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【技术】供热系统的安全运行与事故预防

德州市热力公司培训 2019-06-26 20:38:44

随着供热事业的迅速发展,供热系统的安全事故也在许多城市频繁发生,成为危害较大的“公共安全事件”,不但严重影响了广大热用户的正常生活和生产,而且给供热企业造成了巨大的经济损失和社会影响。


因此,必须引起我们的充分重视,把供热系统的安全运行和事故预防放到各项工作的首位。


集中供热是一个大的系统工程,各个工作环节和各个组成部位都是相互关联的。因此,我们就必须在规划设计、施工建设、运行管理、维护检修和人员培训等各个环节上,在热源、热网、热力站和热用户的各个部位上,全面做好事故的预防工作。


这样,才会彻底杜绝各种“恶性事故”的发生,才可减少各种“局部事故”的影响,才能确保供热系统始终保持在安全、稳定、经济地状态下运行。

一、供热系统安全事故造成的危害

为了避免各种安全事故发生,首先我们必须清楚地认识到重大安全事故给我们带来的危害,这样才能引起我们充分地重视。各地发生过的事故造成的主要危害有:


1.在严寒期造成了大面积的停止供热,严重影响供热区域内人们的正常生活和工作。在高寒地区影响更为严重,可同时造成大面积的冻害;


2.在事故地点造成了供热人员和普通市民的人员伤害。同时会给热用户中的老、弱、病、残人员造成较大伤害;


3.对供热系统造成了严重破坏,缩短了供热系统的使用寿命,降低了供热系统的“安全等级”;


4.事故还造成了大量的能源浪费(热、水、电),同时增加了抢修费用和技改投资,增加了供热成本;


5.在那些事故较大、停热时间较长的城市,形成了影响较大的“公共安全事件”,严重干扰了社会的安定和正常活动。


归纳和总结各地发生过的安全事故,常见的大事故有以下几种,必须引起我们充份的重视, 认真地预防。

二、“热源”常见的安全事故的分析

1. 供热设备(热水锅炉或热网加热器)发生汽化

由于汽化产生强大的汽水冲击,造成热源和热网的管道、配件等严重破坏,大量失水。当供热系统没有备用热源时,造成了全系统的停止供热,往往抢修时间都超过一天以上,又进一步造成了热用户采暖系统的大面积冻害。


经认真分析,发生事故的原因有以下几种:


(1)突然停电后,采取了“误操作”


如果没有备用电源,就会导致总循环水泵停运,虽然也采取了停炉的各种必要措施,但热水锅炉仍会升温、升压。此时,运行人员因担心锅炉超压,而采取了“误操作”:打开排气阀降压,使锅炉压力下降。往往立刻下降到当时炉温所对应的“饱和压力”以下,马上造成锅炉汽化。


(2)“安全阀定压”偏低


如果供热设备的安全阀按系统实际的工作压力设定的泄压值时,往往低于供热设备能呈受的额定压力。当供热系统因停电而使压力升高到设定值时,安全阀就会自动开启,但此时的压力低于当前水温下的饱压力,就造成了供热设备汽化。


(3)自动控制系统失灵


当供热设备(热水锅炉或热网汽水加热器)入口阀门是电动阀门,而且由自动控制系统控制时,常会出现自动控制系统失灵的现象,造成入口阀门突然关闭,使供热设备汽化,产生严重的汽水冲击,这种事故曾在多地发生过。


2. 热源的主要设备发生故障,造成全系统停运

这种事故多数发生在没有备用的设备,而且多为设备检修或维护保养不当,或违反安全操做规程造成的。曾发生过的事故有:


(1)“主运锅炉”发生故障(如爆炸、爆管等),无备用锅炉或备用锅炉不能及时启运;


(2)“主运锅炉”的附属设备(鼓、引风机等)发生故障;


(3)上煤廊因粉尘浓度大等原因发生火灾;


(4)“主运除渣运输设备”发生故障无法运行;


3. 锅炉燃料短缺或燃料质量低下


这种情况多为资金短缺,计划不周或突然遇到严寒天气等原因造成,致使热源锅炉无法运行或供热量不足,全系统停运或低温运行。


4. 热源补水量不足


当供热系统因某处事故造成大量失水时,因热源和热网的补水系统能力不足,无法维持系统所需要的压强值,而造成了全系统停运。

三、“热网”常见的安全事故的分析

1. 主管网管道破裂,大量失水造成全系统停运

产生的原因有:


(1)热源发生汽化:热源发生汽化事故,造成汽水冲击,破坏了热源出口的主管网。


(2)热源与热网运行调节不同步:在供热末期室外气温升高时,如果热网中各热力站同时关小入口阀门,而热源总循环水泵却没能在调度人员指挥下进行同步调节,这时,热网的流量降低使总循环水泵自动处在“小流量、高扬程”的状态下工作,致使热网压力整体升高,当压力超过了热网能承受的最高压强时,就会造成某处管网的破裂,大量失水。


(3)管网腐蚀严重:当管网使用年限较长,而且历年的防腐工作不好,致使管网腐蚀严重,能承受的最高压力逐年降低,就会在正常的工作压力下发生管网破裂的事故。


(4)无正规设计:管网施工前没有经过正规的设计和强度验算,使管网在许多方面存在技术问题或管道质量问题。


(5)管道焊接质量不合格:管网施工时管道焊接质量差,焊接人员无证上岗,且对焊口没有进行100%探伤,管道焊缝存在严重质量问题,不合格的焊口会在运行中受到应力的做用而破坏。


(6)直埋管道施工质量不合格:直埋供热管道在填埋时施工质量差,没有按直理管道的各项规定施工,造成一些管道受砂土的约束力不足,产生变形,并被应力破坏。


2. 管网中的管件、补偿器或阀门损坏、破裂,大量失水,造成全系统停运


以上管网中的造成管道破坏的6种原因,同样会对管网中的管件、补偿器和阀门等造成破坏。另外,还有以下几个原因造成管件的安全事故:


(1)管件、补偿器或阀门存在严重的产品质量问题,或选用的耐压等级不够,运行时被管道的应力破坏;


(2)管网施工时管件、补偿器等的安装质量不合格,运行时被管道的应力破坏;


(3)检查井中的补偿器或阀门受到污水的腐蚀造成的破坏。

四、避免发生安全事故的预防措施

为了避免安全事故的发生,我们在城镇供热系统的生产运行中,除了要认真遵守国家已颁布的各项规程——如:《城镇供热系统安全运行技术规程》(cJJ/T88-2000)、《热水锅炉安全技术监察规程》、《锅炉房安全管理规则》、《城市热力网设计规程》(cJJ34)等之外,还应采取以下从各地事故教训中总结出的预防措施:


1.在规划与设计阶段采取的预防措施


(1)必须由正规的设计部门进行规划的编制和施工图设计。尤其对管网的施工图设计更不能草率;


(2)必须由有丰富运行经验的运行人员对规划和设计进行审查和提出修改意见;


(3)规划和设计中必须包含全面的、有效的预防事故发生的各种措施;


(4)规划和建设中的供热系统应该是安全性和可靠性高的“多热源联合供热”系统,如果是热电联产系统,热化系数应取0.5。可确保主热源(热电厂)发生事故时,调峰热源可承担全系统的事故期供热;


(5)规划和建设中尽量采用多种补水方式进行补水,并在供热系统的多个地点布置补水站。


2. 在“热源”采取的预防措施


(1)多年的实践证明,热源必须有备用的供热设备(备用锅炉或备用热网加热器),这样才能真正提高热源的可靠性。


(2)热源的主循环水泵也应有备用泵,这台泵既可以满足本热源的要求,又可以在“多热源联合供热系统”中满足其它热源(或热网)发生事故时,承担全系统70%循环水量的要求。


(3)热源必须有二部电源,而且二部电源要具备自动切换功能。同时,热源还必须在循环水泵间备有一套燃油发电机,其发电功率应满足主循环泵的启运和锅炉房的事故照明。


(4)热源的供热设备和工艺管道上的各种阀门、仪表的耐压等级一定要高于锅炉和热网加热器名牌上的额定出口压力。例如:锅炉名牌上的额定出口压力为1.6MPa时,各种阀门和仪表的耐压等级应选用2.5MPa。


(5)供热系统运行前给锅炉和热网加热器上的安全阀设定的定压值,应按锅炉名牌上的额定出口压力确定,不应按供热系统目前的工作压力确定。这样,当热源突然停电时,供热系统就会有一个较大的升温空间,给运行人员提供了一个从容处理停电事件的时间,可有效避免发生热源的汽化事故的现象。


(6)锅炉和热网加热器入口阀门以及热网总回水的阀门,虽然可以采用电动控制方式,但不得接入“自动控制系统”抵制程序中。因为多个供热系统曾发生过因“自动控制系统失灵”而使锅炉和热网加热器入口阀门自动关闭,由此发生了“热源供热设备汽化事故”的现象,使供热系统产生严重的汽水冲击,造成管网严重破坏而停止供热的大事故。


3. 在“热网”采取的预防措施


(1)要创造条件尽量把热网设计成环状管网。环状管网不但可以同时提高热网的安全性、可靠性和水力稳定性,而且还可以“自动优化水力工况”,提高供热质量。运行中当某处管道发生泄漏事故时,环状管网可依靠各处的关断阀把抢修工作固定在最小的区域内,而不影响全系统的正常供热,缩小了热网事故造成的损失。


(2)为了提高管网的安全性,现有的枝状管网也可以改造成环状管网。实践证明,改造管网时,在没有环状管网“计算软件”的时候,只需校核各处管径是否合格即可。管网中各处的管径都应基本保持在“经济比摩阻”的范围内,而全系统的水力平衡是由“先进的调控设备和先进的调控方法”实现的。


(3)热水管网管道的敷设方式最好采用先进的“直埋无补偿冷安装”方式。实践证明,这种方式可大大提高管网的安全性和可靠性,是2004年建设部第218号公告中序号23的推广技术。适用范围:介质温度小于或等于130 ℃,并且安装温度大于或等于10 ℃的保温管道。


公告中叙述的主要技术性能和特点是:通过选用符合CJ/T114-2000和CJ/T129-2001相关标准的预制保温管,采用无补偿器的直埋敷设方式,节约了施工用地和工程投资,减少了维修工作量,降低了运行成本。技术条件满足CJJ/T81-9要求时,直接采用冷安装。


大量的热网安全事故证明,热网中安装的“波纹补偿器”是热网安全的最大隐患。从上个世纪90年代由欧洲引进中国后,由它引起的热网事故就层出不穷。其它类型的补偿器都没有类似的事故。实践得出的结论是,“波纹补偿器”不适合中国的供热现状。为了热网的安全,在现有的热网中应尽量采用其它类型的产品代替它,或改进设计技术和施工条件取消它,这样的技术已在一些热网中得到应用。

目前,“热水管道的直埋无补偿冷安装”技术已在许多热网中应用,并有迅速普及的趋势,大大提高了供热系统的安全性,最大管径发展到DN1200。


4. 在施工建设阶段采取的预防措施


为了确保供热系统安全运行,在施工建设阶段注重热网管道的施工质量最重要,运行中发生的许多事故都和管网的施工质量有着密切的关系。因此,我们务必做好以下四个方面的工作:


(1)必须把好施工图纸关


没有正规设计部门出具的施图纸不能施工,而且施工前要由有实际工作经验的技术人员对图纸进行认真地审核,并提出修改意见,尤其对重点部位要有较好的处理方案。实践证明,许多事故案例都没有正规的设计图纸。


(2)必须把好材料关


必须使用质量合格的保温管道、管件和阀门,对于保温管一定要注意保温层的耐温程度和强度。各种管件(三通、弯头等)必须是保温管厂生产的,而不是由施工人员现场制作的。管网中的关断阀最好采用质量好的焊接球阀、或钢密封蝶阀,而且每个阀门在焊接前必须经过严格的水压试验。


(3)必须把好施工质量关


首先,管道的焊接质量必须过硬,从事焊接的人员必须有合格的焊工证,每个焊口都必须按规定做到打磨合格、焊接合格,而且要做到100%的无损探伤和照片备案。


其次,管线要做到平直、同心。在做完水压试验后才能做焊口处的保温,而且保温要合格,保护套管要密封良好。另外,应特别注意的是:管沟中施工的管线在每天施工结束时,一定要对已施工完的管道内部进行检查和清扫,在确认没有任何异物后把管端用堵板点焊上。在许多“施工管理粗放”的供热系统中,经常发生各种杂物堵在弯头和水泵叶轮中,甚至卡在关断阀上,造成了供热系统停运的事故。


最后,要严格按照施工规程做好管道的填埋和夯实工作,不能使用推土机把大块硬土和石头直接砸到管线上。


5. 在运行管理阶段采取的预防措施


完成以上各项工作后,会建成一个先进的供热系统。但运行人员的技术水平、操作水平和管理水平是确保安全运行的关键环节。


因此,在运行管理阶段必须达到以下的要求:


(1)要有完备的组织管理体系、合格的运行管理人员和生产人员。


(2)要有完备的系统的管理制度、完善的设备运行规程和符合实际的安全技术操作规程等。


(3)要有一个统一的运行调度指挥系统,由它负责整个供热系统的运行调节工作。如果热源和热网是两个独立企业,供热运行期也必须做到热源、热网和热用户的统一指挥,统一协调,否则,不但无法确保供热质量和经济运行,有时还会造成供热系统的安全事故。


(4)要制定出符合供热规律的、切实可行的运行调节方案和必要的运行调节曲线。方案必须全面、科学、周到,各个部门必须在“运行调节方案”的指导下协调一致地完成各自的工作,才能确保供热系统安全、经济、稳定地运行。


(5)要对运行中的各个部位、各种设备进行定期的巡回检查和维护保养,并做好记录。确保各种设备运行时的完好率在98%以上。这样,才能有效地避免设备的故障,避免发生安全事故。


(6)要制定出各种突发事故时的“应急预案”。并有专业的抢修队伍和齐备的抢修设备、工具和备品、备件,齐全的技术资料和图纸。应做到在事故发生时尽量把事故控制在最小的范围内,同时在最短的时间内处理完毕,使事故的损失和影响达到最小。


6. 在检修阶段采取的预防措施


每年供热运行结束后,都应对供热系统进行一次全面的检修,为下期供热系统正常运行做好准备。同时,通过对连续运行了几个月的供热系统的认真检查,找出是否存在安全隐患,提前采取预防措施,为下一个采暖期供热系统的安全运行打好基础。


因此,夏季的检修和保养工作非常必要,也非常重要,是供热系统安全运行的重要一环,必须做好。


(1)做好设备检修计划。检修计划要根据采暖期的运行记录、和对现场检查情况的诊断认真制定,要做到全面、准确、符合实际。


(2)检修计划的实施前,要认真核对和完善检修规程,并按检修规程认真执行。同时做好检修记录。外包的大修工程要做好工程监理。


(3)检修结束后必须做好验收工作,不合格的地方必须返工,只有认真把握好检修的各个环节,才能做好安全事故的预防。


(4)供热管网一定要做到“湿保养”。为了减少管网的腐蚀,增加管网的使用年限和安全性,在夏季管网停运期间最有效的措施是实行湿保养。对于必须进行施工或改造的部位,应尽量缩小排空范围,并把施工的期限安排在开始供热之前,以缩短氧腐蚀的时间。


(5)供热之前要进行管网水压试验。每年供热之前要对管网进行水压试验,以确定管网的安全程度和可耐受的最高工作压力。


(6)要重视老旧管网的更新改造工作。对于使用年限已超过十五年的老旧管网,应根据具体情况进行有计划的更新改造,可有效地预防事故的发生。

安全无小事,必须把供热系统的安全运行放在各项工作的首位。


然而,安全工作也是一个系统工程,以上所采取的各项措施都很关键,哪一项措施都不能不重视。任何一个小的失误都可能造成严重的后果,因此,必须认真地对待每一个环节,每一个部位,每一项措施,才能把事故消灭在萌芽之中。