锅炉烟管泄漏事故的原因分析及处理

李芳

（湖南省特种设备检验检测研究院常德分院，湖南 常德 415000）

1 事故概况

1．1 事故经过

接报告一台锅炉发生烟管泄漏事故的报告：该厂一台35t/h燃油燃气锅炉在正常运行过程中因发生烟管泄漏而产生极低水位自动停炉。据介绍，该锅炉曾经出现过保温层外大量渗水的现象，后烟箱外侧，以及右侧人孔处还有流水的痕迹。发生泄漏时其他设备运行正常。

1．2 锅炉基本情况

该锅炉由德国标准锅炉厂制造，锅炉型号为HD01 35000，设计压力1.65MPa，额定蒸发量35t/h。为全自动油气两用蒸汽锅炉，属于双炉胆、双燃烧器、上下三回程湿背式锅炉，尾部烟箱上部装有节能器。该锅炉正式投入使用，累计运行时间2754h。锅炉主体材质为P295GH，烟管规格为φ89×3mm，锅筒长度7056mm，外径4200mm，炉胆长度6196mm，内径1615mm。该锅炉原始技术资料齐全，是一种定型产品，并进行了进出口锅炉产品的安全性能监督检验，结论为合格产品。

2 事故检验

2．1 破口烟管宏观检查

通过对泄漏烟管的宏观观察发现，烟管严重腐蚀减薄的管段位于第三回程最下部，高于后烟箱底部约10mm的两根烟管，且是烟管底部腐蚀严重，上部腐蚀程度较小。破口位置位于右侧烟管距后管板约30mm内，破口处金属壁向管内侧变形，且内表面均呈现明显的溃疡状，有很严重的腐蚀现象，在破口部位附近有大量的垢渣堆积，如图1。相对应左侧烟管没有破口，但内表面现象与右侧一样，也存在严重的腐蚀痕迹。

图1 右侧底部烟管

图2 后烟箱锈垢照片

2．2 烟管测厚情况（图3、4）

根据测厚情况可知，烟管底部靠近后管板管段有明显的减薄，且管子底部减薄严重，远离破口朝前管板方向呈增厚趋势。另右侧烟管破口周围只有1.0mm，显然破口处壁厚会更小，此厚度难以满足管外侧水压力时即会短时间破裂。另对与其相邻及其它烟管进行检查，未发现异常情况。

2．3 烟管内壁检查

烟管内壁检查发现，第三回程最底部的两根破坏烟管减薄部位的表面均呈现明显的溃疡状，底部有较多水垢且有明显流水痕迹，而其他未破坏烟管内壁，经检查没有腐蚀现象，也无明显垢样存在。

2．4 后烟箱检查

对锅炉尾部烟箱检查发现，烟箱底部为一块整钢板，周围用耐火材料砌筑而成，顶部则为通往节能器的出口，排水管口处于后烟箱的正中部，排水管伸出烟箱底部钢板15mm，与烟箱底板直接用角焊缝连接，烟箱底部排水管的水平高度高于第三回程最低的两根烟管，即已经严重腐蚀且有流水痕迹的两根烟管。现场后烟箱还存在积水，不能完全从排水管排出，从观察其积水线痕迹判断，平常的其积水深度应在30mm左右，对积水进行PH值测试约为4.0。检查排水管发现，排水管阀门设置在距离地面二米多高的部位，排水管在烟箱底部转了几个弯，已被从节能器上掉下来的一些附着物堵塞。烟箱内壁、管板外壁、以及节能器底面有大量的锈垢存在，如图2。

图3 右侧烟管测厚示意图

图4 左侧烟管测厚示意图

2．5 垢样成分分析

取了烟管内以及后烟箱内的垢样进行化学分析，垢样主要由铁的氧化物和铁的亚硫酸盐以及其硫酸盐组成，这些产物是典型的烟气腐蚀的产物。

3 原因分析

3．1 天然气成分及燃烧原理

根据来源不同，天然气主要有气井气、油田伴生气、矿井气。

该锅炉使用的是气井气，主要成分为：CH4（98.0%）、C3H8（0.3%）、C4H10（0.3%）、CnHm（0.4%）、N2（1.0%），其燃烧反应方程式为：CnHm+O2→CO2+H2O，烟气中将含有大量水蒸气。而烟气中水的露点为烟气中水蒸汽分压力对应的饱和温度，查水蒸气性质表可知约为60～70℃，而节能器中水的温度远低于水蒸气的露点，容易造成大量的冷凝水。

3．2 烟气腐蚀机理分析

一般认为，对于锅炉尾部烟气的腐蚀属于露点腐蚀。燃料中通常含有一定量的硫，由于燃烧生成SO2气体和少量SO3气体，这样气体与烟气中的水分结合生成硫酸蒸汽。使烟气中硫酸蒸汽结露的温度称为烟气的酸露点（即烟气露点），在处于露点以下的金属表面凝结并腐蚀金属，转变过 程 如 下 ∶S+O2→ SO2,SO2+O2→ SO3,SO2+H2O→ H2SO3，SO3+H2O → H2SO4。

3．3 烟管腐蚀破坏产生原因分析

由锅炉烟管及尾部烟箱内垢样的分析我们可以推断，燃料燃烧产生了大量的SO2气体，而在烟气中水蒸气的露点远高于节能器中水的温度时，随水蒸气一起冷凝形成中强酸，对锅炉形成严重腐蚀，这说明天然气的含硫量很高。由此，锅炉尾部烟箱内形成高浓度的酸性冷凝水，这样就对锅炉烟管的快速腐蚀创造了先决条件。

根据泄漏烟管只有第三回程对称分布最低位置的两根被严重腐蚀，而其他烟管没有发现明显的腐蚀，由此可知烟管泄漏与其所处位置有关。再由后烟箱的检查，烟箱底部排水管的水平高度高于第三回程最低的两根烟管，且排水管弯管设置多，排水阀门不方便操作，这样使得在锅炉运行的过程中形成的冷凝水无法顺利排出，从而倒流入烟管内并造成了腐蚀，这是此次烟管泄漏的直接原因。

使用单位发现锅炉大量冷凝水泄漏，出现异常状况后，没有引起足够的重视，在情况不明的情况下仍然强行运行，这也是该锅炉事故的原因之一。

4 处理措施

依据以上对该事故原因调查和分析，为防止事故再次发生，除了按国家的法律法规标准规定的要求更换底部两根烟管之外，还制定以下处理措施。

（1）对烟箱底部加以改进，将平底改为漏斗状，排水管处于漏斗的最低处，对节能器的底部也采取相同的方法，以确保烟箱内和节能器的冷凝水能彻底自由排出。

（2）对排水管的转弯位置，由原来的弯头改为三通，以便在排水管发生堵塞时能及时进行疏通，确保排水管的畅通；并将排水阀门设置于地面高度约1m的位置，从而方便司炉工进行排水操作。

（3）加强对天然气的脱硫脱水处理，减少燃料中的硫分，抑制二氧化硫及三氧化硫的产生，从根本上解决硫酸露点腐蚀问题。

通过采取了上述措施进行改造以后，后烟箱再没有发现有冷凝水的渗漏现象；对该锅炉重新进行了检查，也没有发现有异常情况。

5 结语

通过对此事故的调查和分析，原本这是不应该发生的事故，从这件事上就可以看出，无论是安装还是检验和使用上都或多或少地轻视了排水管的作用，也就忽视监督，从而造成不良后果。通过此案例，要得到以下警训：

细节决定成败 。特种设备安全管理工作是一项极其严谨而科学的，容不得半点虚伪和疏忽，任何环节，各部门都肩负各自的安全责任，任何过错都可能给人民的生命财产造成损失甚至灾难，我们要时刻绷紧安全这根弦，让安全的警钟在耳边长鸣，为特种设备安全高效运行作出应有的贡献。