《一台立式锅炉爆炸事故分析.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一台立式锅炉爆炸事故分析.doc（5页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、一台立式锅炉爆炸事故分析 1事故概况2004年l2月，我市某单位一台立式横水管锅炉运行半4,B,-t后，司炉工，发现锅炉水位表看不见水位，遂停止引风机，开启给水泵，随即发生锅炉爆炸。事故造成锅炉房严重受损，司炉工被烫伤。11锅炉基本情况1进水口2炉门圈3横水管4锅壳5炉胆爆炸锅炉为LSSO3-04-Y立式横水管锅炉，结构简图见图l，额定蒸发量03th，额定压力04Mpa。为增加受热面，该炉在炉膛内布置了数层密排横水管，管排轴线相互平行：进水管布置在炉门圈左侧。炉胆材料为20g，板厚6=8mm。12事故检查横水管两侧炉胆发生严重塌陷，塌陷部位沿横水管轴线近似成对称分布，如图2所示。炉门圈上部第一
2、排横水管两侧塌陷最为严重，横水管受炉胆挤压严重变形。炉胆与炉门圈上部角焊缝撕裂。金相分析表明，炉门圈上部第一排横水管及其附近炉胆有过热现象存在。2立式横水管锅炉炉胆的稳定性分析火稳是指对于刚性不是很大的承受外压的元件，应力远未达到屈服极限，却失去原来的形状，产生压扁或折皱的现象。导致元件失稳的最小压力称为临界载荷Per。失稳产生的破坏是不可逆转的，设计时应使元件具有足够的稳定性，避免火稳现象的发生。从炉胆剖面图(图3)可以看出，对于立式横水管锅炉， 由于横水管的加强作刚，横水管管孑L区附近的炉胆的稳定性大大提高；而横水管两侧的炉胆由于缺少约束，整个炉胆的不稳定性集中于此。横水管两侧炉胆的受力状
3、况可简化为承受外压的两端固定的圆拱(图4)。根据炉胆剖面图可以得到圆拱的儿何参数，其中R=414mm，Y=45。文献【1】指出，对于两端固定的圆拱，其理论临界载荷Pc= F而L 等 j )其中：E 材料的弹性模量，MpaI一一一惯性矩，mmR一一一半径，mmL一炉胆长度，mmY 圆拱张角，rad锅炉实际运行过程中，各种不稳定因素，如受热不均、初始椭圆度、炉胆过热后急速冷却时产生的附加压应力，会降低炉胆的稳定性。文献【2】在计算卧式锅炉平炉胆稳定性时，引入了稳定性安全系数n以表征上述不稳定因素对稳定性的影响。参照文献【2)的作法，引入稳定性安全系数n，并取n=39，则临界载荷Pcr为Pcr= 而
4、L 吾一-j 2)在正常工况下，炉胆温度在250左右，相应弹性模量E=I887 X 105MPa 1。根据式(2)，Pcr=0448MPa04Mpa。即正常工况下，炉胆不会产生失稳现象。实际上，文献【2】在计算立式锅炉炉胆壁厚时并未考虑稳定性对壁厚的影响。炉胆温度在600 时， 相应弹性模量E=124 X 105MPa 1， Per：0295M Pa04Mpa。碳素钢过热时，温度将超过700 ，由于E与温度成反比，过热时炉胆Pcr04Mpa，即炉胆过热时，在止常工作压力下存在失稳的可能性。 3事故原因分析锅炉缺水后干烧，导致炉胆过热，Pcr降低。司炉工盲目进水后，给水瞬间大量汽化，锅炉内部压力
5、骤然伸高；同时进水口附近炉胆内壁急速冷却，产生附加压应力，导致PPcr。进水口附近炉胆过热最为严重，首先失稳，且变形量最大。炉胆塌陷导致横水管受压严重变形，并在横水管口区域产生附加拉应力，使得强度较差的炉门圈角焊缝撕裂，最终导致锅炉爆炸。4改进措施我所的普查表明，立式横水管锅炉广泛用于服务业之中。改进锅炉结构以提高炉胆稳定性，对于降低锅炉过热情况下爆炸的可能性，提高锅炉的安全性，有着重要意义。横水管的作用之一就是增加约束，提高炉胆稳定性。但同向布置的横水管只是提高了管孔区附近炉胆的稳定性，对横水管两侧炉胆并未起到加强作用，即同向布置的横水管并未提高炉胆整体的稳定性。相邻两层横水管交义布置(即相
6、邻两层横水管轴线成90。)可以将横水管的约束作用均布于炉胆上，从而改善炉胆整体的稳定性，防止炉胆失稳。式(1)表明，炉胆结构严重影响P r，其中P cI r oc Y _。， 因而减小Y可以大幅度提高P r，在横水管两侧炉胆部位加装加强筋(图5)可以减小Y，提高产Pcr，达到在不改变横水管布置方式的前提下，提高炉胆稳定性的作用。5结论根据以上分析，可以得出如下结论：(1)锅炉缺水过热后，司炉工的误操作是锅炉爆炸的直接原因。(2)炉胆结构的不合理导致炉胆过热后失稳是锅炉爆炸的根本原因。通过以下两种方法可以提高炉胆整体的稳定性：1)相邻两层横水管交叉布置2)不改变横水管布置方式，在横水管两侧炉胆部位加装加强筋