鍋爐及壓力容器安全管理
1.鍋爐與壓力容器
鍋爐壓力容器是廣泛用于工業(yè)生產、公用事業(yè)和人民生活的承壓設備,包括:鍋爐、壓力容器、有機載熱體爐和壓力管道。我國政府將鍋爐、壓力容器、有機載熱體爐和壓力管道等定為特種設備,即在安全上有特殊要求的設備。為了確保特種設備的使用安全,國家對其設計、制造、安裝和使用等各環(huán)節(jié),實行國家勞動安全監(jiān)察。
(1)鍋爐及有機載熱體爐
鍋爐和有機載熱體爐都是一種能量轉換設備,其功能是用燃料燃燒(或其他方式)釋放的熱能加熱給水或有機載熱體,以獲得規(guī)定參數和品質的蒸汽、熱水或熱油等。鍋爐的分類方法較多,按用途可分為工業(yè)鍋爐、電站鍋爐、船舶鍋爐、機車鍋爐等;按出口工質壓力的大小可分為低壓鍋爐、中壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐、亞臨界壓力鍋爐和超臨界壓力鍋爐。
(2)壓力容器
廣義上的壓力容器就是承受壓力的密閉容器,因此廣義上的壓力容器包括壓力鍋、各類儲罐、壓縮機、航天器、核反應罐、鍋爐和有機載熱體爐等。但為了安全管理上的便利,往往對壓力容器的范圍加以界定。在《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》中規(guī)定,最高工作壓力大于或等于0.1MPa,容積大于或等于25L,且最高工作壓力與容積的乘積不小于20LMPa的容器為壓力容器。因此,狹義的壓力容器不僅不包括壓力很小、容積很小的容器,也不包括鍋爐、有機載熱體爐、核工業(yè)的一些特殊容器和軍事上的一些特殊容器。壓力容器的分類方法也很多,按設計壓力的大小分為常壓容器、低壓容器、中壓容器、高壓容器和超高壓容器;根據安全監(jiān)察的需要分為第一類壓力容器、第二類壓力容器和第三類壓力容器。
(3)壓力管道
壓力管道是在生產、生活中使用,用于輸送介質,可能引起燃燒、爆炸或中毒等危險性較大的管道。壓力管道的分類方法也較多,按設計壓力的大小分為真空管道、低壓管道、’中壓管道和高壓管道,從安全監(jiān)察的需要分為工業(yè)管道、公用管道和長輸管道。
2.鍋爐壓力容器的主要危害
鍋爐壓力容器的危害可簡單地歸納為:鍋爐壓力容器內具有一定溫度的帶壓工質、承壓元件的失效、安全保護裝置失效等三類(種)。由于安全防護裝置失效或(和)承壓元件的失效,使鍋爐壓力容器內的工質失控,從而導致事故的發(fā)生。
常見的鍋爐壓力容器失效有泄漏和破裂爆炸。所謂泄漏是指工質從承壓元件內向外漏出或其他物質由外部進入承壓元件內部的現象。如果漏出的物質是易燃、易爆、有毒物質,不僅可以造成熱(冷)傷害,還可能引發(fā)火災、爆炸、中毒、腐蝕或環(huán)境污染。所謂破裂爆炸是承壓元件出現裂縫、開裂或破碎現象。承壓元件最常見的破裂形式有韌性破裂、脆性破裂、疲勞破裂、腐蝕破裂和蠕變破裂等。
鍋爐壓力容器的安全防護裝置有兩種,―種是保障人員和設備安全的附屬裝置,另一種是能發(fā)出報警信號并制止人誤操作的安全附件連鎖保護裝置。如泄壓裝置、計量裝置、控溫裝置、連鎖保護裝置等。
3.鍋爐與壓力容器運行安全
鍋爐、壓力容器、有機載熱體爐和壓力管道經安裝驗收合格后才能投入使用。在投入使用前,可以通過質量檢測、安裝驗收找出并盡量消除鍋爐壓力容器本身的不安全狀態(tài);在投入運行后,不僅要控制鍋爐壓力容器本身的不安全狀態(tài),還要控制運行操作和使用管理不當等人的不安全行為。
(1)鍋爐運行安全
1)鍋爐點火啟動階段的安全
在全部準備工作完成后,鍋爐才可以進點火、啟動。在點火啟動階段應注意以下幾個方面的問題:
防止爐膛爆炸。由于鍋爐內部有大量受熱面,煙道的截面積和走向變化較大,因此自然通風不暢,容易造成一些可燃氣體殘留在煙道內,如果不加以排除,一旦遇明火,可能發(fā)生爆炸。因此,在點火前對爐膛和煙道進行吹掃通風。正常的點火操作順序是:先點燃火源,再送燃料。點火操作人員應當離檢查門、看火門遠一些。
控制升壓速度。為了不使承壓元件產生過大的熱應力,應適當控制升溫速度。一般以工質升溫速度不超過55℃/小時為宜。
嚴密監(jiān)視指標儀表。在啟動階段一定要嚴密監(jiān)視各種監(jiān)測儀表,如膨脹指示器、壓力表、溫度表和水位計等,防止發(fā)生卡住、堵塞、不靈等現象。
做好“按壓”操作。所謂“按壓”操作,就是在點火升壓過程中,要按一定壓力進行有關操作,按順序分步驟將壓力升至工作壓力。
注意對輔助受熱面的冷卻。因升壓期間尚未對外供氣,為保護輔助受熱面,在啟動期間應采取冷卻措施,如開啟過熱器疏水閥或排空閥等。
對于熱水鍋爐,應當首先開循環(huán)水泵,使鍋爐及外部系統(tǒng)中的水在流動中隨點火逐步升溫。
2)正常運行期間的安全
當負荷較穩(wěn)定,即鍋爐出力與外界需要基本平衡時,主要是保持壓力、水位及溫度的穩(wěn)定,按“巡視制度”進行巡視檢查。
當外界負荷與鍋爐出力不適合時,將破壞鍋爐原來的穩(wěn)定狀態(tài),就要采取相應的調節(jié)措施,使之達到新的穩(wěn)定狀態(tài)。當負荷突然變化時,特別容易產生“假水位”,應當注意判斷,否則容易引起誤操作,導致事故的發(fā)生。如果鍋爐處在較高的負荷下運行,其水位應控制在略低于正常水位的狀態(tài),目的是防止鍛爐負荷降低時,造成高水位或滿水。反之,當鍋爐處于較低負荷時,鍋爐水位應控制在略高于正常水位。燃燒調節(jié)的關鍵是嚴格按燃料、鼓風和引風的規(guī)定程序操作。
3)停爐
根據情況不同,停爐可分為暫時(或壓火)停爐、正常停爐、緊急停爐等三種。
暫時停爐時,應進行排污、上水、關閉主要汽閥等操作。
正常停爐操作的程序一般是停止燃燒―關閉主汽閥―關閉所有爐門,使鍋爐緩慢冷卻。應注意的是不要使冷卻速度過快,如果過快就會產生過大的熱應力,可能導致事故的發(fā)生;再就是要注意水位的變化,以及省煤器、過熱器的保護。
在出現了危及鍋護安全的情況、不停爐就可能導致事故的發(fā)生,因此必須立即停爐,也就是緊急停爐。緊急停爐時,一定要嚴防誤操作,以免事故擴大。一般要快速?;穑坏孟蚧饘訚菜?;放汽降壓、降低熱水溫度。如果是缺水,嚴禁上水;盡快冷卻,可用通風和上水放水來實現。
(2)壓力容器的安全運行
壓力容器的運行分為投運、正常運行和停運等三個階段。其中投運和停運是最容易發(fā)生事故的兩個階段,而正常運行主要是控制工藝參數。
1)投運安全
壓力容器正常投運前,必須完成一切準備工作,特別是對易燃介質的吹掃、置換,與外界由工藝流程聯系的系統(tǒng)處理等。通常在壓力容器投運前都要制定開車方案,嚴格按方案啟動。
投運時特別注意緩慢加載。因為壓力容器有的壓力很高,有的溫度很低,還有的承壓元件為多層結構,如果升溫、升壓或降溫速度過快,就會產生過大的溫差應力、峰值應力以及襯里鼓包等,釀成事故。
2)操作安全
正常運行期間,必須嚴格按工藝操作,嚴格控制各種工藝參數,如溫度、壓力、液位、介質腐蝕和投料等。
溫度控制:壓力容器的強度是按一定溫度設計的,如果運行中壁溫超過了設計溫度,不僅會使強度下降,而且有些材料還會發(fā)生性變,這是非常危險的,所以一定要嚴格控制壁溫。
壓力控制:對于壓力容器,在運行中要嚴格控制其操作壓力,決不允許超過銘牌上標明的最高工作壓力。
液位控制:充裝容器是用充裝系數來控制液位的,如果充裝過量,當外界條件發(fā)生變化時,易造成破壞事故。反應容器是用液位來控制反應速度的,不同的反應速度往往產生不同的介質壓力。
介質腐蝕性控制:如果壓力容器內盛裝的是有腐蝕性的物質,一定要嚴密監(jiān)視介質成分和腐蝕情況。
投料控制:主要指對投料量、投料速度和投料順序的控制,一旦發(fā)生差錯,就可能導致發(fā)生事故。
在正常運行期間,必須加強定點定線的巡查,嚴密監(jiān)視各種儀表和安全附件,觀察受壓元件的安全狀態(tài)等。
3)停運安全
正常停運:需要注意的是應有停車方案,控制降壓、降溫(或升溫)速度,安全準確地清除物料,以及有毒、易燃介質排出后的安全等。
緊急停運:是有危及安全的異常情況發(fā)生時,為保證安全而采取的應急運行。緊急停運時,一定要盡快降低壓力,嚴格按操作程序操作。
(3)壓力管道安全運行
統(tǒng)計數據標明,由于操作不當或錯誤操作導致的事故,約占全部管道事故的15―20%,所以壓力管道的安全運行也是不可忽視的。
無論是長輸管道、公用管道,還是企業(yè)內的工業(yè)管道,投入運行都需要主管部門和建設單位驗收合格。壓力管道的操作人員,需要經過培訓考核后,才能上崗。
同壓力容器一樣,操作人員在運行期間,必須嚴密監(jiān)視管道的壓力和介質溫度的變化。如果有介質組分的監(jiān)測系統(tǒng),應嚴密監(jiān)視。
對于液化氣管道和氣體管道,操作人員應當熟悉其壓力與沸點的關系,要注意環(huán)境溫度及介質溫度的變化,以避免造成壓力隨溫度變化的錯誤判斷或因溫度升高而導致管道的損壞。
對于室外管道,操作人員應按規(guī)定進行必要的巡視,以避免因外部原因造成管道損壞。
管道上的安全附件,要靈活、可靠,進行定期的靈活性檢驗。
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