锅炉爆炸分析及预防 PPT课件

应对措施。
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关键词：锅炉爆炸：危险性分析： 预防措施
一、锅炉爆炸的机理
锅炉爆炸是锅炉系统中储存的大量能量意外瞬间释放，转化为 机械能的现象。在锅炉运行过程中，由于受压元件的某些部位超 过了材料的极限强度，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，使得储存在锅炉中的水及蒸气立即从破 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，锅内的饱和水立即剧烈汽化、膨胀，蒸汽也随之剧烈 膨胀，造成压力再次升高，破口进一步扩大。由于从破口处冲出 的汽、水有很高的速度，形成强烈的冲击波，当与空气或地面接 触后，便会产生强大的反作用力，使锅炉腾空而起或朝反作用力 的方向运动、翻滚。锅炉爆炸时所释放的能量除了很少一部分消 耗在撕裂钢板、将部分碎片以及与锅炉相连的汽水管道、阀门和 本体抛离原地外，其余大部分能量将以冲击波的形式作用于周围 环境，造成建筑物的破坏及人员伤亡。
蒸汽锅炉爆炸危险性分 析及预防措施
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摘要：
本文对蒸汽锅炉存在的爆炸危
险性及预防措施进行了探讨。简
要叙述了锅炉爆炸机理，介绍了
爆炸冲击波的破坏、伤害作用及
锅炉爆炸超压的计算方法，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
了能够导致锅炉爆炸事故发生的
使用管理方面的原因，并给出了
• 由前所述，锅炉一旦发生事故，特别是破裂爆炸 事故，不仅设备本身遭到破坏，而且往往会破坏其 周围的建筑物和其它设备，甚至造成人身伤亡等灾 难性的事故后果。事故后果预测可以初步确定事故 危害范围，对确立周围财产的保护措施具有重要意 义。由于锅炉爆炸时所产生的冲击波情况十分复杂 ，而且缺乏这方面的系统的试验数据。目前对锅炉 破裂爆炸所产生的冲击波超压一般都是根据同能量 的梯恩梯(TNT)爆炸的试验数据按相似法则来确定， 即TNT当量法。
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• 表2冲击波超压对建筑物 • 的破坏作用
超压 △P/MPa
伤害作用
0.005 — 0.006 0.006 — 0.015 0.015 — 0.02 0.020 — 0.03 0.040 — 0.05 0.060 — 0.07 0.070 — 0.10 0.100 — 0.20 0.200 — 0.30
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• 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、碎片能量和容器残余变形能量三种形式
表现出来，后二者所消耗的能量只占总爆破能量
的3％～15％，也就是说大部分能量产生了空气冲 击波。
经初步调查，该锅炉由湖 北宜昌市天鹿锅炉有限公司 制造，型号为DZS2—1.25— M(2吨锅炉)，于2009年9月7 日投入使用，2011年11月26 日经过锅炉内部检验。在事 故现场，调查人员发现该公 司管理混乱，安全管理制度 和操作规程未上墙，操作人 员无锅炉作业人员证，安全 附件超期未检验。 6
门窗玻璃部分破碎
受压面的门窗玻璃大部分破碎
窗框损坏
墙裂缝
墙大裂缝，屋瓦掉下
木建筑厂房房柱折断，房架松动
砖墙倒塌
防震钢筋混凝土破坏，小房屋倒塌
大型钢结构破坏
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ • 锅炉冲击波的超压计算 • 锅炉发生爆炸时所产生的冲击波情况相
当复杂，影响因素众多,主要与水及水 蒸汽介质热物理状态、介质集中程度、 泄漏开口尺寸状态及变化速率(瞬间泄 漏,小孔尺寸泄漏等)、汽包等水汽承压 构件材料性能及加工工艺等相关,国内 孙庆军等人进行了这方面的试验研究 [5],但还缺乏这方面的系统和全面试验 数据。因此,对锅炉BLEVE爆炸所产生的 冲击波超压一般都还是根据同能量梯恩 梯(TNT)爆炸的试验数据按相似法则来 确定
• 爆炸冲击波
• 冲击波是由压缩波迭加形成的，是波阵面以突进形 式在介质中传播的压缩波。锅炉破裂时，其内的高压 气体大量冲出，使周围的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 播速度大于扰动介质的声速，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的地方，空气 压力会随时间发生迅速而悬殊的变化。开始时，压力 突然升高，产生一个很大的正压力，接着又迅速衰减 ，在很短时间内正压降至负压。如此反复循环数次， 压力渐次衰减下去。开始时产生的最大正压力即是冲 击波波阵面上的超压△P 。多数情况下，冲击波的伤 害、破坏作用是由超压引起的。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 ，便会对目标造成一定的伤害或破坏。超压波对人体 的伤害和对建筑物的破坏作用见表1和表2。
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三 锅炉爆炸的原因分析及预防措施
锅炉爆炸按其发生原因可分为两种类型，一是超压爆炸 ，一是炉膛燃爆。 1 超压爆炸，是指锅炉受压部件的承压能力低于工 作压力，使得薄弱部位破裂，严重时引发爆炸。形成 原因或是锅炉超压运行，或是各种原因造成的承压能 力降低。
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(1) 锅炉超压运行。动力锅炉主要为制粉车间提供生产 用蒸汽，若制粉车间因紧急情况而突然减少或切断进汽 ，锅炉便会出现瞬时超压情况。为避免因超压引起锅炉 爆炸，我厂主要采取了以下几点措施：
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• 锅炉爆炸的能量分析 整个锅炉系统中储存的能量包括两部分，一部
分为高温、高压的干饱和蒸气所具有的能量，另 一部分为饱和水所具有的能量。
(1)干饱和水蒸汽的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交 换，因此是一绝热膨胀过程，其爆炸能量为理想 气体作绝热膨胀所释放的能量。
(2)高温饱和水的爆炸能量锅炉破裂后，不仅气 体要泄压膨胀，而且原来处于汽液平衡的饱和液 体在压力下降到大气压力时温度超过了大气压力 下的沸点(也称过热)，过热状态的水急剧蒸发沸 腾，体积激烈膨胀而引发爆炸。因此计算高温饱 和水的爆炸能量包括了上述两部分爆炸能量。。
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二锅炉爆炸事故后果预测
• 1事故后果预测概述
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• 表1 冲击波超压对人体 • 的伤害作用
超压 △P/MPa 0.02 — 0.03 0.03--0.05 0.05 — 0.10
>0.10
伤害作用 轻微伤害 听觉器官或骨折 内脏严重损伤或死亡 大部分人死亡
简单的说1Mpa相当于1公斤力作用于1平方厘米的面积上 那1.6mpa就是相当于每平方厘米承受1.6公斤力