一起常压热水锅炉爆炸事故

　　周旦乐周俊
　　2013年1月19日15时30分左右，某锅炉制造厂内一台用来加热清洗水槽的常压热水锅炉发生爆炸，此次爆炸造成设备损毁及厂内经济损失。发生事故的常压热水锅炉为立式锅壳式锅炉，根据现场找到的铭牌，锅炉型号为CWNS109560Y（Q），额定压力为0MPa，容水量600L，制造日期为2012年3月，无产品编号。
　　在开展事故调查时，制造厂提供了产品质量证明书一份、使用说明书一份、图纸一张、制造用板材质量证明书两份。根据产品质量证明书，锅炉型号为CWNS9060Y（Q），产品编号为052，出厂日期为2012年3月21日，额定热功率为0。55MW，额定出水温度为90，额定进水温度为20，受热面积为6。5m2。根据图纸及材料质量证明书（锅炉各接管及功能见图1），锅筒材料为Q235B，壁厚为2。75mm。询问制造厂负责人得知，锅炉焊接完成后，在筒体上开口进行整体热镀锌。
　　根据实物，依据JBT79852002《小型锅炉与常压热水锅炉技术条件》，锅炉的型号代号应为CLHS。而铭牌与资料中锅炉的型号代号全为CWNS，不正确；铭牌上热功率为10万kcalh，而资料上为0。55MW（约47万kcalh），不一致；资料中锅炉额定出水温度、进水温度跟锅炉型号也不符合。此外，锅炉出厂时，未按规定提供管路系统图，使用说明书中所叙述的锅炉为带横水管的锅炉，与实物不一致。
　　根据笔录及询问，锅炉于2012年5月由该锅炉制造厂进行安装。安装时，锅炉左右两侧设计的出水口被封堵，出水从设计的排气口直接接出，根据制造厂提供照片，出水管上无阀门。1水槽用于轮毂清洗，水槽与锅炉进水口之间的管路上装有循环泵，燃烧根据1水槽的温度进行自动控制，锅炉顶部装有直读式温度表（最大刻度120）。根据现场残存物件及询问，锅炉使用利雅路FS10（10万kcalh）燃烧器。按照设计，锅炉正常运行时，为非满水位运行，水位表中应能看到水位，而根据安装系统，锅炉实际使用中，应为满水位运行状态。
　　根据监控视频和笔录，2013年1月14日，由于用热要求的变化，使用单位对锅炉出水管路进行了改装，增加一条出水管路用于2水槽的加热，并且在两条管路上均加装了阀门，控制系统等未有改动，图2所示为改装后的锅炉系统，其中右侧为安装完成的锅炉系统，左侧红色标注为系统改装部分。2水槽也用于清洗轮毂。
　　事故现场调查
　　事故调查时，事故现场已部分清理，部分部件已遭移动。事故现场发现，爆炸后锅炉本体分成三个部件。
　　部件A（图3）为锅炉筒体，飞离原位置18m左右。筒体变形很大，失去原有几何形状，水侧轻微结垢。
　　部件B（图4）由底座、炉胆、烟管和集烟室等组成，落在筒体旁边位置，整体变形不大，表面有轻微水垢。从部件B上可以看到，部分烟管与集烟室间出现较大间隙，清洗口与锅筒连接的角焊缝、锅筒与底板连接角焊缝、冲天管与封头的角焊缝几乎全部被撕裂，冲天管与集烟室连接角焊缝、冲天管拼接焊缝上出现裂纹，冲天管与封头焊接处局部被撕裂。
　　部件C（图5）为封头，掉落于锅炉原位置右侧2m左右的坑中，封头已对折，靠近烟囱处局部被撕裂。
　　对部件A、B、C进行分析可以知道，整个锅炉本体有4个断口（图6）：断口1为环向断口，大部分落在筒体与底座的角焊缝上，经炉门圈角焊缝；断口2沿筒体下部筒节纵缝，经筒体上下筒节间环缝后，沿与环缝成45角的方向撕裂至清洗孔角焊缝，再撕裂至筒体与平封头的角焊缝；断口3沿封头与冲天管的角焊缝开裂；断口4全部位于封头与筒体的角焊缝上。四个断口大部分位于角焊缝上，且呈45切断的外形，无金属光泽，呈暗灰色，具有韧性断裂的特征。
　　现场对锅炉本体残存物进行了测厚，测厚表面均为原始表面，测厚结果包含镀锌层厚度，所有测厚点距离断口10mm以上。通过测厚和宏观检查发现，锅炉本体事故残存物在距断口10mm以外的区域内，均未发现有明显减薄或局部鼓包，炉胆、烟管及集烟室上也没有缺水的痕迹。
　　事故原因分析
　　根据事故调查情况，从锅炉设计制造、锅炉安装及锅炉使用三个环节来分析事故的原因。
　　锅炉设计制造
　　根据制造厂提供的图纸及资料，依据《小型锅炉与常压热水锅炉技术条件》，对部分涉及安全的项目进行核查。经过计算，大气连通管所需当量通径符合要求。
　　依据《小型锅炉与常压热水锅炉技术条件》的要求，常压热水锅炉的锅筒（壳）或炉胆的取用壁厚不应小于3mm。而事故锅炉设计中，锅筒取用壁厚为2。75mm，根据制造厂提供的材料质量证明书，制造时也是用2。75mm的Q235B板制造。
　　根据企业提供的产品质量证明书，锅炉制造完成后只做了60min的盛水试验，而未按照《小型锅炉与常压热水锅炉技术条件》的规定，做0。2MPa压力的水压试验，不能保证锅炉的制造质量。
　　制造完成后，制造厂未在锅炉上按《小型锅炉与常压热水锅炉技术条件》的规定喷常压热水锅炉不得承压使用和出口热水温度不超过90的字样，根据制造厂提供的锅炉安装后的照片，锅炉上有不得承压使用的警示，但未警示用户关注水温。使用说明书中，也未要求用户严格控制出水温度。
　　由上可见，锅炉设计制造中存在缺陷，具体有：图纸、资料不规范；材料取用厚度不符合规范要求；未按规定做水压试验；标识不准确、齐全。
　　锅炉安装
　　锅炉安装不规范，排气口改成出水口，违反JBT79852002中11。1条规定。使在实际运行中带压运行，压力至少等于出水口至放水口管道的沿程阻力造成的压力降。因放空管细长，如两个放水阀门都关闭，锅炉一旦产生蒸汽，压力将快速升高。
　　燃烧自控系统设置不合理，燃烧器应该根据出水温度自动启停，而该系统温度信号来自1水槽，由于水槽内温度与锅炉出水温度有温差，不能使锅炉出水口水温严格控制在90以下。此外，测温用的热电偶安装未使用专门的补偿导线，实际温度测量得到的温度环境温度，按照事故当天气温，实际温度应该比温控上显示的温度要高，温差无法忽略，这增大了锅炉运行产生蒸汽的可能性。
　　由上可见，锅炉安装不规范，主要是：未按规定设置排气口；燃烧自控系统设置不合理。
　　锅炉使用
　　锅炉使用无操作规程，操作人员缺乏安全操作知识，根据笔录，锅炉操作时有用蒸汽加热的情况（即承压使用的情况），顶部温度表在改造锅炉出水管路后，曾显示满量程120，也未引起操作工的足够注意。2013年1月14日，使用单位对锅炉出水管道进行了改装，增加了一个用热支路，每个支路上加装了阀门，对温度控制系统未进行改造。通过监控可以看到，爆炸事故发生前，1水槽放水阀门是几乎处于全关状态，通过询问，水泵处于停运状态，由于1水槽温度一直下降，在温控系统作用下，燃烧器一直处于工作状态。若2水槽放水阀门全开，虽然锅炉处于带压运行状态，但压力较小，整个系统为常压系统，不易导致爆炸事故，因此可以判断，2水槽放水管阀门在事故前使用中有人操作，锅炉操作工在笔录中也提到，当水槽温度较高的时候，清洗轮毂的人员会调整放水阀门开度。当2水槽放水管阀门关小或者关闭，锅炉内部产生蒸汽，锅炉内压力将迅速升高，当压力超过锅炉可承受的压力时，锅炉薄弱点就产生开裂，导致爆炸事故发生。
　　由上可见，锅炉使用中存在问题，具体有：对管路进行改装，在锅炉出口管路上加装阀门；操作人员缺乏安全操作知识，操作阀门不当。
　　事故结论及建议
　　综合事故调查情况及分析结果，可以得知，此次事故的直接原因为本应敞口使用、不能承受压力的常压锅炉，由于设计、制造、安装和使用环节均存在缺陷，致使锅炉带压运行，直至超出了锅炉所能承受的压力，最终在薄弱点开裂爆炸。
　　所以，在相关单位制造、使用常压锅炉时，应在锅炉制造环节，严格控制材料，提高焊接质量。在锅炉安装环节，使用单位不要擅自对管路进行改装，在管路上加装阀门等，埋下事故隐患。在锅炉使用环节，加强操作人员培训，做到持证上岗。
　　编辑韩颖