锅炉压力容器课程设计.docx
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锅炉压力容器课程设计
课程设计
课题名称
专业名
湖工顺枫公寓食堂锅炉爆炸危险性评价
称
安全技术管
理
所
在
班
级
学
生
姓
名
学生学号
指
导
教
师
完成时间
课程设计任务书
姓名：
专业：
班级：
27.设计题目：
湖工顺枫公寓食堂锅炉的安全评价
28.设计期限：
自2012年11月21日开始至2012年12月2_日完成
29.设计原始资料：
（1）湖工顺枫公寓食堂锅炉房位置平面布局；
（2）锅炉房内部结构图；（3）锅炉压力容器安全、危险评价方法课本；（4）相关参考书籍；（5）锅炉压力容器
的有关标准规范。
30.设计完成的主要内容：
运用了安全评价及锅炉压力容器安全技术的基本原理和方法，对学校顺枫公寓食堂锅炉进行科学的分析与评价，查找隐患，从发现的问题着手对锅炉爆炸的危险性及后果的严重度进行科学的评价，并对其存在的安全隐患提出合理的整改措施。
5提交设计（设计说明书与图纸等）及要求：
提交一份分析报告（或论文）以及相关的设计图纸若干张（根据图内容的繁简可以选用适当的版面A1、A2或者A3）。
要求语句
通顺、层次清楚、推理逻辑性强，设计改进明确、可实施性强。
报告要求用小四号宋体、A4纸型打印；图纸部分要求严格按照作图规范绘制（可出AutoCAD图，也可出手工图），采用国际统一标准符号和单位制，并打印。
6.发题日期：
2012年11月21日
指导老师（签名）：
学生（签名）：
摘要
主要通过对我院顺枫公寓食堂生活锅炉房进行实地考察、测量所得数据、运用锅炉压力容器、危险性评价和安全管理等学科知识，对其运行现状进行系统的危险辨识、分析及评价，计算学校食堂生活锅炉的爆破能量，划分出爆炸伤害范围，并根据相应的物价水平及锅炉爆炸波及范围内的人员密度折算出锅炉爆炸事故后果的严重度。
最后将根据具体的情况制定锅炉应急救援措施，采取相应的措施预防和控制锅炉爆炸事故，减小爆炸事故对人员的伤害和对财产的破坏。
同时对锅炉房布局、锅炉的操作、维护以及日常的检查等细节进行调查研究，针对调查中存在的问题、提出合理的整改意见。
以达到防止锅炉事故的发生、减小因锅炉破坏或爆炸而造成人员伤害和财产损失的目的。
关键字：
锅炉事故、危险评价、预防措施、救援措施、爆破能量
ABSTRACT
Mainlythroughthemapleinourdiningroomapartmentlifeboilerroomfield
investigation,experimentaldata,usingtheboilerpressurevessel,riskassessmentandsafetymanagement,andotherdisciplinesofknowledge,theoperationstatusofthesystemriskidentification,analysisandevaluation,thecalculationoftheblastingschoolcanteenlifeboilerenergy,dividedinto
explosivedamagerange,andaccordingtothecorrespondingpricelevelandboilerexplosionsweeprangeofpersonneldensityreducedtheboilerexplosionaccidentconsequencesofseverity.Finallyaccordingtothespecificsituationanddevelopboileremergencyrescuemeasures,takecorrespondingmeasurestopreventand
controlofboilerexplosionaccident,reduceexplosionaccidenttopersonneland
damagetopropertydamage.Atthesametimetheboilerroomlayout,boileroperation,maintenanceanddailyinspectiondetailinvestigationandstudy,inviewoftheexistingproblemsininvestigating,thispaperputsforwardreasonable
reformingopinions.Inordertopreventboileraccidents,reducingforboilerfailureorexplosionandcausinginjuriesandpropertylossespurpose.
Keywords:
boileraccidenthazardevaluationpreventivemeasuresrescuemeasures
blastingenergy
1.前言.0
2.锅炉及锅炉房概况.0
2.1锅炉房平面位置简介0
2.2锅炉基本信息简介1
2.3锅炉的安全装置及检修保养现状0
3锅炉房及锅炉的危险评价1
3.1锅炉房内外的危险危害因素1
3.2锅炉事故类型及影响因素分析3
3.3锅炉的爆炸计算3
3.3.1能量计算3
3.3.2爆炸严重度计算6
4锅炉爆炸事故的机理与预防8
4.1爆炸的原因分析8
4.2爆炸的后果分析9
4.3爆炸的预防10
4.3.1健全锅炉及锅炉房安全管理制度10
4.3.2加强锅炉的运行管理10
4.3.3加强对锅炉安全装置的检查10
4.3.4增加周围建筑物的防护等级11
4.3.5加强操作人员的培训教育11
4.3.6制定锅炉事故应急预案11
5结论0
6致谢0
参考文献0
1.前言
锅炉和压力容器是使用广泛而又具有爆炸危险的特殊设备。
锅炉压力容器安全在国内外均受到社会各方面的普遍关注。
随着科技的发展与进步，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，这些设备也对我们的生命安全构成了威胁，特别是特种设备。
它包括锅炉、压力容器、压力管道、电梯、客运索道、起重机械、大型娱乐场所的游览工具以及厂房内的运输车辆等八大类。
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。
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。
由于锅炉压力容器安全涉及诸多理论及实践问题，而本文论具有针对性和局限性所以范围很有限，在本论文中进队锅炉压力容器安全较为关键的问题，如有不妥错误之处请指正批评。
2.锅炉及锅炉房概况
锅炉是一种能量转换设备，在锅炉中通过燃料燃烧，将燃料的化学能转变成热能，再通过传热将热能传给工质一一水，并使水变成蒸汽或较高温度的水。
简而言之，锅炉是生产蒸汽或加热水的设备。
生产蒸汽的锅炉叫蒸汽锅炉；加热水使其温升但不汽化的锅炉叫热水锅炉。
2.1锅炉房平面位置简介
湖南工学院顺枫公寓生活锅炉位于食堂左侧，与食堂相连，两者之间一部分一砖混实
体墙相隔，另一部分则以玻璃墙相隔，占地约99平方米。
锅炉房内有两台蒸汽锅炉，一
台的额定蒸发量为0.5t/h，—台的额定蒸发量为1t/h。
现阶段只运行额定蒸发量为1t/h的锅炉，以供应生活热水蒸汽之用。
其锅炉的壁厚约为4.5厘米，锅炉自2006年3月27号
经衡阳市技术监督局检验通过，并获得锅炉使用证书，并运行至今。
锅炉每天的运行时间约为10小时，运行期间有1名司炉工人进行操作检查。
锅炉房与周围建筑物之间的间距见下图（图1）所示：
图1:
锅炉房平面位置图
2.2锅炉基本信息简介
顺枫公寓的生活锅炉为挺佳锅炉，属于环保节能煤气锅炉。
环保节能煤气锅炉是由广西优秀发明家、总工程师何挺佳厂长研制而成。
产品的问世，很好地解决了煤直接燃烧严重污染大气环境的难题，环保节能效果非常明显，是工矿企事业单位生活、生产所需理想选择。
1工作原理：
煤在炉膛中缺氧燃烧产生煤气，后将煤气作为锅炉自身燃料，达到无烟无尘排放。
2性能特点：
（1）环保——无烟无尘，烟尘排放达国家一类环保标准。
（2）节能——优于国家节能标准13-26%。
热效率：
燃煤（褐煤或烟煤、无烟煤和其他优劣质煤均可燃烧）达76-86%；燃油（气）88-93%；燃柴达80-84%。
放一次煤（50-200公斤）能燃用2-6小时，比传统锅炉节能30-50%。
点火燃烧停炉5天内不需重点火即可继续运行。
（3）除垢——立式火管结构，水垢自动脱落，解决世界除垢难题。
（4）新工艺——国内独家采用中央回燃、四回程换热、三次除尘脱硫技术。
一炉多用，不须拆卸便可使用柴、煤、油、气等燃料。
3锅炉的基本信息见下表：
表1:
锅炉基本信息表
锅炉类型
蒸汽锅炉
燃烧方式
层燃
锅炉型号
LHG0.5—0.09—A川Y
额疋蒸发量
1t/h
额定蒸汽压力
0.09Mpa
额定蒸汽温度
118C
制造日期
2006.9
检验日期
2006.10
水压实验压力
0.2Mpa
锅炉编号
TJ05106S
额定出口压力
1.0Mpa
允许工作压力
0.09Mpa
2.3锅炉的安全装置及检修保养现状
B区生活锅炉为一种老式锅炉，额定蒸发量较小。
锅炉上装配的安全装置有压力表、水位表、温度表、锅炉排污装置等。
对锅炉每三个月进行一次内外部全面检查，检查方法有直观检查、无损探伤检查、水压实验检查等。
检查内容包括：
（1）上次检查有缺陷的部位；
（2）锅炉承压部件的内、外表面，特别是开孔、焊缝、扳边等处有无裂纹腐蚀；
（3）管壁有无磨损和腐蚀；
（4）锅炉的拉撑以及被拉部件结合处有无裂缝、断裂和腐蚀；
（5）胀口是否严密，管端的受胀部分有无环形裂缝和苛性脆化；
（6）承压部件有无凹陷、弯曲、鼓包和过热；
（7）锅筒和砖衬接触处有无腐蚀，承压部件或锅炉构架有无因砖墙或隔火墙损坏而发
生过热；
（8）检查承压部件水侧有无水垢、水渣；进水管及排污管与锅筒的接口处有无腐蚀、裂纹，排污阀和排污管链接部分是否牢靠。
对锅炉每年进行一次水压试验，检查锅炉运行期间质量的完善程度，避免带有严重缺陷而继续运行，并且每天对锅炉的水位表和压力表进行检查、清洗，保证水位表和压力表正常工作，防止因安全装置发生故障而引起锅炉事故。
锅炉房建立的相关职责制度，包括锅炉房清洁卫生制度，锅炉水质管理制度，锅炉房巡回检查制度，锅炉司炉岗位责任制度，锅炉房安全保卫制度等，并悬挂与墙体上。
但其锅炉房的管理制度仍然不健全，还应加强相关制度的完善。
3锅炉房及锅炉的危险评价
危险评价，也称安全评价或风险评价是对系统发生事故的危险性进行定性或定量分析，评价系统发生危险的可能性及严重程度，以寻求最低事故率、最少的损失和最优的安全投资效益。
3.1锅炉房内外的危险危害因素
危险是指可能造成人员伤害、职业病、财产损失、作业环境破坏的根源或状态。
危险因素是指能使人造成伤亡，对物造成突发性损坏，或影响人的身体健康导致疾病，对造成慢性损坏的因素。
通常为了区别客体对人不利作用的特点和效果，分为危险因素（强调突发性和瞬间作用）和危害因素（强调在一定时间范围内的累积作用）。
我院顺枫公寓食堂锅炉房内外的危险危害因素具体情况如下：
1.锅炉房内燃料煤与锅炉炉膛的距离过小，无防护措施，一旦环境温度升高，特别是在夏天容易引发燃料提前燃烧；
措施：
建一个池用来装燃料煤；
2.锅炉燃料煤渣出炉后留在锅炉房内未及时清理，有高温烫伤的危险；
措施：
及时把煤渣运到安全地点，以免造成火灾；
3.锅炉周围无防护栏杆，锅炉表面的温度较高，操作人员或外来人员存在高温烫伤危险；措施：
设置防护栏杆或画出警戒线；
4.灯管上有很多灰尘，影响光照强度，晚上操作时，可能由于光照不足而导致事故；措施：
用干布擦干净电灯表面的灰尘；
5.相关制度被灰尘落在表面看不清楚，无法清晰辨识，
措施：
清理墙上规章制度的表面；
6.锅炉使用证已经过期；
措施：
必须经过有关部门的重新验证，重新颁发使用证明书；
7.管理制度不健全，无防火防爆制度；措施：
建立防火防爆制度，完善制度体系；
8.锅炉房与周围建筑物的防震间距不够，存在危险性；措施：
增加周围建筑物的防震等级；
9.与食堂之间的防护措施（玻璃墙）容易引发二次事故，并且造成严重的财产损失；措施：
使用韧性材料制作的玻璃作为
10.锅炉外的消防通道旁边零散堆放着水煤、原料、煤渣等，没有遮挡防护；措施：
对各种煤建一个池子，规范堆放；
11.天窗与梁的间距太小，不利于锅炉的散热，容易引起锅炉的高温爆炸；措施：
增加锅炉房的高度；
12.天窗太小，小锅炉上面的热量难以从天窗排走；措施：
加大天窗，使得小锅炉能正常排热；
13.天窗的位置不合理，不是设在锅炉的正上方，也不利于锅炉散热；措施：
使天窗尽可能的在锅炉正上方；
14.配电柜的电线凌乱，检修困难；措施：
整理配电柜的电线，使之易于辨识；
15.配电箱没有上锁而且电线头裸露，易造成触电事故；措施：
对线头裸露部分加绝缘层进行保护，防止触电；
16.锅炉房内灰尘多，没有机械通风措施，只靠自然通风；措施：
添加机械通风措施，进行机械排风；
17.灯管较低而且没有防护罩，操作人员操作时手中的铲子易打到灯管，灯管玻璃掉落伤人；
措施：
换用亮度高的节能灯，增加电灯的高度；
18.锅炉房内灭火器配置不符合要求，只有一具泡沫灭火器，没有备用的；措施：
在锅炉房内至少配置两具泡沫灭火器；
19.电灯开关处有多余的电线露出外面，易造成触电事故；措施：
修剪多余的电线，对线头进行绝缘保护；
20.水池上面的盖子盖得不严实，容易使人掉入其中，造成伤害；措施：
用硬度好的木板盖严实水池；
21.锅炉房的与安全门只有一扇，发生事故时，锅炉房内人员难以及时逃离现场；措施：
后门尽可能的不锁死，便于紧急情况逃生；
22.锅炉房内地面有水渍、污渍，易使人滑到摔伤；措施：
对锅炉房内的地面进行清洗，消除水渍污渍；
23.锅炉房的墙壁、窗户已经变成黑色，不符合卫生标准；
措施：
清理墙上及窗户上的灰尘；
24.操作人员没有持证上岗；
措施：
督促操作人员持证上岗；
25.消防通道有很多积水，路面已为黑色，不符合要求；措施：
清理消防通道的积水及灰尘；
26.锅炉房内摆设凌乱，易将人绊倒；
措施：
对锅炉房内的物质进行整理，摆设整齐；
31.锅炉房墙壁上没有安全警示标志；
措施：
添加安全标志、安全标语等；
32.锅炉房顶有裂痕，用木板支护，不够安全；
措施：
查找裂缝原因，改用强度高的钢板支护；
33.烟囱太低，排出得废气会影响到学生公寓，危害学生健康；
措施：
增加烟囱的高度；
3.2锅炉事故类型及影响因素分析
蒸汽锅炉在运行过程中，可能发生的事故类型有锅炉爆炸事故（锅炉主要承压部件发生破裂爆炸）、重大事故（锅炉无法维持正常运行而被迫停炉）及一般事故（在运行中可以排除的故障或经过短暂的停炉即可排除的事故）。
就起危险性考虑，在此仅考虑锅炉爆炸事故。
其常见的爆炸情况有：
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。
3.3锅炉的爆炸计算
3.3.1能量计算
该锅炉为圆筒直立锅炉，经测量其直径约为1.4米，高为3.64米，在正常情况下，锅
炉饱和水与饱和蒸汽的比例约为3：
1,锅炉的额定蒸汽压力为0.09MPa，锅炉超压时的压力为0.3MPa。
锅炉的体积V:
2.
vrh
2
3.14（0.7）3.64
3
饱和水所占的体积为-
2
5.6m3
，所以饱和水的体积为：
13
v1v2.8m
2
1
饱和蒸汽所占的比例为丄，所以饱和蒸汽的体积为:
2
饱和水的爆破能量计算公式:
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容积，m
3
Cw——饱和水爆破能量系数，Kj/m,其值为2.38104Kj/m3。
表2常用压力下饱和水爆破能量系数
表压力
MPa
0.3
0.5
0.8
1.3
2.5
3.0
Cw
4
4
4
4
4
5
%'
2.3810
3.2510
4.5610
4.5610
9.5610
1.0610
饱和蒸汽的爆破能量计算公式：
EsCSV（公式二）
式中Es――饱和蒸汽的爆破能量，KJ；
V水蒸气的体积，m3；
3
CS——干饱和水蒸汽爆破能量系数，Kj/m，其值为4.37102Kj/m3。
表3常用压力下干饱和水蒸气容器爆破能量系数
表压力MPa
0.3
0.5
0.8
1.3
2.5
3.0
CsKJ/m3
2
4.3710
2
8.3110
3
1.510
3
2.7510
6.2410
7.7710
根据公式一及表1计算出饱和水的爆破能量为：
EwCwVi2.381042.8
66640kJ
根据公式二及表2计算出饱和蒸汽的爆破能量为：
EsCsv24.371022.81223.6kJ
所以锅炉爆炸总的爆破能量E为：
EEWES666401223.6
67863.6kJ
（公式三）
qE/qTNTE/4500
qE/qTNT67863.6/4500
15.08kg
按公式四求出爆炸的模拟比，即
11
（q/1000）30.1q£（公式四）
11
0.1q30.1（15.08）3
0.251
表4：
1000KgTNT爆炸时冲击波超压
距离R0/m
5
6
7
8
9
10
12
14
超压P0/MPa
2.94
2.06
1.67
1.27
0.95
0.76
0.50
0.33
距离R0/m
16
18
20
25
30
35
40
45
超压P0/MPa
0.23
5
0.17
0.126
0.092
0.057
0.043
0.033
0.027
距离R0/m
50
55
60
65
70
75
超压P0/MPa
0.0235
0.0205
0.018
0.016
0.0143
0.013
表5:
冲击波超压对人体和建筑物的伤害及破坏作用
超压P0/MPa
伤害作用
超压P0/Mp
伤害及破坏作用
轻伤0.02——0.03
轻微损伤
重伤0.03——0.05
听觉器官损伤或骨折
死亡＞1.0
大部分人员死亡
财产损失0.005
门窗玻璃部分破碎
根据公式五求出在lOOOKgTNT爆炸实验中的相当距离Ro，由表2、表3得：
（1）当超压0.02MPa时，造成轻伤，其模拟距离Ro=40m，所以根据公式五计算锅炉爆炸时的轻伤半径R1:
RoR/（公式五）
R1Ro400.251
10.04m
（2）当超压0.05MPa时，造成重伤，其模拟距离R'°=30m,根据公式五计算锅炉爆炸
时的重伤半径R2:
R2r'。
300.251
7.53m
（3）当超压0.1MPa时，造成死亡，其模拟距离R'o=18m，根据公式五计算锅炉的死
亡半径R3:
R3r''o180.251
4.518m
（4）当超压0.005MPa时，会造成财产损失，其模拟距离Ro=75m，根据公式五计算锅炉的财产损失半径R4:
III
R,R0750.251
18.825m
其爆炸伤害范围如表4所示：
表6:
锅炉爆炸伤害半径表
伤害
范围（m）
伤害
范围（m）
轻伤
10.04
死亡
4.518
重伤
7.53
财产损失
18.825
3.3.2爆炸严重度计算
锅炉爆炸事故的严重度用S表征，反映其锅炉爆炸事故造成的经济损失大小。
它包括
人员伤亡和财产损失两方面，并将人的伤害也折合成财产损失（万元）。
用公式六表示事故的总损失值:
SC60（6000Ni3000N2105N3）/6000（公式六）
式中C――财产破坏价值，万元；
N1、N2、N3――事故中人员死亡、重伤、轻伤人数。
其中
C3.14R243.14（18.825）20.02
22.2551
在轻伤半径区域内，若食堂全部坐满的情况下，人员约在30—40人之间，所以1取
平均数2人/平方米，求出N1:
22
N13.14（R1R2）1
22
3.14（10.04）（7.53）2
273.95239m
在重伤半径内，人员密度2平均取1人/平方米，求出N2:
N23.14（R；R32）2
3.14（8.16）2（5.8）21.0
20.6196m
在死亡半径内，由于只有一个司炉工人在锅炉运行期间进行操作，所以人员密度3取0.03人/平方米，求出N3:
N33.14（R32R；）3
3.14（4.518）20.03
1.9228m
事故的严重度计算结果为：
SC60（6000N13000N2105N3）/6000
18.82560（6000
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