引言

　　動(dòng)力車間有3臺(tái)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(dòng)力的設(shè)備，常被譽(yù)為總廠的心臟。鍋爐在正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中儲(chǔ)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(chǔ)能意外釋放，就會(huì)造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失及人員傷亡，屬于具有潛在爆炸危險(xiǎn)的重大危險(xiǎn)源。而且，動(dòng)力車間的鍋爐自投入運(yùn)行已將近20個(gè)年頭了，正步入設(shè)備壽命的后半期，其運(yùn)行危險(xiǎn)性尤為突出。因此，對(duì)鍋爐爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)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(jī)理

　　鍋爐爆炸是鍋爐系統(tǒng)中儲(chǔ)存的大量能量意外瞬間釋放，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的現(xiàn)象。在鍋爐運(yùn)行過程中，由于受壓元件的某些部位超過了材料的極限強(qiáng)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(chǔ)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(shí)，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(jìn)一步擴(kuò)大。由于從破口處沖出的汽、水有很高的速度，形成強(qiáng)烈的沖擊波，當(dāng)與空氣或地面接觸后，便會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的反作用力，使鍋爐騰空而起或朝反作用力

　　的方向運(yùn)動(dòng)、翻滾。鍋爐爆炸時(shí)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(cè)

　　1 事故后果預(yù)測(cè)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(huì)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(cè)可以初步確定事故危害范圍，對(duì)確立周圍財(cái)產(chǎn)的保護(hù)措施具有重要意義。由于鍋爐爆炸時(shí)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(yàn)數(shù)據(jù)。目前對(duì)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(yàn)數(shù)據(jù)按相似法則來確定，即TNT當(dāng)量法。

　　2 鍋爐爆炸的能量分析

　　整個(gè)鍋爐系統(tǒng)中儲(chǔ)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(shí)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(shí)溫度超過了大氣壓力下的沸點(diǎn)(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(jì)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(shí)，爆破能量在向外釋放時(shí)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(jìn)形式在介質(zhì)中傳播的壓縮波。鍋爐破裂時(shí)，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(dòng)，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(dòng)介質(zhì)的聲速，這種擾動(dòng)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(huì)隨時(shí)間發(fā)生迅速而懸殊的變化。開始時(shí)，壓力突然升高，產(chǎn)生一個(gè)很大的正壓力，接著又迅速衰減，在很短時(shí)間內(nèi)正壓降至負(fù)壓。如此反復(fù)循環(huán)數(shù)次，壓力漸次衰減下去。開始時(shí)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(dá)到數(shù)個(gè)甚至數(shù)十個(gè)大氣壓。只要沖擊波超壓達(dá)到一定值時(shí)，便會(huì)對(duì)目標(biāo)造成一定的傷害或破壞。超壓波對(duì)人體的傷害和對(duì)建筑物的破壞作用見表1和表2。

表1 沖擊波超壓對(duì)人體的傷害作用

表2 沖擊波超壓對(duì)建筑的破壞作用