鍋爐爆炸事故的能量計算及預防措施

林哲源

摘要：本文簡要通過鍋爐爆炸事故原因分析和爆炸能量計算，針對性地采取預防措施，有效防止和減少鍋爐爆炸事故的發生。

關鍵詞：鍋爐；爆炸；能量分析；預防措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.204

隨著現代化產業不斷進步，鍋爐作為發展社會經濟的重要熱工設備，被廣泛地應用到各個生產領域。然而它發生事故相對來說幾率比較高，造成的后果比較嚴重，又是一個潛在的危險特種設備。近幾年，鍋爐爆炸事故時有發生，給生命財產安全和社會進步帶來較大影響，為此我們要高度重視鍋爐爆炸事故的預防。

1鍋爐爆炸原因分析

鍋爐爆炸事故按照人機工程學理論，具體分為人為和管理缺陷、設備質量缺陷及其他環境因素等，并且三者之間是互為聯系，彼此之間互相影響。

1.1人為和管理缺陷

鍋爐房內沒有上墻的鍋爐安全運行管理的各項制度及運行記錄；運行過程中管理不到位造成缺水；水處理不佳引起鍋爐水側結垢；排污不及時造成爐水堿度過高；受壓元件和安全附件等超期未檢驗、發現缺陷和損壞未檢修；管理人員思想懈怠，錄取無證或證件超期未按時年審的司爐人員；操作工技術能力不足，對常見的事故隱患處理缺乏經驗；責任心不強擅自離崗或操作失誤的現象等。

1.2設備質量缺陷

鍋爐材質使用上不符合質量要求或者結構設計上存在不合理性，往往會造成受壓元件沒有足夠的強度、沒有良好的水循環、熱傳導存在偏差或爐體膨脹自由度不夠等。此外，在制造焊接工藝中制造工藝不當或者焊接質量不是很好，使得受壓部件存在內應力。第三，在鍋爐安裝上不符合規范，如排污口安裝高、安全閥排氣管未安裝、水位表安裝在不適當的位置、壓力表計量不準確或連接管安裝不符合要求等等，也都會導致事故的發生。

1.3其他環境因素

除以上人為管理和設備自身問題外，還有環境原因造成鍋爐爆炸事故的發生，如油、氣等易燃易爆炸物質、粉塵、光照明和通風環境不好、有毒氣體危險以及防護措施做得不夠等等，均可引起爆炸事故。

2鍋爐爆炸能量的計算

鍋爐內主要儲存著有兩部分物質組成：一種是高溫、高壓的干飽和蒸汽，另外一種是飽和水。爆炸能量也是有這兩部分物質釋放處的能量。

2.1干飽和水蒸汽

爆炸時干飽和水蒸汽可以認為是一絕熱膨脹的過程，因為爆炸時是瞬間泄壓，與外界幾乎沒有產生熱量交換。其爆炸的能量可按下列經驗公式近似計算：E^q=C^qV（常用壓力下的干飽和水蒸汽各種爆破能量系數見表1）。

式中E^q為水蒸汽的爆破能量，kJ；V為水蒸汽的體積，m³；C_q為干飽和水蒸汽爆破能量系數，kJ/m³。

2.2高溫飽和水

鍋爐爆炸后，不僅僅水蒸氣要瞬間泄壓，而且原來處于平衡狀態的飽和水在壓力驟降后處于過熱狀態，這時水會急劇沸騰蒸發，體積一下子膨脹從而引發爆炸。在實際應用時，飽和水的爆破能量可按下列經驗公式近似計算：E^S=C^S V（常用壓力下飽和水爆破能量系數值見表1）。

即該臺鍋爐爆炸相當于15.36kgTNT炸藥的爆炸能量。因而對周圍環境能產生效大的破壞力。

3鍋爐爆炸的預防措施

3.1預防超壓

確保壓力表和安全閥等兩大安全附件的可靠靈敏。對于壓力表，若發現指針失靈或者不能歸到零位，表盤刻度模糊不清或者表盤玻璃碎裂，超期未校驗合格的，應立即停止使用。對于安全閥，若發現閥體泄漏嚴重，彈簧式安全閥彈簧失效或者超過未效驗的，也應停止使用。

3.2預防缺水

按沖洗水位表操作規范，堅持每天沖洗水位表，定期清理水位表旋塞及連通管。時刻觀察鍋爐水位，確保水位在最高和最低水位之間。對給水閥、給水泵及水位警報器等經常性檢查，確保完好。萬一發生嚴重缺水時，司爐人員必須保持沉著冷靜，切勿驚慌失措，應緊急停爐冷卻，禁止向鍋內進水。

3.3預防缺陷

使用單位在停爐期間要開展定期檢測工作，利用檢驗檢測設備對鍋爐進行自檢，對快要到期的鍋爐必須提前一個月到特檢機構申請檢驗，并積極配合檢驗工作，若發現受壓元件存在腐蝕減薄、變形和裂紋等缺陷時，應及時停爐修復。