锅炉设备及其系统危险有害因素分析

1锅炉炉膛爆炸

炉膛爆炸事故是锅炉设备及其系统的主要危险因素之一，炉膛爆炸可分类为炉膛外爆和炉膛内爆，炉膛外爆是在炉膛或与炉膛相连接的后部烟道受限空间内，积聚有煤粒、油雾与空气的混合物，当这些混合物的浓度处于爆燃极限范围内时，如遇到点火源即会爆燃，燃烧产物温度骤增，体积膨胀，压力瞬间升高，乃至炉膛损坏。

运行中的锅炉灭火后，未及时发现，继续向炉内供给煤粉；运行中的锅炉调整不当，燃烧异常，炉膛火焰中心温度下移、温度下降（但未完全熄灭），煤粉未完全燃烧；锅炉熄火后未能将炉内未燃烬的煤粉吹扫干净；当达到爆炸极限再遇明火或高温均会发生爆炸。其原因有：

①操作不当或误操作如灭火后，继续送煤粉（占炉膛爆炸事故80%）；长时间低负荷运行，燃烧不稳；反复点火不成功，油雾化不良，炉内油气浓度增大；灭火后强行点火；制粉系统启、停时操作不当等；开炉点火或灭火后点火前未通风吹扫炉膛。

②设备有缺陷，完好率低，如炉墙不严密，漏风；装置有缺陷，造成来粉不匀、自流或不来粉；磨煤机出口温度超温（设备有缺陷）；炉膛安全保护装置、监测装置不可靠等。

③保护、监控和监视装置不完善。 ④炉膛抗爆能力低。 ⑤煤种变化未及时调整。 2尾部烟道再燃烧

当锅炉燃烧不良时，炉膛内未燃尽的煤粉、碳黑或油粒随烟气被带到锅炉尾部，沉积在尾部受热面上，在高温作用下燃料氧化，产生热量，当达到自燃温度就会发生锅炉尾部烟道再燃烧，使尾部受热面过热、超温，可能造成空预器、省煤器烧坏等。

3“四管”爆漏事故

大容量锅炉承压部件的爆漏是大型火电机组强迫停运的主要原因，因此，减少锅炉“四管”爆漏次数，降低锅炉强迫停运时间，是提高锅炉运行可靠性和经济性的关键。

“四管”爆漏主要是磨损、腐蚀、过热、疲劳、焊接质量、操作失误等方面因素造成。

（1）磨损（主要是局部磨损）

①烟速度过高：设计方面原因使锅炉烟速高；因安装缺陷或检修缺陷，形成烟气走廊造成局部烟速高（挡烟墙不严密、烟走短路、对流受热面管距间隙不等，有杂物堵塞等）。

②飞灰磨损：煤质低劣、灰份高、硬煤石多，灰量大，灰浓度高、灰粒硬、灰动能大、磨损受热面重。

（1）腐蚀 ①外部腐蚀：

高温腐蚀：三氧化硫、钾、钠元素对高温位置、受热面腐蚀（过热器、再热器）、局部结渣、过热腐蚀；还原性二氧化碳浓度大。

低温腐蚀：潮湿水加三氧化硫垢下腐蚀（省煤器的腐蚀）。 ②内部腐蚀：

破膜腐蚀（金属表面保护性氧化膜遭到破坏）：运行中或停用时，因水、空气作用破膜；因炉水的pH值大于13会产生苛性脆化，pH值小于5时会产生氢脆。

垢下腐蚀（主要是氧化铁、铜垢物）：因化学水处理不合格或循环冷却水泄漏入凝结水系统，造成锅炉受热面结垢、垢下鼓泡裂纹造成受热面泄漏爆管；因化学水质量、因冷却水泄漏、因减温器泄漏、因炉水共腾起泡沫、因炉水水位高、因排污不足，因其他缺陷，使受热面结垢过厚而爆管。

低温腐蚀：停炉不当存水腐蚀、停炉阶段无保护设施，造成二氧

化碳、水、氧的腐蚀、管壁减薄、爆管。

氧腐蚀：因除氧设备设计缺陷、安装缺陷或检修缺陷、运行操作失误、除氧器运行不正常、除氧不合格、化学监督不力，使进入锅炉水含氧量高、造成氧腐蚀而泄漏爆管。

（3）过热（受热面过热爆管）

①设计方面缺陷：炉膛低，火焰中心偏后；受热面积大；受热面选材裕度不够或错用；水动力工况差；蒸汽质量流速低；受热面结构不合理。

②管内有异物堵塞过热爆管：因制造或安装或检修过程失误管内遗留异物又未检出。

③运行缺陷造成过热爆管：管内结垢或结盐；燃烧控制不当，火焰后移或偏烧；燃烧出口烟温高、负荷大；燃烧不完全造成二次燃烧；减温器投停不当。

④由于燃料燃烧不均匀，火焰中心偏燃煤灰熔点低，局部结渣结焦，局部过热，造成水冷壁，过热器爆管。

（4）受热面疲劳造成爆管

①振动疲劳：因安装、检修缺陷、运行操作不当，形成管道振动，引起疲劳损伤爆管。

②热疲劳损伤：因安装、检修、缺陷、运行操作不当，急剧冷却、加热、冲击引起裂纹爆漏。

③低周疲劳损伤：膨胀受阻局部应力集中，设备起停，造成低周疲劳损伤。

（5）焊接质量不佳造成爆漏

由于结构应力大，坡口形式不适，母材缺陷或错用，焊接材料不适或错用，焊接参数选择不当，热处理工艺不当，焊工水平低等因素造成的裂纹、未焊透、未熔合、咬边、灰渣、气孔等。

（6）操作不当

在制造、安装及检修过程中错用钢材、焊接缺陷（质量）、管内遗留杂物以及在运行过程中燃烧控制不当、汽水流量控制不当、过量使用减温器等。 4 锅炉及承压部件爆漏

在锅炉及承压部件爆漏事故中，锅炉“四管”（锅炉水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器管）爆漏，在全部锅炉设备事故中占很高的比例。引起锅炉“四管”爆漏的原因较多，如超温、焊接质量及材质不良、腐蚀、结垢等。

（1）超温

过热器和再热器是锅炉承压受热面中工质温度和金属温度最高的部件，而汽侧换热效果又相对较差，所以过热现象多出现在这两个受热面中。受热面过热后，管材金属温度超过允许使用的极限温度，发生内部组织变化，降低了强度，管子在内压力下产生塑性变形，使用寿命明显缩短，最后导致超温爆破。此外，锅炉水质不合格会引起的管内结垢，当结垢过厚，也会导致局部过热爆管事故。

高温过热器和高温再热器并列管中每根管的热负荷不均、流量不均、结构不均、炉内积渣不匀都会造成热偏差现象，热偏差过大是发生局部炉管爆管的主要原因，可对设备造成损坏。

由于炉膛、分离器以及外置式换热器等与循环物料直接接触的部件，使用了大量的耐磨保温材料，蓄热量大，锅炉运行过程中即使停止燃料加入后相当长时间内，炉膛、分离器以及外置式换热器等仍将保持相当高的温度，此时锅炉水位若不能维持，锅炉水冷壁将处于干烧状态，高温再热器也将出现超温。

（2）焊接质量及材质不良

锅炉本体是由各部件焊接组装起来的，每个受热面的每一根管子都有多个焊口，一台大型锅炉整个受热面焊口数量多达几万个。而受热面又是承受高温高压的设备，焊接缺陷主要有裂纹、未焊透、未熔

合、咬边、夹渣、气孔等，这些缺陷存在于受热面金属基体中，使基体被割裂，产生应力集中现象。在介质内压作用下微裂纹的尖端、未焊透、未熔合、咬边、夹渣、气孔等缺陷处的高应力逐渐使基杆开裂并发展成宏观裂纹，最终贯穿受热面管壁导致爆漏事故。因此，焊接质量的好坏对锅炉安全运行有着重大的影响。

（3）腐蚀、结垢

锅炉“四管”受热面的腐蚀、结垢主要是管外的烟气腐蚀和机组试运、停运、启动、运行时管内水汽质量不合格引起的，对超高压参数直流炉主要为水冷壁管结垢，当腐蚀、结垢严重时，可导致爆管事故发生。当垢量达到超过标准时，立即进行有效的化学清洗。 5超临界直流锅炉安全性分析

（1）超临界压力水对杂质的溶解度较大，必须严格水汽品质的监督。启动时必须进行大流量冷、热态启动前冲洗。

（2）由于启动压力不足，设计不合理、节流圈设计不合理，质量流速不足，存在热偏差，下辐射区水冷壁温度较高，易产生直流锅炉的水动力多值性（水动力不稳定性），造成锅炉事故发生。

（3）锅炉启动中没有建立足够流量和启动压力，没有正确启动旁路系统，启动过程分离器水位不问，易发生工质的脉动、工质流动停滞、倒流现象，造成锅炉部件损坏事件发生。

（4）运行中容易受到扰动（功率扰动、给水扰动、燃烧扰动），要求尽力稳定负荷稳定燃烧。

（5）超临界锅炉由于设计失误、启停运行操作程序缺陷而产生应力造成锅炉部件损坏。

（6）超临界锅炉安装或大修后，没有进行严格彻底的系统冲洗，而拆除蒸汽系统临时过滤网，可能造成直流炉的Fe2O3和Fe3O4微粒冲蚀汽轮机叶片。

（7）超临界锅炉对高压阀门严密性是个严峻的考验。阀门的选

型、维修稍有疏忽也会酿成大的事故。

（8）在点火及低负荷时，锅炉燃烧不稳定，易灭火。 点火及低负荷投油，易产生爆燃。

另外，在低负荷期，水冷壁管内介质处于汽、液两相流动状态，易出现水动力不稳定现象，并造成蒸汽带水。