常压热水锅炉爆炸分析

2016-08-11吴卫华

大科技 2016年5期

关键词：热水锅炉常压水槽

吴卫华

（湖南特检院怀化分院湖南怀化 418000）

常压热水锅炉爆炸分析

吴卫华

（湖南特检院怀化分院湖南怀化 418000）

近年来，常压热水锅炉爆炸的事故屡见不鲜，已经引起相关部门的高度重视。《小型和常压热水锅炉安全监察规定》中已经明确规定了常压热水锅炉的设计、制造和安装等要求。但是，由于受到各种因素的影响，常压热水锅炉爆炸事故依然频频发生。对此，本文将根据实例详细探究常压热水锅炉发生爆炸事故的原因，并研究如何有效采取有效措施，合理预防常压热水锅炉爆炸事故。

常压；热水锅炉；爆炸

1 引言

常压热水锅炉一般应用于社区、浴池等人员密集场所，一旦发生爆炸事故就会产生较大的人员伤亡问题。根据对以往的常压热水锅炉爆炸事故进行分析研究发现，很多生产单位在设计、安装方面有很多问题，另外，常压热水锅炉的使用方面也有一些问题，因此很容易形成爆炸事故隐患，引发锅炉爆炸。因此，必须对常压热水锅炉爆炸事故进行详细的分析研究，从案例中找出事故发生影响因素，然后有针对性的进行预防。

2 锅炉概述

锅炉指的是利用燃料或其他能源的热能，将水加热为热水或蒸汽的机械设备，主要包括锅和炉两大部分。锅的原义是指在火上加热的盛水容器，而炉指的是燃烧燃料的场所，锅炉中产生的热水或蒸汽可以直接作为热能使用，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能。热水锅炉主要提供热水，适用于日常生活，在工业生产领域应用较少。

锅炉是特种设备中的一种，属于固定式承压类特种设备，该设备内部介质为高温液体、气体，通过直接受热源加热，具有本体承压等特性，如果控制不当，很容易发生爆炸，引发灾难性事故。

3 常压热水锅炉爆炸事故分析

3.1 事故概况

2013年1月19日15时30分左右，某锅炉生产厂内有一台常压热水锅炉发生保障事故，该锅炉的作用是加热清洗水槽，爆炸事故导致严重的设备损失，工厂内经济损失巨大。该爆炸锅炉为立式锅壳式锅炉，事故调查人员从爆炸事故现场发现铭牌，确定该锅炉的型号为CWNS10-95-60-Y（Q），水容量为600L，生产日期为2012年3月，没有产品编号。

根据对厂内工作人员进行询问记录，爆炸锅炉是在2012年5月进行安装的。在安装过程中，锅炉左右两侧设计的出水口被封堵，出水可以从设计的排气口位置排出。根据锅炉生产厂家提供的照片资料，出水管上并没有设置阀门。1#水槽的主要作用是清洗轮毂，在水槽与锅炉进水口之间的管路上安装有循环泵，锅炉燃烧状态可以根据1#水槽的温度自动调节控制，锅炉顶部安装有直读式温度表，温度表的最大刻度为120℃。对爆炸事故现场残存的物件进行分析，爆炸锅炉使用的燃烧器为利雅路FS10（10万kcal/h）。根据锅炉设计要求，在使用过程中，锅炉能够正常运行，为非满水位运行，在锅炉的实际使用过程中，锅炉水位应该为满水位状态。图1所示为改装后的锅炉系统。

图1 管路改装后的锅炉系统图

3.2 事故现场调查

在对锅炉爆炸事故进行调查时发现，事故现场部分部件已经被移动，爆炸后的锅炉体大致分为三部分，部件A即为锅炉筒体，如图2所示，爆炸事故发生后，锅炉筒体已经飞离原位置18m左右。

图2 部件A（锅炉筒体）

部件B主要是由底座、炉胆、烟管和集烟室等所组成的，如图3所示，爆炸事故发生后，部件B落在筒体旁边位置，整体变形情况轻微。通过观察发现，部分烟管与集烟室之间的间隙较大。

图3 部件B（底座、炉胆、烟管及集烟室等）

部件C指的是封头，如图4所示，爆炸事故发生后，部件C掉落在锅炉位置2m作用的位置，通过图片可见，靠近烟囱处局部被撕裂。

图4 部件C（封头）

通过对部件A、B、C进行分析研究，并且通过图5可以发现，整个锅炉本体大致有4个主要断口。其中，断口1指的是环向断口，大部分落在筒体与底座的角焊缝上；断口2沿筒体下部筒节纵缝，经筒体上下筒节间环缝后，沿与环缝成45°角的方向撕裂至清洗孔角焊缝，再撕裂至筒体与平封头的角焊缝；断口3沿封头与冲天管的角焊缝开裂；断口4均位于封头与筒体的角焊缝上。所有的断口都位于角焊缝上，而且外形特征呈45°切断状，断开没有呈金属光泽，而是为暗灰色，体现出韧性断裂的特点。

图5 锅炉本体断口示意图

3.3 事故原因分析

3.3.1 锅炉设计制造

根据锅炉生产厂家提供的设计图纸和资料，并且根据《小型锅炉与常压热水锅炉技术条件》规范要求对部分涉及锅炉安全生产和使用的项目进行仔细审查。根据计算分析得出，大气连通管所需要的当量通径基本符合锅炉设计要求和使用要求。

根据《小型锅炉与常压热水锅炉技术条件》中的相关规范，常压热水锅炉的锅筒以及炉胆的取用壁厚应该控制在3mm以内。但是，对本次爆炸锅炉进行研究分析，锅炉锅筒的壁厚为2.75mm，根据锅炉生产厂家所提供的质量说明书，在锅炉生产制造过程中，同样也是使用2.75mm的Q235B板来生产的。

根据锅炉生产企业所提供的质量证明文件，在锅炉制造完成后，只需要进行60min的盛水试验。但是，在锅炉生产中，根据《小型锅炉与常压热水锅炉技术条件》中的相关规定，只是做了0.2MPa压力的水压试验，因此，很难保证锅炉的制造质量。

锅炉生产完成后，锅炉生产厂家没有根据《小型锅炉与常压热水锅炉技术条件》中的相关规定喷“常压热水锅炉不得承压使用和出口热水温度不超过90℃”的字样。通过锅炉生产厂家提供的锅炉安装后的照片资料，锅炉上已经明示了“不得承压”，但是并没有对水温提供警示。在锅炉的使用过程中，也没有根据相关要求控制具体的出水温度。

综上所述，爆炸锅炉在设计生产过程中都有一定的缺陷，比如图纸资料不规范、材料取用厚度不符合相关规范等等。

3.3.2 锅炉安装

爆炸锅炉不仅在设计和生产方面不规范，而且锅炉安装方面也不规范，排气口改成出水口，不符合JB/T7985-2002中的相关规定，在实际运行过程中带压运行，压力至少等于出水口至放水口管道的沿程阻力造成的压力降。

燃烧自控系统设置不合理，燃烧器应该根据具体的出水温度自动启动或停止，该锅炉系统温度信号来自1#水槽，但是水槽内的温度与锅炉温度之间有明显的温度差，因此无法将出水口水温控制在90℃以下。除此以外，测温所使用的热电偶在安装过程中并没有使用专门的补偿导线，实际温度=测量得到的温度+环境温度，在锅炉爆炸事故发生当天，实际温度高于温控显示器上的温度，因此不能忽略温差问题。由此可见，爆炸锅炉安装不规范。

3.3.3 锅炉使用

爆炸锅炉在使用过程中没有根据相关规范进行操作，操作人员安全意识较差。在锅炉操作过程中，有承压使用的情况，顶部温度表在改造锅炉出水管路后，曾显示满量程120℃。但是当时并没有引起操作人员的注意。2013年1月14日，使用单位对锅炉出水管道进行改装，在改装过程中增加了一个用热支路，并且在每个支路上加装了阀门。通过监控调查现实，在爆炸事故发生前，1#水槽放水阀门基本是处于全关状态的，通过调查研究，锅炉水泵处于停运状态。由于1#水槽的温度不断下降，因此在温控系统作用下，燃烧器始终处于工作状态。如果2#水槽放水阀门全开，则锅炉的运行压力较小，不容易发生爆炸事故，所以2#水槽放水管阀门在事故前使用中有人操作。锅炉操作人员在爆炸后期调查中提出，当水槽温度较高时，清洗轮毂的人员会调整放水阀门开度。如果2#水槽放水管阀门关小或者关闭，则锅炉内部会产生蒸汽，锅炉内压力也会不断增加，当超过锅炉可承受的压力时，锅炉薄弱点就会开裂，发生爆炸事故。

3.4 事故结论及建议

综上所述，本次锅炉爆炸的直接原因是由于设计、生产、安装和使用方面存在缺陷，导致锅炉无法正常运行，在很大程度上超出了锅炉所承受的压力，最终就会导致锅炉保障问题的发生。因此，锅炉生产单位在锅炉生产过程中，应该严格控制锅炉生产环节，提高焊接质量。在锅炉使用环节，加强操作人员培训，做到持证上岗。