危险化学品爆炸半径快速计算法

危险化学品爆炸半径快速计算法
《危险化学品爆炸半径快速计算法》来源说明：
该方法摘自国家"八五"攻关项目《易燃、易爆、有毒重大危险源辨识评价技术研究》，该项目获得了劳动部科学技术进步一等奖，是中国安全生产科学研究院科研成果。

该方法在国家安全生产监督管理局安全生产协调司和安全生产科学技术研究中心共同组织编写的《重大危险源申报登记与管理》一书中作为重大危险源的快速评价方法。

主要参考文献：
1.国家安全生产监督管理局安全生产协调司、安全生产科学技术研究中心组织编写，《重大危险源申报登记与管理》[M]，北京：化学工业出版社，2004
2.吴宗之高进东张兴凯，《工业危险辨识与评价》[M]，北京：气象出版社，2000
3.宇德明，《易燃、易爆、有毒危险品储运过程定量风险评价》，北京：中国铁道出版社，2000
部分物质的燃烧热
爆炸死亡区：该区内的人员如缺少防护，则被认为将无例外地蒙受严重伤害或死亡，其内径为零，外径记为R1。

1. 凝聚相含能材料爆炸 适用条件：爆炸性物质 （1）T NT
T NT
Q W Q W = （2）
式中，W--爆源的物质质量，kg ；
Q--爆源的爆热，kJ/kg ，参见表1； Q TNT --TNT 的爆热，可取4520kJ/kg ； W TNT --爆源的TNT 当量，kg 。

表1 常见爆炸炸药的爆热
37
.01)1000
(6.13TNT W R ⨯=
输入参数有：爆源爆炸物总量W 、爆炸物的爆热Q 。

2. 可燃蒸气云爆炸
适用条件： 泄漏到空气中的液化石油气与空气的云状混合物,当油气浓度处在爆炸范围时,遇到火源发生爆炸的现象,称为蒸气云爆炸,其主要的破坏作用是冲击波引起的超压、冲击破坏。

计算方法：TNT 当量法
TNT
c
f TNT Q H W W α=
（3）
（2） 式中，α ――蒸气云的TNT 当量系数，取α＝4％
W TNT ――可燃气体的TNT 当量，kg ；
37
.01)
1000
(
6.13TNT W R ⨯=
W f ――泄漏的可燃气体总质量，kg ； H C ――燃料的燃烧热，kJ ／kg ； Q TNT ――TNT 的爆热，4520kJ ／kg 。

输入参数：泄漏的可燃蒸气总量Wf 、燃料的燃烧热Hc 。

3．沸腾液体扩展为蒸气爆炸（BLEVE ）
适用条件：过热液态压缩气体瞬间气化而发生的爆炸现象,称之为沸腾液体扩展为蒸气云爆炸,它能产生巨大的火球,其主要危害是热辐射。

（1）火球半径的计算：
3/19.2W R = （4）
式中，R ――火球半径，m
W ――火球中消耗的可燃物质量，kg 。

对单罐储存，W 取罐容量的50％；对双罐储存，W 取罐容量的70％；对多罐储存，W 取罐容量的90％。

（2）火球持续时间的计算
3/145.0W t = （5）
式中，t ――火球持续时间，s 。

（3）目标接收到的热辐射通量的计算
⎥
⎦
⎤
⎢⎣⎡+-=2/322
20)(ln 058.01)(r R r r R q r q ，r>R （6）
式中，q0―火球表面的辐射通量，对柱形罐可取270000W/m2；对球形罐可取200000W/m2。

r ――目标到火球中心的水平距离，r<R, m
（4）目标接收到的热量的计算
Q(r)=q(r)t C（7）
式中，Q(r)――目标接收到的热量，J/m2；
t C――目标暴露时间，通常小于等于火球持续时间t，s。

求得q(r)，联立公式可解出死亡半径r。

（5）死亡半径
Q（r）=592000J/m2时，对应的r即为死亡半径。

由式（9）求得目标处热通量q（r），结合目标暴露时间求得热剂量Q(r)=q(r)tC；然后根据热剂量准则来确定各种伤害半径及财产损失半径。

（6）建议
BLEVE发生后，消防人员及紧急救灾人员最小安全工作建议距离为4R，人群安全逃脱最小建议距离为15R。

输入参数：火球中消耗的可燃物质量W、目标（受伤害人员）暴露时间tC。

但计算BLEVE的伤害后果必须进行迭代计算，计算较为繁杂。

计算示例：
1. 凝聚相含能材料爆炸
假定有W＝0.1t硝化甘油爆炸，其爆热Q＝6700kJ/kg，Q TNT＝4520 kJ/kg,则：
W TNT＝100×6700/4520＝148.23kg
死亡半径：R1＝13.6×（148.23/1000）0.37＝6.71m
2. 可燃蒸气云爆炸
假设有W f＝100kg的苯蒸气泄漏，形成可燃蒸汽云，苯
的燃烧热Hc＝41792kJ/kg。

则：W TNT＝0.4×100×41792/4520＝369.84
R1＝13.6×（369.84/1000）0.37＝9.41m
3.BLEVE
假定有一个处于火海中的液化石油气单个球形储罐，储管内异化石油气储量20t，目标暴露的时间为9s，液化石油气的主要成分为丙烷。

单个球形罐，则q0＝200kW/m2, W=10t
R＝2.9×100001/3＝62.48m
t＝0.45×100001/3＝9.69s。