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锅炉爆炸事故后果分析

该项目中所设置的锅炉属危险性大的特种设备,锅炉发生爆炸

时,将产生的伤害后果,用TNT当量法进行模拟分析。

锅炉爆炸属于物理爆炸,它是物质状态参数(温度、压力、体积)

迅速发生变化,在瞬时放出大量能量并对外做功的现象。其特点是爆

炸现象发生过程中,造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化,发

生变化的仅是介质的状态参数。

10.1物理爆炸的能量

物理爆炸,气体膨胀所释放的能量(即爆破能量),不仅与气体

压力和容器的容积有关,而且与介质在容器的物性相态有关。

火力发电厂锅炉中的介质为饱和水和饱和蒸汽,爆炸时释放能量

等于饱和蒸汽绝热膨胀作的功加上饱和水因压力突然降低而迅速蒸

发膨胀做的功。在大多数情况下,锅炉内的饱和水占容器中介质质量

的绝大部分。它的爆破能量比饱和气体大得多。饱和水容器的爆破能

量按式(10-1)计算:

Ew=CwV…………(10-1)

式中:Ew—饱和水容器的爆破能量(kJ)

3

V容器内饱和水所占的体积(m)

3

Cw—饱和水爆破能量系数(kJ/m)

10.2爆炸冲击波及其伤害、破坏作用

锅炉爆炸时,爆破能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量和

容器残余变形能量3种形式表现出来,后二种所消耗的能量占总爆破

能量的比例较小,大部分能量是产生冲击波。

锅炉爆炸时,容器内的高压气体大量冲出,使它周围的空气受到

冲击波而发生扰动,使其状态(压力、温度、密度)发生突跃变化,

其传播速度大于声速,这种扰动在空气中的传播就形成冲击波。在离

爆炸中心的一定距离处,空气压力会随时间发生迅速而悬殊变化。开

始时,压力突然升高,产生的最大正压力即是冲击波波降面上的超压

△P。多数情况,冲击波的伤害、破坏作用是由超压引起的,其数值

可达到数个甚至数十个大气压。

采用超压准则,可判断超压对人体伤害和对建筑物的破坏程度。

10.3TNT当量法

实验数据表明,不同数量的同类炸药发生爆炸时,如果目标与爆

炸中心距离R和目标与基准爆炸中心的相当距离R之比与爆炸时产

0

生冲击波所消耗的炸药量q(kgTNT)和基准炸药量q(kgTNT)之

0

比的三次方根相等,即:

R/R=q=α…………(10-2)

03

q

0

则所产生的冲击波超压相同,即△P=△P[式中△P—目标处超

0

压(MPa),△P—基准目标处超压(MPa),α—炸药爆炸试验模拟比]

0

式(10-2)可写为:

△P(R)=△P(R/α)…………(10-3)

0

利用式(10-3)可以根据某些已知药量的试验所测得的超压来确

定任意药量爆炸时在各种相应距离下的超压。1000kgTNT爆炸时的

冲击波超压查表10-1可得。

表10-11

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