浴室鍋爐爆炸事故案例
2003年12月3日下午15時38分,某市一公共浴室鍋爐發生爆炸,將一、二層之間樓板洞穿,造成相臨女浴室隔墻、天花板坍塌,致使7人死亡,7人受傷。該浴室位于20世紀50年代建造的工人住宅區,是利用廢棄的廠房改造建成。事故鍋爐原為某爐具制造有限公司2001年生產的常壓鍋爐產品,型號為CLSG0.07-100/20-A2。2003年9月起被業主私自移裝至事故地點,加裝了壓力表,更換了溫度計,長期承壓使用,直到事故發生。
此鍋爐爆炸的主要技術原因是:原常壓鍋爐通氣管被人為堵塞,形成密閉系統,同時鍋爐未安裝安全閥等安全裝置,沒有超壓排放通道;爐殼等部件采用的是Q235鋼板,且厚度較薄,其中爐殼厚度僅為4mm,不能承受較高的溫度和壓力;爐膽、爐殼焊縫及檢查門、爐門等裝置與爐膽、爐殼的連接焊縫均為單面焊接,不能承受鍋爐內壓;事故發生時沒有人員在蒸汽浴,蒸汽消毒柜也未工作,蒸汽出口管道閥門關閉,導致爐水急劇升溫,壓力升高,引起爆炸。
常壓鍋爐的特點
常壓鍋爐通常用于浴池、社區等人員密集場所,一旦發生意外,極易造成群死群傷的惡性事故。我們在事故調查中發現,一些單位在設計、安裝、使用常壓鍋爐時存在諸多問題,如鍋爐本體未設直通大氣的透氣管,在鍋爐透氣管上安裝截止閥,用高位膨脹水箱為鍋爐定壓、補水,未按常壓鍋爐特點布置管路系統等。由此形成事故隱患,甚至直接導致鍋爐爆炸。
所謂常壓鍋爐是指鍋爐本體開孔與大氣相通,在任何工況下,水位線處壓力表值為零的鍋爐(見JB/T7985-2002《小型鍋爐和常壓熱水鍋爐技術條件》規定)。常壓鍋爐的工作介質(通常為水)的加熱溫度不允許超過其汽化溫度,常壓熱水鍋爐的出水溫度,要求不超過90℃。
常壓鍋爐的設計制造是以常壓參數為依據的,因此不能承壓運行。從鍋爐中抽出的水量與補進的水量達到平衡,是必要也是必須的。但應注意區別流量與水壓的基本概念,簡單地說,流量是指在單位時間內通過規定截面的水的體積量,水壓則是水作用在單位面積上的力,二者不能混淆。鍋爐內的壓力是以大氣壓力為參照物的,常壓是指在1個大氣壓力下,壓力表示數為零。
常壓熱水鍋爐用于采暖時,供暖系統一般采用2種方式。第1種是將爐水由水泵抽出后直接進入散熱面,做功冷卻后返回鍋爐敞口補水箱,形成循環(見圖1)。第2種是將爐水抽出后,經過換熱器,換熱后返回鍋爐敞口補水箱,形成循環,換熱器中的水經過吸熱并加壓后,進入散熱面,做功冷卻后返回換熱器(見圖2)。
安全操作常壓鍋爐要點
常壓鍋爐的特點決定其不可承壓運行。必須在鍋爐本體上設置透氣管以保證在任何工況下,鍋爐水位線處壓力值為零。同時,禁止在透氣管上安裝截止閥,以防止因閥門關閉造成的鍋爐承壓運行。
常壓熱水鍋爐采暖系統有2個水箱:一是敞口補水箱,主要使采暖系統與鍋爐分離,起到常壓供水作用。除鍋爐本體外,補水箱也應直通大氣且位置應與鍋爐本體基本持平,以保證補給水表壓力為零。從鍋爐抽走的水量等于敞口補水箱補給鍋爐的水量,也基本等于從系統返回到敞口補水箱的回水量。一般情況下,敞口補水箱體積不需很大,但必須是直通大氣的。另一個水箱則是采暖系統的膨脹水箱,主要起對采暖系統補水、容納膨脹及給采暖系統定壓等作用。采暖系統使用高位膨脹水箱,不是用來直接為鍋爐補水的。因為采暖系統的水壓是由水泵提供的,特別是當采暖面積較大,樓層較高時,水泵揚程較高,系統內水壓也較高,高位膨脹水箱設置只有在系統最高處,才能與水泵揚程平衡,進而達到定壓的目的。此時,若將系統水直接補充到鍋爐內,將會造成鍋爐承壓運行,其壓力值約為水泵輸出壓力值,至少是高位膨脹水箱到鍋爐高度差對應的靜壓值。因此用高位膨脹水箱為鍋爐定壓、補水的做法是十分危險的。
系統水回到敞口的鍋爐補水箱時,一般用自動啟閉閥來控制,其基本原理是,當水泵從鍋爐中抽出熱水時,輸送到采暖系統,回路末端的啟閉閥立即打開,系統回水進入鍋爐敞口補水箱卸壓后,再補充進鍋爐,形成回路。當水泵關閉時,啟閉閥關閉,使系統保持壓力,回水停止流向敞口補水箱,保證系統不缺水,補水箱的水也不會大量溢出。
為了保證運行安全,應在敞口補水箱上方的系統回水管上安裝自動啟閉閥,其主要作用是與水泵聯鎖,泵開閥開,泵停閥關。如無此閥,一旦停電或由其他原因造成水泵停泵,則因系統有一定的高度差,系統的水會繼續返回,造成大量熱損失,且直接危及鍋爐操作人員的安全。將敞口補水箱與鍋爐構成一體敞口運行,回水在水箱內通過自動啟閉閥等裝置斷開也是可行的。
安裝自動啟閉閥
在換熱器與爐體之間是否需要安裝自動啟閉閥,應注意區分不同情況。一般較大型的常壓熱水鍋爐多用于大面積采暖。鍋爐爐水經過換熱器進行熱交換后返回鍋爐的敞口補水箱,構成供熱系統,而由換熱器及散熱裝置等構成承壓的采暖系統。此時,供熱系統的水泵多選擇大流量低揚程的水泵,若不裝自動啟閉閥,則必須保證鍋爐的敞口補水箱足夠大,能夠起到斷開有壓回水與鍋爐的聯系的作用,且能夠容納供熱系統的回水不溢出補水箱。顯然,此做法既不經濟也不安全。通常情況下,仍應采用安裝自動啟閉閥,同時配小水箱的做法,既經濟又安全。如果是2臺以上的鍋爐組成聯合供熱系統,則安裝自動啟閉閥,既能方便鍋爐的單臺控制,又能確保運行安全。
綜上所述,常壓鍋爐應根據其特點進行管路系統布置。從經常發生的事故的情況來看,系統設計安裝不合理是造成鍋爐爆炸的主要原因。我們必須牢記慘痛教訓,保證常壓鍋爐使用安全。
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