2016年8月11日15时20分许,湖北当阳市马店矸石发电有限责任公司高压蒸汽管道发生爆管事故,死亡21人、受伤5人,其中3人重伤。事发时,一条蒸汽管道在调试工作过程中发生破裂,现场温度接近600℃,导致现场作业的21人不幸罹难。
在蒸汽系统中,液击是导致人员伤亡事故最主要的危害之一。它的破坏力非常强。蒸汽在管道内通常以很快的速度流动,能够达到每小时100至300公里的速度。管道内的冷凝水被蒸汽推动,在管道内形成水锤,犹如运动中的炮弹,对蒸汽管道和管件产生巨大的冲击力,损坏设备甚至造成人员伤亡。
下图是液击损坏的一个DN200的阀门(非上述事故照片)。我们可以看到,阀门的阀体已经裂开,损坏严重。
一、液击是如何形成的
蒸汽冷凝成水时,体积骤减并局部形成真空。更多的蒸汽涌入,以填补上述真空空间,这些前来填补真空的蒸汽夹带管道内已经形成的冷凝水,撞击管道、管件和弯头等,形成液击。
通过几张图片,让我们来形象地了解液击的发生过程。
第1步:形成冷凝水
当蒸汽快速通入冷的管道或设备时,蒸汽会快速占据整个系统,接触到设备温度较低的金属内壁,或管道内壁,形成冷凝水。
如果系统内原来残留有水,蒸汽还会与这些水的表面接触。此时,大量的蒸汽会冷凝成水(如下图所示)。
第2步:冷凝水局部充满管道
当越来越多的冷凝水形成后,就会充满某处管道,在管道内形成一段水柱,一部分蒸汽会被冷凝水封闭在管道内。
第3步:被封闭的蒸汽快速冷凝
当被封闭的蒸汽接触到温度较低的冷凝水时,由于二者存在温差,迅速发生传热。被封闭的蒸汽失去热量,快速冷凝,体积迅速缩小,此前形成的水柱就快速冲向体积缩小的蒸汽一端。
第4步:撞击
被封闭的蒸汽团遭到很大的冲击,这种冲击的惯性很大,如果冲击的前进方向有关闭的阀门,或是有管道的盲端,这些阀门或管道盲端将遭受巨大的冲击力并损坏,导致蒸汽泄漏。同时,在冲击发生瞬间,会形成一股反弹力,在管道内形成震荡。
以上是典型的液击发生过程。
二、造成液击的常见原因,
1、管道安装设计不适合,存在聚集冷凝水的低点;
2、因缺乏维护,如管道的保温层损坏后,没有及时修复;
3、缺少疏水器、或疏水器的能力不足等等。
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