锅炉设计中常见的安全故障及解决对策

锅炉设计中常见的安全故障及解决对策

陈梅

四川东方锅炉工业锅炉集团有限公司四川自贡643000

摘要：锅炉在国民生产生活和工业能量转换方面一直发挥着重要的作用，虽然世界各国近年来致力于开发清洁能源、可再生能源等等，但是化石能源依旧是我们应用最广泛的资源，煤炭资源主要是以锅炉设备为基础转换成别的能量，所以锅炉设备为我国人民的生活和经济的发展做出了很大的贡献。锅炉系统在这篇文章里的意义不仅仅是日常生活中提供供暖的简单锅炉，也包括构成组件众多的复杂锅炉。为了提高锅炉的安全性与可靠性，在锅炉整体的设计阶段工作人员就要考虑到锅炉的应用性和可行性，同时利用发散思维考虑到锅炉工作阶段可能发生的安全故障，提前制定应对策略。这篇文章简述了锅炉在工作过程中可能发生的几种安全故障并提出了相应的应对措施，希望同行可以采取接纳。

关键词：锅炉；安全故障；解决对策

0引言

锅炉系统工作环境是高温高压，并且各个受热面受热不均匀。同时，因为不同锅炉用途、设计参数、煤炭资源质量、水质等参数不同，锅炉可能会出现腐蚀、爆炸、老化、磨损等现象，这些问题有的可能直接导致锅炉报废，有的可以降低锅炉的使用寿命，这种出现瑕疵的锅炉在使用过程中安全性会大幅度降低。这些锅炉在工作过程中会一直处于高温高压的状态下，恶劣的工作环境给锅炉系统的组件造成了很大的影响。锅炉安全问题不仅关系到企业的正常运行和营利活动的开展，更重要的是锅炉的安全和工作人员的生命财产安全紧紧联系在一起。这些安全问题应该再锅炉设计阶段就要考虑到，并且根据以往的经验找出具体的应对措施，改进锅炉的设计。在选择锅炉材料的时候，要进行精确的运行参数计算，模拟锅炉的工作状态，找出锅炉运行的应力范围和强度参数，尽量降低锅炉系统发生安全事故的概率。

1锅炉设计中常见的安全故障

1.1锅炉爆炸

锅炉爆炸是常见的锅炉安全事故之一。造成锅炉爆炸的因素有很多，其主要原因有三点：首先可能因为锅炉整体设计不合理，导致锅炉内部受热不均匀，局部受热面易达到受热上限引起锅炉爆炸。其次可能因为锅炉在设计阶段拟定的运行参数不合理，不符合国家标准或者是特殊行业具体的标准。运行参数不合理可能会导致在锅炉作业过程中内部火焰峰值偏高或偏低、通风量不足、排烟筒温度过高等等，对锅炉内部的受热面有一定的影响，降低锅炉使用的可靠性和安全性。最后燃煤的质量也可能会导致锅炉爆炸事故。每种作业或者每种型号的锅炉都有对应的燃煤种类，使用正确的燃煤可以提高锅炉的燃烧效率。如果燃煤的种类和质量不加以严格控制，不能达到锅炉的设计要求，很可能导致煤矿燃烧不彻底，煤矿中的硫原子和硝基原子会因不充分燃烧排放到空气中，不仅加大了燃烧的成本也会严重污染环境，由此也会导致锅炉内部受热面加速堵塞、腐蚀，进而引起爆炸事故。

1.2锅炉水供给失误

锅炉水是锅炉正常运行不可或缺的一部分，也是锅炉进行能量转换的重要反应物之一。锅炉水的及时供给需要安全阀、压力表的辅助，如果这些设备出现故障不能及时提醒工作人员锅炉的缺水现象或者不能自动补水很可能导致锅炉爆炸，给企业和工作人员造成不可弥补的重要伤害。与此同时，需要关注锅炉水的水质，因为在锅炉系统运行过程中锅炉内表面会有很长一段时间和锅炉水接触。如果锅炉水的水质不符合标准，锅炉长期运行会使锅炉内壁产生大量水垢，如果不及时清理，很容易造成锅炉内壁受热不均匀，超过受热面的受热极限也会引起锅炉爆炸；另一个方面，根据锅炉的材质不同需要利用不同的除垢剂进行锅炉除垢，在除垢过程中，必须保证选择正确的除垢剂，否则除垢剂极易与锅炉内壁进行反应，降低锅炉内壁的耐热性。同时除垢过程中要严格控制除垢剂的用量，因为大多数除垢剂都含有酸，可以和金属反应，如果除垢剂过量也会对锅炉内壁有一定的影响，所以应该严格控制锅炉的水质。

1.3锅炉材质的选择不恰当

不同行业需要的锅炉种类、锅炉能量转换率不同，必须根据不同的需要选择不同的锅炉。锅炉在我国属于特种设备的一种，在可靠性和安全性方面有着严格的要求，不同种类的锅炉在不同行业还有具体的标准，并且锅炉在运行过程中一直处于高温高压状态下，所以提高锅炉运行安全性必须谨慎选择锅炉的材质。在锅炉的设计阶段，工作人员应该根据锅炉设备的应用途径、设备所处环境进行综合分析，在锅炉应力、强度、弹性极限等方面计算允许范围，在准确计算的基础上结合以往的经验，利用故障模型、影响及危害性分析总结出可能发生的安全故障，并提前制定对应方案。在做好锅炉整体分析之后，设计人员根据国家标准对设备种类和材质进行选择。对于罗列出来的待选设备，可以从成本、寿命及可靠性、安全性等方面来分析，选择最优的材料，确保锅炉运行的安全性。

2锅炉设计中安全故障的解决对策

2.1锅炉爆炸的解决对策

在设计阶段，可以采取故障树法找出锅炉爆炸不可再分的诱因，这些诱因一般可以分为设计阶段、使用阶段或者维修阶段等方面，我们在本文中专注设计阶段分析。在锅炉设计时，工作人员应该从锅炉整体结构设计、运行参数设计等方面切入。在整体结构设计方面，工作人员首先要关注的是锅炉炉膛与锅炉内壁的设计，尽量使锅炉内部受热面的受热均匀，避免因不合理的结构设计导致锅炉爆炸。锅炉的运行参数和燃烧效率、排硫量等因素息息相关。用途不同的锅炉要求的燃烧热度不同所以运行参数一般不同，这就导致锅炉的通风量、火焰位置大相径庭。合适的运行参数不仅可以保证锅炉的温度满足作业要求，同时也提高了燃煤效率，降低了局部过热导致事故的可能性。我们在设计阶段还可以控制燃煤的质量。燃煤的种类一般是根据作业要求和设备类型决定的，但是同种燃煤的质量也会参差不齐，工作人员要根据锅炉完整的设计方案选择最适合的煤种。在设计阶段，工作人员可以充分考察燃煤市场行情，通过招投标的形式确定燃煤提供商。从采购阶段就开始严格把握燃煤的质量。根据国家要求，在煤炭资源使用之前要进行脱硫处理，这个阶段要掌握好脱硫力度。在燃烧过程中，要根据燃煤脱硫的结果决定是否需要继续脱硫同时做好燃烧除尘工作，避免堵塞情况发生。在煤炭资源燃烧过程中，大量粉尘也会引起爆炸，所以在锅炉运行阶段还要做好检查和维修工作，及时发现问题并解决。

2.2锅炉水供给失误的解决对策

现阶段为锅炉补充水的装置一般分为两类，在锅炉外部和内部，但是储水设备一般是在锅炉外部。锅炉内部的输水设备是否畅通只能根据锅炉外的压力表来观测，同时内部输水设备只能在锅炉停工时进行检修，所以现在大多数锅炉选择外部输水设备。外部输水设备与储水设备中压力表是检查水量是否充足、管道是否堵塞的重要设备，在锅炉设计阶段，为了保证工作人员能够随时查看水量与水压并对锅炉缺水现象及时报警，设计人员应加强对压力表的设计，提高压力表的安全性和可靠性。不同的储水设备和输水设备的压力表位置不同，设计人员在确定储水设备与输水设备之后要根据其位置特征，综合压力表的材质、精确度等方面，选择合适的压力表，确保其能准确反应锅炉水的状况。在储水设备和输水设备的合适位置应安装报警装置，这个位置要根据锅炉运行的最小用水量和工作人员的反应时间来确定，当锅炉水到达最小极限或者输水设备中单位时间内输水量比临界值低时，报警器要发出警报提醒工作人员采取相应措施，这样可以有效降低因缺水导致锅炉爆炸的概率。另一方面，为了避免锅炉内壁水垢过多，工作人员要控制水质，在使用锅炉水之前进行检测，查看水质中的杂质是否复合2标准，降低水垢产生的概率，避免局部过热导致爆炸。

2.3锅炉材质的选择

在设计阶段，工作人员首先要做的就是选择锅炉的材质，但是选择的基础是对作业环境有一个清晰的认识并且对作业内容有详细可靠的记录。锅炉材质的选择可以依据以下几个方面：性能、强度、安全性、可靠性等等。

在锅炉系统中，强度表示锅炉部件能承受的应力极限，普通状况下说的是部件对断裂的抗性。锅炉的材质有弹性和塑性之分，在应力过大时，塑性材质易发生变形过大的现象，超过了变形极限部件就会发生断裂，不超过变形极限也会对部件结构产生影响，甚至破坏部件的原有特性。在运行过程中，大多数部件不允许出现应力屈服现象，所以选择材质要考虑设备的寿命等一系列因素。设备的安全性与可接受应力范围是相互联系的，一般确定了锅炉材质之后才能根据要求的安全系数确定锅炉可接受应力范围。在一般情况下，锅炉的安全系数是政府部门规定的，极具客观性与科学性。

3结束语

锅炉设计是锅炉系统运行的首要工作，锅炉的设计质量直接影响了锅炉的寿命、安全性等一系列指标。在锅炉运行过程中会有受到很多因素的影响，在设计阶段就要将这些因素考虑全面，制定完整的解决措施。

参考文献：

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