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熱水器事故原因分析

文檔作者：劉巨泉文檔來源：重慶天然氣公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月24日
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熱水器事故原因分析
劉巨泉
(重慶天然氣公司)
燃氣快速熱水器進入家庭后， 因其方
便、省時、節(jié)能等優(yōu)點而深受用戶歡迎，全
國已達三十萬戶。但是， 因使用熱水器而發(fā)
生急性中毒和缺氧窒息死亡的事故也時有發(fā)
生。因此，對熱水器事故的引發(fā)原因進行分
析，對予防熱水器事故的發(fā)生是很有意義
的。
熱水器事故主要有兩種： 一是由于燃氣
漏失引起的爆炸、火災和傷亡。二是由于中
毒引起的死亡和其它并發(fā)癥。
熱水器使用的燃氣一般有天然氣、液化
氣、煤制氣。本文僅以天然氣為例進行論
述。當天然氣的體積占充滿空氣的空間總體
積的5— 15 時， 即成為可爆的混合氣體，
一旦遇到火種，就會立即發(fā)生爆炸和燃燒。
所以發(fā)生漏氣會給人們帶來不堪設想的災難
性后果。因此， 負有歸口管理責任的城市煤
氣公司，必須嚴格執(zhí)行《家用燃氣快速熱水
器安裝驗收規(guī)程》(CJJ12— 86) ，把好設
計、安裝和驗收三關，加強安全用氣知識宣
傳和日常用氣管理，杜絕用戶私自安裝的混
亂現(xiàn)象。
導致熱水器中毒事故的因素大致有以下
幾個方面：
(1)熱水器安裝使用的環(huán)境}如安裝
房間容積的大小、換氣條件的好壞和大氣溫
度}
(2)熱水器本身的原因： 如類型、結
構、性能和質(zhì)量等}
58
(3)熱水器燃燒過程及工況： 如熱負
荷、一次空氣系數(shù)等I
(4)管理方面的原因。
熱水器安裝使用環(huán)境，若不具備氣流貫
穿流動的連續(xù)換氣條件，那么， 用熱水器洗
浴時九呼吸和熱水器燃燒所需要的氧氣，就
只能依靠房間容積內(nèi)所存的空氣和從門窗縫
隙自然流入的少量新鮮空氣。熱水器負荷較
大，一般一小時燃燒天然氣1．O立方米以上，
1．O立方米天然氣燃燒所需要的空氣量為1O
立方米。加上人呼吸所需要的空氣量(據(jù)資
料介紹為0．48立方米／人·時)。這樣， 儀
靠房間有限的窖積是很難滿足需要的。因
此，必須要求房間具備及時供應人和燃燒所
需要的足夠空氣，要求房間具備及時排除燃
燒有害產(chǎn)物的條件和要求房間具備防爆泄壓
性能。
目前我國居民的居住條件尚差， 有單獨
浴室的為數(shù)至少，廁所兼浴室的占大多數(shù)，
用廚房或過道、臥室兼浴室的也還占相當數(shù)
量。目前具有熱水器的用戶，其使用環(huán)境大
致是： ·
(1)安在陽臺，浴于廚房或廁所。
(2=l安在廚房，浴于廁所。
(3=l安在廁所、廚房而浴于廁所、廚
房。
(4)安在過道而浴于廁所或廚房。
在上述幾種常見的熱水器安裝使用環(huán)境
中，假如安裝熱水器的陽臺是敞開的，或陽
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臺雖是封閉的， 但用作洗浴的廁所有與室外
直接連通的窗戶，就不會發(fā)生事故。對于安
在廚房，浴于廁所的可分兩種情況；廁所是廚
房的一部份， 雖有墻隔開，但廁所只能與廚
房交換空氣的，在洗浴時問較長或連續(xù)洗浴
數(shù)人時，就會出現(xiàn)缺氧窒息或CO中毒。另
一種情況是， 廚房和廁所屬于兩個不同換氣
方向的隔離房問的，就不會發(fā)生缺氧窒息和
中毒事故。熱水器工作和洗浴在同一房間，
如果具備良好的自然或人為造成氣流貫穿房
間的連續(xù)換氣條件， 也是安全的。若房間空
間小，又不具備氣流貫穿房間的連續(xù)換氣條
件，使用者又缺乏經(jīng)驗和警惕性，發(fā)生缺氧
窒息和中毒的危險性就最大。
讓熱水器和浴室隔離于兩個不同換氣方
向的房間， 或雖在同一房間但具備良好的連
續(xù)換氣條件， 就可以避免缺氧窒息和中毒事
故發(fā)生。
熱水器型號雖多，但按其排煙形式可分
為三類：平衡式、煙道排氣式和直接排氣
式J 按其結構差異也可分為三類：有缺氧保
護裝置、有熄火保護裝置和無保護裝置。
平衡式熱水器， 通過雙套式平衡通道吸
入空氣，又將燃燒產(chǎn)物排出室外，整個燃燒系
統(tǒng)與浴室完全隔離}有缺氧保護裝置的熱水
器，當室內(nèi)空氣含氧量降到17—19 時，保
護裝置發(fā)生作用，燃氣立即被切斷， 燃燒中
止。顯然，這兩類不管在什么環(huán)境使用都很
安全。煙道排氣式和有熄火保護裝置的熱水
器也較安全。既無保護裝置，又直接 室內(nèi)
吸取空氣，并把燃燒產(chǎn)物直接排在同一室內(nèi)
的熱水器， 由于價格便宜仍頗受用戶青昧．
當使用環(huán)境惡劣時， 多是這類熱水器引起窒
息和中毒死亡事故。
氣體燃料與氧發(fā)生劇烈化臺作用。而產(chǎn)
生大量光和熱的物理化學過程稱為燃燒。燃
氣燃燒后的產(chǎn)物就是煙氣。當燃氣完壘燃燒
后產(chǎn)生的煙氣量稱為理論煙氣量，理論煙氣
的N~ rCO 、SO 、N 和H O， 當燃燒不
完全時還有CO、CH 和H 等。由：：pCO等是有
害的毒性物質(zhì)，故有必要考慮燃燒有害物與
那些因素有關。
據(jù)E va Baschatl等人研究表明：
(】)燃燒有害產(chǎn)物與一次空氣系數(shù)有
關。一次空氣系數(shù)在0．3～0．9范圍內(nèi)CO產(chǎn)
生量較少， 當一次空氣系數(shù)為0．4～ O·7時，
CO產(chǎn)生量最少，但當一次空氣系數(shù)為0·8～
1．0N"， 火焰就出現(xiàn)不穩(wěn)定， 而對環(huán)境造成
污染。
(2)燃燒有害產(chǎn)物與熱負荷有關。在
一定的熱負荷范圍內(nèi)， 在燃氣和空氣混合不
均勻時CO產(chǎn)生量會上升。當混臺管內(nèi)和燃
燒器頭中的燃氣流動狀態(tài)是層流時，燃氣與
空氣的混臺程度就很小，可見，燃氣與空氣
的混合程度是由噴咀流出的氣體流態(tài)決定其
混合比例的。
氣體的流態(tài)特性可以用雷諾數(shù)判斷：
Re ： 4 W
— 一
p
d 盯U
將 W ：—36
而
00
『_
Q
代入得
· · 告
式中；p—— 燃氣密度(kg／m )
“—— 燃氣粘度(kg／Mh)
Q—— 熱負荷(kW )
d—— 噴咀直徑(m)
Hu—— 燃氣低熱值(KJ／m。)
W —— 燃氣流量(m。／h)
當熱水器工作時，p、¨、d、Hu都已確
定， 所以，Re僅隨熱負荷Q成正比例變化。
實驗表明：在額定熱負荷條件下工作時， 噴
咀范圍內(nèi)形成紊流， 使燃氣與空氣均勻混
臺，在熱負荷小到額定熱負荷一半以下肘，
流態(tài)為層流。層流由兩部份組成，核心是均
5，
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勻的燃氣和空氣混合物， 四周是一層空氣包
層。當熱負荷介于上述兩者之間時(Re=
2300) ， 即會增加CO的產(chǎn)生量
(3)燃燒有害物與火焰形狀有關。流
態(tài)的不同對火焰形狀有很大影響。當燃氣和
空氣處于紊流預混狀態(tài)時，產(chǎn)生硬火苗。當
熱負荷下降時紊流隨之減少，硬火苗也隨之
變成無力的火焰，而火焰在接觸涼的集熱器
時又被快速降溫，致使燃氣燃燒不完全，使
CO產(chǎn)生量加大，假如熱負荷繼續(xù)下降， 火
苗繼續(xù)縮小， 以致火焰接觸不到集熱器。這
樣，本來就不大的火焰就被金屬燃燒器頭本
身強烈冷卻，所以，CO產(chǎn)生量會急劇上升。
初春、深秋和冬季大氣溫度低，洗澡時
需要水溫高， 但熱水器的噴咀是固定的， 一
次空氣系數(shù)是由熱負荷調(diào)節(jié)的。因為要求熱
水溫度高， 就只能控制小進水閥門， 而燃氣
閥又是受進水量控制的， 進水量小則燃氣流
出量隨之也少， 當嘴咀直徑不變時，燃氣由
噴咀流出來的速度就小，預混氣體的流態(tài)就
極易處于層流與紊流之間，從而使燃氣和空
氣予混趨于不均勻， 使CO產(chǎn)生量上升。同
時， 由于燃氣噴出量少，火苗必然比額定熱
負荷時短小，火焰溫度不高，火焰首先被金
屬燃燒器頭吸熱冷卻，火焰小到不能接觸到
熱水器集熱器時， 即使火焰到達涼的集熱器
時又第二次受到降溫， 致使燃燒不完全，又
反過來促使火焰變小，CO產(chǎn)生量因而急劇
上升 所以， 初春、深秋和冬季容易發(fā)生熱
水器中器事故。
當燃燒工況不變時，煙氣中的CO含量
基本上保持不變。但當一次空氣系數(shù)達到
0．8一1．0肘， 即發(fā)生不穩(wěn)定燃燒，其現(xiàn)象包
括離焰、脫水、回火等。熱水器燃燒一般不
會發(fā)生脫火、回火， 確可能發(fā)生不同程度的
離焰燃燒。如果發(fā)生離焰，煙氣中CO含量
會突然升高 什么情況會產(chǎn)生離焰和怎樣判
別發(fā)生了離焰呢?如果可燃混合氣從火孔流
6O
出的速度增大，火焰離開火孔端面的距離就
增加，火孔端面的溫度是隨火焰根部離開火
孔端面的距離增加而降低的 當火焰根部
溫度出現(xiàn)突然下降時，火焰就是離焰．因此，
這一突變點溫度可以作為判別火焰離焰的特
性溫度。實驗表明 盡管不同的熱水器型號
有不同的火孔直徑和煙氣流量，但火焰根部
煙氣中CO含量隨一次空氣系數(shù)的變化規(guī)律
卻相同， 即當火焰穩(wěn)定時隨著一次空氣系數(shù)
增大，CO含量降低}當一次空氣系數(shù)增大
到使火焰處于離焰與穩(wěn)定燃燒的臨界狀態(tài)
時，CO含量降低到最低點} 但當一次空氣
系數(shù)從臨界狀態(tài)再略微增大時，CO含量將
急劇增加。因此，熱水器的質(zhì)量必須嚴格符
合國標《家甩燃氣快速熱水器》(GB6932-
86) 的要求。
CO是無色、無臭、無刺激的有毒氣體，
當空氣中CO濃度為0．01 6 時，人感到頭暈、
耳鳴、呼吸加快。濃度為0．048 ， 四肢無
力、嘔吐 濃度為0．128％ 時， 感覺遲鈍，
喪失行動能力 濃度為0．40 時，失去知覺，
停止呼吸。
由于人吸入CO時完全無異常感覺， 直
到出現(xiàn)明顯初期中毒癥狀， 而感覺頭痛、暈
眩、耳嗚、心悸、惡心、嘔吐時， 已經(jīng)四肢
無力，或發(fā)生短暫的昏厥，甚至出現(xiàn)意識模
糊，進入昏迷狀態(tài)。個別中毒者經(jīng)搶救脫險
后， 仍出現(xiàn)神經(jīng)、精神癥狀， 也有在清醒后
數(shù)天或數(shù)周后才發(fā)生的。因此，CO中毒不
僅死亡率極高， 而且后遣癥也十可怕。對熱
水器使用發(fā)生CO中毒的問題，必須萬分警
惕。
天然氣的主要成份是甲烷， 雖然甲烷本
身無毒性，但當空氣中的甲烷含量增加到
l0％ 以上時， 空氣中的含氧量就必然相對減
少，而使人感到氧氣不足，從而發(fā)生虛弱，
暈眩， 成為加劇CO中毒的邦兇。當空氣中
O。的濃度為17 時，動作時呼吸急促；濃度
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淺談芬蘭區(qū)域供熱技術
康兆興
(天津市公用局技術處)
芬蘭位于歐洲的北部， 國土的四分之?
左右在北極圈以內(nèi)，一年的采暖期要有八個
多月。芬蘭的能源缺乏， 國內(nèi)主要能源是水
利和泥炭，只能滿足需要量的百分之三十左
右，所以十分重視能源的節(jié)約和合理使用。
芬蘭從本世紀五十年代發(fā)展區(qū)域供熱， 至今
已有三十多年的歷史，取得了多方面的經(jīng)
驗，現(xiàn)就其區(qū)域供熱技術的主要方面做一概
述。
一
、熱源主要來自熱電聯(lián)產(chǎn)
典型的芬蘭區(qū)域供熱系統(tǒng)，其熱源的安
排是由熱電廠(熱電聯(lián)產(chǎn))來提供基本熱負
荷， 由供熱鍋爐房提供峰值熱負荷。根據(jù)芬
蘭的經(jīng)驗， 在任何熱的需求量大的地方， 都
應首先考慮建設熱電聯(lián)產(chǎn)的工廠做為主要熱
源。因為在冷凝發(fā)電中，蒸汽只用來發(fā)電，
為15 時，呼吸困難， 濃度為12 時，失去
知覺；濃度為9 時，人即死亡。
四J11的天然氣中含有硫化氫。民用天然
氣中的硫化氫，是在凈化天然氣時有意讓其
殘留下來的， 以便發(fā)生泄漏時能借助硫化氧
具有的特殊刺激性臭味而及時察覺， 消除漏
氣， 減少災害事故。但是， 硫化氫及其燃燒
后所形成的二氧化硫都具有毒性。當空氣
中硫化氧濃度大于91Omg／m。時，人呼吸一
小時，就會嚴重中毒。而且，人長期吸入低
濃度硫化氧，受反復多次輕度中毒作用的效
果， 與迅速地吸入高濃度硫化氧中毒一樣，
都將發(fā)生嚴重中毒現(xiàn)象。硫化氫的存在也是
加劇CO中毒的因素。
燃燒在供氧充分的條件下產(chǎn)生CO
CO 本身無毒性，但空氣中CO 增多時，也
會使空氣中的氧濃度相對減少， 而使人產(chǎn)生
缺氧窒息。當空氣中cO 濃度為1．0 時，
人感到呼吸急促， 濃度為3— 5 時，呼吸
有困難， 濃度為10％時， 呼吸停頓， 失去知
覺}濃度為20~ 25％時，人即死亡
綜上所述，熱水器使用中能夠引起缺氧
窒息中毒的因素很多， 致毒因素又互相影
響， 造成惡性循環(huán)，從而加速和加劇了中毒
的危害。因此， 切不可稍有麻痹。
城市燃氣公司是國家負責熱水器歸口
管理之一， 燃氣公司對熱水器的經(jīng)營、監(jiān)
測、設計安裝、驗收、使用等環(huán)節(jié)管理不
善， 重視不夠， 措施不力， 行動不扎實的
話，必然會使熱水器窒息中毒事故頻繁發(fā)
生。
參考文獻
[1] 1司擠 學等t 燃氣燃燒與應用
[2) 甄盤環(huán)譯t 《燃氣灶具有害產(chǎn)物與特性參數(shù)的
苴系 (德) 《目補公用科技 19髂．2
￡3] 任建新等： 離焰火焙判別法研究∞ “攥氣與
熱力 1988．3

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