——某垃圾焚燒發電廠鍋爐爆管事故案例分析

【事故回放】

2010年1月7日上午9時3 8分，某市一垃圾焚燒發電廠正在運行的1^#爐內水冷壁管突然發生破裂。爆管導致大量飽和汽水混合物從上下斷口噴出，飽和水瞬間汽化膨脹，充滿整個爐膛空間；部分汽水混合物通過后煙道排出，大部分汽水混合物向下通過排渣通道及檢修門排出。事發時，五名工人正在對鄰近相距三四十米的2^#爐進行維修，大量的高溫蒸汽外泄造成檢修平臺上3名檢修工人燙傷、1名雜工摔傷共計4人重傷，以及1^#爐O米層1名工人輕度燙傷。接到爆管事故報告后，廠方立即啟動事故應急處理預案，停止1^#爐的運行，并于9點45分左右把傷員送往醫院救治。事故造成的直接經濟損失達230萬元。

運行正常但爆管頻發

    該發電廠投入運行的是中國首個高溫、次高壓(450 ^OC，6.4兆帕)鍋爐垃圾焚燒發電項目，是該市第一座垃圾焚燒發電廠，市一級環境工程示范項目。設計日處理能力為1040噸，發電量為1.3億千瓦時。該廠從建設立項、制造、安裝、檢驗和申報使用等環節均按照有關規

定要求進行。

    事發時焚燒爐定期檢驗仍在有效期內。該廠共有11名持I類作業人員證的鍋爐工，證件均在有效期內，有相關管理制度和運行記錄。根據對1^#爐司爐工莊才華的調查筆錄和運行日志記錄，事發前鍋爐各項參數沒有出現異常，設備運行正常，事發后也按相關的操作規程進行緊急停爐。

    但該廠的這次爆管事故并非偶然。據調查，該廠2009年l^#爐曾發生過4次爆管現象，但以往爆管并未造成重大人員傷亡，廠方并沒有根據相關原因采取有效的預防措施。

【原因分析】

壁管腐蝕與管理缺失

經過事故技術鑒定專家對焚燒爐進行技術鑒定分析以及事故調查人員對廠方相關人員的調查，認為造成這宗事故的主要原因是焚燒爐運行工況復雜，廠方安全管理存在漏洞，最終導致悲劇發生。具體包括如下幾個方面：

1．水冷壁管腐蝕致裂

    根據管外壁腐蝕產物的成分和形貌，該焚燒爐前隔墻上水冷壁管在運行和起停期間遭受了嚴重的腐蝕，導致壁管承載能力不足，這是引發此次事故的直接原因。煙氣中存在HCl、CO和SO₃等腐蝕性介質，破壞了管外壁致密的氧化膜，降低管子的耐腐蝕性能；PbC1₂\ZnC1₂等低熔點氯化物，以及NaC1 、kc1、 FeC1₃等中低熔點氯化物與煙氣中的其它物質結合形成低熔點共晶混合物，在900℃左右煙氣溫度下熔化，附著在氧化膜已破壞的管外壁，不斷腐蝕管子的金屬基體；煙氣中水蒸汽濃度較高，使得Cl₂和氯化物對管外壁金屬基體腐蝕加快；此外，采用爐膛噴人尿素脫硝工藝也會造成還原性氣氛下H₂S對管子氧化膜及金屬基體腐蝕，尿素本身對金屬也有腐蝕作用。

根據宏觀檢查、壁厚測定、理化檢測、腐蝕產物成分分析、煙氣成分監測的結果進行綜合分析，前隔墻上水冷壁管外壁遭受了嚴重的腐蝕，導致壁厚減薄，承壓能力下降。2009年4月維修時未予更換的剩余十根管子壁厚減薄現象尤為嚴重，導致其中一根管子(前隔墻上水冷壁管左數第15根)在正常的運行條件下發生爆管(圖1)。

圖1落至爐排的斷管

由于高速噴出的汽水混合物的作用，斷裂口上方的管段受到沖擊，導致一段約3米長的管子在頂棚穿墻處折斷掉落，此時大量飽和汽水混合物從上下斷口噴出(圖2至圖4)，飽和水迅速汽化膨脹，充滿整個爐膛空間。部分汽水混合物通過后煙道排出，大部分汽水混合物向下通過排渣通道，并從排渣機及檢修門排出，造成現場檢修人員受傷。

  該焚燒爐的設計資料中沒有明確前隔墻上水冷壁管防腐監督要求，廠方對該部件腐蝕的嚴重程度和危害程度認識不足，監督防范措 施不夠完善，落實不夠到位。

2．管理制度存在漏洞

    廠方有相關運行制度、鍋爐運行事故處理預案及檢修方案等，根據相關人員的調查筆錄和2009年度的相關維修記錄情況，該公司在管理制度執行上存在一定的漏洞。

(1)針對爆管的原因分析和采取的安全防護措施不夠到位。2009年1^#焚燒爐共發生過4次爆管現象，廠方雖曾針對爆管原因召開內部會議討論，并請市有色金屬研究院作金屬分析，但未按事故處理“四不放過”的原則認真查找原因，采取有效的預防措施，只采取更換管子的方法進行處理，造成設備存在安全隱患。廠方在1^#焚燒爐處于運行狀態下，對2^#焚燒爐進行檢修而未采取有效的安全隔離防護措施，當l^#焚燒爐突發爆管時高溫汽水混合物向外沖出，對正在排渣車間檢修的人員造成傷害。由此可見，廠方對爆管方面可能產生的傷害缺乏足夠的安全意識和防范措施，這是造成此次事故的間接原因。

    (2)2009年四次更換管子維修中，維修施工單位未向質監部門辦理維修告知手續(施工單位另行處理)，未經有資質的檢測單位監督檢驗合格，廠方雖對爆管的原因進行排查，但在消除安全隱患方面不夠徹底，在四次更換承壓管子后未經監督檢驗，并將未經維修監檢的鍋爐投入使用，存在不安全因素。違反了《特種設備安全監察條例》的相關規定。

【防范對策】

善后處理與預防措施

    為了有效預防同類事故再次發生，做好善后處理，質監部門認為，廠方應及時對1^#、2^#鍋爐進行全面的安全評估，按法律法規相關程序維修合格后方可投人運營，并按有關規定做好事故善后賠償工作。

    在制度上，由于焚燒爐的工作特點，垃圾燃料成分復雜，廠方應對受熱面腐蝕嚴重部位建立健全定期的監督檢查制度，并由專人負責落實，做到對隱患早發現早處理，有效遏制爆管事故發生。另外，廠方應對焚燒爐易腐蝕受熱面管子采取有效防腐措施，焚燒爐運行和檢修時也應做好相應有效安全防護隔離等措施。廠方應在科研上加大投入，積極開展焚燒爐腐蝕機理和特點的研究，并結合所屬地區垃圾的特點，不斷改進工藝，加強管理，確保安全運行。