鍋爐爆炸事故后果分析

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1、鍋爐爆炸事故后果分析該項目中所設(shè)置的鍋爐屬危險性大的特種設(shè)備,鍋爐發(fā)生爆炸時,將產(chǎn)生的傷害后果,用TNT當(dāng)量法進(jìn)行模擬分析。鍋爐爆炸屬于物理爆炸,它是物質(zhì)狀態(tài)參數(shù)(溫度、壓力、體積)迅速發(fā)生變化,在瞬時放出大量能量并對外做功的現(xiàn)象。其特點是爆炸現(xiàn)象發(fā)生過程中,造成爆炸發(fā)生的介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生變化,發(fā)生變化的僅是介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。10.1 物理爆炸的能量物理爆炸,氣體膨脹所釋放的能量(即爆破能量),不僅與氣體壓力和容器的容積有關(guān),而且與介質(zhì)在容器的物性相態(tài)有關(guān)?;鹆Πl(fā)電廠鍋爐中的介質(zhì)為飽和水和飽和蒸汽,爆炸時釋放能量等于飽和蒸汽絕熱膨

2、脹作的功加上飽和水因壓力突然降低而迅速蒸發(fā)膨脹做的功。在大多數(shù)情況下,鍋爐內(nèi)的飽和水占容器中介質(zhì)質(zhì)量的絕大部分。它的爆破能量比飽和氣體大得多。飽和水容器的爆破能量按式(10-1)計算:Ew=CwV …………………………(10-1)式中:Ew—飽和水容器的爆破能量(kJ)   V---容器內(nèi)飽和水所占的體積(m3)   Cw—飽和水爆破能量系數(shù)(kJ/m3)10.2 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3種形式表現(xiàn)出來,后二種所消耗的能量占總爆破能量的比例較小,大部分能量

3、是產(chǎn)生沖擊波。鍋爐爆炸時,容器內(nèi)的高壓氣體大量沖出,使它周圍的空氣受到?jīng)_擊波而發(fā)生擾動,使其狀態(tài)(壓力、溫度、密度)發(fā)生突躍變化,其傳播速度大于聲速,這種擾動在空氣中的傳播就形成沖擊波。在離爆炸中心的一定距離處,空氣壓力會隨時間發(fā)生迅速而懸殊變化。開始時,壓力突然升高,產(chǎn)生的最大正壓力即是沖擊波波降面上的超壓△P。多數(shù)情況,沖擊波的傷害、破壞作用是由超壓引起的,其數(shù)值可達(dá)到數(shù)個甚至數(shù)十個大氣壓。采用超壓準(zhǔn)則,可判斷超壓對人體傷害和對建筑物的破壞程度。10.3 TNT當(dāng)量法實驗數(shù)據(jù)表明,不同數(shù)量的同類炸藥發(fā)生爆炸時,如果目標(biāo)與爆炸中心

4、距離R和目標(biāo)與基準(zhǔn)爆炸中心的相當(dāng)距離R0之比與爆炸時產(chǎn)生沖擊波所消耗的炸藥量q(kgTNT)和基準(zhǔn)炸藥量q0(kgTNT)之比的三次方根相等,即:R/R0==α …………………………(10-2)則所產(chǎn)生的沖擊波超壓相同,即△P=△P0[式中△P—目標(biāo)處超壓(MPa),△P0—基準(zhǔn)目標(biāo)處超壓(MPa),α—炸藥爆炸試驗?zāi)M比]式(10-2)可寫為:△P(R)=△P0(R/α) …………………………(10-3)利用式(10-3)可以根據(jù)某些已知藥量的試驗所測得的超壓來確定任意藥量爆炸時在各種相應(yīng)距離下的超壓。1000kgTNT爆炸時的沖

5、擊波超壓查表10-1可得。表10-1 1000kgTNT爆炸時的沖擊波超壓R0(m)5678910121416182025△P0(MPa)2.942.061.671.270.950.760.500.330.2350.170.1260.079R0(m)30354045505560657075△P0(MPa)0.0570.0430.0330.0270.02350.02050.0180.0160.01430.01310.4 騰龍?zhí)胤N樹脂(廈門)有限公司汽電部余熱鍋爐爆炸的破壞估算結(jié)果項目余熱鍋爐:型式:三壓、再熱、強(qiáng)制循環(huán)/自然循環(huán)、汽包

6、爐高壓蒸汽出口流量:220t/h高壓蒸汽出口壓力:9.89MPa高壓蒸汽出口溫度:535℃ 余熱鍋爐水容積:正常運行時為150m3(據(jù)建設(shè)單位提供)(1)按式(10-1)計算爆破能量Ew其中:容器內(nèi)飽和水體積V按150m3計算,飽和水爆炸能量系數(shù)Cw,據(jù)資料介紹估算為:34.6×104kJ/m3則Ew=CwV=(34.6×104)(150)=51.9×106(kJ)(2)將爆破能量Ew換算為TNT當(dāng)量q(kgTNT)q=Ew/qTNT……………………(10-4)式中qTNT—為1kgTNT爆炸所放出的爆破能量,取qTNT=4500k

7、J/kg則q=Ew/qTNT=(51.9×106)/4500=11530.3(kgTNT)(3)按式(10-2)求出炸藥爆炸的試驗?zāi)M比αα=(q/q0)1/3=(q/1000)1/3=0.1q1/3=2.259(4)按式(10-2)求出在1000kgTNT爆炸試驗中的相當(dāng)距離R0,即R0=R/α,選取離爆炸中心的不同距離R,得出R0后,查表10-1,采用插入法,求出相應(yīng)的超壓,即為所選取距離R處的超壓,估算結(jié)果見表10-2。表10-2 R、R0與相應(yīng)△P0估算結(jié)果R(m)152040455055608010012013013514

8、0160180R0(m)6.648.8517.719.922.1224.3426.5535.4044.2553.1057.5259.7361.9570.8079.65△P0(MPa)2.040.980.180.1280.1060.08

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