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——某垃圾焚烧发电厂锅炉爆管事故案例分析

 

事故回放

201017日上午93 8分,某市一垃圾焚烧发电厂正在运行的1#炉内水冷壁管突然发生破裂。爆管导致大量饱和汽水混合物从上下断口喷出,饱和水瞬间汽化膨胀,充满整个炉膛空间;部分汽水混合物通过后烟道排出,大部分汽水混合物向下通过排渣通道及检修门排出。事发时,五名工人正在对邻近相距三四十米的2#炉进行维修,大量的高温蒸汽外泄造成检修平台上3名检修工人烫伤、1名杂工摔伤共计4人重伤,以及1#O米层1名工人轻度烫伤。接到爆管事故报告后,厂方立即启动事故应急处理预案,停止1#炉的运行,并于945分左右把伤员送往医院救治。事故造成的直接经济损失达230万元。

设备状况

运行正常但爆管频发

    该发电厂投入运行的是中国首个高温、次高压(450 OC6.4兆帕)锅炉垃圾焚烧发电项目,是该市第一座垃圾焚烧发电厂,市一级环境工程示范项目。设计日处理能力为1040吨,发电量为1.3亿千瓦时。该厂从建设立项、制造、安装、检验和申报使用等环节均按照有关规

定要求进行。

    事发时焚烧炉定期检验仍在有效期内。该厂共有11名持I类作业人员证的锅炉工,证件均在有效期内,有相关管理制度和运行记录。根据对1#炉司炉工庄才华的调查笔录和运行日志记录,事发前锅炉各项参数没有出现异常,设备运行正常,事发后也按相关的操作规程进行紧急停炉。

    但该厂的这次爆管事故并非偶然。据调查,该厂2009l#炉曾发生过4次爆管现象,但以往爆管并未造成重大人员伤亡,厂方并没有根据相关原因采取有效的预防措施。

原因分析

壁管腐蚀与管理缺失

经过事故技术鉴定专家对焚烧炉进行技术鉴定分析以及事故调查人员对厂方相关人员的调查,认为造成这宗事故的主要原因是焚烧炉运行工况复杂,厂方安全管理存在漏洞,最终导致悲剧发生。具体包括如下几个方面:

1.水冷壁管腐蚀致裂

    根据管外壁腐蚀产物的成分和形貌,该焚烧炉前隔墙上水冷壁管在运行和起停期间遭受了严重的腐蚀,导致壁管承载能力不足,这是引发此次事故的直接原因。烟气中存在HClCOSO3等腐蚀性介质,破坏了管外壁致密的氧化膜,降低管子的耐腐蚀性能;PbC12\ZnC12等低熔点氯化物,以及NaC1 kc1 FeC13等中低熔点氯化物与烟气中的其它物质结合形成低熔点共晶混合物,在900℃左右烟气温度下熔化,附着在氧化膜已破坏的管外壁,不断腐蚀管子的金属基体;烟气中水蒸汽浓度较高,使得Cl2和氯化物对管外壁金属基体腐蚀加快;此外,采用炉膛喷人尿素脱硝工艺也会造成还原性气氛下H2S对管子氧化膜及金属基体腐蚀,尿素本身对金属也有腐蚀作用。

根据宏观检查、壁厚测定、理化检测、腐蚀产物成分分析、烟气成分监测的结果进行综合分析,前隔墙上水冷壁管外壁遭受了严重的腐蚀,导致壁厚减薄,承压能力下降。20094月维修时未予更换的剩余十根管子壁厚减薄现象尤为严重,导致其中一根管子(前隔墙上水冷壁管左数第15)在正常的运行条件下发生爆管(1)

1落至炉排的断管

由于高速喷出的汽水混合物的作用,断裂口上方的管段受到冲击,导致一段约3米长的管子在顶棚穿墙处折断掉落,此时大量饱和汽水混合物从上下断口喷出(2至图4),饱和水迅速汽化膨胀,充满整个炉膛空间。部分汽水混合物通过后烟道排出,大部分汽水混合物向下通过排渣通道,并从排渣机及检修门排出,造成现场检修人员受伤。

 

 

  该焚烧炉的设计资料中没有明确前隔墙上水冷壁管防腐监督要求,厂方对该部件腐蚀的严重程度和危害程度认识不足,监督防范措 施不够完善,落实不够到位。

2.管理制度存在漏洞

    厂方有相关运行制度、锅炉运行事故处理预案及检修方案等,根据相关人员的调查笔录和2009年度的相关维修记录情况,该公司在管理制度执行上存在一定的漏洞。

(1)针对爆管的原因分析和采取的安全防护措施不够到位。20091#焚烧炉共发生过4次爆管现象,厂方虽曾针对爆管原因召开内部会议讨论,并请市有色金属研究院作金属分析,但未按事故处理“四不放过”的原则认真查找原因,采取有效的预防措施,只采取更换管子的方法进行处理,造成设备存在安全隐患。厂方在1#焚烧炉处于运行状态下,对2#焚烧炉进行检修而未采取有效的安全隔离防护措施,当l#焚烧炉突发爆管时高温汽水混合物向外冲出,对正在排渣车间检修的人员造成伤害。由此可见,厂方对爆管方面可能产生的伤害缺乏足够的安全意识和防范措施,这是造成此次事故的间接原因。

    (2)2009年四次更换管子维修中,维修施工单位未向质监部门办理维修告知手续(施工单位另行处理),未经有资质的检测单位监督检验合格,厂方虽对爆管的原因进行排查,但在消除安全隐患方面不够彻底,在四次更换承压管子后未经监督检验,并将未经维修监检的锅炉投入使用,存在不安全因素。违反了《特种设备安全监察条例》的相关规定。

防范对策

善后处理与预防措施

    为了有效预防同类事故再次发生,做好善后处理,质监部门认为,厂方应及时对1#2#锅炉进行全面的安全评估,按法律法规相关程序维修合格后方可投人运营,并按有关规定做好事故善后赔偿工作。

    在制度上,由于焚烧炉的工作特点,垃圾燃料成分复杂,厂方应对受热面腐蚀严重部位建立健全定期的监督检查制度,并由专人负责落实,做到对隐患早发现早处理,有效遏制爆管事故发生。另外,厂方应对焚烧炉易腐蚀受热面管子采取有效防腐措施,焚烧炉运行和检修时也应做好相应有效安全防护隔离等措施。厂方应在科研上加大投入,积极开展焚烧炉腐蚀机理和特点的研究,并结合所属地区垃圾的特点,不断改进工艺,加强管理,确保安全运行。

 


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