我厂现有ZG35/450Ⅱ型锅炉1台,于2004年10月投产,投产以来运行基本正常,各项参数达到设计要求,炉内受压元件未发生过泄漏。
停炉降温后,对炉膛内水冷壁管、沸腾管进行了全面检查,爆管处位于锅炉前水冷壁上弯头处。爆管处壁厚0.5 mm、面积约1200 mm2,前水冷壁共有28根管,后冷水壁有34根管,侧冷水壁有44根管,管子规格为Φ51 mm×3.5 mm,检查发现前水冷壁上弯头外表面的耐磨喷镀层还在,测厚大部分都在1.5 mm左右、最薄的1mm,下弯头厚度均>2.6 mm、直管厚度>3.0 mm,后水冷壁及侧水冷壁弯头及直管厚度均在3.0 mm以上,沸腾管磨损也正常。于是决定更换前水冷壁上弯头共28根管子,空气预热器外壳被炸脱焊,检查换热管良好、无变形,对外壳进行了修复。
这是一起典型的因炉管内汽水混合物流速过快而导致的磨损减薄引起的事故,事故原因如下。
1.由于前水冷壁处于给煤区,温度相对较高,接受的辐射热强度较大,再加上水冷壁管较侧壁及后壁少,使得前水冷壁管汽水混合物在上弯头处流速较快,已达到其允许流速的高限,约0.8 m/s;下弯头处炉水刚开始汽化,汽化速度远低于上弯头处,而且壁较厚, 按冲刷减薄速率计算还可使用5 a左右。
2.同样由于上述原因,侧水冷壁及后水冷壁汽水流速在正常范围内,其上、下弯头处冲刷减薄速率较小,在正常范围内。
3.空气预热器处的爆炸属于煤气爆炸,高温下爆管喷出的汽水混合物与部分沸腾流化床状态的C起反应生成CO,但CO量很少,在炉膛内不能形成爆炸,经过空气预热器时,与泄漏的空气混合,在局部区域达到爆炸浓度,从而发生爆炸。
由于冲刷导致的减薄发生在管内,很多喷涂防磨层的水冷壁管容易造成误判断,从而发生事故,因此在使用类似的锅炉时应采取以下措施。
1.锅炉使用超过2 a后,应对炉膛内水冷壁上弯头处进行测厚检查,根据使用时间计算出磨损速率,从而进行控制(因内冲刷是一种匀速的磨损,计算出的磨损速率具有一定准确性)。
2.从水冷壁管到汽包的汽水引出管(部分锅炉有此结构)因其截面积远小于水冷壁管的截面积,汽化速度相当大,其弯头处也是测厚检查的重点。
3.锅炉生产厂家在生产类似的锅炉时,对前水冷壁的布置方式及数量应充分考虑汽水内冲刷,限制最大流速,以保证锅炉长期、安全使用。
4.发生爆管事故后应立即停止给煤,停鼓风机及引风机,防止产生煤气爆炸,引发更大的事故。