全附件也应定期检验，如压力表的定期检验，确保压力表指示的准确性，发现不准确时，必须及时给予调换。

3.3 及时防止和清洗水垢

锅炉在运行中只要定期排污，不易沉积水垢。为了防止沉积水垢，常用钠离子交换水，经纳离子交换树脂处理的水将水软化，使其硬度能满足工业锅炉要求，不易沉积。

当有水垢沉积时，水处理要求根据水垢的类型合理地处理。如果，水处理措施不当或处理效果就差，就会带来腐蚀速度加快、锅炉腐蚀的情况也会变得更复杂，所带来的隐患就很大。下面具几种常见水垢的清除办法：

主要成分为泥砂的水垢，往往是泥砂与水垢混杂一起，外表颜色接近当地泥砂颜色，垢与金属粘附比较牢固，与酸碱均不发生化学反应，这类水垢宜先用碱煮，再用酸洗；主要成分为硫酸钙的硫酸盐水垢，颜色呈黄白色，这种水垢坚固密实，不溶于有机酸，在盐酸中能缓慢溶解。这类水垢宜采用盐酸进行清洗；主要成分为钙和镁的碳酸盐水垢，颜色为白色，可溶于酸特别是盐酸，可用酸洗或煮碱等方法去除水垢；主要成分为硅酸化合物的硅酸盐水垢，外表呈灰白色，不溶于有机酸。在热盐酸中能缓慢溶解，这类水垢仅用酸洗效果不佳，宜采用先碱煮后酸洗的连续去垢工艺；主要成分为铁的氧化物的铁锈垢，颜色比较复杂，外表呈砖红色、咖啡色或黑色，内部呈灰色，其干燥时，质地比较坚硬，可溶于较浓或较热的盐酸，这类水垢宜选用盐酸作为去垢剂，利用加热循环的酸洗工艺进行清洗。