酒精企業(yè)生產(chǎn)裝置的安全現(xiàn)狀評價(jià)（十一）
作者：佚名
2008-05-22 17:53
來源：煤礦安全生產(chǎn)網(wǎng)
第十一章 鍋爐系統(tǒng)安全評價(jià)
11.1概述
酒精有限公司為滿足酒精生產(chǎn)過程中的蒸汽供應(yīng)需求，建有鍋爐房一座，燃料主要為煤。同時(shí)，利用污水處理部產(chǎn)生的副產(chǎn)物沼氣作為燃料使用。
本章主要針對鍋爐系統(tǒng)中的主要危險(xiǎn)、有害因素進(jìn)行分析評價(jià)。
鍋爐型號：SHL20-25-400A型。兩臺。
工作壓力：2.45MPa；
蒸汽溫度：400℃；
額定蒸發(fā)量：20T/H。
燃燒方式：層燃及室燃。
燃料：煤及沼氣。
11.2鍋爐系統(tǒng)危險(xiǎn)、有害因素分析
鍋爐系統(tǒng)主要危險(xiǎn)、有害因素分析見表11-1。
表11-1 鍋爐系統(tǒng)危險(xiǎn)源及主要危險(xiǎn)性
序號
系統(tǒng)名稱
危險(xiǎn)源(因素)
危險(xiǎn)性
1
燃?xì)庀到y(tǒng)、管道閥門等
沼氣泄漏
火災(zāi)、爆炸
2
運(yùn)行中熄火
可燃?xì)怏w聚集在爐膛中
爆炸
3
鍋爐水位
嚴(yán)重缺水
嚴(yán)重滿水
爆炸、管道水沖擊
4
鍋爐壓力
超壓
受壓元件破裂甚至爆炸
5
鍋爐腐蝕
受壓元件，厚度減薄
受壓元件破裂甚至爆炸
6
鍋爐結(jié)垢
受壓元件過熱
破裂或爆炸
7
水位計(jì)
水位計(jì)故障
嚴(yán)重缺水爆炸
嚴(yán)重滿水，水沖擊
8
安全閥
安全閥故障
超壓爆炸
9
壓力表
壓力表故障
超壓爆炸
10
水泵、風(fēng)機(jī)、
蒸汽排放
噪聲
傷害健康
11
坑、溝、池井
無蓋、無欄桿
誤入傷害人體
12
檢修作業(yè)
未按規(guī)程作業(yè)
人身傷害
13
鍋爐平臺樓梯
無欄桿、無防滑平臺
墜 落
14
各種電器設(shè)備
無可靠接地接零系統(tǒng)
觸 電
15
鍋爐本體及
汽水管道
高溫?zé)嵩?
燙 傷
16
照明
無照明或照明不足、
無事故照明
誤傷人體
17
自然災(zāi)害
洪澇、地震、雷擊
危及設(shè)備人身安全
11.3鍋爐系統(tǒng)事故樹分析
為了科學(xué)地分析蒸汽鍋爐爆炸事故，并從中得到有益的教訓(xùn)，從而制定出有效防范措施，本章將鍋爐超壓、鍋爐缺水、鍋爐結(jié)垢、鍋爐腐蝕等四個(gè)引起鍋爐爆炸的主要事件，用事故樹分析法加以分析評價(jià)，并找出主要防范措施。
11.3.1鍋爐超壓分析
（1）事故樹分析
鍋爐超壓事故樹分析見圖11-1。
圖11-1鍋爐超壓事故樹分析
（2）求最小割（徑）集
用最小徑集進(jìn)行分析，結(jié)構(gòu)函數(shù)式為：
T= X1X2X3 X4+ X5+X6 X7 X8X9 X10X11 X12X13 X14X15
從而得到最小徑集3組，分別為：
（3）結(jié)構(gòu)重要度分析
Iφ⑸＞Iφ⑴＝Iφ⑵＝Iφ⑶＝Iφ⑷＞Iφ⑹＝Iφ⑺＝Iφ⑻＝Iφ⑼＝Iφ⑽＝Iφ⑾＝Iφ⑿＝Iφ⒀＝Iφ⒁＝Iφ⒂
（4）鍋爐超壓事故原因：
通過事故樹分析可知，鍋爐超壓事故最小割（徑）集3個(gè)，防止鍋爐超壓事故的措施有3個(gè)方案。
通過分析，在15個(gè)基本原因事件中，壓力上升(X5)是最主要的原因；其次是安全閥沒有定期進(jìn)行試驗(yàn)(X1)，因而無法避免安全閥因機(jī)械原因失效；再者就是操作人員脫崗和巡查、監(jiān)視不到位。
抓住了這3個(gè)原因，就抓住了解決鍋爐超壓的主要環(huán)節(jié)。嚴(yán)格按規(guī)定檢測鍋爐附件，加強(qiáng)操作人員的安全意識和責(zé)任心，提高操作人員操作技能同樣是防止鍋爐超壓的重要方面。
11.3.2鍋爐缺水分析
（1）事故樹分析
鍋爐缺水事故樹分析見圖11-2。
（2）求最小割（徑）集。
用最小割集進(jìn)行分析，結(jié)構(gòu)函數(shù)式為：
T= X1+X2X3 X6 X7 X8X9 X10X11 +X4X5 X12X13 X14X15 X16 X17 X18
最小徑集三組，分別為：
（3）結(jié)構(gòu)重要度分析
從3個(gè)最小徑集看出：X1是單事件的最小徑集，X2X3 X6 X7 X8X9 X10X11同時(shí)出現(xiàn)在1組最小徑集P2中，X4X5 X12X13 X14X15 X16 X17 X18同時(shí)出現(xiàn)在1組最小徑集P3中,可以得到：
Iφ⑴最大；
Iφ⑵＝Iφ⑶＝Iφ⑹＝Iφ⑺＝Iφ⑻＝Iφ⑼＝Iφ⑽＝Iφ⑾；
Iφ⑷＝Iφ⑸＝Iφ⑿＝Iφ⒀＝Iφ⒁＝Iφ⒂＝Iφ⒃＝Iφ⒄＝Iφ⒅
得結(jié)構(gòu)重要度順序?yàn)椋?Iφ⑴＞Iφ⑵＝Iφ⑶＝Iφ⑹＝Iφ⑺＝Iφ⑻＝Iφ⑼＝Iφ⑽＝Iφ⑾＞Iφ⑷＝Iφ⑸＝Iφ⑿＝Iφ⒀＝Iφ⒁＝Iφ⒂＝Iφ⒃＝Iφ⒄＝Iφ⒅
（４）預(yù)防鍋爐缺水措施：
通過事故樹分析，最小徑集3個(gè)，從3個(gè)徑集方案中任何一個(gè)缺水事故就可以避免。
通過分析，在18個(gè)基本事件中，水位報(bào)警器(X1) 失靈是最主要原因，其次是操作人員脫崗(X4)和排污閥故障(X2)。
若能抓住這三個(gè)關(guān)鍵，抓住3個(gè)預(yù)防鍋爐缺水的主要環(huán)節(jié)，能解決這三個(gè)問題，缺水事故就基本不會發(fā)生。
11.3.3鍋爐結(jié)垢分析
（１）事故樹分析
鍋爐結(jié)垢事故樹分析見圖11-3。
圖11-3鍋爐結(jié)垢事故樹分析
（2）求最小割（徑）集
事故樹結(jié)構(gòu)函數(shù)如下:
T=A1+ A2=X1 +X2+B1+ X3+ B2
= X1 +X2+ X4 C1+ X3+ X7+ X8
= X1 +X2+ X4（X5+X6）+ X3+ X7+ X8
= X1 +X2+ X4X5+ X4X6+ X3+ X7+ X8
從而得出7個(gè)最小割集為：
（3）結(jié)構(gòu)重要度分析：
按一次近似計(jì)算：X1 、X2、 X3、 X7、 X8是一階最小割集中的事件，所以Iφ⑴、Iφ⑵、Iφ⑶、Iφ⑺、Iφ⑻最大。
，
所以，各基本事件結(jié)構(gòu)重要順序?yàn)椋?Iφ⑴＝Iφ⑵＝Iφ⑶＝Iφ⑺＝Iφ⑻＞Iφ⑷＞Iφ⑸＝Iφ⑹
（4）預(yù)防鍋爐結(jié)垢措施：
通過對事故樹的定性分析，本事故有7個(gè)最小割集，也就是說，形成結(jié)垢的可能性有7種，其中5種可能性是單事件，所以鍋爐結(jié)垢極易發(fā)生，為防止鍋爐發(fā)生結(jié)垢，必須采取以下措施：
①生水不能直接進(jìn)入鍋爐；
②必須采用爐外爐內(nèi)同時(shí)進(jìn)行水處理，爐外處理要嚴(yán)格控制水質(zhì)指標(biāo)，水質(zhì)不合格的水不得進(jìn)入鍋爐，對交換劑要及時(shí)做到活化和更換；
③司爐工必須嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，定期進(jìn)行排污，適當(dāng)開啟連續(xù)排污，保持排污管道暢通。
11.4.4鍋爐嚴(yán)重腐蝕分析
（1）事故樹分析
鍋爐嚴(yán)重腐蝕事故樹分析見圖11-4。
圖11-4鍋爐嚴(yán)重腐蝕事故樹分析
（2）求最小割（徑）集
直接計(jì)算最小割集，事故樹結(jié)構(gòu)函數(shù)如下：
T=X1A1= X1（B1+ B2）= X1（C1+ C2+ X8+ X9）
= X1（X2+ X3+X4+ X5+ X6+ X7+X8+X9）
= X1 X2+ X1 X3+ X1 X4+X1 X5+X1 X6+X1 X7+X1 X8+X1 X9
從而得到8組最小割集為：
（3）結(jié)構(gòu)重要度分析：
因?yàn)閄1在所有最小割集中出現(xiàn)，所以XФ⑴最大，而X2～X9均在最小割集中出現(xiàn)一次，且它們所對應(yīng)割集階數(shù)均為2，而最大出現(xiàn)次數(shù)為1。由此得：
Iφ⑵＝Iφ⑶＝Iφ⑷＝Iφ⑸＝Iφ⑹＝Iφ⑺＝Iφ⑻＝Iφ⑼
所以結(jié)構(gòu)重要次序?yàn)椋?Iφ⑴＞Iφ⑵＝Iφ⑶＝Iφ⑷＝Iφ⑸＝Iφ⑹＝Iφ⑺＝Iφ⑻＝Iφ⑼
（4）預(yù)防鍋爐嚴(yán)重腐蝕措施：
通過對事故樹的定性分析，得出8個(gè)最小割集，即鍋爐腐蝕的可能性有8種。其主要原因?yàn)闆]有定期檢查(X1)，其次條件是X2～X9。為防止鍋爐嚴(yán)重腐蝕采取以下措施：
①每年必須按規(guī)定對鍋爐進(jìn)行定期年檢，測定其壁厚，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果采取相應(yīng)措施；
②按規(guī)定控制運(yùn)行鍋爐爐水堿度和相對堿度，鍋爐給水的含氧量必須控制在規(guī)定范圍內(nèi)。
③切實(shí)加強(qiáng)停爐保養(yǎng)工作，停運(yùn)鍋爐應(yīng)保持鍋爐四周空氣干燥
④運(yùn)行時(shí)盡可能少用含硫較大的燃料，并防止尾部低溫硫腐蝕。
11.4鍋爐爆炸分析計(jì)算
11.4.1鍋爐爆炸分析
鍋爐爆炸形式有兩種：一種是某受壓部件(主要是汽包等)遭到嚴(yán)重?fù)p壞，鍋爐內(nèi)汽水混合物以極高的速度從破裂處噴射出來，導(dǎo)致鍋爐爆炸；另一種是燃料在爐膛內(nèi)瞬間突然爆燃，導(dǎo)致爐膛爆炸。以下主要針對鍋爐爆炸過程及危害進(jìn)行分析計(jì)算。
(1)鍋爐爆炸過程
鍋爐爆炸兩個(gè)過程：第一過程是鍋爐受壓元件，主要是鍋筒的筒體或封頭等主要受壓元件的最薄弱處及焊縫等，由于強(qiáng)度不夠，在介質(zhì)工作壓力下發(fā)生破裂；第二過程是當(dāng)鍋爐受壓元件破裂后，鍋爐內(nèi)的介質(zhì)，即一定壓力下的帶有能量的飽和水和飽和蒸汽從破口處急速沖出來，在一瞬間，鍋爐內(nèi)的全部介質(zhì)從原來的工作壓力驟降到一個(gè)絕對大氣壓，飽和水和飽和蒸汽所含的巨大熱能使水汽化，使蒸汽體積進(jìn)一步膨脹，體積可以擴(kuò)大上千倍，大量的熱能轉(zhuǎn)為機(jī)械能，形成具有很大破壞力的爆炸。
(2)爆炸危害
鍋爐爆炸主要指鍋爐汽包內(nèi)筒體、封頭或焊縫破裂引起的爆炸，鍋爐在運(yùn)行狀態(tài)下，鍋爐汽包內(nèi)水汽所占容積之比一般為5:3，即水所占容積大于汽，若鍋爐為上下二個(gè)汽包，則上汽包為汽水混合物，下汽包為飽和水。
爆炸所產(chǎn)生的危害主要有二方面：一是鍋爐的飽和水和飽和蒸汽膨脹放出的能量引起的危害；二是鍋爐內(nèi)的熱蒸汽及部分飽和水迅速蒸發(fā)產(chǎn)生大量蒸汽向四周擴(kuò)散引起的危害。據(jù)分析，水容量越大的鍋爐，壓力愈高，造成的爆炸危害越嚴(yán)重。
11.4.2鍋爐爆炸能量計(jì)算
（1）鍋爐爆炸能量UB計(jì)算
公司鍋爐型號為SHL20-25-400A型。出蒸汽量Q=20t/h，P=2.45MPa，其正常水容量為26m3以上。
正常運(yùn)行狀態(tài)下，鍋爐水容積：汽容積=5:3，則汽容積約為16M3以上。2.45MPa飽和蒸汽爆炸能量系數(shù)Cs及飽和水爆炸能量系數(shù)Cw，通過查表分別為Cs=6.24×106J/m3,Cw=9.56×107J/m3。
爆炸能量UB為飽和蒸汽釋放能量US及飽和水釋放能量UW之和。即UB=US+UW
US=CSVS=6.24×106×16=9.98×107J/m3
UW=CWVW=9.56×107×26=2.44×109J/m3
UB=US+UW=9.98×107+2.48×109=2.58×109J
（2）TNT當(dāng)量的計(jì)算
將爆炸能量UB換算成TNT當(dāng)量。取1kgTNT炸藥爆炸能量
qTNT=4.5×106J/kg，則
QTNT=UB/qTNT=2.58×109/4.5×106=573(kg)
（3）其他計(jì)算
死亡半徑R1=11.07（m）
重傷半徑R2=31.47（m）
輕傷半徑R3=57.37（m）
計(jì)算過程與第十章沼氣儲槽相同，故省略。
（4）小結(jié)
故鍋爐爆炸時(shí)相當(dāng)573kgTNT威力。爆炸時(shí)不僅將鍋爐摧毀，而且波及整個(gè)廠房、其它設(shè)備及人員。
11.4.3鍋爐爆炸時(shí)高溫高壓蒸汽占有空間VB′計(jì)算
鍋爐爆炸時(shí)，高壓蒸汽迅速膨脹，體積增大，并放出大量熱量，在其占有的空間范圍內(nèi)，人員將被燙傷。鍋爐飽和蒸汽及飽和水的體積膨脹系數(shù)分別為GS和GW，其值通過查表分別為：Gs=17.3，Gw=299。
鍋爐爆炸燙傷范圍VB′計(jì)算：
VB′= VSGS + VWGW
=16×17.3+26×299
=277+7774
=8051m3
設(shè)蒸汽以半球形向地面擴(kuò)散，則其擴(kuò)散半徑RS為
即以鍋爐為中心，直徑為31.4m，高為15.7m范圍內(nèi)人員受到嚴(yán)重燙傷。
圖11-1鍋爐超壓事故樹分析
（2）求最小割（徑）集
用最小徑集進(jìn)行分析，結(jié)構(gòu)函數(shù)式為：
T= X1X2X3 X4+ X5+X6 X7 X8X9 X10X11 X12X13 X14X15
從而得到最小徑集3組，分別為：
（3）結(jié)構(gòu)重要度分析
Iφ⑸＞Iφ⑴＝Iφ⑵＝Iφ⑶＝Iφ⑷＞Iφ⑹＝Iφ⑺＝Iφ⑻＝Iφ⑼＝Iφ⑽＝Iφ⑾＝Iφ⑿＝Iφ⒀＝Iφ⒁＝Iφ⒂
（4）鍋爐超壓事故原因：
通過事故樹分析可知，鍋爐超壓事故最小割（徑）集3個(gè)，防止鍋爐超壓事故的措施有3個(gè)方案。
通過分析，在15個(gè)基本原因事件中，壓力上升(X5)是最主要的原因；其次是安全閥沒有定期進(jìn)行試驗(yàn)(X1)，因而無法避免安全閥因機(jī)械原因失效；再者就是操作人員脫崗和巡查、監(jiān)視不到位。
抓住了這3個(gè)原因，就抓住了解決鍋爐超壓的主要環(huán)節(jié)。嚴(yán)格按規(guī)定檢測鍋爐附件，加強(qiáng)操作人員的安全意識和責(zé)任心，提高操作人員操作技能同樣是防止鍋爐超壓的重要方面。
11.3.2鍋爐缺水分析
（1）事故樹分析
鍋爐缺水事故樹分析見圖11-2。
（2）求最小割（徑）集。
用最小割集進(jìn)行分析，結(jié)構(gòu)函數(shù)式為：
T= X1+X2X3 X6 X7 X8X9 X10X11 +X4X5 X12X13 X14X15 X16 X17 X18
最小徑集三組，分別為：
（3）結(jié)構(gòu)重要度分析
從3個(gè)最小徑集看出：X1是單事件的最小徑集，X2X3 X6 X7 X8X9 X10X11同時(shí)出現(xiàn)在1組最小徑集P2中，X4X5 X12X13 X14X15 X16 X17 X18同時(shí)出現(xiàn)在1組最小徑集P3中,可以得到：
Iφ⑴最大；
Iφ⑵＝Iφ⑶＝Iφ⑹＝Iφ⑺＝Iφ⑻＝Iφ⑼＝Iφ⑽＝Iφ⑾；
Iφ⑷＝Iφ⑸＝Iφ⑿＝Iφ⒀＝Iφ⒁＝Iφ⒂＝Iφ⒃＝Iφ⒄＝Iφ⒅
得結(jié)構(gòu)重要度順序?yàn)椋?Iφ⑴＞Iφ⑵＝Iφ⑶＝Iφ⑹＝Iφ⑺＝Iφ⑻＝Iφ⑼＝Iφ⑽＝Iφ⑾＞Iφ⑷＝Iφ⑸＝Iφ⑿＝Iφ⒀＝Iφ⒁＝Iφ⒂＝Iφ⒃＝Iφ⒄＝Iφ⒅
（４）預(yù)防鍋爐缺水措施：
通過事故樹分析，最小徑集3個(gè)，從3個(gè)徑集方案中任何一個(gè)缺水事故就可以避免。
通過分析，在18個(gè)基本事件中，水位報(bào)警器(X1) 失靈是最主要原因，其次是操作人員脫崗(X4)和排污閥故障(X2)。
若能抓住這三個(gè)關(guān)鍵，抓住3個(gè)預(yù)防鍋爐缺水的主要環(huán)節(jié)，能解決這三個(gè)問題，缺水事故就基本不會發(fā)生。
11.3.3鍋爐結(jié)垢分析
（１）事故樹分析
鍋爐結(jié)垢事故樹分析見圖11-3。
圖11-3鍋爐結(jié)垢事故樹分析
（2）求最小割（徑）集
事故樹結(jié)構(gòu)函數(shù)如下:
T=A1+ A2=X1 +X2+B1+ X3+ B2
= X1 +X2+ X4 C1+ X3+ X7+ X8
= X1 +X2+ X4（X5+X6）+ X3+ X7+ X8
= X1 +X2+ X4X5+ X4X6+ X3+ X7+ X8
從而得出7個(gè)最小割集為：
（3）結(jié)構(gòu)重要度分析：
按一次近似計(jì)算：X1 、X2、 X3、 X7、 X8是一階最小割集中的事件，所以Iφ⑴、Iφ⑵、Iφ⑶、Iφ⑺、Iφ⑻最大。
，
所以，各基本事件結(jié)構(gòu)重要順序?yàn)椋?Iφ⑴＝Iφ⑵＝Iφ⑶＝Iφ⑺＝Iφ⑻＞Iφ⑷＞Iφ⑸＝Iφ⑹
（4）預(yù)防鍋爐結(jié)垢措施：
通過對事故樹的定性分析，本事故有7個(gè)最小割集，也就是說，形成結(jié)垢的可能性有7種，其中5種可能性是單事件，所以鍋爐結(jié)垢極易發(fā)生，為防止鍋爐發(fā)生結(jié)垢，必須采取以下措施：
①生水不能直接進(jìn)入鍋爐；
②必須采用爐外爐內(nèi)同時(shí)進(jìn)行水處理，爐外處理要嚴(yán)格控制水質(zhì)指標(biāo)，水質(zhì)不合格的水不得進(jìn)入鍋爐，對交換劑要及時(shí)做到活化和更換；
③司爐工必須嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，定期進(jìn)行排污，適當(dāng)開啟連續(xù)排污，保持排污管道暢通。
11.4.4鍋爐嚴(yán)重腐蝕分析
（1）事故樹分析
鍋爐嚴(yán)重腐蝕事故樹分析見圖11-4。
圖11-4鍋爐嚴(yán)重腐蝕事故樹分析
（2）求最小割（徑）集
直接計(jì)算最小割集，事故樹結(jié)構(gòu)函數(shù)如下：
T=X1A1= X1（B1+ B2）= X1（C1+ C2+ X8+ X9）
= X1（X2+ X3+X4+ X5+ X6+ X7+X8+X9）
= X1 X2+ X1 X3+ X1 X4+X1 X5+X1 X6+X1 X7+X1 X8+X1 X9
從而得到8組最小割集為：
（3）結(jié)構(gòu)重要度分析：
因?yàn)閄1在所有最小割集中出現(xiàn)，所以XФ⑴最大，而X2～X9均在最小割集中出現(xiàn)一次，且它們所對應(yīng)割集階數(shù)均為2，而最大出現(xiàn)次數(shù)為1。由此得：
Iφ⑵＝Iφ⑶＝Iφ⑷＝Iφ⑸＝Iφ⑹＝Iφ⑺＝Iφ⑻＝Iφ⑼
所以結(jié)構(gòu)重要次序?yàn)椋?Iφ⑴＞Iφ⑵＝Iφ⑶＝Iφ⑷＝Iφ⑸＝Iφ⑹＝Iφ⑺＝Iφ⑻＝Iφ⑼
（4）預(yù)防鍋爐嚴(yán)重腐蝕措施：
通過對事故樹的定性分析，得出8個(gè)最小割集，即鍋爐腐蝕的可能性有8種。其主要原因?yàn)闆]有定期檢查(X1)，其次條件是X2～X9。為防止鍋爐嚴(yán)重腐蝕采取以下措施：
①每年必須按規(guī)定對鍋爐進(jìn)行定期年檢，測定其壁厚，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果采取相應(yīng)措施；
②按規(guī)定控制運(yùn)行鍋爐爐水堿度和相對堿度，鍋爐給水的含氧量必須控制在規(guī)定范圍內(nèi)。
③切實(shí)加強(qiáng)停爐保養(yǎng)工作，停運(yùn)鍋爐應(yīng)保持鍋爐四周空氣干燥
④運(yùn)行時(shí)盡可能少用含硫較大的燃料，并防止尾部低溫硫腐蝕。
11.4鍋爐爆炸分析計(jì)算
11.4.1鍋爐爆炸分析
鍋爐爆炸形式有兩種：一種是某受壓部件(主要是汽包等)遭到嚴(yán)重?fù)p壞，鍋爐內(nèi)汽水混合物以極高的速度從破裂處噴射出來，導(dǎo)致鍋爐爆炸；另一種是燃料在爐膛內(nèi)瞬間突然爆燃，導(dǎo)致爐膛爆炸。以下主要針對鍋爐爆炸過程及危害進(jìn)行分析計(jì)算。
(1)鍋爐爆炸過程
鍋爐爆炸兩個(gè)過程：第一過程是鍋爐受壓元件，主要是鍋筒的筒體或封頭等主要受壓元件的最薄弱處及焊縫等，由于強(qiáng)度不夠，在介質(zhì)工作壓力下發(fā)生破裂；第二過程是當(dāng)鍋爐受壓元件破裂后，鍋爐內(nèi)的介質(zhì)，即一定壓力下的帶有能量的飽和水和飽和蒸汽從破口處急速沖出來，在一瞬間，鍋爐內(nèi)的全部介質(zhì)從原來的工作壓力驟降到一個(gè)絕對大氣壓，飽和水和飽和蒸汽所含的巨大熱能使水汽化，使蒸汽體積進(jìn)一步膨脹，體積可以擴(kuò)大上千倍，大量的熱能轉(zhuǎn)為機(jī)械能，形成具有很大破壞力的爆炸。
(2)爆炸危害
鍋爐爆炸主要指鍋爐汽包內(nèi)筒體、封頭或焊縫破裂引起的爆炸，鍋爐在運(yùn)行狀態(tài)下，鍋爐汽包內(nèi)水汽所占容積之比一般為5:3，即水所占容積大于汽，若鍋爐為上下二個(gè)汽包，則上汽包為汽水混合物，下汽包為飽和水。
爆炸所產(chǎn)生的危害主要有二方面：一是鍋爐的飽和水和飽和蒸汽膨脹放出的能量引起的危害；二是鍋爐內(nèi)的熱蒸汽及部分飽和水迅速蒸發(fā)產(chǎn)生大量蒸汽向四周擴(kuò)散引起的危害。據(jù)分析，水容量越大的鍋爐，壓力愈高，造成的爆炸危害越嚴(yán)重。
11.4.2鍋爐爆炸能量計(jì)算
（1）鍋爐爆炸能量UB計(jì)算
公司鍋爐型號為SHL20-25-400A型。出蒸汽量Q=20t/h，P=2.45MPa，其正常水容量為26m3以上。
正常運(yùn)行狀態(tài)下，鍋爐水容積：汽容積=5:3，則汽容積約為16M3以上。2.45MPa飽和蒸汽爆炸能量系數(shù)Cs及飽和水爆炸能量系數(shù)Cw，通過查表分別為Cs=6.24×106J/m3,Cw=9.56×107J/m3。
爆炸能量UB為飽和蒸汽釋放能量US及飽和水釋放能量UW之和。即UB=US+UW
US=CSVS=6.24×106×16=9.98×107J/m3
UW=CWVW=9.56×107×26=2.44×109J/m3
UB=US+UW=9.98×107+2.48×109=2.58×109J
（2）TNT當(dāng)量的計(jì)算
將爆炸能量UB換算成TNT當(dāng)量。取1kgTNT炸藥爆炸能量
qTNT=4.5×106J/kg，則
QTNT=UB/qTNT=2.58×109/4.5×106=573(kg)
（3）其他計(jì)算
死亡半徑R1=11.07（m）
重傷半徑R2=31.47（m）
輕傷半徑R3=57.37（m）
計(jì)算過程與第十章沼氣儲槽相同，故省略。
（4）小結(jié)
故鍋爐爆炸時(shí)相當(dāng)573kgTNT威力。爆炸時(shí)不僅將鍋爐摧毀，而且波及整個(gè)廠房、其它設(shè)備及人員。
11.4.3鍋爐爆炸時(shí)高溫高壓蒸汽占有空間VB′計(jì)算
鍋爐爆炸時(shí)，高壓蒸汽迅速膨脹，體積增大，并放出大量熱量，在其占有的空間范圍內(nèi)，人員將被燙傷。鍋爐飽和蒸汽及飽和水的體積膨脹系數(shù)分別為GS和GW，其值通過查表分別為：Gs=17.3，Gw=299。
鍋爐爆炸燙傷范圍VB′計(jì)算：
VB′= VSGS + VWGW
=16×17.3+26×299
=277+7774
=8051m3
設(shè)蒸汽以半球形向地面擴(kuò)散，則其擴(kuò)散半徑RS為
即以鍋爐為中心，直徑為31.4m，高為15.7m范圍內(nèi)人員受到嚴(yán)重燙傷。
