锅炉压力容器安全讲座（3）-锅炉爆炸与承压下水的状态的关系

第页锅炉压力容器安全讲座（3）锅炉爆炸与承压下水的状态的关系在蒸气锅炉中水是在承压状态下汲取热量转变成蒸汽的。锅炉爆炸不但与锅炉承压有关，也与承压下水的吸热及热力状态有关。

一、水的饱和温度与压力的关系

先介绍几个关于压力和温度的基本概念：

1.表压力指设备上所装设的压力表内显示的压力。当设备不承受介质压力时，设备内外均为大气环境，压力表的示值为0，因而表压力是以大气压力为基准的压力，或者说是高出大气压力的压力。

通常所说锅炉压力容器的工作压力或操作压力，均指表压力。

2.绝对压力是以绝对真空为度量起点的压力，即表压力与大气压力之和。

研究介质状态和变化过程时，研究压力、温度、比容等参数间的关系时，一般均使用绝对压力。

锅炉压力容器使用的压力单位通常为兆帕。近似地取大气压力为0.1兆帕，则绝对压力与表压力的关系为：绝对压力=表压力+0.1〔兆帕〕

3.饱和温度在一定压力下介质沸腾的温度。随介质种类和介质液面上压力的不同而不同。

4.标准沸点在标准大气压力下介质沸腾的温度。关于某种确定的介质，这个温度是个确定值。比如水的标准沸点近似为1℃，酒精的标准沸点为78.3℃。

水的饱和温度随水面上汽〔气〕压的升降而升降。在高原地区大气压力低于标准大气压，水的饱和温度也就低于1℃；在压力锅内水面上的汽压高于标准大气压，水的饱和温度就高于1℃。水面上的汽〔气〕压越高，水的饱和温度即沸点也越高。

二、“蒸气爆炸〞

在蒸汽锅炉的核心部件锅筒或锅壳内，在正常工况下，介质处于额定工作压力之下、汽水共存的饱和状态即沸腾状态。通常筒壳内下半部是饱和水，上半部是饱和蒸汽。饱和水与饱和蒸汽的共同温度是相应于额定工作压力的饱和温度，对承压锅炉此温度高于水的标准沸点1℃。一旦锅筒或锅壳破裂，器内压力突然降低为大气压力，原额定工作压力下的饱和水瞬间变为大气压力下的过饱和〔过热〕水，过饱和水无法稳定存在，其一部分瞬时汽化，体积急剧增大，形成爆炸，叫“蒸汽爆炸〞。

“蒸汽爆炸〞是典型的物理性爆炸。在爆炸中介质除膨胀降压释放少量的机械能外，主要释扩大量的热能，因而蒸汽锅炉爆炸常具有庞大的爆炸能量和破坏力，且锅炉内原带压饱和水是爆炸能量的主要携带者和释放者。下表给出了几种典型介质在储器破裂发生物理性爆炸时释放能量的状况。

由下表可以看出：

1.压力不高时，常温下承压水的储器破裂，爆炸能量极小，或者说形不成爆炸。这是因为水的压缩系数极小，承压水储存的机械能极少，又未升温储存热能，因而储器破裂也释放不出多少能量。

2.由于空气是可压缩性气体，压缩空气中储存机械能较多，爆炸能量较大，储器破裂时破坏力和危险性也较大。

3.承压饱和水的爆炸能量是同压力下同体积空气爆炸能量的十多倍，储器破裂时破坏力和危险性极大。蒸汽锅炉中储存带压饱和水多的锅筒、锅壳、炉胆、集箱等储器，潜在的爆炸危险性较大。

4.在承压的蒸汽锅炉省煤器及高温热水锅炉内，水的温度并未达到工作压力下的饱和温度，但如已超过了水的标准沸点1℃，在储器破裂时也会发生蒸汽爆炸。

几种典型介质爆炸能量的比较

见表介质种类

储器容积或介质体积

爆炸前器内压力〔表压力〕

爆炸能量的TNT当量

空气

1m3

1MPa

0.33KgTNT

常温水

1m3