液化氣容器熱響應(yīng)及引發(fā)爆炸與火災(zāi)原因分析

本項目的研究內(nèi)容包括：以弦圖擴(kuò)張為中心的一組圖論極值問題；網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)嵌入問題；排序與時間表問題。作為不同于動態(tài)規(guī)劃所處理的序貫最優(yōu)化問題，該領(lǐng)域模型眾多，應(yīng)用廣泛。本研究以探討較統(tǒng)一的基本理論和方法為目標(biāo)。三年內(nèi)共發(fā)表學(xué)術(shù)論文15篇。其中較突出的結(jié)果如下：從稀疏矩陣計算出發(fā)，系統(tǒng)地論述了圖擴(kuò)張的基本理論，包括樹寬、路寬、帶寬、填充、側(cè)廓、擴(kuò)展側(cè)廓的統(tǒng)一形式；建立了樹寬和填充的分解定理；對排序問題的結(jié)構(gòu)性質(zhì)研究，解決了二機(jī)器流水作業(yè)排序的全部解問題；對單位工時排序問題建立了連續(xù)匹配的判定準(zhǔn)則；解決了最優(yōu)基圖結(jié)構(gòu)的刻劃問題及圖流形同胚分類的著色計數(shù)等。這些成果都體現(xiàn)出理論的創(chuàng)新性和方法的有效性。 2100433B

1）反應(yīng)失控引起火災(zāi)爆炸

許多化學(xué)反應(yīng)如硝化、磺化、氧化、氯化、聚合等反應(yīng)都是放熱量較大的反應(yīng)。在反應(yīng)容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)時，若正常的反應(yīng)過程失控，反應(yīng)熱蓄積，反應(yīng)體系的溫度隨之升高，反應(yīng)速度加快.體系內(nèi)壓力增大，當(dāng)內(nèi)壓急劇上升超過容器的耐壓能力時，容器破裂，高壓物料從破裂處噴出。由于溫度的升高，反應(yīng)物料還可能發(fā)生分解、燃燒，引發(fā)反應(yīng)失控火災(zāi)爆炸事故。導(dǎo)致反應(yīng)失控的原因有：反應(yīng)熱未能及時移出，反應(yīng)物不能均勻分散和操作失誤等。冷卻劑選擇不當(dāng)，換熱設(shè)備不能及時導(dǎo)出反應(yīng)器中過多的熱量，因器壁結(jié)垢傳熱效果變差，冷卻劑供給設(shè)備發(fā)生故障、換熱系統(tǒng)堵塞等原因，都可能導(dǎo)致反應(yīng)熱未能及時移出。停電、攪拌系統(tǒng)故障、槳葉損壞、轉(zhuǎn)速不夠、槳葉形式不當(dāng)、物料粉碎度不夠等則會使反應(yīng)物料在器內(nèi)分散不均勻，造成散熱不良或局部反應(yīng)過于劇烈而發(fā)生危險。違反生產(chǎn)操作規(guī)程，物料超裝，催化劑加入過多，原料配比，投料次序和時間不當(dāng)，冷卻劑閥門開關(guān)失誤，升溫速度過快，溫度壓力讀錯，計量儀器儀表有故障等原因均可引起物料化學(xué)反應(yīng)的異常。許多化學(xué)反應(yīng)，還會因物料中存在危險雜質(zhì)而導(dǎo)致劇烈的副反應(yīng)、過反應(yīng)，甚至使反應(yīng)異乎尋常加快導(dǎo)致反應(yīng)失控。

2）反應(yīng)容器內(nèi)形成爆炸性混合物

有些氣態(tài)反應(yīng)的原料混合氣，其原料配比處在爆炸極限范圍之內(nèi)而具有爆炸性。例如：丙烯氨氧化反應(yīng)的丙烯與空氣在原料總體積中分別占6.16%和677%，丙烯濃度已在爆炸極限之內(nèi)（其爆炸極限為2%一11%）；苯醉生產(chǎn)中蔡與空氣的重量比為1：9左右，萘蒸氣在空氣中的體積濃度為2.25%（蔡蒸氣爆炸極限為0.88%-5.9%）。反應(yīng)容器內(nèi)可燃?xì)怏w或易燃液體蒸氣未置換或置換不徹底，也是形成爆炸性混合物的重要原因。

3）反應(yīng)容器密封不嚴(yán)，物料泄漏引起燃燒爆炸

反應(yīng)容器密封不嚴(yán)，物料沖出，遇明火燃燒爆炸。

4）反應(yīng)容器因設(shè)計制造缺陷引起爆炸

反應(yīng)容器設(shè)計不合理，結(jié)構(gòu)形狀不連續(xù)，焊縫布置不當(dāng)?shù)纫饝?yīng)力集中；設(shè)備材質(zhì)選擇不當(dāng)，制造容器時焊接質(zhì)量不合要求及熱處理不當(dāng)?shù)仁共牧享g性降低；容器殼體受到腐蝕介質(zhì)的腐蝕，強(qiáng)度降低等可能使容器在生產(chǎn)過程中發(fā)生爆炸。

5）反應(yīng)容器中高壓物料竄入低壓系統(tǒng)

與反應(yīng)容器相連的常壓或低壓容器、儲柜，由于反應(yīng)容器中高壓物料的竄入，發(fā)生爆炸。

6）水蒸氣或水漏入反應(yīng)容器發(fā)生危險

采用水蒸汽加熱或水冷卻的反應(yīng)容器，若水蒸汽或冷卻水漏入容器內(nèi)，容器內(nèi)物料遇水分解放熱，溫度、壓力急劇上升，造成沖料，發(fā)生火災(zāi)。如硝化反應(yīng)，當(dāng)硝化劑中進(jìn)有水會促使其大量分解和蒸發(fā)，強(qiáng)烈腐蝕設(shè)備，還會造成爆炸。水通過設(shè)備蛇管和殼體不嚴(yán)密處滲進(jìn)硝化物料時，會引起液態(tài)物料溫度和氣壓上升。

7）反應(yīng)容器泄放系統(tǒng)不合理引起事故

在物料泄放時，泄放口位置、高度未按要求設(shè)置，排出的物料飄散流入室內(nèi)，遇明火燃燒爆炸。

8）反應(yīng)容器進(jìn)出物料不當(dāng)引起事故

大多數(shù)烴類物料屬絕緣物質(zhì)，其導(dǎo)電性較差，進(jìn)出反應(yīng)容器時，物料高速流動，靜電積累放電引起燃燒爆炸。反應(yīng)容器采用加壓卸料，易使容器內(nèi)氣體或蒸氣逸出泄入廠房，形成爆炸性混合氣體

9）反應(yīng)容器受熱引起爆炸

由于外部可燃物起火，輻射熱引起反應(yīng)容器內(nèi)溫度急劇上升，蒸氣壓增大，發(fā)生沖料或爆炸

10）火災(zāi)爆炸事故連續(xù)發(fā)生

反應(yīng)容器由于反應(yīng)失控，外部火焰作用或設(shè)備缺陷發(fā)生泄漏破壞時，因其內(nèi)部壓力往往高于大氣壓，有的可達(dá)3.0MPa-10.0MPa或更高，器內(nèi)液體呈過熱狀態(tài)，容器爆裂導(dǎo)致物料蒸氣壓的平衡狀態(tài)被破壞，發(fā)生不穩(wěn)定的過熱液體而引起的二次爆炸（稱為蒸氣爆炸）；噴出來的反應(yīng)物料迅速擴(kuò)散，容器周圍空間則被可燃液體的霧滴或蒸氣所籠罩，如遇火源，會發(fā)生第三次爆炸（混合氣體爆炸）。這三次爆炸往往在瞬間即可完成，但卻是性質(zhì)有所不同的相繼出現(xiàn)的三種爆炸。

火災(zāi)與爆炸災(zāi)害安全工程學(xué)是一門以工程科學(xué)與災(zāi)害科學(xué)相結(jié)合，以安全防治為目標(biāo)的工程技術(shù)課程。本教材的特點是以建筑火災(zāi)為代表，全面論述火災(zāi)防治的基礎(chǔ)原理和技術(shù)方法；根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)建設(shè)的需要，將爆炸災(zāi)害分為人控爆炸與非人控爆炸兩個部分，分別論述其爆炸基礎(chǔ)、爆炸災(zāi)害防治技術(shù)與方法。教材分三部分共九章，綜合部分包括緒率與危險評價；火災(zāi)防治部分包括火災(zāi)燃燒基礎(chǔ)、火災(zāi)預(yù)防、煙氣控制與火災(zāi)撲救；爆炸災(zāi)害防治部分分為非人控爆炸基礎(chǔ)與災(zāi)害控制技術(shù)和人控爆炸基礎(chǔ)與災(zāi)害控制技術(shù)等內(nèi)容。

本書可作為國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)建設(shè)相關(guān)的礦業(yè)、水利、交通、建筑、地質(zhì)等高等院校安全工程專業(yè)的教材，也可以作為相關(guān)行業(yè)和企業(yè)的安全人員培訓(xùn)教材，還可供其他行業(yè)安全工程專業(yè)和安全、設(shè)計、管理、監(jiān)理、研究等技術(shù)人員參考。