【正文】 1 5 鍋爐壓力容器安全技術(shù)原理及應(yīng)用 鍋爐和壓力容器的危險因素及潛在危險性 壓力容器： 壓力容器 的 目的不外乎提供加熱、反應(yīng)、蒸發(fā)、保存高溫、低溫、高壓或低壓之氣體、液體之使用。一 般所謂之反應(yīng)器、熱交換器、蒸煮鍋、精練鍋、染色鍋、殺菌鍋 、蒸發(fā)鍋、抽出鍋、蒸餾器、蓄熱器、廢熱回收槽、脫氣槽、儲存槽、加熱反應(yīng)器等均屬壓力容器。此類容器有固定式者，亦有移動式如設(shè)置于車輛上使用者。而其涉及之內(nèi)容物則包括水蒸汽、蒸 汽 、壓縮氣體、液化氣體、溶解氣體或毒性氣體；這些內(nèi)容物可能屬低溫氣體、超低溫氣體、 助燃性氣體或可燃性氣體。 依目前 的 勞工安全法令規(guī)定，壓力容器包括第一種壓力容器、第二種壓力容器以及小型壓力容器；然廣義之壓力容器則應(yīng)包括高壓氣體特定設(shè)備及高壓氣體容器。壓力容器不論其內(nèi)容物為蒸 汽 還是其他 高壓氣體，其內(nèi)部 壓力均有大于大氣壓力之特性。又因反應(yīng)控制及作業(yè)之要求，壓力容器常涉及低壓、冷凝、冷凍、高溫或高壓。相關(guān)設(shè)備長時間在高壓、低溫或高溫下使用，或與化學(xué)物質(zhì)接觸，容易導(dǎo)致腐蝕、磨耗、材質(zhì)劣化、金屬疲勞 、減厚、或開 裂，以致無法維持設(shè)置時應(yīng)有之強度、功能。在臺灣海島 多濕、多鹽分 的 氣候條件下，含有數(shù)千大氣 壓之大量易燃、易爆或有毒物質(zhì)之設(shè)備，若因操作維護不慎而發(fā)生事故，其所造成之結(jié)果將不僅摧毀鄰近設(shè)備，由于容器內(nèi)低溫高壓之氣體、液體甚至有毒、危險物之漏泄，蒸發(fā)及擴散其可能波及地區(qū)與影響之大將不難想象。 鍋爐： 鍋爐是生產(chǎn)蒸汽的設(shè)備，它把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，再利用熱能產(chǎn)生蒸汽。鍋爐按用途分為電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、機車鍋爐、船舶鍋爐和生活鍋爐，按結(jié)構(gòu)分為水管鍋爐、火管鍋爐二種，前者是煙氣在管內(nèi)流動。有時又按壓力分為低壓、中壓、高壓與超高壓鍋爐四個等級。 2． 鍋爐與壓力容器的危險因素及潛在危險性 鍋 爐在運 行時，不僅要承受一定的溫度和壓力，而且要遭受介質(zhì)的侵蝕和飛灰磨損，因此具有爆炸的危險。如果鍋爐在設(shè)計制造及安裝過程中存在缺陷或因年久失修，或違反操作規(guī)程都可能出現(xiàn)嚴(yán)重的事故。 圖 51 為江蘇一 家 浴池鍋爐發(fā)生爆炸造成重大安全事故。 鍋爐常見的危險因素有： （ 1） 水位異常。主要是在運行過程中發(fā)生缺水和滿水。當(dāng)嚴(yán)重缺水時，水冷壁管已部分干燒、過熱，如果此時強行進水，使溫度很高的氣包和水冷壁管發(fā)生急冷，產(chǎn)生巨大的熱 2 應(yīng)力，同時水大量氣化會造成管子大面積損壞甚至爐管爆裂。為此鍋爐嚴(yán)重缺水時絕不能立即加水， 應(yīng)立即熄火停爐。滿水也會使蒸汽壓力嚴(yán)重波動造成鍋爐損壞，此時應(yīng)減少給水或及時排水，必要時也應(yīng)停爐。 （ 2） 汽水共騰。主要是鍋爐水位波動幅度異常，水面翻騰程度大。原因是爐水中含鹽量高，管壁結(jié)垢嚴(yán)重，水汽化受擾動使蒸汽系統(tǒng)壓力嚴(yán)重波動，有時還可引起鍋爐承壓系統(tǒng)部件損壞，甚至造成爐管爆裂。 （ 3） 爐膛爆炸。爐膛爆炸是指爐膛內(nèi)發(fā)生可燃物瞬時爆燃的現(xiàn)象。其原因主要是點火前爐膛內(nèi)存在可燃物，一般是點火不成功沒有及時清理爐膛而留存下來的，當(dāng)再次點火時就可導(dǎo)致爐膛內(nèi)的可燃氣體、可燃物發(fā)生爆燃。 圖 51 江蘇一 家 浴室鍋爐爆炸造成 1 死 4 傷 壓力容器的危險因素： 壓力容器類似鍋爐，是承受壓力的密閉容器。有些壓力容器盛裝可燃介質(zhì)，一旦發(fā)生泄露，這些可燃氣體會立即與空氣混合并達到爆炸極限，若遇到火源即可導(dǎo)致二次爆炸火燃燒等連鎖反應(yīng)，造成特大的火災(zāi)、爆炸和傷亡事故。 由于壓力容器是在壓力狀態(tài)下運行，內(nèi)部介質(zhì)又有可能是有毒可燃的。 所以壓力容器一旦發(fā)生事故必須進行周密檢查和必要的技術(shù)措施。一般壓力容器破裂原因可分為韌性破裂、脆性破裂、疲勞破裂、腐蝕破裂和蠕變破裂等五 種形式。 壓力容器發(fā)生事故 的 原因，可能 是 容器本身已不再是安全 設(shè)備，如設(shè)備管路之阻塞或安全設(shè)備的缺陷、自動控制器缺陷引起過壓，排放設(shè)備、釋壓設(shè)備失靈引起超壓 ，自動控制 設(shè)備給予錯誤 的 回饋信息，安全裝置已不再具有原設(shè)計功能，設(shè)備金屬材料 腐蝕或磨耗造成耐 3 壓不足，或因操作使用不當(dāng)造成超壓或真空，或因操控不當(dāng)造成水錘作用，或錯誤的操作等人為因素。 事故造成 的 結(jié)果可能是爆炸、火災(zāi)等影響到作業(yè)者、整個工廠，甚至整個外圍住家安全，也可能僅為個別作業(yè)者本身受傷、灼傷、凍傷、缺氧、中毒、罹患職業(yè)病等。 鍋爐和壓力容器的事 故類型和成因機制 由于操作不當(dāng)或設(shè)備本身的缺陷等均可造成鍋爐事故。鍋爐事故輕者影響生產(chǎn)，重者造成人民生命財產(chǎn)的重大損失，因而要嚴(yán)防事故發(fā)生。如發(fā)生了事故，要及時正確地處理。 鍋爐事故分類： 鍋爐事故可分為：爆炸事故、重大事故和一般事故。 1．爆炸事故 鍋爐爆炸事故是鍋爐運行中，容水量較大的鋁傷、集箱等受壓部件損 壞 并有較大的泄壓突破口，在瞬間特工作壓力降至大氣壓的事故。這種事故會造成人員傷亡、鍋爐房及附近建筑物摧毀，危害極大。 2．重大事故 鍋爐重大事故是指鍋爐在運行中發(fā)生嚴(yán)重損壞如變形、程漏、爐膛爆炸、 附件損壞等被迫停 爐 修理的事故。 3．一般事故 一般事故則是指鍋爐在運行中發(fā)生事故但不需要停爐修理的事故。 鍋爐事故類型及原因分析見圖 52 4 圖 52 鍋爐事故類型及原因分析 鍋爐安全質(zhì)量的 檢驗方法 第一節(jié) 鍋爐檢驗 一、鍋爐檢驗的目的 鍋爐設(shè)備由于經(jīng)常處在較高的溫度和壓力下運行 同時受到火焰、煙次、水汽、空氣等的侵蝕 ， 因而易發(fā)生腐蝕、變形和磨損。加之在鍋爐設(shè)計、制造、安裝、使用等環(huán)節(jié)中，可能出于工作失誤造成某些缺陷。如果這 些缺陷不能及時發(fā)現(xiàn)并消 除， 則有可能使鍋爐在運行中發(fā)生事故，甚至發(fā)生爆炸。鍋爐檢驗就是通過一定的技術(shù)手 段 發(fā)現(xiàn)和消除鍋爐隱 患 ，同時判斷鍋爐的技術(shù)狀態(tài)，能否繼續(xù)使用以及在什么樣的工作壓力下使用，以確保安全。 鍋 爐檢驗是安全技術(shù)管理的重要環(huán)節(jié)之一，必須實施定期檢驗制度。 鍋爐各主要環(huán)節(jié)上的失 誤 大致有下述幾個方面， (一 ) 設(shè)計方面：結(jié)構(gòu) 設(shè) 計不合理，材料選擇不適當(dāng)，計算不正確。 (二 ) 制造方面：工藝裝備不齊全，使加工元件的尺寸和精度達不到 設(shè) 計要求，工藝方法不正確、使加工元件產(chǎn)生殘留變形或內(nèi)應(yīng)力；焊接質(zhì)量低劣使焊縫處存 在隱患等 。 (三 ) 安裝方面：主要受壓元件安裝位置不正確； 強 力拼 裝 使元件產(chǎn)生變形或內(nèi)應(yīng)力；組合件安裝誤差超過允許限度，安全附件安裝錯誤；鍋爐基礎(chǔ)不符合設(shè)計規(guī)定，爐 墻 砌筑末留伸縮縫，耐火材料砌筑的 灰 縫也不符合要求；現(xiàn)場制造的配件不能保證質(zhì)量等。 (四 ) 運行方面：違章違紀(jì)作業(yè)和管理制度松弛，例如：缺水運行造成受熱元件金屬過熱、朗變、鼓疤，油水運 行 造成管道內(nèi)水 擊 ，蒸汽品質(zhì)劣化 ； 水處理不良造成 鍋爐 結(jié)垢、腐蝕；不及時排污造成積垢堵塞； 超負荷 運行造成金屬材料疲勞；鍋爐附 件、 閥門跑、冒、 滴 、鍋 爐 事 故 爆炸 破裂 泄露 破裂導(dǎo)致的應(yīng)力集中 水垢引起的傳熱不均勻 壓力表失準(zhǔn) 安全裝置失效 類型 安全泄放 裝置 失靈 嚴(yán)重缺水而處理不當(dāng) 密封件未及時更換 配合副長期磨損 腐 蝕 蠕 變 管理不規(guī)范 原因 5 漏 ， 造成嚴(yán) 重腐蝕 ；不洗 爐 、 不 保養(yǎng)，造成設(shè)備隱 患 嚴(yán)重等。 上述這些失誤，加上其它因素，使鍋爐 設(shè)備出現(xiàn)下面幾 種缺陷。 。 、變形和磨損。 ，產(chǎn)生熱應(yīng)力，引起變形、 ，受熱面得不到可靠 的冷卻， 加之結(jié)垢嚴(yán)重，使金屬過熱鼓胞 、變形。 爐 使用年久，材質(zhì)老化強度下降。 ，安全附件失檢、失修、失效。 、使用管理不當(dāng)引起各部分泄漏、腐蝕、裂紋等等。 二、鍋爐檢驗的內(nèi)容 鍋爐檢驗可分為登記前的初次檢驗和使用期間的定期檢驗。初次 檢驗是指新裝、移裝、改造銅爐的首 次 檢查。定期檢驗是指運行鍋爐間隔一定時間后進行的檢 查 一般有以下三個內(nèi)容；外部檢驗、定期停 爐 內(nèi)外部檢驗和水壓試驗。 除定期檢驗外，鍋爐有下列情況之一晚也應(yīng)進行內(nèi)外部檢驗和水壓試驗： 1． 鍋爐 停止運行一年以上，需要投入或恢復(fù)運行 時 ； 2．受壓元件經(jīng)重大修理或改造后 ； 3．根據(jù)鍋爐遠行情況，對設(shè)備狀態(tài)有懷疑，必須進行檢 驗 時。 鍋爐檢驗應(yīng)由持證鍋爐檢驗員進行。 鍋爐水壓試驗 前 應(yīng)進行內(nèi)外部檢驗，強度核算。下面分別介紹鍋爐檢驗的具體內(nèi)容 ； (一 ) 外部檢驗 外部檢驗是 鍋 爐設(shè)備在正常運行中 不停爐檢查，從鍋爐設(shè)備的外表了解技術(shù)狀態(tài)。這種檢查可隨時隨地進行。檢驗人員對被撿喪的鍋爐，事先必需查閱圖紙、鍋爐安全技術(shù)登錄簿 、運行 日志及各種記錄表 ，對鍋爐的技術(shù)規(guī)格、結(jié)構(gòu)特點、運行狀態(tài)做到心中有數(shù)。 查水位表：每臺鍋爐至少應(yīng)裝兩個彼此獨立的水位表 (蒸發(fā)量＜ ／ h 的鍋爐可以裝一個水位表 )。水位表距離操作地面高于 6m 時，應(yīng)加裝低地位水位計。低地位水位計的連接管應(yīng)單獨接到鍋筒上，其連接管內(nèi)徑不應(yīng)小于 18mm 并需有防凍措瓶以防止出現(xiàn)假水位。水位表應(yīng)有下列的標(biāo)志和防護 裝置 ： (1) 水位表應(yīng)有指示最高、 最低安全水位的明顯標(biāo)志 (一 般 劃紅線 )。水位表玻璃板 (管 )的最低可見邊緣 應(yīng)比 最低安全水位低 25mm；水位表玻璃板 (管 )的最高可見邊 緣 應(yīng)比最高安全水 位 高 25mm；沒有標(biāo)志時很可能發(fā)生缺水滿水事故。兩個水 位 表水位應(yīng)一致 ， 不一致時必須找出原因，并進行調(diào)整。連接管被雜物或水垢堵塞、或鍋爐安裝時基礎(chǔ)未找準(zhǔn)水 平 等，都會造成水位顯示不一致。值班司爐 應(yīng) 每班 沖 洗一 次 水位表 ， 不沖洗可能堵塞水位表，出現(xiàn)假水 位。 (2) 玻 璃 管式水位 表 應(yīng)有安全防護裝置。 (3) 水位表應(yīng)有放水旋塞 (或放水閥門 )和接到安全地點的放水管。 眾 水 位表的結(jié) 構(gòu)和裝置應(yīng)符合下列要求： (1) 水位夫 (或水表柱 )和鍋 筒 之間的汽水連接管內(nèi)徑不得小于 18mm，連接 管 長度＞500mm 有 彎曲時，內(nèi)徑應(yīng)適當(dāng)放大，以保 證 水位表靈敏準(zhǔn)確。 (2) 連接管應(yīng)盡可能縮 短， 汽連管 應(yīng) 能自動向水位計疏水，水連管應(yīng)能自動向鍋 筒 硫水。 (3) 旋塞的內(nèi)徑以及玻璃管的內(nèi)徑， 不得小于 8mm。 (4) 汽水連接管上一段不要安裝閥 門 ，因為有時閥門要漏水，使水位 表 不準(zhǔn)確，閥門關(guān)小或失靈時也影響準(zhǔn)確儉如裝有閥門，在正常運行時必須 將 閥門全開。 ：壓力表 上 應(yīng)劃有最高允許工作壓力紅 線 ，并有檢驗 日 期的標(biāo)簽和鋁封， 6 壓力表下應(yīng)有三通旋塞，以便沖洗或安裝校驗壓力安。三通旋塞應(yīng)經(jīng)常沖洗，交接班時要檢查。檢驗時關(guān)閉三通考克使壓力表指示到零位，然后開啟，看指針上升情況檢查是否靈敏、準(zhǔn)確。壓力表裝用后每半年至少校驗一次。 ： 檢驗安全閥鉛封是否完整，扳動手柄是否靈活，作安全閥排汽校驗，當(dāng)鍋爐內(nèi)壓力達到安全閥應(yīng)自動開啟的壓力時，動作是否靈敏，并把安全閥開啟壓力在檢驗報告上注明。排汽后 鍋爐 壓力是否下降，安全閥回座是否可靠嚴(yán)密。 ，查看絕熱層、人孔、手孔、焊縫、閥門、法蘭 等 有無拐汽、漏水；構(gòu)架 有 無開裂、變形、傾斜、剝 落， 本體下部與易受面部位腐蝕損壞情況。打開爐門、觀察孔，檢查鍋筒底部、水冷壁管等有無鼓 皰 、彎曲等變形。 5．檢查有無健全的規(guī)章制度：如鍋爐安全遠行操作制司爐工崗位責(zé)任制；交接班制腸事故處理報告制度 6．檢查水質(zhì)處理情況：給水水質(zhì)是否符合國家標(biāo)形；水質(zhì)分析有無記錄；水處理操作方法是否合理；對離子 交 換器是否定期反 沖洗， 爐內(nèi)投藥量是否經(jīng)過計算；爐水是否化驗。 7．檢查鍋爐運行情況：燃燒是否正制鼓風(fēng)機、引風(fēng)機的調(diào)節(jié)是否適當(dāng)，爐排或燃燒裝置是否運轉(zhuǎn)正 常， 防爆門是 否 漏風(fēng)或 漏煙 ，上煤除灰裝置工作 是否正常。 8．檢查排行裝置：排污閥的結(jié)構(gòu)型式以閘閥、扇形閥或斜截止 閥 為宜。蒸發(fā) 量 ＞ 1t／ h或工作壓力＞ 的鍋妒，排污管應(yīng)裝兩個串聯(lián)的排污閥；應(yīng)注意司爐工是否經(jīng)?；蚨〞r排污，察看排污閥是否有泄漏現(xiàn) 象， 立式鍋爐下腳圍與排 污閥 的連接管有無腐蝕，鍋爐的排污閥、排污管，不允許用螺紋連接。 ：給水泵容量應(yīng)為鍋爐蒸發(fā)量的 倍， 蒸發(fā)量＞ 2t／ h 的鍋爐應(yīng)裝高低水位警報器，蒸發(fā)量＞ 4t／ h 的鍋爐應(yīng)裝自動水位調(diào)整器和水位警報數(shù)以防止缺水、滿水事故。給水管應(yīng)有一個止回 閥 ，一個截止閥。截止閥裝在靠鍋爐 一例，即鍋筒與止回閥之間，并與止 回 閥緊密相連。應(yīng)有備用給水泵。 10．檢查蒸汽管道：查看管道保溫是否良 好， 有無 泄漏 ；工作壓力不同的鍋爐， 應(yīng) 分別有獨立的蒸汽 管道， 如合用一條蒸汽主管 時， 較高壓力的蒸汽管道上必須有自動 減壓裝置，以防止低壓側(cè)超壓運行。 ：看是否有裂 縫 和 脫 落。 ： 鍋爐房 的設(shè)置是否符合有關(guān)法規(guī)要求，管理是否良好。 (二 ) 內(nèi) 部檢驗 內(nèi)部檢查主要是檢查鍛爐本體和安全附件。 檢查的重點部 位 可歸納為以下處所： 1．高溫見如爐膛輻射受熱區(qū)域隔火墻等； 2．連接