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蒸汽锅炉爆炸危险性分析及防止办法
刘国强
摘要：本文对蒸汽锅炉存在爆炸危险性及防止办法进行了探讨。简要论述了锅炉爆炸机理，简介了爆炸冲击波破坏、伤害作用及锅炉爆炸超压计算办法，采用TNT当量法对动力蒸汽锅炉爆炸事故后果进行了预测计算，分析了可以导致锅炉爆炸事故发生使用管理方面因素，并给出了应对办法。
核心词：锅炉爆炸；危险性分析；防止办法
引言
动力车间有3台DG35-3.82/450-Y油气混烧锅炉,生产3.5MPa、450℃蒸汽，是为装置生产提供热能动力设备，常被誉为总厂心脏。锅炉在正常运营时，系统中储存着大量热能，它不但要承受高温高压，还要承受介质侵蚀和飞灰磨损，工作环境比较恶劣，万一由于某些因素促使储能意外释放，就会导致巨大财产损失及人员伤亡，属于具备潜在爆炸危险重大危险源。并且，动力车间锅炉自投入运营已将近20个年头了，正步入设备寿命后半期，其运营危险性尤为突出。
一锅炉爆炸机理
锅炉爆炸是锅炉系统中储存大量能量意外瞬间释放，转化为机械能现象。在锅炉运营过程中，由于受压元件某些部位超过了材料极限强度，薄弱处发生断裂，或是由于炉膛燃爆导致某些锅炉受压部件损坏，使得储存在锅炉中水及蒸气及时从破口处冲出来，发生锅炉爆炸。此时，由于锅内压力瞬间降至外界大气压力，锅内饱和水及时激烈汽化、膨胀，蒸汽也随之激烈膨胀，导致压力再次升高，破口进一步扩大。由于从破口处冲出汽、水有很高速度，形成强烈冲击波，当与空气或地面接触后，便会产生强大反作用力，使锅炉腾空而起或朝反作用力
方向运动、翻滚。锅炉爆炸时所释放能量除了很少一某些消耗在扯破钢板、将某些碎片以及与锅炉相连汽水管道、阀门和本体抛离原地外，别的大某些能量将以冲击波形式作用于周边环境，导致建筑物破坏及人员伤亡。
二锅炉爆炸事故后果预测
1事故后果预测概述
由前所述，锅炉一旦发生事故，特别是破裂爆炸事故，不但设备自身遭到破坏，并且往往会破坏其周边建筑物和其他设备，甚至导致人身伤亡等劫难性事故后果。事故后果预测可以初步拟定事故危害范畴，对确立周边财产保护办法具备重要意义。由于锅炉爆炸时所产生冲击波状况十分复杂，并且缺少这方面系统实验数据。当前对锅炉破裂爆炸所产生冲击波超压普通都是依照同能量梯恩梯(TNT)爆炸实验数据按相似法则来拟定，即TNT当量法。
2锅炉爆炸能量分析
整个锅炉系统中储存能量涉及两某些，一某些为高温、高压干饱和蒸气所具备能量，另一某些为饱和水所具备能量。
(1)干饱和水蒸汽爆炸能量因干饱和水蒸汽爆炸时仅在瞬间发生泄压，未及与外界发生热量互换，因而是一绝热膨胀过程，其爆炸能量为抱负气体作绝热膨胀所释放能量。
(2)高温饱和水爆炸能量锅炉破裂后，不但气体要泄压膨胀，并且本来处在汽液平衡饱和液体在压力下降到大气压力时温度超过了大气压力下沸点(也称过热)，过热状态水急剧蒸发沸腾，体积激烈膨胀而引起爆炸。因而计算高温饱和水爆炸能量涉及了上述两某些爆炸能量。
3爆炸冲击波及其伤害、破坏作用
锅炉爆炸时，爆破能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量和容器残存变形能量三种形式体现出来，后两者所消耗能量只占总爆破能量3％～15％，也就是说大某些能量产生了空气冲击波。
爆炸冲击波
冲击波是由压缩波迭加形成，是波阵面以突进形式在介质中传播压缩波。锅炉破裂时，其内高压气体大量冲出，使周边空气受到冲击而发生扰动，空气状态(压力、密度、温度等)发生突跃变化，其传播速度不不大于扰动介质声速，这种扰动在空气中传播就成为冲击波。在离爆破中心一定距离地方，空气压力会随时间发生迅速而悬殊变化。开始时，压力突然升高，产生一种很大正压力，接着又迅速衰减，在很短时间内正压降至负压。如此重复循环多次，压力渐次衰减下去。开始时产生最大正压力即是冲击波波阵面上超压△P。多数状况下，冲击波伤害、破坏作用是由超压引起。超压△p可以达到数个甚至数十个大气压。只要冲击波超压达到一定值时，便会对目的导致一定伤害或破坏。超压波对人体伤害和对建筑物破坏作用见表1和表2。
表1冲击波超压对人体伤害作用
超压△P/MPa
伤害作用
0.02—0.03
轻微伤害
0.03--0.05
听觉器官或骨折
0.05—0.10
内脏严重损伤或死亡
0.10
大某些人死亡
表2冲击波超压对建筑破坏作用
超压△P/MPa
伤害作用
0.005—0.006
门窗玻璃某些破碎
0.006—0.015
受压面门窗玻璃大某些破碎
0.015—0.02
窗框损坏
0.020—0.03
墙裂缝
0.040—0.05
墙大裂缝，屋瓦掉下
0.060—0.07
木建筑厂房房柱折断，房架松动
0.070—0.10
砖墙崩塌
0.100—0.20
防震钢筋混凝土破坏，小房屋崩塌
0.200—0.30
大型钢构造破坏
冲击波超压计算
锅炉发生爆炸时
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