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一起蒸发器爆管事故的原因分析及预防措施

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温度等整改措施 。
关键词 ： 余热锅 炉 ； 蒸发器 ； 爆管； 流 动 加 速 腐 蚀
中图分类号 ： Ｔ Ｋ２ ２ ７ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ — ０ ８ ６ Ｘ（ ２ ０ １ ７ ） ０ ３ — ０ ２ １ ９ — ０ ４
Ｃａ ｕ ｓ ｅ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｔｕ ｂｅ Ｂｕ ｒ ｓ ｔ Ａｃ ｃ ｉ ｄ ｅ ｎｔ ｏ ｆ ａ ｎ Ｅｖ ａ ｐｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ
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Ｋｅ ｙｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｗａ ｓ ｔ ｅ ｈｅ ａ ｔ ｂｏｉ ｌ ｅ ｒ；ｅ ｖａ ｐｏｒ ａ ｔ ｏｒ；ｔ ｕｂ ｅ ｂ ｕｒ ｓ ｔ ；ｆ ｌ ｏｗ— ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅｒ ａｔ ｅ ｄ ｃ ｏ ｒ ｒ ｏｓ ｉ ｏｎ
摘 要： 分 析 了余 热 锅 炉 蒸 发 器 爆 管 是 由于 流 动 加 速 腐 蚀 而 导 致 管 壁 减 薄 的情 况 ， 提 出 减 少 锅 炉 启 停 次
数及控制水质 、 蒸 发 器 材 料采 用 低 合 金 钢 管 和 大 弯 曲半 径 弯头 ， 锅 炉 设 计 时 增 加 工 作 压 力 来 提 高 蒸 发 器 饱 和
图 １ 蒸 发 器 不 意 图
成； 管 束 由 ｄ一５ １ １ Ｔ ｉ ｍ， 一３ ｍｍ 的 钢 管 （ 材 料 为
２ ０ ／ Ｇ Ｂ ３ ０ ８ ７ ） ￣ １ ］ 焊环 向绕 翅片 （ 规格 ： 螺距 ８ Ｉ Ｔ ｌ ｍ、 高
变薄 ， 位 置 为 管 束 进 集 箱 处 。 笔 者 从 该 爆 管 特
征、 管束 材 质 及 现 场 运 行 情 况 等 人 手 ， 对 可 能 导 致 爆管 的 原 因 进 行 了分 析 ， 提 出 了改 进 措 施 ， 满 足 了锅 炉运 行要 求 。
１ 故 障情 况
１ ． １ 蒸 发 器 结 构
锅炉管爆管时 ， 水 汽会 大 量 由连接短 管引入蒸发 器
炉 缺水 ， 必 须迅 速 正确 地 处 理 。某 冶 金 单 位 一 台 余 热锅 炉 出现爆 管 后 检修 ， 经检 查 发 现 管 壁 上 部
各 下集箱 。工 质在管束 内被加热为 汽水混合物 ， 产 生 的汽水混合 物经上集箱 由连接管 引入锅筒 。
第 ３ １ 卷 第 ３期 ２ ０ １ ７年 ５月
发电 ． 淡 备
ＰＯＷ Ｅ Ｒ ＥＱＵＩ Ｐ Ｍ ＥＮＴ
Ｖｏ 【 ． ３ １，Ｎｏ ． ３
Ｍａ ｙ ．２ ０ １ ７
一
起 蒸 发 器 爆 管 事 故 的原 因分 析 及 预 防措 施
张 尧 ，苏德 林 ，李 光耀 ，李 坎
（ 南通 万达 锅 炉有 限公 司，江苏 南通 ２ ２ ６ ０ １ ４ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ｎ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｗａ ｓ ｃ ｏｎｄ ｕｃ ｔ ｅ ｄ ｏｎ ｔ ｈｅ ｔ ｕ ｂｅ ｂｕ ｒ ｓ ｔ ａ ｃ ｃ ｉ ｄｅ ｎｔ ｏ ｆ ａ ｗａ ｓ ｔ ｅ ｈ ｅａ ｔ ｂｏ ｉ ｌ ｅｒ Ｓ ｅ ｖａ ｐｏｒ ａｔ ｏｒ， ｗｈｉ ｃ ｈ ｗａ ｓ ｆ ｏ ｕｎｄ ｔ ｏ ｂｅ ｃ ａ ｕｓ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈｉ ｃｋ ｎｅ ｓ ｓ ｒ ｅｄ ｕｃ ｔ ｉ ｏｎ ｏｆ ｔ ｈｅ ｔ ｕｂ ｅ ｗａ ｌ ｌ ｄｕ ｅ ｔ ｏ ｆ ｌ ｏｗ— ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅｒ ａｔ ｅｄ ｃ ｏｒ ｒ ｏｓ ｉ ｏ ｎ． Ｔｏ
ａ ｎｄ ｔ ｈｅ Ｐｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ
Ｚｈａ ｎｇ Ｙａ ｏ，Ｓ ｕ Ｄｅ ｌ ｉ ｎ，Ｌｉ Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｙ ａ ｏ，Ｌｉ Ｋａ ｎ
（ Ｎａ ｎｔ ｏ ｎ ｇ Ｗａ ｎ ｄ ａ Ｂｏ ｉ ｌ ｅ ｒ Ｃｏ． ，Ｌｔ ｄ． ，Ｎａ ｎｔ ｏ ｎ ｇ ２ ２ ６ ０ １ ４，Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｐｒ ｏｖ ｉ ｎｃ ｅ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
ｓ ｔ ｏ ｐ ｆ ｒ ｅｑ ｕｅ ｎｃ ｙ ｏｆ ｂｏ ｉ ｌ ｅｒ ，ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏｌ ｔ ｈｅ ｗａ ｔ ｅｒ ｑｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ， ａ ｄ ｏｐｔ ｉ ｎｇ ｔ ｈｅ ｌ ｏｗ— ａ ｌ ｌ ｏｙ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ａ ｓ ｅ ｖａ ｐｏｒ ａｔ ｏｒ ｍ ａ ｔ ｅｒ ｉ ａ ｌ ， ｅｎ ｌ ａ ｒ ｇ ｉ ｎｇ ｔ ｈｅ ｒ ａ ｄｉ ｕ ｓ ｏｆ ｔ ｕｂ ｅ ｂ ｅｎ ｄｓ ， ｒ ａｉ ｓ ｉ ｎｇ ｔ ｈｅ ｗｏｒ ｋｉ ｎｇ ｐｒ ｅｓ ｓ ｕｒ ｅ ｄｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｂｏ ｉ ｌ ｅｒ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｔ ｏ ｉ ｍ ｐｒ ｏｖ ｅ ｔ ｈｅ
ｐ ｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｓ ｕ ｃ ｈ ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ｓ ｆ ｒ ｏ ｍ ｈ ａ ｐ ｐ ｅ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｇ ａ ｉ ｎ，ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ，ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｒ ｔ ／
本锅 炉 立 式布 置 、 自然 循 环 ， 蒸汽段（ 见图 １ ）
由进 口集箱 、 出 口集 箱 和 管 束 组 成 。集 箱 由 ｄ 一
２ １ ９ ｍｍ， ＝ ＝ ＝ １ ０ ｍｍ 的钢管 （ 材 料为 ２ ０ ／ Ｇ Ｂ ３ ０ ８ ７ ） 制
１ ． ２ 故 障 检 查

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干熄焦余热锅炉蒸发器频发爆管的机理分析及预防策略

干熄焦余热锅炉蒸发器频发爆管的机理分析及预防策略

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Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｐ ｈ ｅ ｎ ｏ ｍｅ ｎ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｔ ｔ ｕ ｂ ｅ ｂ ｕ ｒ ｓ ｔ ｉ ｎ ａ ｅ ｖ ａ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｏ ｆ ｃ ｏ ｋ ｅ ｄ ｒ ｙ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ
摘 要： 针对某 厂干熄焦 （ ｃ Ｄ Ｑ） 余热锅炉蒸发器频发爆 管现象 ， 采用在线 监测烟气 温度烟气侧 换热和并 联管组 流量分 配两方 面进行深 入分析 ， 综合 大量 实际 （ １ ９ ７ ４一） ， 男， 汉族 ，
运 行数据 ， 发现集 中发生在 集箱三通附近部位 的爆管主要原 因是 管壁超温所致 。提出预 防蒸发
ｉ ｎ ａ Ｅ ｖ ａ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｋ ｅ Ｄｒ ｙ Ｑｕ ｅ ｎ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ Ｈｅ ａ ｔ Ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ
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浅谈空分主冷凝蒸发器爆炸机理及防范措施

浅谈空分主冷凝蒸发器爆炸机理及防范措施

浅谈空分主冷凝蒸发器爆炸机理及防范措施摘要：空分装置是以空气为原料经过压缩、低温膨胀做功和塔内低温精馏，从而获得所需要的各气体和低温液体产品，是冶金、化工等行业的核心设备之一。

近年来，因空分设备制造缺陷和操作管理不善等原因，已发生多起空分设备爆炸事故，特别是空分主冷凝蒸发器中烃类物质超标引起的爆炸是近年来事故频发的主要原因。

本文以空分装置主冷凝蒸发器发器为例，对空分装置爆炸原因及防范措施加以分析。

关键词：空分设备、主冷凝蒸发器、爆炸。

一、空分装置主冷凝蒸发器爆炸的机理空分主冷凝蒸发器的爆炸种类可分为物理性爆炸和化学性爆炸。

从爆炸的实例分析来看，化学性爆炸占主要部分。

众所周知形成化学性爆炸的必要条件是：可燃物、助燃物和引爆源。

在空分设备主冷凝蒸发器器中，引爆源主要有：（1）爆炸性杂质固体微粒相互摩擦或与器壁摩擦发热；（2）静电放电。

当液氧中含有少量冰粒、固体二氧化碳时，会产生静电荷。

有关数据显示：二氧化碳的含量提高到200-300ppm时，所产生的静电位可达到3000V；（3）气波冲击、流体冲击或汽蚀现象引起的压力脉冲，造成局部压力高而使温度升高；（4）化学活性特别强的物质（臭氧、氮氧化合物等）存在，使液氧中可燃物质混合物的爆炸敏感性增大。

助燃物为气氧和液氧；可燃物主要是碳氢化合物、乙炔或油分等高烃类杂质。

乙炔为不饱，其分子结构很不稳定，是极易燃烧爆炸的物质，乙炔在塔中，以分子形式溶解在液空中，但溶解度是一定的，当超过溶解度时，乙炔则以固体微颗粒形式出现。

乙炔在液空中的溶解度约为20ppm；在液氧中(-180℃左右)约为6.5ppm。

乙炔在被氧中的溶解度较小，过剩的乙炔以固体微颗粒悬浮在液氧中或附于管壁与通道内壁上。

在冷凝蒸发器中，液氧的平均温度为-180℃，气中能带走的乙炔量不到总量的5%，所以随着液氧的不断蒸发，液氧中的乙炔越聚越多，当超过其溶解度时就以固体形式析出，固体乙炔具有极不稳定的化学特性，当形成“死端沸腾”、“干蒸发”时就形成了爆炸的内因，一旦受到来自机械、物理、化学方面的冲击，即刻诱发爆炸。

氨蒸发器列管爆裂的原因分析

氨蒸发器列管爆裂的原因分析


3. 4 操作因素 我厂氨蒸发器为间隙工作制，工作日结束后，必
须使壳程内液氨蒸发完。通常气氨阀处于常开状态， 但管程底部几排列管在生产装置停车后仍会有余 水。在1个工作日中，工人完全凭操作经验频繁启闭 进液氨阀来控制液氨的液位，在这种交变的操作压 力下会引起机械应力的交变；同样，操作温度也在一 定的范围内不停地变化，而引起热应力的交变，氨蒸 发器常运行在这种交变载荷下, 由于变应力作用，导 致换热管萌发疲劳裂纹，扩展为低循环疲劳失效。而 且岗位现有的显式记录只有温度曲线，压力数据是 由操作人员每小时抄记1次所得，压力变化到低点时 不容易被发现，使设备事故的风险增大。
我厂的氨蒸发器用于提供工艺用水，提供的冰 水温度为2 ～ 7℃ ，但近年却多次发生列管爆裂事故， 仅2001年1 ～ 10月份，3台氨蒸发器共发生11次爆管。 氨蒸发器列管频繁发生爆裂，直接影响本装置和外 供氨系统的安全连续运行，而且设备检修、更新工作 繁重。针对这一状况，进行计算分析，找出主要的影 响因素，为今后防止和减少同类失效事故发生提供 依据和对策，保证设备使用的安全性。
表2 液氨蒸发压力与温度的关系（绝对压力） 压力 / MPa 0. 192 0. 238 0. 293 0. 357 0. 432 0. 519 0. 619 0. 734 温度 / ℃ - 20 - 15 - 10 - 5 0 5 10 15
3. 1. 2 流体阻力影响 氨蒸发器冷热流体的流动方式是混合式，既有
综合上述各影响因素，并结合换热管断口的情 况，宏观上分析断口是混合破坏形式，既有延性特征 又有脆性特征。由此可初步断定换热管是在既定的 操作条件下经长时间运行后产生应力腐蚀裂纹或疲 劳裂纹，并在特定的工作状态下，如管程水先切断， 而壳程尚有剩余液氨在继续蒸发，此时水凝固可形 成额外的力使有裂纹或缺陷的地方首先爆裂。
一起蒸发器爆管事故的原因分析及预防措施

一起蒸发器爆管事故的原因分析及预防措施

一起蒸发器爆管事故的原因分析及预防措施张尧;苏德林;李光耀;李坎【摘要】分析了余热锅炉蒸发器爆管是由于流动加速腐蚀而导致管壁减薄的情况,提出减少锅炉启停次数及控制水质、蒸发器材料采用低合金钢管和大弯曲半径弯头,锅炉设计时增加工作压力来提高蒸发器饱和温度等整改措施.【期刊名称】《发电设备》【年(卷),期】2017(031)003【总页数】4页(P219-222)【关键词】余热锅炉;蒸发器;爆管;流动加速腐蚀【作者】张尧;苏德林;李光耀;李坎【作者单位】南通万达锅炉有限公司,江苏南通226014;南通万达锅炉有限公司,江苏南通226014;南通万达锅炉有限公司,江苏南通226014;南通万达锅炉有限公司,江苏南通226014【正文语种】中文【中图分类】TK227锅炉管爆管时，水汽会大量喷出，常形成锅炉缺水，必须迅速正确地处理。

某冶金单位一台余热锅炉出现爆管后检修，经检查发现管壁上部变薄，位置为管束进集箱处。

笔者从该爆管特征、管束材质及现场运行情况等入手，对可能导致爆管的原因进行了分析，提出了改进措施，满足了锅炉运行要求。

1.1 蒸发器结构本锅炉立式布置、自然循环，蒸汽段(见图1)由进口集箱、出口集箱和管束组成。

集箱由d=219 mm,δ=10 mm的钢管(材料为20/GB 3087)制成；管束由d=51 mm,δ=3 mm的钢管(材料为20/GB 3087)加焊环向绕翅片(规格：螺距8 mm、高度24 mm、厚度1 mm)制成。

烟气(进口温度322 ℃)从上向下横向冲刷各组蒸发器。

炉水通过两根集中下降管进入分配集箱，由连接短管引入蒸发器各下集箱。

工质在管束内被加热为汽水混合物，产生的汽水混合物经上集箱由连接管引入锅筒。

1.2 故障检查该锅炉投入运行不到一年，已发生多次爆管，封堵比例达1/4，根据现场观察，损坏位置为第一组蒸发器。

第一排蒸发器管箱直接与烟气进口连接，该排管热负荷最大，烟气条件及流场波动对该排管束内介质流动工况产生较大的影响，表现在该管段内汽水比例及介质流速的波动，波动达到一定程度会造成管壁的磨损。