液化气容器热响应及引发爆炸与火灾原因分析

本项目的研究内容包括：以弦图扩张为中心的一组图论极值问题；网络最优嵌入问题；排序与时间表问题。作为不同于动态规划所处理的序贯最优化问题，该领域模型众多，应用广泛。本研究以探讨较统一的基本理论和方法为目标。三年内共发表学术论文15篇。其中较突出的结果如下：从稀疏矩阵计算出发，系统地论述了图扩张的基本理论，包括树宽、路宽、带宽、填充、侧廓、扩展侧廓的统一形式；建立了树宽和填充的分解定理；对排序问题的结构性质研究，解决了二机器流水作业排序的全部解问题；对单位工时排序问题建立了连续匹配的判定准则；解决了最优基图结构的刻划问题及图流形同胚分类的着色计数等。这些成果都体现出理论的创新性和方法的有效性。 2100433B

1）反应失控引起火灾爆炸

许多化学反应如硝化、磺化、氧化、氯化、聚合等反应都是放热量较大的反应。在反应容器内进行反应时，若正常的反应过程失控，反应热蓄积，反应体系的温度随之升高，反应速度加快.体系内压力增大，当内压急剧上升超过容器的耐压能力时，容器破裂，高压物料从破裂处喷出。由于温度的升高，反应物料还可能发生分解、燃烧，引发反应失控火灾爆炸事故。导致反应失控的原因有：反应热未能及时移出，反应物不能均匀分散和操作失误等。冷却剂选择不当，换热设备不能及时导出反应器中过多的热量，因器壁结垢传热效果变差，冷却剂供给设备发生故障、换热系统堵塞等原因，都可能导致反应热未能及时移出。停电、搅拌系统故障、桨叶损坏、转速不够、桨叶形式不当、物料粉碎度不够等则会使反应物料在器内分散不均匀，造成散热不良或局部反应过于剧烈而发生危险。违反生产操作规程，物料超装，催化剂加入过多，原料配比，投料次序和时间不当，冷却剂阀门开关失误，升温速度过快，温度压力读错，计量仪器仪表有故障等原因均可引起物料化学反应的异常。许多化学反应，还会因物料中存在危险杂质而导致剧烈的副反应、过反应，甚至使反应异乎寻常加快导致反应失控。

2）反应容器内形成爆炸性混合物

有些气态反应的原料混合气，其原料配比处在爆炸极限范围之内而具有爆炸性。例如：丙烯氨氧化反应的丙烯与空气在原料总体积中分别占6.16%和677%，丙烯浓度已在爆炸极限之内（其爆炸极限为2%一11%）；苯醉生产中蔡与空气的重量比为1：9左右，萘蒸气在空气中的体积浓度为2.25%（蔡蒸气爆炸极限为0.88%-5.9%）。反应容器内可燃气体或易燃液体蒸气未置换或置换不彻底，也是形成爆炸性混合物的重要原因。

3）反应容器密封不严，物料泄漏引起燃烧爆炸

反应容器密封不严，物料冲出，遇明火燃烧爆炸。

4）反应容器因设计制造缺陷引起爆炸

反应容器设计不合理，结构形状不连续，焊缝布置不当等引起应力集中；设备材质选择不当，制造容器时焊接质量不合要求及热处理不当等使材料韧性降低；容器壳体受到腐蚀介质的腐蚀，强度降低等可能使容器在生产过程中发生爆炸。

5）反应容器中高压物料窜入低压系统

与反应容器相连的常压或低压容器、储柜，由于反应容器中高压物料的窜入，发生爆炸。

6）水蒸气或水漏入反应容器发生危险

采用水蒸汽加热或水冷却的反应容器，若水蒸汽或冷却水漏入容器内，容器内物料遇水分解放热，温度、压力急剧上升，造成冲料，发生火灾。如硝化反应，当硝化剂中进有水会促使其大量分解和蒸发，强烈腐蚀设备，还会造成爆炸。水通过设备蛇管和壳体不严密处渗进硝化物料时，会引起液态物料温度和气压上升。

7）反应容器泄放系统不合理引起事故

在物料泄放时，泄放口位置、高度未按要求设置，排出的物料飘散流入室内，遇明火燃烧爆炸。

8）反应容器进出物料不当引起事故

大多数烃类物料属绝缘物质，其导电性较差，进出反应容器时，物料高速流动，静电积累放电引起燃烧爆炸。反应容器采用加压卸料，易使容器内气体或蒸气逸出泄入厂房，形成爆炸性混合气体

9）反应容器受热引起爆炸

由于外部可燃物起火，辐射热引起反应容器内温度急剧上升，蒸气压增大，发生冲料或爆炸

10）火灾爆炸事故连续发生

反应容器由于反应失控，外部火焰作用或设备缺陷发生泄漏破坏时，因其内部压力往往高于大气压，有的可达3.0MPa-10.0MPa或更高，器内液体呈过热状态，容器爆裂导致物料蒸气压的平衡状态被破坏，发生不稳定的过热液体而引起的二次爆炸（称为蒸气爆炸）；喷出来的反应物料迅速扩散，容器周围空间则被可燃液体的雾滴或蒸气所笼罩，如遇火源，会发生第三次爆炸（混合气体爆炸）。这三次爆炸往往在瞬间即可完成，但却是性质有所不同的相继出现的三种爆炸。

火灾与爆炸灾害安全工程学是一门以工程科学与灾害科学相结合，以安全防治为目标的工程技术课程。本教材的特点是以建筑火灾为代表，全面论述火灾防治的基础原理和技术方法；根据国民经济基础建设的需要，将爆炸灾害分为人控爆炸与非人控爆炸两个部分，分别论述其爆炸基础、爆炸灾害防治技术与方法。教材分三部分共九章，综合部分包括绪率与危险评价；火灾防治部分包括火灾燃烧基础、火灾预防、烟气控制与火灾扑救；爆炸灾害防治部分分为非人控爆炸基础与灾害控制技术和人控爆炸基础与灾害控制技术等内容。

本书可作为国民经济基础建设相关的矿业、水利、交通、建筑、地质等高等院校安全工程专业的教材，也可以作为相关行业和企业的安全人员培训教材，还可供其他行业安全工程专业和安全、设计、管理、监理、研究等技术人员参考。