承压设备课程设计

目录276001前言 2245892锅炉房简介 3231142.1锅炉房平面位置 3146942.2锅炉基本信息 4313743锅炉的安全装置及检修保养现状 69764锅炉房及锅炉的危险评价 723774.1锅炉房内外的危险危害因素 7160834.2锅炉事故类型及影响因素分析 839124.3锅炉的爆炸计算 9168604.3.1能量计算 963254.3.2爆炸严重度计算 12310055锅炉爆炸原因分析 14222685.1锅炉爆炸原因分析 14302815.2爆炸的后果 1528405.2.1冲击波伤害 15236085.2.2碎片打击 16171845.2.3震荡破坏 1694105.2.4介质危害 1633915.2.5二次爆炸 16313085.2.6其他二次事故 1650005.3爆炸的预防 17273556整改措施 19284786.1锅炉的安全装置及检修保养整改措施 19104146.2锅炉房的安全隐患整改措施 19142177结束语 2027813参考文献 2111956附录 221前言安全评价是根据国家有关的法律、法规规定或者生产经营单位的要求进行的应对生产经营单位生产设施、设备、装置、贮存、运输及安全管理等方面进行全面、综合的安全评价。查找经营、贮存、运输及安全管理中存在的事故隐患并判定其危险程度，提出合理可行的安全对策措施及建议，使系统在经营运行期内的安全风险控制在安全、合理的程度内。本次评价的目的是对湖工顺枫公寓食堂锅炉房的安全现状做出评价，辨识目前该锅炉房的危险、有害因素、分布等变化情况，分析危险、危害程度及可能造成的后果；从技术、经济角度分析锅炉房采取安全防护措施的科学性、可行性和合理性；但由于锅炉房的油品和气体燃料具有易燃、易爆、易产生静电、易挥发、易渗漏和毒性等危险特性，一旦发生事故，不易控制，发生事故影响较大。根据基本工作数据，计算锅炉爆破时对目标的伤害，破坏作用及半径，不同伤害—破坏半径所包围的封闭面积内人员和财产损失的严重度大小。一段时间来，由于锅炉房设施不符合安全要求、设备使用不当、安全管理制度和操作规程不健全、员工业务素质低等原因，使锅炉房火灾、爆炸、污染环境等事故频频发生，给学校、社会造成很大损失，严重影响了学生的生命安全、财产安全和周围环境。所以，提高和加强锅炉房的安全技术与管理水平显得尤为重要。安全评价是采用系统科学的方法辨识系统存在的危险因素并根据其事故风险的大小采取相应的安全措施以达到实现系统安全的目的。用事故树的分析方法找出锅炉爆炸的事故原因，或者用安全检查表的方法进行按去哪评价。国家安全生产监督管理局已将安全评价体系作为安全生产6大技术支撑体系之一，安全评价体系将为保障我国的安全生产工作发挥巨大的作用。

2锅炉房简介2.1锅炉房平面位置湖南工学院顺枫公寓食堂锅炉房位于顺枫公寓的东南角，四面设置了高于2m的实体围墙，北面面向学生公寓，距离最近宿舍楼约50m左右，南面是开阔的足球场。锅炉房与食堂连在一起，仅以一墙隔开，该食堂是顺枫公寓唯一营业食堂和台球室，每天约有4000人次的学生和员工在此就餐或活居民房与围墙相连，食堂的一侧是围墙，另一侧为学生公寓。如图1所示。锅炉房旁是杂物房，长为24m，宽为10.3m。杂物房对面是居民房，食堂的一脚与锅炉房相连，居民房与围墙相连，食堂的一侧是围墙，另一侧为学生公寓。锅炉房内有两个锅炉、一个省煤器和一个烟囱，都位于右角落，距离墙壁1.38m。锅炉压力为0.09MPa，额温为118℃，额定蒸发量为1.0/h。图1锅炉房周边平面布置图图2锅炉房平面布置图2.2锅炉基本信息顺风公寓的生活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。

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。性能特点：环保——无烟无尘，烟尘排放达国家一类环保标准。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。除垢——立式火管结构，水垢自动脱落，解决世界除垢难题。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。锅炉的基本信息如表1所示：表1顺枫公寓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—AⅢY额定蒸发量1额定蒸汽压力0.09Mpa额定蒸汽温度118℃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

3锅炉的安全装置及检修保养现状顺枫公寓食堂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。

4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。4.1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）。我院顺风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；（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；（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；（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；（5）相关制度被灰尘落在表面看不清楚，无法清晰辨识，（6）锅炉使用证已经过期；（7）管理制度不健全，无防火防爆制度；（8）锅炉房与周围建筑物的防震间距不够，存在危险性；（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；（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；（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；（12）天窗太小，小锅炉上面的热量难以从天窗排走；（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；（14）配电柜的电线凌乱，检修困难；（15）配电箱没有上锁而且电线头裸露，易造成触电事故；（16）锅炉房内灰尘多，没有机械通风措施，只靠自然通风；（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；（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；（19）电灯开关处有多余的电线露出外面，易造成触电事故；（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；（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；（22）锅炉房内地面有水渍、污渍，易使人滑到摔伤；（23）锅炉房的墙壁、窗户已经变成黑色，不符合卫生标准；（24）操作人员没有持证上岗；（25）消防通道有很多积水，路面已为黑色，不符合要求；（26）锅炉房内摆设凌乱，易将人绊倒；（27）锅炉房墙壁上没有安全警示标志；（28）锅炉房顶有裂痕，用木板支护，不够安全；（29）烟囱太低，排出得废气会影响到学生公寓，危害学生健康；4.2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。4.3锅炉的爆炸计算4.3.1能量计算该锅炉为圆筒直立锅炉，经测量其直径约为1.4m，高为3.64m，在正常情况下，锅炉饱和水与饱和蒸汽的比例约为1:1，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：饱和水所占的体积为1:2，所以饱和水的体积为：饱和蒸汽所占的比例为1:2，所以饱和蒸汽的体积为：饱和水的爆破能量计算公式：（1）式中——饱和水容器的爆破能量，;V——容器内饱和水所占的容积，；——饱和水爆破能量系数，,其值为。表2常用压力下饱和水爆破能量系数表压力0.30.50.81.32.53.0饱和蒸汽的爆破能量计算公式：（2）式中——饱和蒸汽的爆破能量，;V——水蒸气的体积，；——干饱和水蒸汽爆破能量系数，,其值为。表3常用压力下干饱和水蒸气容器爆破能量系数表压力0.30.50.81.32.53.0根据公式（1）及表1计算出饱和水的爆破能量为：根据公式（2）及表2计算出饱和蒸汽的爆破能量为：所以锅炉爆炸总的爆破能量E为：根据公式（3）将爆破能量换做TNT当量（TNT爆破能量取4500）得：（3）按公式（4）求出爆炸的模拟比，即（4）表41000KgTNT爆炸时冲击波超压MPa距离/m56789101214超压/MPa2.942.061.671.270.950.760.500.33距离/m1618202530354045超压/MPa0.2350.170.1260.0920.0570.0430.0330.027距离/m505560657075超压/MPa0.02350.02050.0180.0160.01430.013表5冲击波超压对人体和建筑物的伤害及破坏作用超压/伤害作用超压/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（5）求出在1000KgTNT爆炸实验中的相当距离，由表2、表3得：（1）当超压0.02时，造成轻伤，其模拟距离=56m，所以根据公式计算锅炉爆炸时的轻伤半径：（5）（2）当超压0.05时，造成重伤，其模拟距离=32.5m，根据公式计算锅炉爆炸时的重伤半径：（3）当超压0.1时，造成死亡，其模拟距离=23.12m，根据公式计算锅炉的死亡半径：（4）当超压0.005时，会造成财产损失，其模拟距离=85m，根据公式五计算锅炉的财产损失半径：其爆炸伤害范围如表6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14.06死亡5.8重伤8.16财产损失21.34图3锅炉爆炸伤害半径图4.3.2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）。用公式表示事故的总损失值：式中C——财产破坏价值，万元；、、——事故中人员死亡、重伤、轻伤人数。其中在轻伤半径区域内，若食堂全部坐满的情况下，人员约在30—40人之间，所以取平均数2人/平方米，求出：在重伤半径内，人员密度平均取1人/平方米，求出：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，所以人员密度取0.03人/平方米，求出：事故的严重度计算结果为：锅炉房爆炸事故严重度的计算如表7所示：表7锅炉爆炸事故后果事故类型死亡重伤轻伤财产破坏半径/m波及范围暴露人员半径/m波及范围暴露人员半径/m范围人员半径/m范围人员超压爆炸5.8锅炉房8.16锅炉房食堂部分区域14.06锅炉房食堂部分区域工人储物室21.34锅炉房食堂部分区域仓库员工储物室综上所述，根据相关计算及表中的数据可以看出，我校顺枫公寓食堂锅炉一旦发生爆炸将对造成重大的损失。不仅会对师生的生命安全构成威胁，还会损毁设备设施、建筑物、造成环境破坏，引起较大的社会影响。

5锅炉爆炸原因分析5.1锅炉爆炸原因分析锅炉是一种外部受高温火焰加热，内部承受高压的设备，其工作条件极其恶劣，因此它具有爆炸性危险。锅炉爆炸事故是锅炉事故中最危险、后果最严重的一种事故，它是指锅炉中的主要承压部件—锅筒、集箱、炉胆、管板等发生破裂爆炸的事故，该事故常导致设备、建筑物损坏和人员伤亡，造成重大的损失。锅炉事故常见情况有超压爆炸、锅炉结垢、锅炉缺水和锅炉严重腐蚀四种，本次设计以这四种情况运用事故树分析法对锅炉事故的原因进行了分析，锅炉事故树分析见图4。图4锅炉事故树分析造成锅炉的原因主要归结为锅炉结垢、锅炉缺水、锅炉超压和锅炉严重腐蚀。以下分别给出预防对策措施。预防锅炉结垢措施生水不能进入锅炉；必须采用炉外炉内同时进行处理，炉外处理要严格控制水质指标，水质不合格的水不得进入锅炉，对失效的交换剂要及时做到停用；司炉工为特种作业人员，需培训合格后持证上岗；必须严格执行操作规程，定期进行排污，适当开启连续排污，保持排污管道畅通。预防锅炉缺水措施定期检查、维修水位报警器，保证水位报警器正常工作及时关严排污阀加强和培训操作人员高度的安全意思和责任感预防锅炉超压的措施对安全阀进行定期校验、手动排气试验；安全阀必须结构完整、安全可靠、动作灵敏，另外，在汽包上应安装两个安全阀；安全阀每年至少校验一次，且铅封完好。定期检验、维护压力表，压力表必须灵敏可靠，精度不应低于2.5级。加强和培养操作人员高度的安全意识的责任感。预防锅炉严重腐蚀的措施坚持每年进行锅炉定检查，测定其壁厚，根据检验结果采取相应措施；切实加强停炉保养工作，停运锅炉应保持锅炉四周空气干燥；按规定控制运行锅炉炉水碱度和相对碱度，锅炉给水的含氧量必须控制在规定的范围内；运行时尽可能少用水分过大和含硫较大的燃料，同时防止尾部低温硫腐蚀。5.2爆炸的后果5.2.1冲击波伤害锅炉压力容器内的介质一般是具有一定压力的气体、液化气体或高温液体，承压部件一旦破裂，介质即泄压膨胀或瞬时汽化，瞬间释放出大量的能量。其中大约85%的能量用以产生冲击波，向周围快速传播，破坏设备、建筑并危害人身安全。如果压源压力达0.1Mp，就可使距压源1m以内的人员伤亡。根据前文计算得到锅炉爆炸的伤害半径，如上图3（附图二锅炉爆炸伤害半径范围图）所示5.2.2碎片打击锅炉压力容器破裂爆炸时，高速喷出的气流可将壳体反向推出，有些壳体破裂成块或片向四周飞散。这些具有较高速度或较大质量的碎片，在飞出过程中具有较大的动能，会击穿、撞坏相遇的设备或建筑，有时直接伤人。5.2.3震荡破坏锅炉压力容器破裂时，由于介质产生的冲击波会对周边的物质产生震荡作用，从而会对人员或建筑物造成伤害和损失。5.2.4介质危害主要是有毒介质的毒害和高温水汽的烫伤。锅炉压力容器破裂时，介质外泄，常常造成人员烫伤、毒、现场燃烧及二次爆炸，产生连锁反应。5.2.5二次爆炸当容器所盛装的介质为可燃液化气体时，容器破裂爆炸在现场形成大量可燃蒸汽，并迅即与空气混合形成可爆性混合气，在扩散中遇明火即形成二次爆炸。可燃液化气体的这种燃烧爆炸常使现场附近变成一片火海，造成重大伤害。5.2.6其他二次事故锅炉压力容器发生爆炸事故时，由于设备本身及压力容器内介质的特殊性，会引发各种二次事故，如中毒、火灾、坍塌等连锁反应。成大面积的、立体性的破坏和群体伤害，对事发单位和社会造成严重损失。5.3爆炸的预防（1）健全锅炉及锅炉房安全管理制度建立锅炉房各岗位的岗位责任制，完善锅炉及锅炉房辅助机操作规程，建立设备维护保养制度、交接班制度、建立运行记录制度、事故报告制度、防火防爆制度等。健全锅炉设备及运行的管理机构，明确职责分工。制定锅炉设备及运行管理制度的实施细则，组织对本单位锅炉的使用维护管理，建立健全本单位锅炉技术档案、报表。做好锅炉作业人员的技术培训和考核工作、锅炉设备管理工作，负责锅炉和检验、检修、更新、改造和大修计划的编制上报和实施。按有关规定做好锅炉取证，年检和注销工作。（2）加强锅炉的运行管理加强锅炉运行中的质量控制和安全监察，加强锅炉检验。发现缺陷时及时处理，避免锅炉主要部件带缺陷运行。做好锅炉运行技术管理水平，负责《锅炉运行规程》（或《锅炉工艺技术规程》、《锅炉岗位操作法》、《钢炉工艺卡片》）、特定情况下的锅炉运行安全生措施等技术文件的编制工作，按规定审批。负责锅炉运行技术报表的编制工作。做好锅炉的各项试验性能测试工作。（3）加强对锅炉安全装置的检查每班上班前检查锅炉计量装置（水位表、压力表、温度表）、连锁装置（连锁开关、联动阀）、警爆装置（高低水位报警器、压力报警器、超温报警器）、泄压装置（安全阀）及锅炉排污装置等，清理锅炉排污装置内的水渣。做好锅炉的日常运行管理和维护保养工作，确保锅炉安全。按照相关标准规范要求，在锅炉上装设两个相互独立的水位表，并便于观测监视水位，预防锅炉缺水事件发生。建立健全锅炉班、日、周、月、年检查制度。操作人员应按巡回检查标准要求对锅炉进行定时定人定内容定线路巡检，有条件的单位可采用智能巡检仪，并及时处理巡检过程出现的问题。严格检查锅炉压力表，严密监视锅炉蒸汽压力的变化，防止压力过大波动和超压。根据实际情况在锅炉上面装设紧急情况报警装置和紧急停炉装置，预防锅炉爆炸事故的发生。（4）增加周围建筑物的防护等级为减小锅炉爆炸事故的危害，应加强锅炉房的防护等级。将锅炉房的前门右侧（人员很少经过）设置成一个薄弱环节，以利于锅炉发生爆炸时及时泄压，保护其他建筑，减少损失。与食堂之间的玻璃墙应用防火墙来代替，防止玻璃破碎伤人及减少财产损失。锅炉房通向外部的门应设置成向外开启的形式。提高锅炉房的防护等级，减小事故伤害。（5）加强操作人员的培训教育锅炉操作人员上网前必须经过系统培训，取得企业上岗证，严格持证上岗。司炉必须取得锅炉特种作业证。

加强操作人员的的业务技术培训，杜绝误操作引起的非计划停炉，提高锅炉安全、稳定、长周期经济运行水平。（6）制定锅炉事故应急预案使用单位应制定锅炉设备事故应急预案，并定期组织操作员进行预案演练，不断提高处理突发事故的能力。

6整改措施6.1锅炉的安全装置及检修保养整改措施根据顺枫公寓锅炉所存在的安全隐患，制定以下整改措施：1、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。2、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。6.2锅炉房的安全隐患整改措施建一个池用来装燃料煤，及时把煤渣运到安全地点，以免造成火灾；设置防护栏杆或画出警戒线；用干布擦干净电灯表面的灰尘，清理墙上规章制度的表面；必须经过有关部门的重新验证，重新颁发使用证明书；增加周围建筑物的防震等级，使用韧性材料制作的玻璃作为玻璃墙；对各种煤建一个池子、规范堆放、增加锅炉房的高度；加大天窗，使得小锅炉能正常排热，使天窗尽可能的在锅炉正上方；整理配电柜的电线，使之易于辨识，对线头裸露部分加绝缘层进行保护，防止触电；添加机械通风措施，进行机械排风；换用亮度高的节能灯，增加电灯的高度；在锅炉房内至少配置两具泡沫灭火器，修剪多余的电线，对线头进行绝缘保护；用硬度好的木板盖严实水池，后门尽可能的不锁死，便于紧急情况逃生；对锅炉房内的地面进行清洗，消除水渍污渍；