【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 效是指作用在支撐桿、支柱上的壓力達(dá)到某一臨界水平時(shí)，它們有時(shí)會(huì)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(shí)從強(qiáng)度觀點(diǎn)，作用力產(chǎn)生的應(yīng)力完全在設(shè)計(jì)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?yàn)槌０l(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(lái)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(yán)重影響承重部件受力狀況，除帶受力指示標(biāo)記的吊標(biāo)外，一般難以了解受力狀況。 （ 4）常常導(dǎo)致事故擴(kuò)大。承重件的損壞使相鄰承重 件負(fù)載增加促進(jìn)聯(lián)鎖損壞，同時(shí)也常常導(dǎo)致相關(guān)部件受力狀況的變化而損壞。嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致該部件的報(bào)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(dāng)前應(yīng)注意以下問(wèn)題。 （ 1）鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的工作溫度。美國(guó)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?yàn)殇摬牡那?qiáng)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(shí)?！督ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定無(wú)保護(hù)層的鋼柱、鋼架、鋼層架耐火極限只有 15 分鐘，說(shuō)是說(shuō)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(kāi)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(shí)立柱和大梁的冷卻至關(guān)重要。 （ 2）要避免爐膛嚴(yán)重堆焦、轉(zhuǎn)向室灰斗存灰、風(fēng)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) 16 構(gòu)。在設(shè)計(jì)抗爆壓力下，剛性梁的撓度 f＝ 1/500。有懷疑時(shí)，應(yīng)通過(guò)測(cè)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(qiáng)度是否滿足要求，最好使用有承力指示的吊架。個(gè)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(yàn)內(nèi)容加以確認(rèn)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(diǎn)，一定方向膨脹。凡是沒(méi)有按設(shè)計(jì)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(jì)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(yán)格貫徹設(shè)計(jì)意圖，維持結(jié)構(gòu)承重功能。 167。 22 可 燃物質(zhì)的爆炸及其預(yù)防 可燃物質(zhì)爆炸的機(jī)理及其危害 可燃?xì)怏w或粉塵與空氣形成的混合物在短時(shí)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(guò)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(shuō)，發(fā)生爆炸要有三個(gè)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(diǎn)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(dá) ～ 。就鍋爐范圍而言，可燃物質(zhì) 17 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(cāng)爆炸及制粉系統(tǒng)爆炸。 1979 年 3 月，某廠一臺(tái) 1025t/h 微正壓燃油爐，因煙道出口擋板運(yùn)行中自行關(guān)閉，爐膛燃燒惡化，汽壓下降。由于沒(méi)有正確處理，自動(dòng)裝置又由于汽壓下降而自動(dòng)加風(fēng)加油，反向調(diào)節(jié)進(jìn)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(fēng)道及爐膛損壞，停用半年，僅修理費(fèi)用就高達(dá)50 萬(wàn)元。 1982 年 8 月，某廠在檢修后啟動(dòng)制粉系統(tǒng)時(shí)，煤粉倉(cāng)爆炸，倉(cāng)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(wú)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(fēng)管斷裂的事故都說(shuō)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。 防止?fàn)t膛放炮事故對(duì)策 據(jù)統(tǒng)計(jì)自 1980 年以來(lái)，至少有 30 臺(tái)鍋爐發(fā)生爐膛放炮事故，以致水冷壁焊縫開(kāi)裂，剛性梁彎曲變形，頂棚被掀起，煙道膨脹節(jié)開(kāi)裂等設(shè)備損傷屢屢發(fā)生。究其原因： ① 設(shè)計(jì)上缺乏可靠的滅火保護(hù)和可靠的聯(lián)鎖、報(bào)警、跳閘裝置；② 爐膛剛性梁抗爆能力低； ③ 運(yùn)行人員處理燃燒不穩(wěn)或熄火時(shí)方法不對(duì)，錯(cuò)誤采用 “爆燃法 ”搶救，導(dǎo)致滅火放炮； ④ 燃料質(zhì)量下降、負(fù)荷調(diào)節(jié)失當(dāng)、給粉裝及控制機(jī)構(gòu)突然失靈等。防止鍋爐滅火放炮已列入部頒二十項(xiàng)反措，包括爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（ FSSS） 在內(nèi)的滅火保護(hù)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(qiáng)調(diào)說(shuō)明幾個(gè)觀點(diǎn) 放炮事故 18 關(guān)于滅火放炮的提法部頒二十項(xiàng)重點(diǎn)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?yàn)闋t膛發(fā)生爆炸而致?tīng)t膛損壞不僅發(fā)生在運(yùn)行中滅火時(shí)，檢修動(dòng)火點(diǎn)燃聚集的可燃物及點(diǎn)火時(shí)吹掃不夠同樣會(huì)發(fā)生爆炸而導(dǎo)致?tīng)t膛損壞。常見(jiàn)爐膛中造成爆炸條件的情況是： ① 運(yùn)行中滅火，進(jìn)入爐膛的燃料沒(méi)有切，經(jīng)過(guò)一估時(shí)間聚集的可燃物達(dá)至爆炸濃度并點(diǎn)燃； ② 一個(gè)或幾個(gè)燃燒器火焰熄滅，而其余燃 燒器仍正常燃燒。從未點(diǎn)燃的燃燒器進(jìn)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(shí)中斷又恢復(fù)，造成可燃物聚集。可燃物聚集后引燃造成的爐膛壓力升高超過(guò)爐膛承壓設(shè)計(jì)強(qiáng)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(jìn)入鍋爐的全部燃料，包括給煤、給粉和點(diǎn)火用油、氣等。即所謂主燃料切斷（ MFT）； ② 鍋爐點(diǎn)火前必須通風(fēng)，排除爐膛、煙風(fēng)道及其他通道中的可燃物聚集。通風(fēng)時(shí)必須將煙風(fēng)擋板及調(diào)風(fēng)器打開(kāi)到一定的位置，風(fēng)量應(yīng)大于滿負(fù)荷風(fēng)量的 25％，時(shí)間不少于 5min，以保證換氣量大于全部容積的 5 倍（德國(guó) TRD 規(guī)定是 3 倍）； ③ 點(diǎn)火時(shí)要維持吹掃風(fēng)量；一個(gè)燃燒器投運(yùn) 10s 內(nèi)（不包括投煤及煤粉達(dá)到燃燒器所需的延滯時(shí)間）點(diǎn)不著，就應(yīng)切斷該燃燒器的燃燒。有一些鍋爐不具備單個(gè)燃燒器自身點(diǎn)燃及火焰監(jiān)視的條件，除了需明了其保護(hù)功能的局限外，我們還是應(yīng)強(qiáng)調(diào)滅火保護(hù)及吹掃聯(lián)鎖的兩個(gè)必要性，不可偏廢。 保護(hù)定值 關(guān)于保護(hù)定值。為了避免爆炸，近年來(lái)必須裝設(shè)爐膛安全保護(hù)裝置的觀點(diǎn)已取得了一致的認(rèn)可?！痘鹆Πl(fā)電 廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 1994 年版本已明確： “鍋 19 爐燃燒系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置爐膛火焰監(jiān)視、爐膛滅火保護(hù)、爐膛壓力保護(hù)和爐膛吹掃閉鎖 ”。雖然此提法與美國(guó)防火協(xié)會(huì)（ NFPA）的標(biāo)準(zhǔn)還有差別，但畢竟大大控制了爐膛爆炸事故。當(dāng)前作為安全工作者要解決的是： ① 監(jiān)督保護(hù)裝置的投用，越是燃燒不穩(wěn)、低負(fù)荷運(yùn)行、或是新?tīng)t投煤運(yùn)行，就越要投用保護(hù)裝置。在投用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。作為廠技術(shù)負(fù)責(zé)人要清醒地看到退出保護(hù)可能帶來(lái)的后果； ② 關(guān)于保護(hù)定值問(wèn)題。當(dāng)前不論火焰監(jiān)視相關(guān)的熄火保護(hù)和黑爐膛保護(hù)，單就爐膛壓力保護(hù)而言，動(dòng)作值的確定并不規(guī)范。從原則 上講隨爐膛結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(diǎn)認(rèn)為爐膛負(fù)壓保護(hù)是為防止內(nèi)爆的，而正壓保護(hù)是防止?fàn)t膛爆炸的，這不對(duì)的。實(shí)際測(cè)量表明，正常情況下一旦鍋爐滅火，爐膛負(fù)壓先增大（即負(fù)值增大），而后由于吸風(fēng)自動(dòng)調(diào)節(jié)的作用以及煤粉爆燃而爐膛負(fù)壓反正，所以爐膛負(fù)壓保護(hù)對(duì)于火焰熄滅時(shí)迅速切斷進(jìn)入爐膛的燃料，從而減少爆炸威力有先期制止的作用。《電力鍋爐監(jiān)察規(guī)程修訂說(shuō)明》寫明： “爐膛壓保護(hù)報(bào)警值視爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能而異，平衡通風(fēng)鍋爐爐膛壓力報(bào)警值一般可取 177。；動(dòng)作值應(yīng)避開(kāi)爐膛壓力的正常波動(dòng) （如吹灰、投停燃燒器及一些小的坍焦等等），當(dāng)然慶遠(yuǎn)低于爐膛抗爆強(qiáng)度，以保證保護(hù)動(dòng)作后爐膛壓力繼續(xù)升高時(shí)，爐膛各部分不發(fā)生永久變形 ”。 “動(dòng)作值應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，作為試運(yùn)行階段的初始值，動(dòng)作值可?。? 和－ 。 ”過(guò)高的值也許可以防止誤動(dòng)，但冒拒動(dòng)或保護(hù)動(dòng)作過(guò)遲的風(fēng)險(xiǎn)似乎沒(méi)有必要。 （ 3）關(guān)于爐膛防爆門。事實(shí)已經(jīng)證明大型鍋爐爐膛防爆門不能防止?fàn)t膛爆燃時(shí)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(hù)裝置的推廣使用。 20 （ 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?xì)怏w在爐膛內(nèi)聚集、爆炸。 防止制粉系統(tǒng)煤粉爆炸 正常運(yùn)行中制粉系統(tǒng)中的煤粉濃度在較大的范圍內(nèi)波動(dòng)，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(duì)策包括： ① 防止點(diǎn)火源（如積粉自燃）， ② 提高結(jié)構(gòu)抗爆強(qiáng)度， ③ 加設(shè)爆炸卸壓裝置， ④ 惰性化處理。 防止點(diǎn)火源自燃 其反措主要指積粉自燃，如煤粉倉(cāng)壁的平滑，風(fēng)粉管道及擋板的布置要避免煤粉聚集，運(yùn)行中控制風(fēng)粉溫度及檢修前放粉等。 提高煤粉倉(cāng)及制粉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 雖然制粉系統(tǒng)防爆反事故措施的基點(diǎn)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(shí)際上沒(méi)有根絕。要避免事故擴(kuò)大，當(dāng)前結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的問(wèn)題應(yīng)引起各方面的重視。前面提到的煤粉倉(cāng)掀頂事故，就是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足的結(jié)果。粉倉(cāng)頂是由 9 塊厚 6cm的水泥預(yù)制板加 2～ 4cm 水泥抹面（并無(wú)鋼筋、螺栓固定）組成，計(jì)算表明 2kPa 的壓力即可掀頂，而粉倉(cāng)防爆門的爆破壓力卻為 10kPa，足見(jiàn)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度嚴(yán)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(jì)算壓力為 150kPa，而美國(guó)防爆規(guī)程規(guī)定，除制粉系統(tǒng)啟動(dòng)、運(yùn)行中均勻充滿惰性氣體 的情況外，制粉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(yùn)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(qiáng)度。 保持防爆門的防爆功能 21 試驗(yàn)表明容器中可燃粉塵點(diǎn)燃引爆后，防爆門動(dòng)作壓力、卸壓面積，可燃粉塵特性值與爆后實(shí)際壓力值有關(guān)。防爆門排氣管的長(zhǎng)度也與卸壓能力有關(guān)。有的資料甚至斷定，當(dāng)容器的抗爆強(qiáng)度小于 時(shí)，有長(zhǎng)排氣管的防爆門已不能達(dá)到防止容器損壞的目的。因此必須按設(shè)計(jì)要求布置足量的防爆門，并控制防爆門的卸壓動(dòng)作壓力。此外，多數(shù)磨煤機(jī)防爆門與排粉機(jī)出口風(fēng)箱防爆門位于零米層上部，一旦動(dòng)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。 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(huì)減少混合物的爆炸危 險(xiǎn)性。蘇聯(lián)防爆規(guī)程說(shuō)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(shí)的含最高允許氧量為14％，事實(shí)上用爐煙干燥的制粉系統(tǒng)較少發(fā)生爆炸，而引進(jìn)的中速磨制粉系統(tǒng)雖不設(shè)防爆門，除在設(shè)計(jì)上提高設(shè)計(jì)抗爆強(qiáng)度外，還在磨煤機(jī)上裝設(shè)了通入惰性氣體（一般為氮?dú)猓┑墓芙?，并?guī)定，制粉系統(tǒng)帶負(fù)荷跳閘時(shí)，應(yīng)通惰性氣體，一直到磨煤機(jī)溫度低于 66℃ 或?qū)⑹Ｃ号趴諡橹?。此點(diǎn)應(yīng)引起各方面重視以免誤事。 167。 23 鍋爐中水垢的危害及其預(yù)防 鍋爐是工 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活中廣泛使用的特種設(shè)備，是生產(chǎn)蒸氣或熱水的熱工設(shè)備之一，其傳能介質(zhì)原料是水。鍋爐用水水質(zhì)的好壞，對(duì)其安全運(yùn)行及能源消耗有很大的影響。當(dāng)鍋爐用水不合要求時(shí)，鍋爐受熱面就會(huì)結(jié)生水垢， 22 因而不僅浪費(fèi)大量的燃料，還會(huì)危及鍋爐安全運(yùn)行。據(jù)有關(guān)資料介紹，目前全國(guó)有近 40 萬(wàn)余臺(tái)鍋爐，在每年的事故統(tǒng)計(jì)中，因水質(zhì)不良，水垢嚴(yán)重引起的事故超過(guò)事故總數(shù)的 20%；由于結(jié)生水垢，每年要浪費(fèi)燃料達(dá)千萬(wàn)噸，并造成幾億元的經(jīng)濟(jì)損失。本文試圖對(duì)鍋爐水垢的危害及其預(yù)防作一介紹，以引起鍋爐使用單位的高度重視。 水垢的形成及 性質(zhì) 水垢的形成是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，其原因有內(nèi)因和外因兩個(gè)方面。一是水中有鈣、鎂離子及其它重金屬離子存在，是水垢形成的根本原因也叫內(nèi)因；二是固態(tài)物質(zhì)從過(guò)飽和的爐水中沉淀析出并粘附在金屬受熱面上，是水垢形成的外因。當(dāng)含有鈣、鎂等鹽類雜質(zhì)的水進(jìn)入鍋爐后，吸收高溫?zé)煔鈧鹘o的熱量，鈣、鎂鹽類雜質(zhì)便會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成難溶物質(zhì)析出。隨著爐水的不斷蒸發(fā)逐漸濃縮，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)，析出物就會(huì)成為固體沉淀析出，附著在鍋筒、水冷壁管等受熱面的內(nèi)壁上，形成一層 “膜 ”，阻礙熱量傳遞，這層 “膜 ”稱之為水垢。水垢的組成或成 分是比較復(fù)雜的，通常都不是一種單一化合物，而是以一種化學(xué)成分為主，并同時(shí)含有其它化學(xué)成分。按其水垢的化學(xué)成分，一般可分為碳酸鹽水垢、硫酸鹽水垢、硅酸鹽水垢、氧化鐵水垢、含油水垢、混合水垢及泥垢等幾種。水垢是一種導(dǎo)熱性能極差的物質(zhì)，僅為鍋爐鋼材的十分之一到數(shù)百分之一（鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)為 46． 5～ 58． 2w/m． k），是 “百害之源 ”。在各種水垢中，硅酸鹽水垢最為堅(jiān)硬，導(dǎo)熱性能非常小，容易附著在鍋爐受熱面最強(qiáng)的蒸發(fā)面上，是危害最大的