我校锅炉爆炸危险性分析与评价

我校锅炉爆炸危险性分析与评价贺传义（湖大分校安全与环境工程系安全工程专业0301班）【摘要】锅炉和压力容器在国民经济中占有重要的地位，在工业生产及日常生活中应用十分广泛，由于其工作的条件十分恶，容易发生事故、，而一旦发生事故而造成的后果是灾难性的，通过对我校锅炉压力容器的安全评价，辨识出各类危险因素，潜在事故的原因和机制，以及事故伤害半径的测量计算对锅炉发生的事故的可能性和发生事故的严重后果，提出相应的整改措施以便降低事故发生的危险水平。【关键词】锅炉压力容器危险辨识安全评价整改措施Theappraisesandanalysistotheboilerexploration'shazardofmycollegeHeChuanyiThesecurityandenviormentengineeringDeparment,TheHengYangbranchofHunanuniversity【Abstract】Theboilerandthepressurevesselholdtheimportantstatusinthenationaleconomynationaleconomy,appliesintheindustrialproductionandthedailylifeextremelywidely,becauseitsworkconditionextremelywicked,iseasytohavetheaccident,butoncehastheconsequencewhichtheaccidentbutcreatesiscalamity,throughtomyschoolboilerpressurevesselsafeappraisal,recognizeseachkindofdangerousfactor,thepotentialhazardreasonandthemechanism,aswellastheaccidentinjuryradiussurveyingcomputationtheaccidentpossibilitywhichoccurstotheboilerandhastheaccidentseriousconsequence,proposedcorrespondingreorganizesthemeasureinordertoreducesthedangerouslevelwhichtheaccidentoccurs.【Keywords】Theboilerpressurevesselthedangerrecognizationthesafeappraisalreorganizingthemeasure1.前言：锅炉是把燃料的化学能转化成热能,把热能传递给水,使水变成热水或蒸汽的能量转换特种设备。随着现代社会经济的快速发展，锅炉越来越多的被应用到在日常生活和工业生产中。但是由于设备本身的工作特点：高温、高压、高热、并有热辐射作用等也容易引发安全事故。对其进行危险性分析与评价，有很大的现实意义。我校的锅炉位于我校整体布局的西北部，一旦发生锅炉爆炸事故,其后果是极其严重的。其承压部件的断裂破坏，具有巨大的破坏力，不仅损坏设备本身，而且损坏周围的设备和建筑并且常常会造成人员的伤亡。因此应对锅炉运行状况、方位布置、操作、维修和维护以及日常的检查等进行相应的安全评价。通过对锅炉房的爆炸半径以及造成的财产损失计算与评估,有利于预防锅炉爆炸事故和提高工作人员的安全操作能力,从而保障锅炉的安全运行。2.我校锅炉房的基本情况：我校的锅炉购买于2001年，由衡阳锅炉压力容器厂生产和安装，并于当年投入使用。至今已安全运行4年。我校锅炉为生活锅炉，其主要为校园食堂、澡堂、开水房提供高温蒸汽进行蒸饭、洗澡、供热水、杀菌等。锅炉房位于学校的西北方向,与学生食堂,宿舍相比邻，其间学生密度大，故方位不合理。锅炉房高4.60m、长15.50m、宽13.02m、天窗高7.56m、锅身离墙4.70m、离南墙4.70m、锅炉东西向放置，锅炉房、开水房、贮煤房是一个整体结构、锅炉房处于开水房与煤房之间。（参见附图A1）锅炉主要参数如下:锅炉型号:DZW—1.25—A.额定蒸汽压力：1.25MPa额定蒸汽压力:1.25MPa.实验压力:1.65MPa.额定蒸汽温度:1930C.(饱和)给水温度：200C额定蒸发量:2t/h.锅炉的总重量为:24.1t由图我们可以看到我校锅炉房的具体方向和位置。锅炉现今只有两名司炉工进行日常运行管理，食堂科长对其实施安全管理，是第一责任人。锅炉现有“六制度一规程”具体如：水质管理制度，设备维护保养制度，清洁卫生制度，安全保卫制度，岗位责任制，交接班制度；蒸汽锅炉安全操作规程。3.爆炸损失计算3.1锅炉爆炸的伤害区域计算计算依据：锅筒的长为4.04m，内直径为1.2m,锅炉的壁厚为0.012m锅筒的总体积为V总=π×R2×L=3.14×0.62×4.04=4.6m2在锅筒中水与气的比为1/1，所以V(汽)=V(水)=V/2=2.3m23.1.1常压下的干饱和蒸气容器的爆破能量计算E=CsV式中：Cs—干饱和水蒸气爆破能量系数：KJ，见表1V—水蒸气体积：M3表1常用压力下干饱和水蒸汽容器爆破能量系数表压力0.30.50.81.32.53.0爆破能量系数Cs（KJ／m3）4.37×1028.31×1021.5×1032.75×1036.24×1037.77×103已知容器内的气体表压力为1.25Mpa根据表1，利用插入法求出Cs=2.375×103E气=CsV气=2.375×103×2.3＝5.4625×103＝5462.5KJ3.1.2饱和水容器的爆破能量Ew计算当压力容器中介质为高温饱和水而发生物理爆炸时，因高温饱和水一般在容器内以气液两态存在，在释放爆破能量时除气体急剧膨胀做功，还有过热液体激烈的蒸发做功。Ew=CwV式中：Cw—饱和水爆破能量系数，KJ／m3。见表2V—容器内饱和水所占的体积，M3表2常用压力下饱和水爆破能量系数表压力0.30.50.81.32.53.0能量系数（KJ／m3）2.38×1043.25×1044.56×1046.35×1049.56×1041.06×105已知容器内的气体表压力为1.25Mpa，根据表2，利用插入法求出Cw=5.992×104水E＝CwV水＝5.992×104×2.3＝13.7816×104＝137816KJE=E气+E水=5462.5+137816=14327.5KJ将爆破能量E换算成TNT当量E当，每kgTNT爆炸所释放的爆破能量一般平均值取4500KJ/kgE当=E/QTNT式中：QTNT－TNT爆热，4500KJ/kgE当=E/QTNT=14327.5/4500=31.84kg3.1.3计算1000kgTNT爆炸试验模拟比α：α=（E当/Q0）31=（E当/1000）31=0.1E当31式中：Q0—基准爆炸能量1000kgTNTα=（E当/Q0）31=（E当/1000）31=0.1E当31=0.1*31.8431=0.31695根据R0处的超压△P0在表3中找出在1000kgTNT爆炸实验中的相当距离R0为（中间值用插入法求）：表31000kgTNT爆炸时冲击波超压距离R0/m56789101214161820超压△P0/MPa2.942.061.691.270.950.760.50.330.2350.170.126人员死亡时R0处的超压△P0为0.10，根据表3利用插入法求出R0＝22.826m距离R0/m2530354045505560657075超压△P0/MPa0.080.0570.0430.0330.0270.02350.02050.0180.0160.0140.013人员重伤时R0处的超压△P0为0.04，根据表3利用插入法求出R0＝34.995m人员轻伤时R0处的超压△P0为0.02，根据表3利用插入法求出R0＝53.75m财产损失时R0处的超压△P0为0.005，根据表3利用插入法求出R0＝148.97m因为R0＝R/α式中：R—目标与爆炸中心距离，mR0—目标与基准爆炸中心的相当距离，m所以R=R0×α3.1.4伤害—破坏半径计算死亡半径R1：R1=R0×α=22.826×0.31695=7.2347m重伤半径R2：R2=R0×α=34.995×0.31695=11.09167m轻伤半径R3：R3=R0×α=53.75×0.31695=17.036m财产损失半径R4R4=R0×α=148.97×0.31695=47.216m3.2伤害—破坏程度计算:伤亡区人员密度，根据实际调查所得死亡人数N1=3.14ρ1（R12－R02）=2重伤人数N2=3.14ρ2（R22－R12）=10轻伤人数N3=3.14ρ3（R32－R22）=50财产损失N4=3.14R42ρ4=750式中：R0—无人区半径，一般取R0=0ρ1—死亡区平均人员密度，1/m2ρ2—重伤区平均人员密度，1/m2ρ3—轻伤区平均人员密度，1/m2ρ4—破坏区平均财产密度，万元/m2损失工作日数N计算N=6000N1+3000N2+105N3=6000×2+3000×10+105×50=47250(天)3.3事后总后果计算：若把人员伤亡换算成财产损失，则用总财产损失5(万元)来衡量。S=6000bN+N4式中：b—死亡一人损失的价值，建议取材20万元。S=6000bN+N4S=600020247250+750=1065万元根据以上计算值从找出对人员和建筑物的伤害—破坏作用见表4(死亡半径、重伤、轻伤及财产破坏作用范围视图参见附图1)表4锅炉爆炸事故严重度事故类型死亡重伤轻伤财产破坏半径/m波及范围暴露人员半径/m波及范围暴露人员半径/m波及范围暴露人员半径/m波及范围财产损失锅炉爆炸争气云爆炸7.2347锅炉房包括司炉工在内约2人11.09167包括锅炉房卧室水处理房在内约10人17.036锅炉房贮煤房开水房在内，约50人47.216包括锅炉房开水房澡堂食堂变配电站在内约损失1065万4.评价与改进措施4.1评价众所周知，锅炉是一种特种设备，同时是一种能量转换设备。在锅炉中通过燃料燃烧，将燃料的化学能转变为热能，在通过传热将热能传给工质—水，并使水变成较高温度的水或蒸汽。在工作过程中既要承受压力、又要加热工质、高温或腐蚀性介质，局部应力复杂连续作业，又要加热工质。对此由于锅炉压力容器工作条件比较恶劣，容易损坏并发生事故，而且事故后果严重。因此在日常的安全运行当中要切实加强管理，使锅炉安全稳定的运行。锅炉发生爆炸时，爆炸能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量余变形能量三种形式表现出来。绝大多数能量以冲击波形式释放，其破坏程度是最大的。根据以上的计算过程和附图得到在死亡半径R=7.2347m为圆的区域内，人员的死亡概率为50%；重伤半径R=11.09167m为圆的区域内，人员的耳膜50%破裂（爆炸模型）或人员50%二度烧伤（火灾模型）；轻伤半径R=170.36m为圆的区域内，人员的耳膜1%破裂或人员50%一度烧伤；在财产损失半径R=47.216m为圆的区域内财产全部损失。锅炉房安全隐患众多，如锅炉三大安全附件中的压力表有损坏现象,不能对锅炉的运行情况进行有效的反映。通风系统不太合理，经常有烟雾弥漫、泄露的现象。锅炉房的四扇大窗户是常闭的,不利于通风,可能造成空气中的CO、CO2、SO2的含量超标。锅炉房采光系统有自然采光和人工采光，但是照度依然不足。首先，采光所用的四扇大窗户经常布满了灰尘影响自然采光；其次人工补充采光不够，光照强度不足。学校的水质不良，水中含大量的Ca2+、Mg2+，锅炉用水未经处理系统的处理，直接加入锅炉,容易产生水垢,对锅炉的安全运行很不利。锅炉房没有配备相应的消防设施等。周围区域的建筑设施与锅炉房的距离不合理等有着众多的安全隐患，其具体表现在以下几个方面：4.1.1建筑位置不合适,与开水房,澡堂,食堂相邻并未达到安全距离；锅炉房与开水房、贮煤房连在