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安全使用常压锅炉


  浴室锅炉爆炸事故案例
  2003年12月3日下午15时38分,某市一公共浴室锅炉发生爆炸,将一、二层之间楼板洞穿,造成相临女浴室隔墙、天花板坍塌,致使7人死亡,7人受伤。该浴室位于20世纪50年代建造的工人住宅区,是利用废弃的厂房改造建成。事故锅炉原为某炉具制造有限公司2001年生产的常压锅炉产品,型号为CLSG0.07-100/20-A2。2003年9月起被业主私自移装至事故地点,加装了压力表,更换了温度计,长期承压使用,直到事故发生。
  此锅炉爆炸的主要技术原因是:原常压锅炉通气管被人为堵塞,形成密闭系统,同时锅炉未安装安全阀等安全装置,没有超压排放通道;炉壳等部件采用的是Q235钢板,且厚度较薄,其中炉壳厚度仅为4mm,不能承受较高的温度和压力;炉胆、炉壳焊缝及检查门、炉门等装置与炉胆、炉壳的连接焊缝均为单面焊接,不能承受锅炉内压;事故发生时没有人员在蒸汽浴,蒸汽消毒柜也未工作,蒸汽出口管道阀门关闭,导致炉水急剧升温,压力升高,引起爆炸。
  常压锅炉的特点
  常压锅炉通常用于浴池、社区等人员密集场所,一旦发生意外,极易造成群死群伤的恶性事故。我们在事故调查中发现,一些单位在设计、安装、使用常压锅炉时存在诸多问题,如锅炉本体未设直通大气的透气管,在锅炉透气管上安装截止阀,用高位膨胀水箱为锅炉定压、补水,未按常压锅炉特点布置管路系统等。由此形成事故隐患,甚至直接导致锅炉爆炸。
  所谓常压锅炉是指锅炉本体开孔与大气相通,在任何工况下,水位线处压力表值为零的锅炉(见JB/T7985-2002《小型锅炉和常压热水锅炉技术条件》规定)。常压锅炉的工作介质(通常为水)的加热温度不允许超过其汽化温度,常壓热水锅炉的出水温度,要求不超过90℃。
  常压锅炉的设计制造是以常压参数为依据的,因此不能承压运行。从锅炉中抽出的水量与补进的水量达到平衡,是必要也是必须的。但应注意区别流量与水压的基本概念,简单地说,流量是指在单位时间内通过规定截面的水的体积量,水压则是水作用在单位面积上的力,二者不能混淆。锅炉内的压力是以大气压力为参照物的,常压是指在1个大气压力下,压力表示数为零。
  常压热水锅炉用于采暖时,供暖系统一般采用2种方式。第1种是将炉水由水泵抽出后直接进入散热面,做功冷却后返回锅炉敞口补水箱,形成循环(见图1)。第2种是将炉水抽出后,经过换热器,换热后返回锅炉敞口补水箱,形成循环,换热器中的水经过吸热并加压后,进入散热面,做功冷却后返回换热器(见图2)。
  安全操作常压锅炉要点
  常压锅炉的特点决定其不可承压运行。必须在锅炉本体上设置透气管以保证在任何工况下,锅炉水位线处压力值为零。同时,禁止在透气管上安装截止阀,以防止因阀门关闭造成的锅炉承压运行。
  常压热水锅炉采暖系统有2个水箱:一是敞口补水箱,主要使采暖系统与锅炉分离,起到常压供水作用。除锅炉本体外,补水箱也应直通大气且位置应与锅炉本体基本持平,以保证补给水表压力为零。从锅炉抽走的水量等于敞口补水箱补给锅炉的水量,也基本等于从系统返回到敞口补水箱的回水量。一般情况下,敞口补水箱体积不需很大,但必须是直通大气的。另一个水箱则是采暖系统的膨胀水箱,主要起对采暖系统补水、容纳膨胀及给采暖系统定压等作用。采暖系统使用高位膨胀水箱,不是用来直接为锅炉补水的。因为采暖系统的水压是由水泵提供的,特别是当采暖面积较大,楼层较高时,水泵扬程较高,系统内水压也较高,高位膨胀水箱设置只有在系统最高处,才能与水泵扬程平衡,进而达到定压的目的。此时,若将系统水直接补充到锅炉内,将会造成锅炉承压运行,其压力值约为水泵输出压力值,至少是高位膨胀水箱到锅炉高度差对应的静压值。因此用高位膨胀水箱为锅炉定压、补水的做法是十分危险的。
  系统水回到敞口的锅炉补水箱时,一般用自动启闭阀来控制,其基本原理是,当水泵从锅炉中抽出热水时,输送到采暖系统,回路末端的启闭阀立即打开,系统回水进入锅炉敞口补水箱卸压后,再补充进锅炉,形成回路。当水泵关闭时,启闭阀关闭,使系统保持压力,回水停止流向敞口补水箱,保证系统不缺水,补水箱的水也不会大量溢出。
  为了保证运行安全,应在敞口补水箱上方的系统回水管上安装自动启闭阀,其主要作用是与水泵联锁,泵开阀开,泵停阀关。如无此阀,一旦停电或由其他原因造成水泵停泵,则因系统有一定的高度差,系统的水会继续返回,造成大量热损失,且直接危及锅炉操作人员的安全。将敞口补水箱与锅炉构成一体敞口运行,回水在水箱内通过自动启闭阀等装置断开也是可行的。
  安装自动启闭阀
  在换热器与炉体之间是否需要安装自动启闭阀,应注意区分不同情况。一般较大型的常压热水锅炉多用于大面积采暖。锅炉炉水经过换热器进行热交换后返回锅炉的敞口补水箱,构成供热系统,而由换热器及散热装置等构成承压的采暖系统。此时,供热系统的水泵多选择大流量低扬程的水泵,若不装自动启闭阀,则必须保证锅炉的敞口补水箱足够大,能够起到断开有压回水与锅炉的联系的作用,且能够容纳供热系统的回水不溢出补水箱。显然,此做法既不经济也不安全。通常情况下,仍应采用安装自动启闭阀,同时配小水箱的做法,既经济又安全。如果是2台以上的锅炉组成联合供热系统,则安装自动启闭阀,既能方便锅炉的单台控制,又能确保运行安全。
  综上所述,常压锅炉应根据其特点进行管路系统布置。从经常发生的事故的情况来看,系统设计安装不合理是造成锅炉爆炸的主要原因。我们必须牢记惨痛教训,保证常压锅炉使用安全。
  编辑 张 玲
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