爆炸评价模型及伤害半径计算

爆炸评价模型及伤害半径计算

爆炸评价模型及伤害半径计算

1、蒸气云爆炸（VCE）模型分析计算

（1）蒸气云爆炸（VCE ）模型

当爆炸性气体储存在贮槽内，一旦泄漏，遇到延迟点火则可能发生蒸气云爆炸，如果遇不到火源，则将扩散并消失掉。用TNT当量法来预测其爆炸严重度。其原理是这样的：假定一定百分比的蒸气云参与了爆炸，对形成冲击波有实际贡献，并以TNT当量来表示蒸气云爆炸的威力。其公式如下：

B AW

W NT = ------- --------

QTNT

式中WN——蒸气云的TNT当量，kg;

B——地面爆炸系数，取B =1.8 ；

A ――蒸气云的TNT当量系数，取值范围为0.02%〜14.9%;

W f -------- 蒸气云中燃料的总质量：kg;

Q f ――燃料的燃烧热，kJ/kg ;

Q TNT――TNT的爆热，QTNT=412〜4690kJ/kg。

（2）水煤气储罐蒸气云爆炸（VCE分析计算

由于合成氨生产装置使用的原料水煤气为一氧化碳与氢气混合物，具有低闪点、低沸点、爆炸极限较宽、点火能量低等特点，一旦泄漏，极具蒸气云爆炸概率。

若水煤气储罐因泄漏遇明火发生蒸气云爆炸（VCE,设其贮量为70%寸，则为2.81吨，则其TNT当量计算为：

取地面爆炸系数：B =1.8 ;

蒸气云爆炸TNT当量系数，A=4%

蒸气云爆炸燃烧时燃烧掉的总质量，

Wf=2.81 X 1000=2810 （kg）;

水煤气的爆热，以CO30%"43%+ （氢为1427700kJ/kg, 一氧化碳为10193

kJ/kg ）：取Q=616970kJ/kg ；TNT的爆热，取Q NT=4500kJ/kg。将以上数据代入公式，得

1.8X 0.04X 2810X 616970

V T N T =

4詔739(呦

死亡半径R=13.6(W TN/1000) 0.37

= 13.6 X 27.74

0.37

=13.6 X 3.42=46.5(m)

重伤半径R,由下列方程式求解:

△P s/P。

式中：

△p s――引起人员重伤冲击波峰值，取44000Pa

P 0 --------- 环境压力（101300Pa；

E ——爆炸总能量（J） , E=W N T X Q NT。将以上数据代入方程式，解得：

△F2=0.4344

Z 2=1.07

21.07 X( 27739X 4500 X 1000/101300)

=1.07 X 107=115(m)

轻伤半径R，由下列方程式求解：

广△ P3=0.137Z3-3+0.119 Z「+0.269 Z 3-1 -0.019 △ R=0.137Z2-3+0.119 Z

2 = F2/(E/P 0)

1/3

2

-2+0.269 Z

2

-1-0.019 Z 3=F3/(E/P 0) 1/3

△ R=A P s/P o

式中：△ P s――引起人员轻伤冲击波峰值，取17000Pa 将以上数据代入方程式，解得：

△ R=0.168，Z 3=1.95

轻伤半径R3=209（m

2、沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE ）模型分析计算

（1）沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE模型

液态存贮的易燃液化气体突然瞬间泄漏时，立即遇到火源就会发生剧烈的燃烧，产生巨大的火球，形成强烈的热辐射，此种现象称为沸腾液体扩展蒸气爆炸，简称BLEVE 沸腾液体扩展蒸气爆炸的主要危险是强烈的热辐射，近场以外的压力效应不重要。其火球的特征可用国际劳工组织（ILO ）建议的蒸气爆炸模型来估算。

火球半径的计算公式为：

R=2.9W 1/3

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%双罐储存；W取罐容量的70%多罐储存, 取W为罐容量的90%

（2）液氨储罐沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE模型分析计算

由于生产装置液氨贮罐区的液氨罐为多罐贮存，（共六只贮罐，其中三只

50M,三只100M）最大库存量为250T。氨比重约0.6，取100M罐，贝U 由W=10（X 0.6 X 1000 x 90%=54000（ kg）

代入式中，得到：

火球半径R=2.9（54000）1/3=109（m）

火球持续时间按下式计算：

t=0.45W 1/3

式中:火球持续时间,单位为S.

将数据代入式中，得到：

t=0.45 X (54000) 1/3=17(S)

目标接收到热辐射通量的计算，按下式计算：

q(r)=%右(1-0.058 Inr)/(R 2+r2)3/2

式中：r——目标到火球中心的水平距离，m

q 0——火球表面的辐射通量，W/rn。对柱形罐取270kW/m,球形罐取

2

200kW/m。

R ——火球半径，m R=109m

有了热辐射q( r)，即可求不同伤害、破坏时的热通量及其半径。下面求不同伤害时的热通量：

死亡可根据下式计算：

P r=-36.38+2.56 In (tq i4/3)

式中：P r = 5

t ----- 火球持续时间，取t=17s。

2

解得q 1=21985W/mo

重伤可根据下式计算：

4/3

P「=-43.143+3.0188 In(tq 2 )

解得q 2=18693W/rf。

轻伤可根据下式计算：

P「=-39.83+3.0188 In(tq 丁)

2

解得q 3=8207W/mo

通过q i、q2、q a可以求得对应的死亡半径R i、重伤半径R2及轻伤半径R3。(由于此方程式难以手算解出，故省略)。

(3)小结

通过计算，如果贮存区液氨储罐发生扩展蒸气爆炸，火球半径为109m将

可能造成其他贮罐的连锁火灾和爆炸，造成灾难性的破坏。

3、液氨泄漏中毒事故的模拟计算

液氨贮存区最大贮存量为250T，假设有1T泄漏量，对蒸发成蒸气扩散造成的危害