锅炉超压爆炸事故分析课程设计.docx
《锅炉超压爆炸事故分析课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锅炉超压爆炸事故分析课程设计.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
锅炉超压爆炸事故分析课程设计
合肥工业大学
《安全系统工程》课程设计
课程设计题目：
锅炉超压（爆炸）事故分析
学院：
建筑工程学院
专业班级：
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
姓名：
。
。
。
。
。
。
。
。
学号：
。
。
。
。
。
。
。
。
指导老师：
。
。
。
。
。
。
。
。
完成时间：
。
。
。
。
。
。
。
。
合肥工业大学建筑工程学院
目录
1.安全系统工程1
1.1安全系统工程1
1.2安全检查1
1.3安全评价1
2.锅炉对现代生活意义2
2.1锅炉的定义2
2.2锅炉对现代生活意义2
3．锅炉爆炸及常见的爆炸原因2
4.事故分析常见术语4
5．事故分析5
5.1分析最小割集5
5.2最小径集6
5.3结构重要度6
5.4概率重要度7
5.5临界重要度8
6.分析原因及对策措施8
6.1．1安全阀损坏，堵塞未发现，人员离岗都是由于安全检查不到位导致的
10
6.2.2锅炉压力容器安全阀检修、维护方面的要求12
6.2.3排气阀规格不当是由于设计原因造成的12
6.2.4.壁面承压降低是由于对锅炉管理不善导致的爆炸12
6.2.5使用管理原因13
6.2.6.爆炸的后果分析13
6.2.7.对策措施14
7.总结15
8.参考文献16
锅炉超压（爆炸）事故分析
一、安全系统工程：
1.1安全系统工程：
是指采用系统工程方法，识别、分析、评价系统中的危险性，根据其结果调整工艺、设备、操作、管理、生产周期和投资等因素，使系统可能发生的事故得到控制，并使系统安全性达到最好的状态。
1.2安全检查：
安全检查是一个发现和查明各种危险和隐患并督促整改，监督各项安全规章制度的实施以及制止违章行为的过程。
安全检查是安全生产管理中必不可少的重要环节。
1.3安全评价：
以实现安全为目的，应用安全系统工程原理和方法，辨识与分析工程、系统、生产经营活动中的危险、有害因素，预测发生事故造成职业危害的可能性及严重程度，提出科学、合理、可行的安全对策措施建议，做出评价结论。
二、锅炉对现代生活意义
锅炉广泛应用于为人们的生活提供便电力、机械、化工、轻工、纺织、交通运输等部门及日常生活中。
锅炉具有使用范围广、容易发生事故、事故后果严重等特点。
随着社会的发展，各种先进设备在我们的生产生活中发挥着重要作用与此同时设备也对我们的生命安全构成了威胁，特别是特种设备。
锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。
锅的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。
锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。
提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。
产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。
所以锅炉的特点要求我们更加注意锅炉的安全管理，制定相应的预防措施和应急措施。
生活锅炉安全经济运行是保障人民生命安全，促进国民经济发展，合理使用和节约能源的重要保证。
锅炉是受火焰加热且具有爆炸危险的特殊工业设备和压力容器，其安全性尤为重要。
只有在充分保证工业锅炉安全运行管理的基础上，才能保证工业锅炉的经济运行。
因此生活锅炉经济运行是满足安全生产、保护环境和运行可靠的前提下，通过科学管理、技术改造、提高操作及运行水平，使工业锅炉实现热效率高的状态，预防锅炉发生超压爆炸事故，造成人员伤亡和财产损失。
三、锅炉爆炸及常见的爆炸原因
锅炉爆炸是由于其它原因导致锅炉承压负荷过大造成的瞬间能量释放现象，锅炉缺水、水垢过多、压力过大等情况都会造成锅炉爆炸，一旦出现锅炉爆炸事故，对周围建筑、人员等损伤极大。
锅炉属于特种设备，从设计、进料、加工、试压到成品销售，国家都有严格的审批和监检制度，只要用户详细阅读使用说明书，并按照其要求正确使用、维护保养锅炉，锅炉的爆炸现象是可以杜绝的。
超压爆炸超压，指的是爆轰波阵面上压力与大气压之间的压力差。
分为正压和负压正压对人体和建筑物等伤害严重，一般只考虑正压作用，负压很少研究。
1．缺陷导致的爆炸锅炉承受的压力并未超过额定压力，但因锅炉主要受压元件出现裂纹、严重变形、腐蚀、组织变化等情况，导致主要受压元件丧失承载能力、突然大面积破裂爆炸。
主要原因有：
①设计失误：
结构受力、水补偿、水循环、用材、强度计算等方面出现严重错误，安全设施漏装、装设错误或少装等。
②制造失误：
用错材料、不按图施工、焊接质量有问题、热处理、水压试验等工艺规范错误等。
2.由于安全阀、压力表不齐全、损坏或装设错误，操作人员擅离岗位或放弃监视责任，操作人员有意或无意关闭或关小出气通道，无承压能力的生活锅炉改作蒸汽锅炉等原因，致使锅炉主要承压元件筒件、封头、管板、炉胆等承受压力超过其承载能力，而造成锅炉爆炸。
3．锅炉缺水导致的爆炸锅壳锅炉及水火管锅炉的主要受压元件如筒体、封头、管板、炉胆等，往往是直接受火焰或烟气加热的。
锅炉一旦严重缺水，上述主要受压元件得不到正常冷却，干锅后金属温度急剧上升，有时甚至被烧红。
此时如立即给锅炉上水，因金属性能与组织变化丧失承载能力，往往导致爆炸。
锅炉缺水时，水位表内往往看不到水位，表内发白发亮；低水位报警器动作发出警报；过热蒸汽温度升高；给水流量不正常地小于蒸汽流量。
4.引起锅炉缺水的原因有：
1）运行人员疏忽大意，对水位监视不严；或者运行人员擅离职守，放弃了对水位及其他仪表的监视；
2）水位报警器或给水自动调节器失灵，而又未及时调节
3）给水设备或给水管道故障，无法给水或水量不足；
4）运行人员排污后忘记关排污阀，或者排污阀泄漏；
5）水位故障造成假水位而运行人员未及时发现；
6）水冷壁、对流管束或省煤器爆破漏水。
超压爆炸：
由于安全阀、压力表不齐全、损坏或装设错误，操作人员擅自离岗或放弃监视责任，关闭或关小出气通道，无承压能力的生活锅炉改作承压蒸汽锅炉等原因，致使锅炉主要承压部件筒体、封头、管板、炉胆等承受的压力超过其承载能力而造成的锅炉爆炸。
缺陷导致的爆炸：
锅炉承受的压力并未超过额定压力，但因锅炉主要承压部件出现裂纹、严重变形、腐蚀、组织变化等情况，导致主要承压部件丧失承载能力，突然大面积破裂爆炸。
严重缺水导致的爆炸：
锅炉一旦严重缺水，主要承压部件得不到正常冷却，甚至被烧干，金属温度急剧上升，此时如给严重缺水的锅炉上水，往往会酿成严重的爆炸事故。
四、事故分析常见术语
1.安全系统工程：
是指采用系统工程方法，识别、分析、评价系统中的危险性，根据其结果调整工艺、设备、操作、管理、生产周期和投资等因素，使系统可能发生的事故得到控制，并使系统安全性达到最好的状态。
2.系统安全分析是安全系统工程的核心内容。
3.割集：
事故树中某些事件构成的集合，且当集合中的事件都发生时，顶事件必然发生。
4.最小割集：
如果某个割集中任意除去一个基本事件就不在是割集，则称该割集为最小割集。
5.径集：
事故树中某些基本事件的集合，当这些基本事件都不发生时，顶事件必不发生。
6.最小径集：
又称最小通集，在最小径集中，去掉任何一个基本事件它就不在是径集。
则称这个径集为最小径集。
因此最小径集表达了系统的安全性。
7.固有危险源：
是指生产中的事故隐患，即生产中存在的可能导致事故和损失的不安全条件，它包括物质因素和部分环境因素。
8.灾难性事故：
是指在人们生产、生活活动过程中突然发生的、违反人们意志的、迫使活动暂时或永久停止，并且造成大量人员伤亡、经济损失或环境污染的意外事故。
9.重大危险源：
长期或临时生产、加工、搬运、使用或储存危险物质，且危险物质的数量等于或超过临界量的单元，该单元称为重大危险源。
10.危险控制方法：
消除危险，控制危险，防护危险，隔离防护，保留危险，转移危险
11.降低事故发生概率措施：
提高设备可靠性，选用可靠工艺技术降低危险因素感度，提高系统抗灾能力，减少人为失误，加强监督检查
12.降低事故严重度措施：
限制能量或分散风险措施，防止能量逸散措施，加装缓冲能量装置，避免人身伤亡措施
13.安全检查表：
根据有关安全规范、标准、制度及其他系统分析方法分析的结果，系统地对一个生产系统或设备进行科学的分析，找出各种不安全因素，依据检查项目把找出的不安全因素以问题清单的形式制成表，以便于实施检查和安全管理，称为安全检查表。
14.预先危险分析（PHA）：
一般是指在一个系统或子系统运转活动之前，对系统存在的危险源、出现条件及可能造成的结果，进行宏观概略分析的方法。
15.危险源是指导致事故的根源，包括三个要素：
潜在危险性、存在状态和触发因素。
16.风险：
对于风险同时考虑如下两个方面，受害程度或损失大小和造成某种损失或损害的难易程度。
17.安全评价：
以实现安全为目的，应用安全系统工程原理和方法，辨识与分析工程、系统、生产经营活动中的危险、有害因素，预测发生事故造成职业危害的可能性及严重程度，提出科学、合理、可行的安全对策措施建议，做出评价结论。
五、事故分析
锅炉超压（爆炸）事故树示意图如下：
1求最小割集
事故树结构函数如下：
T=A1·A2
=（A3+A4）·（A5·A6）
=[X1·A7+（X7+A8）]·[（X4+A9）·（X10+X11+X12+X13）]
=[X1·（X2+X3）+（X7+（X4+X5+X6））]·[（X4+（X8+X9））·（X10+X11+X12+X13）]
=（X1X2+X1X3+X7+X4+X5+X6）[（X4+X8+X9）·（X10+X11+X12+X13）]
=（X1X2+X1X3+X7+X4+X5+X6）（X4X10+X8X10+X9X10+X4X11+X8X11+X9X11+
X4X12+X8X12+X9X12+X4X13+X8X13+X9X13）
=X1X2X4X10+X1X2X8X10+X1X2X9X10+X1X2X4X11+X1X2X8X11+X1X2X9X11+X1X2X4X12+X1X2X8X12+X1X2X9X12+X1X2X4X13+X1X2X8X13+X1X2X9X13+
X1X3X4X10+X1X3X8X10+X1X3X9X10+X1X3X4X11+X1X3X8X11+X1X3X9X11+X1X3X4X12+X1X3X8X12+X1X3X9X12+X1X3X4X13+X1X3X8X13+X1X3X9X13+
X7X4X10+X7X8X10+X7X9X10+X7X4X11+X7X8X11+X7X9X11+X7X4X12+X7X8X12+
X7X9X12+X7X4X13+X7X8X13+X7X9X13+X4X10+X4X8X10+X4X9X10+X4X11+X4X8X11+X4X9X11+X4X12+X4X8X12+X4X9X12+X4X13+X4X8X13+X4X9X13+X5X4X10+
X5X8X10+X5X9X10+X5X4X11+X5X8X11+X5X9X11+X5X4X12+X5X8X12+X5X9X12+
X5X4X13+X5X8X13+X5X9X13+X6X4X10+X6X8X10+X6X9X10+X6X4X11+X6X8X11+
X6X9X11+X6X4X12+X6X8X12+X6X9X12+X6X4X13+X6X8X13+X6X9X13
因此有72个最小割集，分别是：
K1=｛X1，X2，X4，X10｝K2=｛X1，X2，X8，X10｝K3=｛X1，X2，X9，X10｝
K4=｛X1，X2，X4，X11｝K5=｛X1，X2，X8，X11｝K6=｛X1，X2，X9，X11｝
K7=｛X1，X2，X4，X12｝K8=｛X1，X2，X8，X12｝K9=｛X1，X2，X9，X12｝
K10=｛X1，X2，X4，X13｝K11=｛X1，X2，X8，X13｝K12=｛X1，X2，X9，X13｝K13=｛X1，X3，X4，X10｝K14=｛X1，X3，X8，X10｝K15=｛X1，X3，X9，X10｝K16=｛X1，X3，X4，X11｝K17=｛X1，X3，X8，X11｝K18=｛X1，X3，X9，X11｝K19=｛X1，X3，X4，X12｝K20=｛X1，X3，X8，X12｝K21=｛X1，X3，X9，X12｝
K22=｛X1，X3，X4，X13｝K23=｛X1，X3，X8，X13｝K24=｛X1，X3，X9，X13｝K25=｛X7，X4，X10｝K26=｛X7，X8，X10｝K27=｛X7，X9，X10｝
K28=｛X7，X4，X11｝K28=｛X7，X8，X11｝K30=｛X7，X9，X11｝
K31=｛X7，X4，X12｝K32=｛X7，X8，X12｝K33=｛X7，X9，X12｝
K34=｛X7，X4，X13｝K35=｛X7，X8，X13｝K36=｛X7，X9，X13｝
K37=｛X4，X10｝K38=｛X4，X8，X10｝K39=｛X4，X9，X10｝
K40=｛X4，X11｝K41=｛X4，X8，X11｝K42=｛X4，X9，X11｝
K43=｛X4，X12｝K44=｛X4，X8，X12｝K45=｛X4，X9，X12｝
K46=｛X4，X13｝K47=｛X4，X8，X13｝K48=｛X4，X9，X13｝
K49=｛X5，X4，X10｝K50=｛X5，X8，X10｝K51=｛X5，X9，X10｝
K52=｛X5，X4，X11｝K53=｛X5，X8，X11｝K54=｛X5，X9，X11｝
K55=｛X5，X4，X12｝K56=｛X5，X8，X12｝K57=｛X5，X9，X12｝
K58=｛X5，X4，X13｝K59=｛X5，X8，X13｝K60=｛X5，X9，X13｝
K61=｛X6，X4，X10｝K62=｛X6，X8，X10｝K63=｛X6，X9，X10｝
K64=｛X6，X4，X11｝K65=｛X6，X8，X11｝K66=｛X6，X9，X11｝
K67=｛X6，X4，X12｝K68=｛X6，X8，X12｝K69=｛X6，X9，X12｝
K70=｛X6，X4，X13｝K71=｛X6，X8，X13｝K72=｛X6，X9，X13｝
2求最小径集
求最小径集：
T=A1+A2
=（A3·A4）+（A5+A6）
=[X1+A7·（X7·A8）]+[（X4·A9）+（X10·X11·X12·X13）]
=[X1+（X2·X3）·（X7·（X4·X5·X6））]+[（X4·（X8·X9））+（X10·X11·X12·X13）]
=[X1+X2·X3·X7·X4·X5·X6]+[X4·X8·X9+X10·X11·X12·X13]
=X1+X2X3X7X4X5X6+X4X8X9+X10X11X12X13
因此，最小径集为4个，分别是：
K1=｛X1｝K2=｛X2，X3，X4，X5，X6，X7｝K3=｛X4，X8，X9｝
K4=｛X10，X11，X12，X13｝
3结构重要度分析：
IΦ
（1）=1/4=0.25
IΦ（4）=（1/4）*（1/6）+（1/4）*（1/3）=0.125
IΦ
（2）=IΦ（3）=IΦ（5）=IΦ（6）=IΦ（7）=（1/4）*（1/6）=0.04166666
IΦ（8）=IΦ（9）=（1/4）*（1/3）=0.08333333
IΦ（10）=IΦ（11）=IΦ（12）=IΦ（13）=（1/4）*（1/4）=0.0625
为此，各基本事件的结构重要度排序为：
IΦ
（1）>IΦ（4）>IΦ（8）=IΦ（9）>IΦ（10）=IΦ（11）=IΦ（12）=IΦ（13）
>IΦ
（2）=IΦ（3）=IΦ（5）=IΦ（6）=IΦ（7）
4概率重要度分析：
基本事件概率都为0.02
T=X1·（X2+X3+X4+X5+X6+X7）·（X4+X8+X9）·（X10+X11+X12+X13）
顶事件发生的概率为：
P（T）=q1[1-（1-q2）（1-q3）（1-q4）（1-q5）（1-q6）（1-q7）][1-（1-q4）（1-q8）（1-q9）][1-（1-q10）（1-q11）（1-q12）（1-q13）]=0.02[1-（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）][1-（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）][1-（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）]
=0.000010423
则各基本事件的概率重要度为：
由公式Ig（i）=∂P（T）/∂q（i）
Ig
（1）=∂P（T）/∂q
（1）=[1-（1-q2）（1-q3）（1-q4）（1-q5）（1-q6）（1-q7）][1-（1-q4）（1-q8）（1-q9）][1-（1-q10）（1-q11）（1-q12）（1-q13）]
=0.000521175
同理：
Ig
（2）=q1[（1-q3）（1-q4）（1-q5）（1-q6）（1-q7）][1-（1-q4）（1-q8）（1-q9）][1-（1-q10）（1-q11）（1-q12）（1-q13）]
=0.02[（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）][1-（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）][1-（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）]
=0.000082535
Ig（3）=Ig（5）=Ig（6）=Ig（7）=0.0000825347
Ig（4）=q1[（1-q2）（1-q3）（1-q5）（1-q6）（1-q7）][（1-q8）（1-q9）][1-（1-q10）（1-q11）（1-q12）（1-q13）]=0.02[（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）][（1-0.02）（1-0.02）][1-（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）]
=0.00134788
Ig（8）=Ig（9）==q1[1-（1-q2）（1-q3）（1-q4）（1-q5）（1-q6）（1-q7）][（1-q8）（1-q9）][1-（1-q10）（1-q11）（1-q12）（1-q13）]=0.02[1-（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）][（1-0.02（1-0.02）][1-（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）]
=0.000170226
Ig（10）=Ig（11）=Ig（12）=Ig（13）=q1[1-（1-q2）（1-q3）（1-q4）（1-q5）（1-q6）（1-q7）][1-（1-q4）（1-q8）（1-q9）][1-（1-q10）（1-q11）（1-q12）（1-q13）]=0.02[1-（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）][1-（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）][（1-0.02）（1-0.02）（1-0.02）]
=0.000126372
5临界重要度分析：
由公式Ic（i）=Ig（i）（q（i）/P（T））得：
Ic
（1）=Ig
（1）（q
（1）/P（T））=0.000521175*（0.02/0.0000104234）=1.0
Ic
（2）=Ig
（2）（q
（2）/P（T））=0.000082535*（0.02/0.0000104234）=0.158364
Ic（4）=Ig（4）（q（4）/P（T））=0.00134788*（0.02/0.0000104234）=2.5862648
Ic（8）=Ig（8）（q（8）/P（T））=0.000170226*（0.02/0.0000104234）=0.326622
Ic（10）=Ig（10）（q（10）/P（T））=0.000126372*（0.02/0.0000104234）=0.242478
即临界重要的为：
Ic
（1）=1.0
Ic（4）=2.5862648
Ic
（2）=Ic（3）=Ic（5）=Ic（6）=Ic（7）=0.158364
Ic（8）=Ic（9）=0.326622
Ic（10）=Ic（11）=Ic（12）=Ic（13）=0.242478
故Ic（4）>Ic
（1）>Ic（8）=Ic（9）>Ic（10）=Ic（11）=Ic（12）=Ic（13）>Ic
（2）=Ic（3）=Ic（5）=Ic（6）=Ic（7）。
六、分析原因及对策措施
6.1安全阀损坏，堵塞未发现，人员离岗都是由于安全检查不到位导致的。
1.安全检查的目的和意义
安全检查是一个发现和查明各种危险和隐患并督促整改，监督各项安全规章制度的实施以及制止违章行为的过程。
安全检查是安全生产管理中必不可少的重要环节。
2．安全检查的内容
安全检查的内容可分为：
（1）查物的状态是否安全
检查生产设备、工具、安全设施、个人防护用品、生产作业场所以及生产物料的存储是否符合要求。
（2）查人的行为是否安全
检查有否违章指挥、违章操作、违反安全生产规章制度的行为。
重点检查危险性大的生产岗位是否严格按操作规程作业，危险作业有否执行审批程序。
（3）查安全管理是否完善
检查安全生产规章制度是否建立健全，安全生产责任制是否落实，安全生产目标和工作计划是否落实到各部门、各岗位，安全教育是否经常开展并使职工安全素质得到提高，安全生产检查是否制度化、规范化，检查发现的事故隐患是否及时整改，实施安全技术与措施计划的经费是否落实，是否按“四不放过”原则做好事故管理工作。
3．安全检查的形式
（1）生产岗位日常检查
生产岗位工人每天操作前，对自己的岗位进行自检，确定安全才能操作，以检查物的状况是否安全为主，主要有：
a.设备状态是否完好、安全，还有安全防护是否有效。
b.工具是否符合安全规定，个人防护用品是否齐备、可*。
c.作业场所和物品放置是否符合安全规定。
d.安全措施是否完备，操作要求是否明确。
检查中发现的问题应解决后才作业，如自己无法处理或无把握的，应立即向班组长报告，待问题解决后才作业。
（2）安全人员日常巡查
安全管理人员每天到生产现场巡视，检查内容包括：
a.作业场所是否符合安全要求。
b.生产工人是否遵守安全操作规程，是否有违章违纪行为。
c.协助生产岗位工人解决安全生产方面的问题。
（3）定期综合性安全检查
全厂性的检查每年不少于2次，车间的检查每个季度一次。
全厂的综合性安全生产检查是以企业和车间、部门负责人为主，安全管理人员、职工代表参加组成检查组，按事先制定的检查计划进行，主要是检查各车间、部门的安全生产工作开展情况，以查管理为主。
检查安全生产责任制的落实情况，查领导思想上是否重视安全工作，行动上是否认真贯彻“安全第一、预防为主的方针”，查安全生产计划的执行情况，安全目标管理的实施情况，各项安全管理工作（包括宣传教育、安全检查、重大危险
升级会员 