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????? 大型鍋爐事故及預(yù)防

????? 第一節(jié)防止電站鍋爐事故的意義與對策第二節(jié)承重部件的損壞及其預(yù)防第
三節(jié)可燃物質(zhì)的爆炸及其預(yù)防第四節(jié)受熱面燒損及預(yù)防第五節(jié)防止鍋爐承壓部件
的損傷第六節(jié)鍋爐受熱面腐蝕及預(yù)防

????? 第一節(jié)防止電站鍋爐事故的意義與對策

????? 一、防止鍋爐事故的重要意義

????? 二、當前鍋爐機組事故的特點

????? 三、預(yù)防事故發(fā)生與擴大的措施

????? 四、故障分析的目的、方法

????? 一、防止鍋爐事故的重要意義

????? 電力工業(yè)的安全生產(chǎn)關(guān)系國民經(jīng)濟發(fā)展與人民生活的安定，也是電力企業(yè)
取得經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)。鍋爐機組是火力發(fā)電廠三大主機之一。可靠性統(tǒng)計表明，
100MW 及以上機組非計劃停用所造成的電量損失中，鍋爐機組故障停用損失占60
％～65％，1995年100MW 及以上鍋爐及其主要輔機故障停用損失電量近120 億kWh.
故障停用造成的啟停損失（啟動用燃料、電、汽、水）若每次以3 萬元計，僅此
一項全國每年直接經(jīng)濟損失就達2400萬元。與此同時每次啟停，鍋爐承壓部件必
然發(fā)生一次溫度交變導(dǎo)致一次壽命損耗，其中直流鍋爐水冷壁與分離器可能發(fā)生
幾百度溫度的變化，從而誘發(fā)疲勞破壞。因此，防止鍋爐機組的非計劃故障停用，
歷來受到各級領(lǐng)導(dǎo)的重視。部《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十項重點要求》中列
出了防止大容量鍋爐承壓部件爆漏、防止鍋爐滅火放炮，防止制粉系統(tǒng)爆炸等三
項反措要求，要求逐項續(xù)貫徹。

????? 為減少鍋爐機組故障引起的直接與間接損失，減少故障停用帶來的緊張的
搶修工作，發(fā)電廠的安全監(jiān)察、鍋爐監(jiān)察、技術(shù)監(jiān)督工作者及全體檢修、運行、
管理人員，必須認真貫徹“安全第一、預(yù)防為主”的方針，落實反事故措施，提
高設(shè)備的可用率，防止鍋爐事故的發(fā)生。

????? 二、當前鍋爐機組事故的特點

????? 鍋爐機組的事故特點是與鍋爐所用的燃燒、鍋爐結(jié)構(gòu)、控制手段與工藝水
平密切相關(guān)的。1955年發(fā)生在天津的田熊式鍋爐下泥包苛性脆性，死亡77人的事
故，如今由于淘汰了鉚接、脹接工藝，此類事故已被消滅。由于給水品質(zhì)的提高
及蒸汽參數(shù)的提高，出現(xiàn)在中小型鍋爐的水循環(huán)事故及表面式減溫器事故也趨于
消滅。隨著自動控制水平的提高，鍋爐缺滿水及滅火放炮事故也逐步得到控制。
與此同時，由于采用亞臨界、超臨界參數(shù)，采用懸吊式全密封結(jié)構(gòu)，以及實現(xiàn)計
算機控制等等，也帶來了一些新問題需要研究解決。鑒于各局、廠情況不同，防
范措施理當有所區(qū)別，本文僅根據(jù)國內(nèi)電廠發(fā)生的鍋爐故障情況，按嚴重程度與
分布頻率，提出以下分析意見。

????? （1 ）鍋爐承重結(jié)構(gòu)的變形、失穩(wěn)使懸吊式鍋爐坍塌是導(dǎo)致近年來鍋爐報
廢的最終原因，必須高度重視支吊、承重結(jié)構(gòu)的安全。

????? （2 ）爐外管道爆漏、受熱面腐蝕、轉(zhuǎn)動機械飛車、制粉系統(tǒng)爆炸、鍋爐
尾部受熱面燒損是造成人員傷亡，設(shè)備嚴重損壞的主要原因。

????? （3 ）鍋爐四管爆漏仍居當前鍋爐機組非計劃停用原因的首位。鍋爐四管
因蠕變、磨損、腐蝕、疲勞損壞以及焊口泄漏，常?？梢砸蛘{(diào)度同意使用而不構(gòu)
成事故，但因其停用時間較長，直接、間接損失大仍是鍋爐故障損失的主要因素，
必須加以重視。

????? （4 ）鍋爐輔機故障，包括送風機、引風機、磨煤機、排粉機、一次鳳機、
撈渣機、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器等轉(zhuǎn)動機械卡轉(zhuǎn)、振動、燒瓦等，此類故障約占鍋爐
機組故障停用次數(shù)的10％左右，常常是機組降出力的原因。

????? （5 ）熱工保護裝置故障誤動引起機組跳閘，其次數(shù)隨保護裝置采用范圍
的擴大而有所增加，這是當前新機組投產(chǎn)初期運行階段的常見故障。說明要解決
如何進行設(shè)計、安裝，使控制手段與設(shè)備性能相匹配，并縮短磨合期等問題特別
需要對基建工序的安排與配合問題加以研究。但當前主要應(yīng)防止因耽心誤動而隨
意退用保護裝置的傾向。

????? 三、預(yù)防事故發(fā)生與擴大的措施

????? 綜合分析全國大型鍋爐故障停用的原因，可以明顯地發(fā)現(xiàn)，必須從設(shè)計標
準、設(shè)計選型、制造安裝、運行調(diào)試全過程努力，才能最有效地防止事故的發(fā)生。
作為發(fā)電廠必須搞好檢查、修理，認真整治設(shè)備，嚴格各項規(guī)章制度的貫徹執(zhí)行，
才能真正提高設(shè)備的可靠性。

????? 同防止發(fā)電廠其他設(shè)備故障一樣，防止事故發(fā)生與擴大的措施是：

????? （1 ）重視運行分析，推廣在線診斷技術(shù)，提高預(yù)防性檢修的質(zhì)量。

????? （2 ）重視熱工報警及自動保護裝置的投用，反對強撐硬拼，把事故消滅
在萌芽狀態(tài)。

????? （3 ）事故后要認真分析事故原因，以便采取針對性的措施。同時要研究
其他單位事故案例，分析潛在的不安全因素并采取相應(yīng)措施。

????? （4 ）加強燃料、汽、水品質(zhì)、金屬焊接管理，做好防磨防爆工作。

????? （5 ）要認真審定事故處理規(guī)程及“防災(zāi)預(yù)案”，運行人員要訓(xùn)練有素以
正確判斷與處理事故，避免災(zāi)難性事故的發(fā)生。

????? 四、故障分析的目的、方法

????? 控制電站鍋爐故障主要在于預(yù)防，在于把缺陷消滅在釀成事故前。但是一
旦發(fā)生了故障，在組織搶修的同時，分析故障原因也是安監(jiān)人員與鍋爐專業(yè)人員
義不容辭的責任，不可偏廢。

????? 成功的故障分析可以避免類似事故的重演，加速搶修恢復(fù)，工作不有利于
分清責任，從而提高設(shè)計、制造、檢修、運行工作質(zhì)量，也有利于合同的執(zhí)行。
不成功的故障分析往往導(dǎo)致事故的再次發(fā)生或?qū)е路创胭Y金的浪費。

????? 例如，1984年10月，一臺300MW 機組的一臺風扇磨炸裂飛車，風扇磨葉輪
碎裂成23塊，飛散在鍋爐房零米層，當場打死檢修班長李×，事故發(fā)生在檢修后
試轉(zhuǎn)時，迅速查明原因才能在避免人身事故的前提下解決電網(wǎng)用電的需要（見圖
4-3-1 ）。事故調(diào)查組在記錄好葉輪碎塊分布狀況的基礎(chǔ)上，組織力量通過拼湊
葉輪原貌，從分析斷口裂紋發(fā)展方向著手找出了原始裂紋及裂紋起源點，從而把
疑點迅速集中到修復(fù)葉輪磨損所用鑲條的拼接點上。接著用著色探傷法逐臺檢查，
發(fā)現(xiàn)只用此工藝修復(fù)的幾臺風扇磨葉輪的相應(yīng)部位，都發(fā)現(xiàn)裂紋。由于很快找出
了事故原因，從而可以有針對性地更換葉輪備件，使機組很快投入正常運行。

????? 而如某廠屏式過熱器聯(lián)箱管座角焊縫泄漏事故，從焊接接頭斷口宏觀檢查
看，焊縫焊接質(zhì)量確實存在缺陷，但由于沒有細致分析，即決定全部管座重新施
焊，事隔不到一年該處又連續(xù)發(fā)生管座焊口泄漏。最后查明原因是：該屏式過熱
器用振動吹灰，為了使全屏都振動而達到除灰的目的，在管間加裝了固接棍，這
樣屏式過熱器管上部由聯(lián)箱管座固定，中部由固

????? 接棍固定，由于管間不可避免地存在溫差膨脹不暢以及對接時存在的焊接
殘余應(yīng)力，導(dǎo)致焊口一再泄漏。當取消固接棍后，這部分焊口泄漏才能解決。說
明第一次故障分析由于沒有找到事故根源，不僅多耗了返修的資金，也導(dǎo)致事故
的重復(fù)發(fā)生。

????? 當然對于一些多因素、復(fù)雜的或不常見的事故，要求一次抓住主要故障原
因，從而采取針對性的措施解決問題有一定的難度，但作為事故調(diào)查工作的目標
與責任應(yīng)該是：要找出事故根源防止重復(fù)性事故發(fā)生。

????? 根據(jù)多數(shù)安監(jiān)工作者成功的經(jīng)驗，在事故調(diào)查方法方面應(yīng)該做到：

????? （1 ）掌握故障第一手材料。包括故障前運行記錄，事故追憶打印記錄，
損壞部位的宏觀狀況，部件損壞的起源點及擴大損壞面的狀況等。

????? （2 ）以事實及各項化驗，試驗數(shù)據(jù)為依據(jù)，避免主觀忄意斷或過多的推
論。

????? （3 ）在掌握各種損壞方式的特征及各種分析手段所能得出的結(jié)論的前提
下，事故調(diào)查人員應(yīng)當迅速組織取樣、化驗與測試。

????? （4 ）分析情況要有數(shù)量概念。在設(shè)計范圍內(nèi)超過設(shè)計范圍，保護正確動
作或定值不當或誤動等都要用數(shù)據(jù)說明。

????? （5 ）根據(jù)部件失效的直接原因，查制造、安裝、檢修、運行歷史情況，
以規(guī)程、標準的規(guī)定為依據(jù)判定是非。

????? （6 ）要分析故障的起因，也要分析事故處理過程，從中找出故障擴大的
原因與對策。

????? 第二節(jié)承重部件的損壞及其預(yù)防

????? 《電力工業(yè)鍋爐監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定鍋爐結(jié)構(gòu)必須安全可靠的基本要求是：①
鍋爐各受熱面均應(yīng)得到可靠的冷卻；②鍋爐各部分受熱后，其熱膨脹應(yīng)符合要求
；③鍋爐各受壓部件、受壓元件有足夠的強度與嚴密性；④鍋爐爐膛、煙道有一
定的抗爆能力；⑤鍋爐承重部件應(yīng)有足夠的強度、剛度與穩(wěn)定性，并能適應(yīng)所在
地區(qū)的抗震要求；⑥鍋爐結(jié)構(gòu)應(yīng)便于安裝、維修與運行。

????? 以往分析鍋爐部件故障失效，比較重視超溫過熱、腐蝕、磨損與焊接質(zhì)量，
是因為水管鍋爐在汽、水壓力作用下一旦汽管、水管、管道不能承受內(nèi)壓作用時，
即發(fā)生爆破、泄漏；但自從采用懸吊式鍋爐結(jié)構(gòu)后，由于鍋爐受熱面、汽水聯(lián)箱、
管道、煙風煤粉管道都通過支吊架、梁、桁架，由鋼柱承重；并以膨脹中心為零
點，向下，向四周膨脹。一旦承重系統(tǒng)失效，部件附落，部件的幾何形狀即發(fā)生
變化，同樣可以導(dǎo)致鍋爐部件故障失效。

????? 理論計算表明，一根細長的受熱管可以承受很高的內(nèi)壓，但卻不能承受一
般的軸向壓力，更不能承受側(cè)向彎曲力的作用，所以必須重視由此而產(chǎn)生的變形
失效。事故案例表明此類失效會導(dǎo)致鍋爐報廢，不可大意。

????? 1988年4 月某熱電廠一臺220t/h鍋爐，由于爐膛內(nèi)聚集的可燃氣體爆炸，
鍋爐鋼架不能承受爆炸引起的側(cè)向作用力，爐后鋼柱扭曲、斷裂，爐頂大板梁失
去支承點，向下向右塌落。于是鍋爐省煤器、過熱器、水冷壁也隨之掉落并發(fā)生
彎曲變形，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器也被壓下沉，導(dǎo)致整臺鍋爐報廢（見圖4-3-2 ）。

????? 1994年3 月某熱電廠的一臺220t/h鍋爐由于鍋爐房起火，鍋爐鋼柱遇熱屈
服強度下降發(fā)生彎曲變形，致爐整體后傾10°，后移5.3m，汽包下沉2m，所有受
熱面下坍彎曲變形，鍋爐報廢。1993年3 月某廠一臺2008t/h 鍋爐由于大量堆集
以及可能存在的塌焦、爐壓突升等沖擊力，使支撐該爐冷灰斗的鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，組
成冷灰斗的水冷壁管嚴重變形（見圖4-3-3 ）。

????? 除此以外，近年來國內(nèi)電力系統(tǒng)由于支吊件失效，而發(fā)生的灰斗、煤斗、
煙道、風道坍塌、受熱面下沉的事故還有十余次，其中一次爐底風道跌落事故見
圖4-3-3.這些事故雖然沒有構(gòu)成全爐報廢的特大、重大事故，但所造成的損失以
及可能造成的人員傷亡，應(yīng)該同樣引起我們對承重部件安全狀況的重視。

????? 縱觀鍋爐承重件損壞事故，我們不難發(fā)現(xiàn)支吊件損壞事故的幾個特點：

????? （1 ）事故的突發(fā)性。鍋爐承重部件基本可以分成三類。一類是受拉部件，
如吊桿；另一類是受壓部件，如鋼柱、支承桿；再有一類就是受彎部件，如梁。
他們都具有突發(fā)性損壞

????? 的特點，如吊桿斷裂、壓桿失穩(wěn)和桁架失穩(wěn)。

????? 所謂失穩(wěn)或翹曲失效是指作用在支撐桿、支柱上的壓力達到某一臨界水平
時，它們有時會突然發(fā)生例如弓起、褶皺、彎曲等幾何形狀上的劇烈變化。這時
從強度觀點，作用力產(chǎn)生的應(yīng)力完全在設(shè)計范圍內(nèi)，但劇烈的幾何變形而引起的
大撓度可能破壞結(jié)構(gòu)的平衡，形成不穩(wěn)定的構(gòu)形，使其突然崩潰，即通常所謂的
失穩(wěn)或翹曲失效。而吊桿的斷裂因為常發(fā)生在具有應(yīng)力集中特征的螺扣處，因而
也具有突發(fā)性。

????? （2 ）修復(fù)困難。承重件一旦安裝就位，就很難卸載，因而給修復(fù)帶來難
度。

????? （3 ）力的不確定性。鍋爐受熱膨脹，其他受力桿件的變形，將嚴重影響
承重部件受力狀況，除帶受力指示標記的吊標外，一般難以了解受力狀況。

????? （4 ）常常導(dǎo)致事故擴大。承重件的損壞使相鄰承重件負載增加促進聯(lián)鎖
損壞，同時也常常導(dǎo)致相關(guān)部件受力狀況的變化而損壞。嚴重時可導(dǎo)致該部件的
報廢。

????? 防止支、吊件損壞，應(yīng)從防止超載及維持支、吊件承載能力兩方面著手。
當前應(yīng)注意以下問題。

????? （1 ）鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的工作溫度。美國鍋爐規(guī)范規(guī)定承重構(gòu)件受熱后溫度不
得大于315 ℃，這是因為鋼材的屈服強度因溫度上升而急劇下降。鍋爐鋼柱、鋼
梁急劇升溫發(fā)生在鍋爐房著火時?！督ㄖO(shè)計防火規(guī)范》中規(guī)定無保護層的鋼柱、
鋼架、鋼層架耐火極限只有15分鐘，說是說在大火中鋼結(jié)構(gòu)很快變形失效。為此
要求：①鍋爐油管路，電纜的鋪設(shè)要離開承重部件；②一旦發(fā)生火災(zāi)要組織力量
控制承重部件的溫度，此時立柱和大梁的冷卻至關(guān)重要。

????? （2 ）要避免爐膛嚴重堆焦、轉(zhuǎn)向室灰斗存灰、風道積灰與煙道存水等超
載現(xiàn)象。

????? （3 ）鍋爐剛性梁的作用是承受一定的爐膛爆炸力，其薄弱環(huán)節(jié)是角部絞
接結(jié)構(gòu)。在設(shè)計抗爆壓力下，剛性梁的撓度f ＝1/500.有懷疑時，應(yīng)通過測試，
確定是否需要加固。

????? （4 ）吊桿的安全性取決于力的分配及披屋內(nèi)吊桿高溫部位的強度是否滿
足要求，最好使用有承力指示的吊架。個別吊桿彈簧壓死或不承力都是不正常的
現(xiàn)象，要作為鍋爐定期檢驗內(nèi)容加以確認調(diào)整。

????? （5 ）現(xiàn)代鍋爐普遍采用全密封膜式爐壁，并確立膨脹中心，為此在鍋爐
周圍、上下設(shè)許多向構(gòu)件，保證以膨脹中心為零點，向一定方向膨脹。凡是沒有
按設(shè)計值脹出的，必然存在殘余應(yīng)力，將涉及支吊架安全，務(wù)必要究其原因，以
防意外。

????? （6 ）要弄清鍋爐承重部件的設(shè)計意圖，哪些是受拉桿件，哪些是受壓桿
件，哪些接合部位要留間隙，哪些部件是要焊牢的。在安裝與檢修中嚴格貫徹設(shè)
計意圖，維持結(jié)構(gòu)承重功能。

????? 第三節(jié)可燃物質(zhì)的爆炸及其預(yù)防

????? 一、可燃物質(zhì)爆炸的機理及其危害

????? 二、防止爐膛放炮事故對策

????? 三、防止制粉系統(tǒng)煤粉爆炸

????? 一、可燃物質(zhì)爆炸的機理及其危害

????? 可燃氣體或粉塵與空氣形成的混合物在短時間內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的高
溫、高壓氣體與沖擊波，超過周圍建筑物、容器、管道的承載能力，使其發(fā)生破
壞，導(dǎo)致人身、設(shè)備事故，稱為爆炸事故。

????? 通常說，發(fā)生爆炸要有三個條件，一是有燃料和助燃空氣的積存；二是燃
料和空氣的混合物的濃度在爆炸極限內(nèi)；三是有足夠的點火能源。天然氣的爆炸
下限約為5 ％，煤粉的爆炸下限是20～60g/m3，爆炸產(chǎn)生的壓力可達0.3 ～1.0MPa.
就鍋爐范圍而言，可燃物質(zhì)是指天然氣、煤氣、石油氣、油霧和煤粉；構(gòu)成爆炸
事故的有爐膛放炮、煤粉倉爆炸及制粉系統(tǒng)爆炸。

????? 1979年3 月，某廠一臺1025t/h 微正壓燃油爐，因煙道出口擋板運行中自
行關(guān)閉，爐膛燃燒惡化，汽壓下降。由于沒有正確處理，自動裝置又由于汽壓下
降而自動加風加油，反向調(diào)節(jié)進一步惡化燃燒。爐膛內(nèi)形成了可燃油氣聚集火爆
炸的條件，導(dǎo)致鍋爐煙、風道及爐膛損壞，停用半年，僅修理費用就高達50萬元。

????? 1982年8 月，某廠在檢修后啟動制粉系統(tǒng)時，煤粉倉爆炸，倉頂9 塊水泥
板被掀起，一名輸煤值班工被火、熱煙燙傷，搶救無效死亡。

????? 其他諸如制粉系統(tǒng)防爆門爆破引燃電纜架上積粉的火災(zāi)事故電纜及其它可
燃物的火災(zāi)事故及煤粉管內(nèi)爆燃使風管斷裂的事故都說明鍋爐可燃物質(zhì)的爆炸威
脅人身設(shè)備安全，修復(fù)困難應(yīng)予重視。

????? 二、防止爐膛放炮事故對策

????? 據(jù)統(tǒng)計自1980年以來，至少有30臺鍋爐發(fā)生爐膛放炮事故，以致水冷壁焊
縫開裂，剛性梁彎曲變形（見圖4-3-5 ），頂棚被掀起，煙道膨脹節(jié)開裂等設(shè)備
損傷屢屢發(fā)生。究其原因：①設(shè)計上缺乏可靠的滅火保護和可靠的聯(lián)鎖、報警、
跳閘裝置；②爐膛剛性梁抗爆能力低；③運行人員處理燃燒不穩(wěn)或熄火時方法不
對，錯誤采用“爆燃法”搶救，導(dǎo)致滅火放炮；④燃料質(zhì)量下降、負荷調(diào)節(jié)失當、
給粉裝及控制機構(gòu)突然失靈等。防止鍋爐滅火放炮已列入部頒二十項反措，包括
爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）在內(nèi)的滅火保護裝置已經(jīng)在許多電廠推廣使用，本文
不再重復(fù)相關(guān)反措。以下強調(diào)說明幾個觀點

????? （1 ）關(guān)于滅火放炮的提法。部頒二十項重點反措之五，稱為防止鍋爐滅
火放炮事故。正確的提法是爐膛爆炸（Furnace explosion ），因為爐膛發(fā)生爆
炸而致爐膛損壞不僅發(fā)生在運行中滅火時，檢修動火點燃聚集的可燃物及點火時
吹掃不夠同樣會發(fā)生爆炸而導(dǎo)致爐膛損壞。

????? 常見爐膛中造成爆炸條件的情況是：①運行中滅火，進入爐膛的燃料沒有
切，經(jīng)過一估時間聚集的可燃物達至爆炸濃度并點燃；②一個或幾個燃燒器火焰
熄滅，而其余燃燒器仍正常燃燒。從未點燃的燃燒器進入燃燒造成可燃物聚集；
③燃料漏入停用中的爐膛造成可燃物聚集；④燃料或空氣瞬時中斷又恢復(fù)，造成
可燃物聚集?？扇嘉锞奂笠荚斐傻臓t膛壓力升高超過爐膛承壓設(shè)計強度，以
致發(fā)生損壞，稱為爐膛放炮或爐膛爆炸。不發(fā)生損壞的俗稱“反正”或“打搶”。

????? 正確的提法為的是有利于完整的引入以下反事故措施。①一旦全爐滅火，
應(yīng)立即切斷進入鍋爐的全部燃料，包括給煤、給粉和點火用油、氣等。即所謂主
燃料切斷（MFT ）；②鍋爐點火前必須通風，排除爐膛、煙風道及其他通道中的
可燃物聚集。通風時必須將煙風擋板及調(diào)風器打開到一定的位置，風量應(yīng)大于滿
負荷風量的25％，時間不少于5min，以保證換氣量大于全部容積的5 倍（德國TRD
規(guī)定是3 倍）；③點火時要維持吹掃風量；一個燃燒器投運10s 內(nèi)（不包括投煤
及煤粉達到燃燒器所需的延滯時間）點不著，就應(yīng)切斷該燃燒器的燃燒。有一些
鍋爐不具備單個燃燒器自身點燃及火焰監(jiān)視的條件，除了需明了其保護功能的局
限外，我們還是應(yīng)強調(diào)滅火保護及吹掃聯(lián)鎖的兩個必要性，不可偏廢。

????? （2 ）關(guān)于保護定值。為了避免爆炸，近年來必須裝設(shè)爐膛安全保護裝置
的觀點已取得了一致的認可?！痘鹆Πl(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》1994年版本已明確：
“鍋爐燃燒系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置爐膛火焰監(jiān)視、爐膛滅火保護、爐膛壓力保護和爐膛吹掃
閉鎖”。雖然此提法與美國防火協(xié)會（NFPA）的標準還有差別，但畢竟大大控制
了爐膛爆炸事故。當前作為安全工作者要解決的是：①監(jiān)督保護裝置的投用，越
是燃燒不穩(wěn)、低負荷運行、或是新爐投煤運行，就越要投用保護裝置。在投用過
程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。作為廠技術(shù)負責人要清醒地看到退出保護可能帶來的
后果；②關(guān)于保護定值問題。當前不論火焰監(jiān)視相關(guān)的熄火保護和黑爐膛保護，
單就爐膛壓力保護而言，動作值的確定并不規(guī)范。從原則上講隨爐膛結(jié)構(gòu)強度的
提高以及燃燒方式的變化，定值不應(yīng)相同。但有一種觀點認為爐膛負壓保護是為
防止內(nèi)爆的，而正壓保護是防止爐膛爆炸的，這不對的。實際測量表明，正常情
況下一旦鍋爐滅火，爐膛負壓先增大（即負值增大），而后由于吸風自動調(diào)節(jié)的
作用以及煤粉爆燃而爐膛負壓反正，所以爐膛負壓保護對于火焰熄滅時迅速切斷
進入爐膛的燃料，從而減少爆炸威力有先期制止的作用?！峨娏﹀仩t監(jiān)察規(guī)程修
訂說明》寫明：“爐膛壓力保護報警值視爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能而異，平衡通
風鍋爐爐膛壓力報警值一般可取±0.4kPa；動作值應(yīng)避開爐膛壓力的正常波動
（如吹灰、投停燃燒器及一些小的坍焦等等），當然慶遠低于爐膛抗爆強度，以
保證保護動作后爐膛壓力繼續(xù)升高時，爐膛各部分不發(fā)生永久變形”?！皠幼髦?BR>應(yīng)通過試驗確定，作為試運行階段的初始值，動作值可?。?.5kPa和－0.75kPa.”
過高的值也許可以防止誤動，但冒拒動或保護動作過遲的風險似乎沒有必要。

????? （3 ）關(guān)于爐膛防爆門。事實已經(jīng)證明大型鍋爐爐膛防爆門不能防止爐膛
爆燃時爐膛損壞。原蘇聯(lián)防爆規(guī)程已明確規(guī)定：60t/h 以上的鍋爐不裝防爆門，
在此必須予以明確，以利于爐膛安全保護裝置的推廣使用。

????? （4 ）使用氣體燃燒的鍋爐要執(zhí)行GB6222《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》的規(guī)
定，防止可燃氣體在爐膛內(nèi)聚集、爆炸。

????? 三、防止制粉系統(tǒng)煤粉爆炸

????? 正常運行中制粉系統(tǒng)中的煤粉濃度在較大的范圍內(nèi)波動，制粉系統(tǒng)中具備
爆炸濃度條件幾乎不可避免。因此制粉系統(tǒng)防爆對策包括：①防止點火源（如積
粉自燃），②提高結(jié)構(gòu)抗爆強度，③加設(shè)爆炸卸壓裝置，④惰性化處理。

????? （1 ）防止點火源自燃。其反措主要指積粉自燃，如煤粉倉壁的平滑，風
粉管道及擋板的布置要避免煤粉聚集，運行中控制風粉溫度及檢修前放粉等。

????? （2 ）提高煤粉倉及制粉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)強度。雖然制粉系統(tǒng)防爆反事故措施
的基點是防止爆炸，但從防爆門爆破的發(fā)生率看，制粉系統(tǒng)的爆炸實際上沒有根
絕。要避免事故擴大，當前結(jié)構(gòu)強度的問題應(yīng)引起各方面的重視。前面提到的煤
粉倉掀頂事故，就是結(jié)構(gòu)強度不足的結(jié)果。粉倉頂是由9 塊厚6cm 的水泥預(yù)制板
加2 ～4cm 水泥抹面（并無鋼筋、螺栓固定）組成，計算表明2kPa的壓力即可掀
頂，而粉倉防爆門的爆破壓力卻為10kPa ，足見其結(jié)構(gòu)強度嚴重不足。蘇聯(lián)防爆
規(guī)程規(guī)定裝防爆門的制粉系統(tǒng)的部件計算壓力為150kPa，而美國防爆規(guī)程規(guī)定，
除制粉系統(tǒng)啟動、運行中均勻充滿惰性氣體的情況外，制粉系統(tǒng)的設(shè)計壓力應(yīng)大
于344kPa，按NFPA68“爆炸排放指南”所規(guī)定的原則設(shè)爆炸排放口的不在比例，
作為電廠檢修、運行工作者應(yīng)注意制粉系統(tǒng)入孔門螺栓的完整以及煤粉管道法蘭
或抱箍的連接強度。

????? （3 ）保持防爆門的防爆功能。試驗表明容器中可燃粉塵點燃引爆后，防
爆門動作壓力、卸壓面積，可燃粉塵特性值與爆后實際壓力值有關(guān)。防爆門排氣
管的長度也與卸壓能力有關(guān)。有的資料甚至斷定，當容器的抗爆強度小于0.1MPa
時，有長排氣管的防爆門已不能達到防止容器損壞的目的。因此必須按設(shè)計要求
布置足量的防爆門，并控制防爆門的卸壓動作壓力。此外，多數(shù)磨煤機防爆門與
排粉機出口風箱防爆門位于零米層上部，一旦動作后從排放口噴出的火焰極易燒
損附近的電纜，應(yīng)注意防范。

????? （4 ）制粉系統(tǒng)惰性化。在制粉系統(tǒng)中惰性氣體及水蒸汽的存在，會減少
混合物的爆炸危險性。蘇聯(lián)防爆規(guī)程說明，在各種工況下，制粉系統(tǒng)中氧的容積
份額小于16％，則不發(fā)生煤粉爆炸。有的資料提出用氮惰化空氣煤粉混合物時的
含最高允許氧量為14％，事實上用爐煙干燥的制粉系統(tǒng)較少發(fā)生爆炸，而引進的
中速磨制粉系統(tǒng)雖不設(shè)防爆門，除在設(shè)計上提高設(shè)計抗爆強度外，還在磨煤機上
裝設(shè)了通入惰性氣體（一般為氮氣）的管接，并規(guī)定，制粉系統(tǒng)帶負荷跳閘時，
應(yīng)通惰性氣體，一直到磨煤機溫度低于66℃或?qū)⑹Ｃ号趴諡橹?。此點應(yīng)引起各方
面重視以免誤事。

????? 第四節(jié)受熱面燒損及預(yù)防

????? 一、鍋爐受熱面燒損的原因

????? 二、防止尾部煙道再燃燒的措施

????? 一、鍋爐受熱面燒損的原因

????? 鍋爐受熱面是將煙氣中的熱量傳遞給汽、水、空氣的界面，在沒有汽、水、
空氣這些冷卻介質(zhì)時，受熱面的溫度便會很快接近或達到煙溫。煤、油正常燃燒
可能達到的溫度為1500℃～1600℃，高于鋼鐵的熔點，由此引起的鋼材熔融、氧
化稱為燒損。一臺670t/h爐為了停爐保養(yǎng)烘干過熱器內(nèi)的積水，錯誤的點油槍升
溫，由于當時水冷壁無水，不久水冷壁管被燒穿，當然這樣的例子是極個別的。
發(fā)生在發(fā)電廠中受熱面燒損離主要是空氣預(yù)熱器及省煤器受熱面燒損（也有過電
氣除塵器燒損的報導(dǎo)），通常稱為鍋爐尾部煙道再燃燒，或稱二次燃燒，見圖4-3-6、
圖4-3-7.一臺2008t/h 鍋爐在調(diào)試過程中先后于1995年10月13日和11月20

????? 日發(fā)生空氣預(yù)熱器著火，兩臺空預(yù)器傳熱元件遭受不同程度的損壞。究其
原因是爐膛內(nèi)未燃燒的可燃油垢（炭黑和油滴）沉積在尾部受熱面上。當溫度與
氧量條件合適，便自燃起火。緊急停爐后空氣預(yù)熱器停轉(zhuǎn)，從關(guān)不嚴的煙、風擋
板漏入空氣等，常常是促進油垢著火的原因。

????? 二、防止尾部煙道再燃燒的措施

????? 鍋爐尾部煙道再燃燒的主要原因是爐膛燃燒惡化，特別是啟動和帶低負荷
期間燃燒不完全，可燃物帶至鍋爐尾部并在那兒聚集。防范措施包括防止可燃物
沉積以及著火后的撲救兩部分。通常包括，①油槍投用前應(yīng)逐個試點火，點火成
功后再調(diào)試自動點火，避免盲目試點火；②點火不著10～30s 內(nèi)停槍，最好退出
油槍倒出管內(nèi)存油，以免殘油入爐；③用好油槍根部風，保持油槍冷卻，維持油
槍良好的霧化功能以控制低負荷階段

????? 油霧的完全燃燒；④鍋爐點火前，空氣預(yù)熱器蒸汽吹灰、水沖洗（或消防
水）裝置必須投用（有的水沖洗裝置在預(yù)熱器停轉(zhuǎn)后不能覆蓋全部受熱面，應(yīng)該
改進）；⑤發(fā)現(xiàn)排煙溫度異常升高等再燃燒現(xiàn)象時，要及時正確處理確保省煤器
與鋼結(jié)構(gòu)的冷卻，防止事故擴大；⑥長期低負荷燃油要考慮熱堿水沖洗方案。

????? 第五節(jié)防止鍋爐承壓部件的損傷

????? 一、爐外承壓部件的損壞

????? 二、防止磨損

????? 三、防止管壁過熱損壞

????? 四、防止受熱面疲勞損壞

????? 五、防止人員責任引起的承壓部件損壞

????? 鍋爐承壓部件的爆漏是大型火電機組強迫停用的主要原因，占鍋爐機組強
迫停用次數(shù)的82％，強迫停用時間的78％。因而預(yù)防鍋爐承壓部件損壞，有其明
顯的經(jīng)濟效益。

????? 本節(jié)敘述的是鍋爐承壓部件因各種原因，使管壁不能承受內(nèi)壓應(yīng)力而發(fā)生
的爆漏。通常是指管壁的局部應(yīng)力超過材料的屈服極限、持久強度，包括管壁磨
損、腐蝕、侵蝕減薄使應(yīng)力升高的因素，包括管壁溫度升高材料組織發(fā)生變化而
使材料強度下降的因素，以及附加應(yīng)力或交變應(yīng)力的存在使管壁爆漏等。其中受
熱面內(nèi)、外壁腐蝕因涉及化學(xué)專業(yè)，修復(fù)工作量一般較大，同時發(fā)生在一大批承
壓部件上，所以另節(jié)敘述。

????? 一、爐外承壓部件的損壞

????? 鍋爐爐外承壓部件的損壞，雖然為數(shù)不多，因其涉及人身安全，故必須引
起電廠安全工作者的重視。

????? 國內(nèi)外事故統(tǒng)計表明，飽和汽水混合物管道、主蒸汽管道及超臨界壓力鍋
爐下輻射區(qū)聯(lián)絡(luò)管彎頭以及汽水聯(lián)箱封頭、手孔堵是鍋爐爐外承壓部件的薄弱環(huán)
節(jié)。就彎頭而言，分析表明，在內(nèi)壓作用下彎頭橢圓斷面上存在三個高應(yīng)力區(qū)
（見圖4-3-8 ）。汽水管道彎頭內(nèi)表的兩個高應(yīng)力區(qū)，在鍋爐啟停、溫度變化其
局部應(yīng)力超過材料屈服極限時，表面原有的磁性氧化鐵保護膜會損壞，在含氧水
的作用下再次氧化造膜，如此反復(fù)，形成應(yīng)力腐蝕疲勞破壞。因其發(fā)生在內(nèi)壁不
易發(fā)現(xiàn)，且因為有二個薄弱點，一般爆破口較大；對于主汽或再熱器管道，外表
的高應(yīng)力區(qū)促進高溫蠕變的發(fā)展，較早發(fā)生蠕變孔洞或蠕變裂紋而提前損壞（見
圖4-3-8 ）。一些早期蘇聯(lián)和國內(nèi)生產(chǎn)的平封頭聯(lián)箱及手孔堵，不適當?shù)脑诠芏?BR>二次應(yīng)力區(qū)采用未焊透的焊接結(jié)構(gòu)，也容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕疲勞裂紋。從而構(gòu)成了
爐外承壓部件的薄弱環(huán)節(jié)。對此類運行年久的鍋爐，備必重視爐外承壓部件的損
壞問題。

????? 防止爐外承壓部件損壞，應(yīng)采取如下防范措施：①制作管道彎頭要嚴格控
制彎頭不圓度，必要時增加壁厚，采用回火工藝以消除冷彎時引起的加工硬化與
殘余應(yīng)力；②對于已運行多年的鍋爐，汽水管道不圓度超過8 ％的彎頭，在鍋爐
啟停次數(shù)超過允許值時，要加強彎頭內(nèi)表面的檢查。③主蒸汽、再熱汽管道要重
點監(jiān)視彎頭的外弧側(cè)外表的微裂紋，對10－14MPa ，510 ℃～540 ℃參數(shù)的φ133
×10、φ194 ×12、φ219 ×14、φ273 ×20、φ325 ×22的12Cr1MoV主汽管和
導(dǎo)汽管，以及φ426 ×17Cr1MoV再熱汽管要重點檢查。④要改善停爐保護工作，
認真控制化學(xué)清洗工作的質(zhì)量。⑤要加強金屬監(jiān)督，防止錯用鋼材、焊接缺陷擴
展和法蘭螺栓斷裂。

????? 二、防止磨損

????? 鍋爐承壓部件磨損是一種機械性損壞，一般有四種形式：即飛灰磨損、吹
灰器磨損、落

????? 渣磨損與煤粒磨損。磨損使管壁減薄，當管壁應(yīng)力超過材料的屈服極限時，
管子爆破。近年來采用小管徑、小節(jié)距、高煙速以減少省煤器體積及鋼材消耗的
做法已逐步淘汰。當前飛灰磨損主要發(fā)生在煙氣走廊地帶、管排不均勻處及導(dǎo)流
板異常位移處。加強防磨、防爆檢查，避免爐墻漏風以及正確使用與維護防磨裝
置是防止飛灰磨損的主要措施，中國電力出版社出版的《防止電力生產(chǎn)重大事故
安全系列片》第三集有形象化的描述，值得一看。

????? 吹灰介質(zhì)（空氣或蒸汽）帶水，吹灰器卡澀在一個位置上不動以及吹灰器
定位不當是吹灰磨損管壁變薄的主要原因。吹灰操作程控，吹灰器位置的正確信
號顯示及采用其他吹灰方式清潔受熱面是解決吹灰器磨損的途徑。

????? 鍋爐冷灰斗斜面被爐膛上部下落的灰渣沖刷使冷灰斗邊排管壁爆管的事故
還不多見，一旦發(fā)現(xiàn)防范措施是在此部份管壁上堆焊防磨層或加焊防磨棒。

????? 煤粒磨損主要發(fā)生在噴燃器出口處。主要原因是噴口位置不正確，防磨保
護層磨耗、脫落或管排異常變形。

????? 三、防止管壁過熱損壞

????? 管壁在高溫煙氣中受熱，如果得不到可靠的冷卻，其運行溫度超過設(shè)計值
或超過運行時限發(fā)生損壞，稱為過熱。短期過熱造成的損壞是因高溫使管材強度
下降，例如管子內(nèi)部堵塞，缺水、水循環(huán)破壞或膜態(tài)沸騰等，大部分短期過熱損
壞處會呈現(xiàn)明顯的延伸和收縮變形，在破裂處呈現(xiàn)刀刃狀邊緣；只有當過熱溫度
超過相變溫度AC3 ，鋼材的鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體時，管壁減薄才不明顯。高溫蠕
變或稱中、長期過熱是因為鋼材長期工作在蠕變溫度以上，金相組織發(fā)生變化；
包括：珠光體球化，碳鋼和鉬鋼的石墨化，碳化物聚集，奧氏體鋼發(fā)生σ相沉淀
等，從而降低了金屬的晶間強度而損壞。這種損壞管壁沒有明顯減薄，厚唇狀破
口是高溫蠕變的特性。

????? 短期過熱損壞有不同的起因，防范措施亦因此而不同。一般的要求是，應(yīng)
建立防止作業(yè)工具、切削悄粒以及焊渣進入管段的檢修工藝，建立防止汽包低水
位及過量使用減溫水導(dǎo)致過熱器管內(nèi)出現(xiàn)水塞的操作規(guī)程。高溫蠕變的原因差異
更大，一般情況下，首先要弄清是汽溫長期超溫、個別蛇形管超溫、還是爐內(nèi)管
壁超溫；弄清是因為熱力偏差、水力偏差還是結(jié)構(gòu)偏差引起的蛇形管超溫。個別
管的過熱采用高一級材料替代往往可以取得良好的效果。

????? 四、防止受熱面疲勞損壞

????? 爐管受到周期應(yīng)力或應(yīng)變的作用，導(dǎo)致疲勞裂紋的發(fā)生、發(fā)展而縮短其使
用壽命，稱為疲勞損壞。分為：振動疲勞、熱疲勞、腐蝕疲勞及低周熱疲勞。損
壞時間決定于應(yīng)力交變輻度，交變次數(shù)、應(yīng)力集中程度與腐蝕介質(zhì)種類。

????? （一）振動疲勞損壞

????? 鍋爐承壓部件由于振動引起疲勞損傷事例并不多。機械疲勞破壞，其斷口
往往有明顯的疲勞紋，裂紋由外表向內(nèi)發(fā)展，斷口表面呈細瓷狀。鍋爐噴水減溫
器噴頭、噴管及溫度表庫通常處于一端固定，一端自由的懸壁狀態(tài)，當汽流激振
頻率與自身固有頻率相同時發(fā)生共振，就有可能導(dǎo)致振動破壞。鍋爐轉(zhuǎn)向室吊掛
管在煙流“卡門旋渦”作用下也可能發(fā)生振動疲勞損壞。

????? 在鍋爐設(shè)計時加以考慮或事后加裝隔板或連桿改變自振頻率，是防止此類
損壞的根本措施。檢修中加強檢查及時發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋有利于早期處理。管件焊接
避免咬邊、實施圓滑過渡降低應(yīng)力集中也是防止振動疲勞損壞的有力措施。

????? （二）熱疲勞損壞

????? 鍋爐受壓部件表面急劇冷卻、加熱，經(jīng)受熱沖擊，當應(yīng)力輻度及交變次數(shù)
足夠時，便出現(xiàn)網(wǎng)狀、放射狀或鱷魚皮狀裂紋。鍋爐汽包省煤器再循環(huán)管孔附近
的裂紋（見圖4-3-9 ）、安全閥管座附近、疏水管管座等處，往往容易出現(xiàn)兩種
溫度不同的汽水介質(zhì)，從而構(gòu)成壁面溫度交變的條件，是鍋爐承壓部件發(fā)生熱疲
勞損壞的區(qū)域。

????? 據(jù)西德TUV 報道，中間再熱機組的快速減溫減壓裝置所用高壓旁路閥體內(nèi)
壁在閥門開啟之際，溫度變化速度最大可達4 ℃/S，在1 ～2min內(nèi)個別的溫度可
從240 ℃升到450 ℃，加以不可避免的存在鑄造缺陷，從面使相當多的一部分閥
體出現(xiàn)熱疲勞裂紋。

????? 防止熱疲勞裂紋的措施與出現(xiàn)溫度交變的原因有關(guān)。對于省煤器再循環(huán)管
孔的裂紋，我國與前蘇聯(lián)鍋爐監(jiān)察規(guī)程已規(guī)定，再循環(huán)管、給水管、減溫水管、
加熱管、加藥管等管座要采用帶保護套管的管接頭，以免冷熱交變引起汽包、聯(lián)
箱壁的熱疲勞。對于較長安全閥入口管段內(nèi)冷凝水引起的溫度交變，則采用接入
小管，使該管段不流動的死汽流動的措施。禁止或避免疏水反向流入高溫主汽及
再熱汽聯(lián)箱，避免減溫水直接噴濺到聯(lián)箱壁等。這些運行或設(shè)備改進措施都有利
用預(yù)防熱疲勞損壞。

????? （三）低周疲勞損壞

????? 鍋爐承壓部件低疲勞損壞也是一種熱疲勞，一般指承壓部件因熱膨脹受阻
局部熱應(yīng)力隨鍋爐啟?；騾?shù)變化而引起的疲勞損壞。因其應(yīng)力變化輻度大，局
部應(yīng)力有可能達到屈服極限，因而在數(shù)百次或數(shù)千次交變之后便可能發(fā)生低周疲
勞破壞。當然對鍋爐汽包，厚壁聯(lián)箱內(nèi)壓應(yīng)力隨鍋爐啟停也發(fā)生交變，也可能出
現(xiàn)低周疲勞損壞，但此類事故發(fā)生頻率不高。

????? 原則上，鍋爐元部件只要存在溫差，或各相連元部件之間的膨脹死點不同，
或相連部件的膨脹系數(shù)不同都將出現(xiàn)熱應(yīng)力。問題是熱應(yīng)力的大小，能否導(dǎo)致局
部屈服。例如鍋爐受熱管的穿墻部分，由于組成墻壁的管排（如頂棚管）與蛇形
管之間的溫差，冷態(tài)與運行狀態(tài)下聯(lián)箱與管排的相對位置有差異，當蛇形管撓度
不夠時，聯(lián)箱管座將因這種熱應(yīng)力而發(fā)生低周疲勞損壞。一臺WGZ400/100爐頂棚
管與前懸吊管上聯(lián)箱之間的高差只有500mm ，計算表明，鍋爐啟停時，管座的根
部應(yīng)力達到300MPa，因而在一段時間后發(fā)生損壞，將聯(lián)箱分段，并將中間段箱抬
高增加撓度后，就解決了問題。

????? 風箱、燃燒器、人孔門框架與水冷壁連接處角焊縫一般都存在溫差應(yīng)力，
管子管卡、管道支吊架部位雖然無較大的熱應(yīng)力，但管子、管道的熱膨脹變形也
影響這些管件的受力狀況。事實上，一些頻繁啟停的鍋爐已發(fā)生過這些部件的損
壞事件。日本《火力及原子力發(fā)電》雜志1989年第10期報道了日本各制造廠為提
高調(diào)峰鍋爐可靠性所采取的措施，有一定的參考價值（見圖4-3-10）。

????? 五、防止人員責任引起的承壓部件損壞

????? 鍋爐制造、安裝、維修、運行不當均可使鍋爐承壓部件過早損壞。

????? 錯用鋼材，焊接缺陷。雜物遺留管內(nèi)等制造、安裝質(zhì)量問題曾嚴重影響鍋
爐可靠運行，鍋爐汽包集中下降管管座裂紋曾導(dǎo)致多臺鍋爐汽包挖補修理。至今
汽包爐省煤器聯(lián)箱管座角焊縫、直流爐水冷壁聯(lián)箱管座角焊縫、超臨界鍋爐水冷
壁鰭片管對接焊縫的焊接缺陷仍是新爐故障的重要原因。

????? 運行鍋爐燃燒控制不當、汽水流量控制失靈（例如汽包爐的缺水、直流爐
煤水比調(diào)節(jié)失當）、過量使用減溫水特別是低負荷使用噴水減溫等等也是某些事
故的原因，見圖4-3-11. 正確編訂規(guī)程并嚴格執(zhí)行規(guī)章制度，提高自動控制與保
護裝置的水平是預(yù)防此類事故的對策。

????? 第六節(jié)鍋爐受熱面腐蝕及預(yù)防

????? 一、水冷壁管的垢下腐蝕的預(yù)防

????? 二、水冷壁管氫損壞的預(yù)防

????? 三、水冷壁向火側(cè)腐蝕及其預(yù)防

????? 四、低溫腐蝕

????? 鍋爐受熱面腐蝕減薄損壞，因涉及范圍較大，一旦暴露，常導(dǎo)致重復(fù)爆漏
停爐，而且修復(fù)工作量大，因此預(yù)防及保護設(shè)備不受腐蝕是提高機組可用率必須
解決的基本任務(wù)之一。

????? 汽、水側(cè)腐蝕按其機理分，包括苛性腐蝕、氫損害、氧腐蝕、垢下腐蝕及
應(yīng)力腐蝕。

????? 煙氣側(cè)腐蝕包括水冷壁向火側(cè)腐蝕、高溫煤灰（油灰）腐蝕和低溫腐蝕。

????? 國內(nèi)電廠曾因垢下腐蝕，水冷壁氫損壞及向火側(cè)腐蝕，導(dǎo)致大面積換管。
曾有一臺鍋爐由于斜頂棚內(nèi)的下降管外壁腐蝕爆破造成一死六傷的重大人身事故。
國外一些超臨界機組曾發(fā)生因過熱器管內(nèi)壁氧化皮脫落，被蒸汽帶入汽機而引起
噴嘴、葉片的固體硬粒侵蝕。

????? 一、水冷壁管的垢下腐蝕的預(yù)防

????? 水冷壁管垢下腐蝕是以緊貼管壁的垢下管壁為陽極，外圍表面為陰極所構(gòu)
成的局部電池作用引起的電化學(xué)損害，嚴重時可導(dǎo)致鼓包或腐蝕穿孔。

????? 一臺670t/h爐在半年內(nèi)先后停爐6 次處理水冷壁管鼓包、穿孔。在噴燃器
中心線部位換管139 根、挖補167 處。主要原因是凝汽器銅管泄漏，給水硬度長
期嚴重超標（標準是2Epb，最大競達392Epb，超標時間占運行時間25％左右），
其次是停爐保養(yǎng)效果不好；基建酸洗質(zhì)量不好；與給水含鐵量超標；分析認為采
用Na3PO4爐內(nèi)處理時大量向爐內(nèi)加入Na3PO4調(diào)節(jié)爐水的pH值也不夠妥當?shù)取?/FONT>

????? 當前防止垢下腐蝕最主要的防范措施是解決凝汽器泄漏后給水硬度超標問
題；要加強給水含鐵量的檢測與控制；對已結(jié)垢的水冷壁進行化學(xué)清洗?？傊?，
要加強化學(xué)監(jiān)督工作。

????? 對于超臨界直流爐由于給水水質(zhì)純度較高組必須采用揮發(fā)性處理。所以美
國通常采用氨－聯(lián)氨方式，而德國和前蘇聯(lián)推薦采用氨－氧處理和中性水加氧的
方式。前蘇聯(lián)試驗肯定了中性水加氧的方式，認為可以大大降低爐管垢量。我們
推薦采用加氧處理方式。當然，采用何種方式還與汽水系統(tǒng)中管道、閥門所用的
材料有關(guān)，需綜合考慮。

????? 二、水冷壁管氫損壞的預(yù)防

????? 水冷壁管氫損壞原因是受熱面內(nèi)壁結(jié)垢，加以爐水處于低pH值狀態(tài)。當時
入凝結(jié)水系統(tǒng)的酸性鹽類在水冷壁管垢下濃縮，氫原子進入管壁金屬組織中與碳
化鐵作用生成甲烷，使鋼材晶間強度下降。發(fā)生氫損害時，管壁幾乎沒有明顯減
薄，有時發(fā)生“開窗式”破裂。所以一般的超聲探傷技術(shù)難以發(fā)現(xiàn)發(fā)生氫損害使
金屬變脆的位置，使故障處理復(fù)雜化。

????? 例如，一臺1100t/h 強制循環(huán)汽包爐投產(chǎn)不到一年，運行只有2110h ，水
冷壁19.5m 處向火側(cè)應(yīng)發(fā)生“開窗式”脆性爆破。事故主要原因是凝汽器銅管泄
漏，除氧器長期運行不正常，凝結(jié)水處理設(shè)備不能投用，以致給水、爐水的O2、
Fe、pH和電導(dǎo)率等指標嚴重超標。經(jīng)查共需換管2900m ，重17t.迫使該機組停產(chǎn)
3 個月，并重新酸洗。

????? 鑒于一些火電廠熱力設(shè)備腐蝕、結(jié)垢嚴重，甚至導(dǎo)致有些鍋爐頻繁爆管的
情況，中電聯(lián)1992年舉辦了研討班，整理出一本《火電廠化學(xué)監(jiān)督及水處理技術(shù)
資料選編》，提出了加強化學(xué)監(jiān)督，特別是從基建到生產(chǎn)全過程執(zhí)行部頒規(guī)程的
意見十分重要。

????? 已投產(chǎn)電廠一旦發(fā)生管壁很少減薄的脆性破壞，宜割管檢查，通過多相或
宏觀侵蝕試驗，判斷是否是氫損壞。若經(jīng)確認是氫脆損壞，則其對策是化學(xué)清洗
并更換已發(fā)生材料強度下降或管壁減薄的管子。

????? 由于氫損壞是屬于垢下發(fā)生的二次腐蝕，所以防范措施應(yīng)補充：①嚴格控
制鍋水質(zhì)量，不使管內(nèi)壁腐蝕結(jié)垢；②發(fā)現(xiàn)腐蝕時要采取措施清洗管壁防止結(jié)垢
；③防止凝汽器管泄漏，特別要控制鍋爐水中酸性鹽類，如Mgcl2 等鹽類存在；
④監(jiān)測飽和蒸汽中含氫量。

????? 三、水冷壁向火側(cè)腐蝕及其預(yù)防

????? 水冷壁向火側(cè)腐蝕是指水冷壁外壁在還原性氣氛中，揮發(fā)性硫、氯化物及
熔融灰渣作用下，使管壁減薄引起的故障（見圖4-3-12）。

????? 水冷壁向火側(cè)腐蝕不可能發(fā)生在燃燒區(qū)域的氧化氣氛中。一氧化碳，包括
未燃燒的煤粒沖刷管壁，在硫酸鹽和氨氯化物（英國煤有一些煤氯含量超過0.6
％）的作用下加速腐蝕，導(dǎo)致管壁減薄，當其腐蝕速度超過25μm/103h時，表示
已有明顯腐蝕。此外低熔點的鈉、磷的焦硫酸鹽甩落在水冷壁管外表，能熔掉管
外表的氫化鐵保護層，也使金屬受到腐蝕。超臨界壓力鍋爐因其布置特點及壁溫
相對較高，容易發(fā)生圓周方向的溝槽或裂紋。

????? 由于水冷壁向火側(cè)腐蝕涉及燃燒器區(qū)域附近一批管子的安全問題，嚴重時
1 ～2 萬小時就要更換一批水冷壁管，所以應(yīng)予以重視。

????? 預(yù)防水冷壁向火側(cè)腐蝕的措施是：①控制噴燃器噴射角度與煙氣氧量，避
免未燃煤粉與還原性氣體沖刷水冷壁；②采用滲鋁管或火焰噴涂的方法提高水冷
壁管的抗腐蝕能力；③在降低煙氣含氧量采用低氧燃燒或為降低NOX 而采用二次
燃燒法時，要注意可能出現(xiàn)的向火側(cè)腐蝕。

????? 四、低溫腐蝕

????? 低溫腐蝕是煙氣中的硫酸、亞硫酸在低于露點的受熱面上凝結(jié)，使受熱面
腐蝕的一種現(xiàn)象。

????? 煤、油含硫量高、壁面溫度低是產(chǎn)生低溫腐蝕的主要原因，大容量電站鍋
爐低溫腐蝕主要發(fā)生在空氣預(yù)熱器。一般情況下，空氣預(yù)熱器低溫腐蝕并不構(gòu)成
事故，但影響機組的長期安全可靠運行，增加檢修工作量，并降低鍋爐經(jīng)濟性。
個別情況下，由于不均勻的堵灰、腐蝕，使煙、風壓隨回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的旋轉(zhuǎn)
而周期性變化，當影響燃燒穩(wěn)定及自動控制質(zhì)量時，可能成為鍋爐強迫停用的因
素之一。

????? 采用低硫煤、爐內(nèi)脫硫等措施有利于防止低溫腐蝕；采用耐腐蝕材料、改
變傳熱元件型線，采用玻璃管預(yù)熱器、熱管式空氣預(yù)熱器，加裝暖風器等都是防
止低溫腐蝕的措施。

????? 第七節(jié)發(fā)電廠鍋爐安全監(jiān)察（監(jiān)督）的作用

????? 一、實行全過程安全（質(zhì)量）監(jiān)督

????? 二、開展狀態(tài)分析、提高設(shè)備可靠性

????? 三、建立三道防線，杜絕重大、特大事故發(fā)生

????? 四、搞好事故分析，防止重復(fù)性事故發(fā)生

????? 部總結(jié)電力生產(chǎn)安全工作的經(jīng)驗教訓(xùn)，于1995年11月頒發(fā)了《電力生產(chǎn)安
全工作規(guī)定》，規(guī)定明確提出了安全保證體系與安全監(jiān)察體系的關(guān)系；明確了安
全監(jiān)察人員的職責與職權(quán)，提出“安全第一、預(yù)防為主”的方針以及堅持“保人
身、保電網(wǎng)、保設(shè)備”的原則。

????? 作為火電發(fā)電廠的主要設(shè)備，鍋爐機組顯然是發(fā)電廠安全監(jiān)察的重要設(shè)備。
而且由于鍋爐壓力容器是具有爆炸危險的設(shè)備，故世界各國都十分重視它的安全
問題，設(shè)立國家監(jiān)督機構(gòu)或授權(quán)技術(shù)權(quán)威機構(gòu)，實行強制性安全管理。

????? 一、實行全過程安全（質(zhì)量）監(jiān)督

????? 參照國際上通用的辦法，國務(wù)院于1982年2 月頒發(fā)了《鍋爐壓力容器安全
監(jiān)察暫行條例》，條例規(guī)定從事鍋爐壓力容器設(shè)計、制造、安裝、檢驗的單位必
須經(jīng)資格審查，具備合格證書。使用鍋爐壓力容器的單位必須向有關(guān)部門申請使
用登記，并接受定期檢驗。鍋爐的設(shè)計、制造、安裝、改造必須符合電力部頒發(fā)
的《電力工業(yè)鍋爐監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定（或滿足制造國法定制造標準）。這些規(guī)定、
標準主要規(guī)定了鍋爐承壓部件制造階段應(yīng)遵循的人員資格、材料使用、結(jié)構(gòu)強度、
工藝標準及檢驗要求。對于電站鍋爐的制造廠具備這些要求并不難，取得資格證
書也基本沒有問題。但總結(jié)國內(nèi)一些電站鍋爐發(fā)生的問題，諸如爐膛熱負荷過高，
受熱面布置不匹配，使汽溫控制困難，省煤器磨損過快、直流爐水動力不穩(wěn)，鍋
爐輔助設(shè)備配套不良等重大設(shè)計、制造質(zhì)量問題，使我們不得不重視從設(shè)計開始
的全過程安全（質(zhì)量）管理、監(jiān)督與檢驗。

????? （1 ）設(shè)計階段。在電廠籌建初期或擴建初期，諸多內(nèi)外條件錯綜復(fù)雜，
在進行、質(zhì)量、投資諸因素中要把握大型鍋爐投產(chǎn)后的運行質(zhì)量，責任無疑落實
到?jīng)Q策與參謀層中從事鍋爐專業(yè)的工程技術(shù)人員身上。前水電部與電力部先后制
訂了《鍋爐談判導(dǎo)則》，由于它總結(jié)了國內(nèi)電站鍋爐設(shè)計方面的經(jīng)驗教訓(xùn)與國外
一些設(shè)計咨詢公司的經(jīng)驗，因此至今仍應(yīng)遵循并作為決策的主要依據(jù)。爐型、燃
燒器布置方式、再熱器調(diào)溫方式、爐膛各熱負荷強度指標、過熱器再熱器高溫段
金屬材料的等級、控制水平及其與所用燃料的關(guān)系等問題歷來都是設(shè)計階段討論
研究的重點。對于燃用難燃、易結(jié)焦、高硫煤種的電力，在設(shè)計中考慮上述性能
要求時，要特別慎重。

????? 當前比較普遍的問題，是對國際標準配套性的認識不夠重視。眾所周知，
各國標準是根據(jù)該國國情制訂的。歷史基本形成了以美國為代表的和以德國為代
表的兩套系統(tǒng)。我國以前基本套用前蘇聯(lián)ГOCT 標準，現(xiàn)在又引進美國ASME標準
（前蘇聯(lián)標準和美國標準也都在不斷修改之中）。二者在強度理論、工藝要求、
檢驗內(nèi)容、安全系數(shù)等基本要求方面存在著差異。因此比較妥當和慎重的做法是
按某系列來套用標準，而不斷章取義，以偏蓋全。當必須互相借用時，要先弄清
各系統(tǒng)標準的原理，以免發(fā)生錯誤。

????? （2 ）制造安裝階段。鍋爐要消耗幾千噸鋼材，并具有數(shù)萬個焊口，因此
對鍋爐制造安裝質(zhì)量的檢驗與判斷是一個龐大的系統(tǒng)工程。其責任應(yīng)落實到質(zhì)檢
站、鍋爐監(jiān)察工程師及檢驗員的身上。監(jiān)督、控制質(zhì)量保證體系的正常運轉(zhuǎn)及工
序中關(guān)鍵點的檢驗，是當前推行的ISO9000 系列及“文件包”作法的主要思想。
若前期失控，木以成舟再講質(zhì)量談何容易。焊接工藝，焊縫檢驗，管內(nèi)（汽水、
油、氣管）清潔，酸洗與吹管，膨脹間隙，轉(zhuǎn)動機械的基礎(chǔ)與動靜平衡，電纜防
火隔斷以及閥門嚴密性等是歷來受到重視的質(zhì)量（安全）問題，應(yīng)予以堅持。

????? 在采用全密封爐體，鍋爐設(shè)膨脹中心以后，應(yīng)特別重視鍋爐承重問題以及
鍋爐本體及其附件的焊接質(zhì)量。按膨脹中心的設(shè)計意圖，焊與不焊，應(yīng)該怎么焊，
都應(yīng)按設(shè)計要求施工。一處失誤，膨脹不暢可能造成巨大的殘余應(yīng)力或不必要的
變形。

????? （3 ）調(diào)試階段。調(diào)試階段是從基建到生產(chǎn)的過渡階段，這一階段是設(shè)計，
制造階段質(zhì)量的整體驗收與考驗時期，也是建立正常生產(chǎn)指揮、操作制度的重要
階段，許多重大設(shè)備損壞和人身事故往往發(fā)生或起源于這一階段。理想的調(diào)試工
作的標志是：①不發(fā)生設(shè)備損壞。如爐膛放炮、尾部受熱面燒損，受熱面變形，
轉(zhuǎn)動機械燒瓦、動靜部分摩耗等；②鍋爐受熱面內(nèi)外清潔，汽水品質(zhì)合格，不留
后患；③通過必要的變工況運行，掌握機組動態(tài)、靜態(tài)性能，主要自動與保護裝
置能夠可靠投運；④為修編《發(fā)電廠鍋爐運行與事故處理規(guī)程》（臨時使用稿）
提供全面的依據(jù)；⑤能暴露鍋爐設(shè)計、配套、制造工作中存在的問題，并為正確
地評價鍋爐機組的質(zhì)量打下基礎(chǔ)。

????? 調(diào)試工作順利與否除了與設(shè)計、制造質(zhì)量有關(guān)外，科學(xué)的工作程序及嚴格
的分部試運至關(guān)重要。消防水系統(tǒng)不健全往往是火災(zāi)的原因，而吹灰系統(tǒng)缺陷的
忽視往往使蒸汽參數(shù)失調(diào)，使燃燒工況惡化而釀成大錯。無數(shù)教訓(xùn)早已證明僥幸
闖關(guān)最后還是過不了關(guān)。

????? 發(fā)電廠鍋爐安全的全過程管理，在調(diào)試階段是從質(zhì)量向安全轉(zhuǎn)變的階段。
要研究可行的措施，要培養(yǎng)、訓(xùn)練運行人員，組織他們作好防止設(shè)備嚴重損壞的
措施，同時必須全面及時地收集設(shè)備故障信息，為制訂反事故措施提供依據(jù)?，F(xiàn)
代發(fā)電鍋爐配備了一系列保護裝置，這些裝置有力地避免了許多設(shè)備損壞事故，
但裝置的動作參數(shù)的確定以及避免誤動的問題也同樣重要。由于一臺鍋爐的一次
啟停意味著一定的壽命消耗和數(shù)以萬元計的啟停熱損失。所以迅速掌握與控制保
護正確動作并防止誤動，降低非計劃停運次數(shù)，是當前鍋爐調(diào)試工作的重要任務(wù)。

????? 二、開展狀態(tài)分析、提高設(shè)備可靠性

????? 鍋爐機組正式投運后的安全管理涉及安全保證體系，與安全監(jiān)察、督工作，
與運行管理，缺陷管理與技術(shù)監(jiān)督等工作有關(guān)。隨著計算機管理系統(tǒng)的應(yīng)用，我
們已可能應(yīng)用專家系統(tǒng)，集有經(jīng)驗的工程技術(shù)人員的經(jīng)驗，處理大量的信息，從
而可以防止意外、減少非計劃停運。

????? 但與此同時，現(xiàn)場實際情況的正確收集與反映也十分重要。一方面計算機
系統(tǒng)不可能擁有全部運行信息與檢查信息；另一方面沒有正確的信息也不可能推
斷出正確的結(jié)論。日本東京電力公司的安全專家在總結(jié)日本應(yīng)用計算機以后的經(jīng)
驗教訓(xùn)說：“人們往往習慣于坐在計算機面前分析，而忽視現(xiàn)場的情況。事實證
明只有經(jīng)常了解現(xiàn)場的人能夠提出最切實可行的措施來處理異常?！?/FONT>

????? 此外廣泛了解國內(nèi)外鍋爐事故情況，特別是與自己所管轄的設(shè)備同類鍋爐
的事故情況，補充完善專家系統(tǒng)也同樣重要。因為專家系統(tǒng)本身來源于以往的經(jīng)
驗教訓(xùn)。每一案例都會有它獨特的教訓(xùn)，都有可能修改完善專家系統(tǒng)。因此必須
注意收集，以提高工作水平與判斷是非的能力，作好“預(yù)防”工作。

????? 三、建立三道防線，杜絕重大、特大事故發(fā)生

????? 鍋爐機組的事故預(yù)防與其他設(shè)備一樣，要建立三道防線，即：不出事故，
不擴大事故以及不發(fā)生重大、特大人身設(shè)備事故。

????? 安全閥，防爆門以及爐管泄漏監(jiān)測系統(tǒng)、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)等都是防止事
故擴大的措施。減災(zāi)對策、應(yīng)急方案可以說是防止發(fā)生重大、特大事故的措施。
吸風機葉片積灰引起振動構(gòu)成異?；蚬收希粠Р∵\行導(dǎo)致飛車可能發(fā)生嚴重后果
；爐膛滅火跳機構(gòu)成故障，但是如不及時中斷燃料繼續(xù)入爐而發(fā)生爆炸、甚至鍋
爐倒塌，將構(gòu)成重大、特大事故。我們要避免事故、提高設(shè)備可用率，但更應(yīng)注
意防止人身、設(shè)備重大事故。作為發(fā)電廠安監(jiān)人員必須重視三道防線的建立，監(jiān)
督、檢查避免事故擴大及發(fā)生重大設(shè)備、人身事故措施的制訂與落實。

????? 四、搞好事故分析，防止重復(fù)性事故發(fā)生

????? “安全第一、預(yù)防為主”，安全工作的重點在于預(yù)防。發(fā)生了事故，分析
原因、責任，目的還是為了預(yù)防。

????? 目前，國內(nèi)發(fā)電廠采取并行進行安全統(tǒng)計與可靠性統(tǒng)計的做法。設(shè)備可靠
性統(tǒng)計指標，可以提供一段時間范圍內(nèi)設(shè)備健康水平的綜合情況，也是對設(shè)計、
制造與發(fā)電廠管理工作的評價。安全統(tǒng)計的特點著重于每一事件的描述，重點是
分析事故原因及對策，即針對事故研究對策。二者相輔相成。

????? 現(xiàn)代電站鍋爐普遍配備了事故追記裝置，使安全工作者的分析有了更確切
的，更客觀的依據(jù)，但以預(yù)防為目的工作內(nèi)容沒有改變。

????? 發(fā)電廠是一個技術(shù)密集型的工業(yè)企業(yè)，只有各專業(yè)，各部門密切配合，才
能達到整體安全穩(wěn)定的目的。出了事同樣需要各方面吸取教訓(xùn)，共同努力。安全
監(jiān)察從事事故調(diào)查可以彌補一個部門及個別人吸取教訓(xùn)的片面性，避免只管搶修
不問原因的弊病，使人們重視舉一反三進行預(yù)防，還有利于規(guī)章制度，特別是責
任制的落實。而責任制是現(xiàn)代化工業(yè)企業(yè)勞動管理的基礎(chǔ)，淡化事故調(diào)查分析，
對事故責任不予追究，不是優(yōu)秀的企業(yè)管理。以事實為依據(jù)，以規(guī)程、制度為標
準確定是非與責任，調(diào)查分析事故從而推動規(guī)章制度不斷完善，設(shè)備整治工作和
人員素質(zhì)的不斷提高，最終達到防止事故重復(fù)發(fā)生是事故調(diào)查分析的目的。