引言

　　動力車間有3臺DG35-3.82/450-Y油氣混燒鍋爐,生產(chǎn)3.5MPa、450℃蒸汽，是為裝置生產(chǎn)提供熱能動力的設(shè)備，常被譽為總廠的心臟。鍋爐在正常運行時，系統(tǒng)中儲存著大量的熱能，它不僅要承受高溫高壓，還要承受介質(zhì)侵蝕和飛灰磨損，工作環(huán)境比較惡劣，萬一由于某些原因促使儲能意外釋放，就會造成巨大的財產(chǎn)損失及人員傷亡，屬于具有潛在爆炸危險的重大危險源。而且，動力車間的鍋爐自投入運行已將近20個年頭了，正步入設(shè)備壽命的后半期，其運行危險性尤為突出。因此，對鍋爐爆炸危險性進行分析，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施，以確保避免鍋爐爆炸惡性事故的發(fā)生，顯得尤為必要。

　　一 鍋爐爆炸的機理

　　鍋爐爆炸是鍋爐系統(tǒng)中儲存的大量能量意外瞬間釋放，轉(zhuǎn)化為機械能的現(xiàn)象。在鍋爐運行過程中，由于受壓元件的某些部位超過了材料的極限強度，薄弱處發(fā)生斷裂，或是由于爐膛燃爆導(dǎo)致某些鍋爐受壓部件損壞，使得儲存在鍋爐中的水及蒸氣立即從破口處沖出來，發(fā)生鍋爐爆炸。此時，由于鍋內(nèi)壓力瞬間降至外界大氣壓力，鍋內(nèi)的飽和水立即劇烈汽化、膨脹，蒸汽也隨之劇烈膨脹，造成壓力再次升高，破口進一步擴大。由于從破口處沖出的汽、水有很高的速度，形成強烈的沖擊波，當與空氣或地面接觸后，便會產(chǎn)生強大的反作用力，使鍋爐騰空而起或朝反作用力

　　的方向運動、翻滾。鍋爐爆炸時所釋放的能量除了很少一部分消耗在撕裂鋼板、將部分碎片以及與鍋爐相連的汽水管道、閥門和本體拋離原地外，其余大部分能量將以沖擊波的形式作用于周圍環(huán)境，造成建筑物的破壞及人員傷亡。

　　二 鍋爐爆炸事故后果預(yù)測

　　1 事故后果預(yù)測概述

　　由前所述，鍋爐一旦發(fā)生事故，特別是破裂爆炸事故，不僅設(shè)備本身遭到破壞，而且往往會破壞其周圍的建筑物和其它設(shè)備，甚至造成人身傷亡等災(zāi)難性的事故后果。事故后果預(yù)測可以初步確定事故危害范圍，對確立周圍財產(chǎn)的保護措施具有重要意義。由于鍋爐爆炸時所產(chǎn)生的沖擊波情況十分復(fù)雜，而且缺乏這方面的系統(tǒng)的試驗數(shù)據(jù)。目前對鍋爐破裂爆炸所產(chǎn)生的沖擊波超壓一般都是根據(jù)同能量的梯恩梯(TNT)爆炸的試驗數(shù)據(jù)按相似法則來確定，即TNT當量法。

　　2 鍋爐爆炸的能量分析

　　整個鍋爐系統(tǒng)中儲存的能量包括兩部分，一部分為高溫、高壓的干飽和蒸氣所具有的能量，另一部分為飽和水所具有的能量。

　　(1)干飽和水蒸汽的爆炸能量因干飽和水蒸汽爆炸時僅在瞬間發(fā)生泄壓，未及與外界發(fā)生熱量交換，因此是一絕熱膨脹過程，其爆炸能量為理想氣體作絕熱膨脹所釋放的能量。

　　(2)高溫飽和水的爆炸能量鍋爐破裂后，不僅氣體要泄壓膨脹，而且原來處于汽液平衡的飽和液體在壓力下降到大氣壓力時溫度超過了大氣壓力下的沸點(也稱過熱)，過熱狀態(tài)的水急劇蒸發(fā)沸騰，體積激烈膨脹而引發(fā)爆炸。因此計算高溫飽和水的爆炸能量包括了上述兩部分爆炸能量。

　　3 爆炸沖擊波及其傷害、破壞作用

　　鍋爐爆炸時，爆破能量在向外釋放時以沖擊波能量、碎片能量和容器殘余變形能量三種形式表現(xiàn)出來，后二者所消耗的能量只占總爆破能量的3％～15％，也就是說大部分能量產(chǎn)生了空氣沖擊波。

　　(1)?爆炸沖擊波

　　沖擊波是由壓縮波迭加形成的，是波陣面以突進形式在介質(zhì)中傳播的壓縮波。鍋爐破裂時，其內(nèi)的高壓氣體大量沖出，使周圍的空氣受到?jīng)_擊而發(fā)生擾動，空氣狀態(tài)(壓力、密度、溫度等)發(fā)生突躍變化，其傳播速度大于擾動介質(zhì)的聲速，這種擾動在空氣中傳播就成為沖擊波。在離爆破中心一定距離的地方，空氣壓力會隨時間發(fā)生迅速而懸殊的變化。開始時，壓力突然升高，產(chǎn)生一個很大的正壓力，接著又迅速衰減，在很短時間內(nèi)正壓降至負壓。如此反復(fù)循環(huán)數(shù)次，壓力漸次衰減下去。開始時產(chǎn)生的最大正壓力即是沖擊波波陣面上的超壓△P 。多數(shù)情況下，沖擊波的傷害、破壞作用是由超壓引起的。超壓△p 可以達到數(shù)個甚至數(shù)十個大氣壓。只要沖擊波超壓達到一定值時，便會對目標造成一定的傷害或破壞。超壓波對人體的傷害和對建筑物的破壞作用見表1和表2。

表1 沖擊波超壓對人體的傷害作用

表2 沖擊波超壓對建筑的破壞作用