压力容器发生爆炸事故的后果分析及评价

压力容器发生爆炸事故的后果分析及评价

【摘要】压力容器是化工生产的主要设备之一，本文通过介绍压力容器爆炸的具体形式，重点讨论了压力容器爆炸事故的后果分析、评价方法，以便管理人员能够充分地认识到压力容器的危险性，从而加强安全管理，采取防范措施。

【关键词】压力容器；爆炸事故后果；分析；评价

作为特种设备的压力容器，它的用途十分广泛，是一种在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。对于任何一个国家来说，安全生产都是关系民生的大事，是需要常抓不懈的重大课题。目前，世界各国均将压力容器列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验，但是安全生产的形势仍然十分严峻。

一、压力容器爆炸的特点及形式

爆炸按性质可分为物理爆炸和化学爆炸。发生化学爆炸时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较大，而物理爆炸仅释放出机械能，其影响范围较小。

1）物理爆炸的特点。在爆炸过程中，造成爆炸发生的介质的状态参数发生变化，而化学性质不变化。例如锅炉、压力容器和各种气体或液化气体钢瓶的超压爆炸。

2）化学爆炸的特点。爆炸发生过程中介质的化学性质发生了变化，形成爆炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量。它主要有以下几种类型：

蒸气云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧，是在无限空间中的气体爆炸；受限空间内可燃混合气体的爆炸；化学反应失控或工艺异常造成的压力容器爆炸；不稳定的固体或液体爆炸。

二、压力容器爆炸事故的后果分析和评价

1）爆炸冲击波的破坏作用。爆炸冲击波是一种介质状态（压力、密度、温度等）突跃变化的强扰动传播，最常见的形式是空气冲击波，其传播速度大于声速。多数情况下，冲击波的破坏伤害作用是由超压引起的。超出周围压力的最大压力称为峰值超压△p，一般情况下超压意味着侧向超压，即压力是在压力传感器与冲击波相垂直的条件下测量得到的。峰值超压△p可以达到数个甚至数十个大气压。冲击波超压对建筑物的破坏作用和对人员的伤害作用如表1和表2所示。

2）爆炸冲击波的超压计算。在相同的爆炸条件下，距离爆炸中心越近，波阵面上的超压也就越大。实验表明，不同数量的同类炸药发生爆炸时，如果距离

爆炸中心的距离R之比炸药量q次根之比相等，则所产生的冲击波超压相同，用公式表示即为：

上面的公式中：a=（q/q0）1/3，称为炸药爆炸实验的模拟比。同样，该式也可以写成：

△P（R）=△P0（R/a）

根据该公式，就可以从某些已知药量的实验中所测到的超压来确定任意药量爆炸时，在各种相应距离下的超压。

3）蒸气云爆炸的冲击波伤害一破坏半径。爆炸性气体以液态储存，如果瞬态泄漏后遇到延迟点火或气态储存时泄漏到空气中遇到火源，则可能发生蒸气云爆炸。导致蒸气云形成的力来自容器内含有的能量或可燃物含有的内能，或两者兼而有之。“能”主要形式是压缩能、化学能或热能。一般说来，只有压缩能和热能才能单独导致形成蒸气云。根据荷兰应用科研院（TNO（1979））建议，可按下式预测蒸气云爆炸的冲击波损害半径：R=Cs（NE）1/3，式中：R表示损害半径，m；E表示爆炸能量kJ，可取E=VHc；V表示参与反应的可燃气体的体积，m3；Hc表示可燃气体的高燃烧热值；N表示效率因子，其值与燃料浓度持续展开所造成损耗的比例和燃料燃烧所得机械能的数量有关，一般取N=10%；Cs表示经验常数，取决于损害等级，其取值情况如表3所示。

三、避免压力容器爆炸事故的具体措施

我国《锅炉压力容器安全监察暂行条例》把压力容器定义为“压力为一个表压以上的各种压力容器”，同时明确规定，设计、制造、安装、使用、检验、维修、改造等部门必须遵照执行。一旦发生爆炸事故，会导致压力容器碎片、爆炸冲击波、有毒介质、可燃介质的燃烧及二次空间爆炸等危害，对生产、经济及人员带来危险。

1）了解爆炸事故的原因。主要由以下情况造成的：容器结构不合理、设计计算有误、粗制滥造、错用材料、强度不足等，尤其是焊缝质量低劣，没有执行严格的质量管理制度，安装不符合技术要求安装附件规格不对、质量不好，以及在运行中超压、超负荷、超温，没有执行定期检验制度等，使压力容器发生失效导致事故发生。

2）预防爆炸事故的措施。在设计上，应采用合理的结构；制造，修理、安装、改造时，加强焊接管理，提高焊接质量并按规范要求进行热处理和探伤；加强材料管理，避免采用有缺陷的材料或用错钢材、焊接材料；加强使用管理，避免操作失误，超温、超压、超负荷运行、阜阳锅炉失检、失修、安全装置失灵等；采用科学合理的设计方案，引进先进的管理方法、技术和设备，加强对压力容器的检查和监控，教育职工严格执行操作规程和各项规章制度，这样才能保证压力容器的安全运行。

四、结束语

本文主要研究了压力容器在一般情况下的爆炸事故，介绍了针对爆炸事故的后果分析及评价方法，有利于管理者采取有效的预防和控制措施，把危险性降到最低，避免或减少爆炸事故给人民带来的伤害，对工业生产和防护有一定的指导作用。

参考文献

[1]郭吉红.压力容器爆炸事故分析和后果预测[J].工业安全与环保.2005，31（9）：52-53

[2]彭蔚华，熊大彬.压力容器安全工程学[M].北京：北京航空工业出版社，1993

[3]张国顺.燃烧爆炸危险与安全技术[M].北京：中国电力出版社，2003

[4]王三明，蒋军成，姜慧.液化石油气罐区的危险性定量模拟评价技术及其事故预防[J].南京化工大学学报，2001，23（6）