废热锅炉产生裂纹的事故分析与安全管理.pdfVIP

第6期 废热锅炉产生裂纹的事故分析与安全管理 39 废热锅炉产生裂纹的事故分析与安全管理 黄 莹 李建明 陈 志 蒯念生 (四川大学化学工程学院，成都，610065) 摘 要 废热锅炉是化工生产中一种重要的高温高压设备，其安全管理存在一些难度。钊对‘某厂废热 锅炉发生裂纹事故，通过有限元分析法对裂纹附近进行事故分析，发现该事故原因属于设计缺陷。 根据事故分析得出几点设计方面和 日常管理方面的要求和建议。为防止此类事故再次发生，应在 废热锅炉设计 中着重考虑选材、保温以及应力方面的问题，还需在 日常管理中注意温控，做好对保 温材料的维护和检查，定期检修和维修，发现问题及时处理，防患于未然。 关键词：废热锅炉 裂纹事故 有限元分析法 事故分析 安全管理 铝空心球。 l 引言 废热锅炉与普通动力锅炉一样 ，都是生产动力 蒸汽的一种高温高压设备，所不同的是热源不同。 它不是采用重油、天然气、煤等燃料，而是利用化工 生产工艺气中的废热。因此，它既是一种能量回收 装置，也是一种化工介质工艺设备[¨。 我国对废热锅炉这种压力容器的安全管理有一 套 比较完善的安全监察体系，现 已形成 国家级、省 级 、地市级检验所及其和行业所组成的检验队伍_l2]。 但是废热锅炉的安全管理上还存在一些难点，如设 图 1 废热锅炉结构简图f单位 ：nlm) 计过程中过多考虑经济因素导致设计强度不够 、在 设备在役期间运行时间长、检验和检修时停时不足 、 容器疲劳程度高且使用环境复杂等，均给压力容器 的安全管理带来 了一定难度。 2 事故回顾和分析 2．1 事故回顾 废热锅炉作为一种承压的特种设备，对其安全 状况进行专门的检测和检验，以及进行安全管理研 究，在世界各国已形成共识。2007年，某厂废热锅 炉(结构简图如图1)发生裂纹泄漏事故。经检测， 发现在壳体 2520和 15CrMoR材料焊接连接处产 图2 穿透裂纹照片 生裂纹(见图2)。该废热锅炉的设计温度为 78O℃， 外保温层材料为硅酸铝纤维，内保温层材料为氧化 40 四川化工 第 ll卷 2008年第6期 2．2 事故分析 为探究废热锅炉泄漏事故的原因，文中利用有 限元分析法对事故部位进行应力分析。建立二维有 限元模型，进行热分析，求得模型的温度分布云图， 如图3所示 。然后把求得的模型温度场作为载荷施 加到结构分析中，并施加压力载荷，求得模型的应力 云图，如图4、5所示。 如图3可知，温度最大值在内保温层壁面，其值 为778．5℃，最小值在外保温层上部为49．1℃，温度 沿径向方向逐渐递减，在外保温层的温度变化梯度 要明显大的多，这是因为外保温材料导热系数较小， 图4 锥筒部分当量应力云 图 传热阻力大；由于 15CrMoR和 2520两种材料的导 热性能相差不大，沿筒体上的温度分布较为一致；由 于在下方没有内保温层的作用，热量直接传递到简 体上，造成温度升高。 图 5 应力云图的局部放大图 为进一步分析 2520和 15CrMoR连接处附近 。 瓢 鞴 。i 端 ： 《3 ¨ Ⅲ § 的应力和温度的变化，文中取图6所示路径，得到连 图 3 锥筒部分温度分布云图 接处附近局部的当量应力和温度的曲线图，如图7、 图8所示。 图4是根据