鍋爐作為一種能量轉(zhuǎn)化設(shè)備,廣泛地應用于我國國民經(jīng)濟生活之中。不過,由于我國工業(yè)鍋爐數(shù)量逐漸增多,工業(yè)鍋爐爆炸事故的次數(shù)也隨之逐漸增多,造成嚴重的經(jīng)濟損失和人員傷亡,甚至引起嚴重的二次爆炸。因此,本文針對工業(yè)鍋爐爆炸事故后果進行研究,對于探究鍋爐爆炸載荷對工業(yè)鍋爐房的圍護結(jié)構(gòu)體系的沖擊作用提供一定的理論依據(jù)。本文首先分析了典型的工業(yè)鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu),根據(jù)鍋爐爆炸機理的差異性,將鍋爐爆炸事故歸納為爐膛爆燃事故和鍋爐汽水爆炸事故,并分別闡述了爐膛爆燃事故、鍋爐汽水爆炸事故的成災機制及爆炸事故后果的主要表現(xiàn)形式。然后運用FLACS軟件模擬爐膛內(nèi)可燃氣體的爆燃過程,探究了燃氣濃度、燃氣種類和鍋爐額定功率對可燃氣體爆炸強度的影響。模擬結(jié)果表明,爐膛內(nèi)可燃氣體爆炸強度隨燃氣濃度的增加呈現(xiàn)先增加后減小的規(guī)律,在化學計量濃度chy約1.0～1.1倍處達到最大值;不同燃氣種類在爐膛內(nèi)爆燃產(chǎn)生的爆炸強度相差比較大,爆炸強度指標隨鍋爐額定功率的增加而增加。再對鍋爐沸騰液體蒸汽爆炸的爆炸能量進行分析,采用TNT當量法、TNO多能模型來探究了鍋爐水容量、鍋爐額定蒸汽壓力對鍋爐汽水爆炸所形成的爆炸沖擊波的峰值超壓和沖量... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

本文技術(shù)路線圖

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-12-圖2-5爐膛爆燃機理2.2.2鍋爐汽水爆炸機理對于中小鍋爐而言，其汽水系統(tǒng)的爆炸事故的主要誘因往往是由缺水和超壓。本小節(jié)分別從鍋爐缺水和超壓兩個方面揭示其中的爆炸機理。（1）鍋爐缺水爆炸機理：當鍋爐在運行過程中，長時間處于嚴重缺水的干燒現(xiàn)象，就會導致鍋爐處于一個高溫炙熱的狀態(tài)，導致鍋筒和煙管等的抗拉強度、剛度、彈性模量和抗失穩(wěn)能力均會大幅度下降。如果此時，對鍋爐進行補水，鍋爐內(nèi)的高溫鋼板遇到冷水后，會急劇收縮導致鍋爐失穩(wěn)，同時，冷水因受熱也會瞬間汽化，從而產(chǎn)生大量的水蒸汽。此過程中，如果鍋爐殼壁承受的彎曲應力不均勻，會在相對薄弱的位置出現(xiàn)破裂，導致鍋爐內(nèi)部的能量得以瞬間釋放，進而發(fā)生鍋爐汽水爆炸事故。（2）鍋爐超壓爆炸機理：由于鍋爐部件出現(xiàn)磨損、腐蝕等現(xiàn)象，導致鍋爐受壓部件的承壓能力低于工作壓力。此時，鍋爐處于額定設(shè)計壓力下的運行狀態(tài)，鍋爐的薄弱位置依然會出現(xiàn)破裂，導致鍋爐內(nèi)大量的高溫高壓的水蒸汽瞬間噴出，由于不均勻的噴射，導致鍋爐本體拋離原地數(shù)十米的距離。另外，當鍋爐長期處于超過額定壓力下運行時，一旦安全閥門失效或者操作失誤，就會導致鍋爐的運行壓力不斷升高；當超過鍋爐部件的極限承受壓力時，也會發(fā)生鍋爐超壓爆炸。鍋爐超壓爆炸事故與鍋爐缺水導致的爆炸事故雖在爆炸誘因方面略有不同，但其本質(zhì)均為將鍋筒（汽包）內(nèi)的汽水混合物暴露在大氣壓力下，使高溫、高壓的汽水混合物急劇蒸發(fā)膨脹，迅速釋放出汽水混合物中的全部能量，轉(zhuǎn)化為機械能的

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-20-似看作絕熱過程；（2）爐膛發(fā)生爆燃時，產(chǎn)生的大量煙氣來不及排出爐膛，可將爐膛視為一個密閉空間；（3）在整個爆燃反應的過程中不存在泄壓、換熱問題。3.2.1爐膛幾何尺寸根據(jù)單回程螺紋煙管4.2MW臥式燃油（氣）鍋爐本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖紙（詳見圖3-6）以及在工廠車間實地測量的相關(guān)尺寸數(shù)據(jù)，采用FLACS中的前處理軟件CSAD構(gòu)建爐膛結(jié)構(gòu)的三維模型，如圖3-1所示。圖3-1爐膛三維模型圖1─爐膽；2─煙管；3─回燃室；4─泄壓區(qū)域；爐膛模型的尺寸說明：爐膽為鍋爐的燃燒室，燃油（氣）在爐膽內(nèi)完成燃燒過程，形成煙氣，其直徑為0.95m，長度為3.750m。爐膽的前端為燃燒器的噴嘴安裝位置，也就是燃油（氣）的點火區(qū)域。高溫高壓的煙氣從爐膽后部離開后進入回燃室，其形狀由一個高度為0.662m的長方體和兩個半徑為0.635m的半圓形圓柱體組成。煙氣在回燃室進行折返，進入煙管，其直徑為57mm，長度為3.5m，共計57根�；厝际业暮蠖藶樾箟簠^(qū)域，專門用于安裝防爆門的位置，其直徑為1.06m，長度為100mm。3.2.2參數(shù)設(shè)置通過對參數(shù)的設(shè)置，模擬爐膛內(nèi)積存的大量燃氣爆燃過程，所以將整個爐膛空間設(shè)置為充滿著爆炸性混合氣體模式，同時默認燃料區(qū)域內(nèi)的可燃混合氣體均勻分布，其濃度保持不變。當火焰?zhèn)鞑r，可燃混合氣體處于紊流狀態(tài)。為模擬紊流火焰?zhèn)鞑r，需初始條件設(shè)置為低湍流條件。點火位置需設(shè)置在點火區(qū)域內(nèi)。相關(guān)參數(shù)如下所示：（單位：m）（1）監(jiān)測點布置坐標：1P（-3.75，0，0）、2P（-1.8，0，0）、3P（0.3，0，0）；


本文編號：3089146