蒸汽云爆炸事故后果模拟分析法

蒸汽云爆炸事故后果模拟分析法

超压: 1） TNT 当量

通常，以TNT 当量法来预测蒸气云爆炸的威力。如某次事故造成的 破坏状况与kgTNT 炸药爆炸所造成的破坏相当，则称此次爆炸的威力 为kgTNT 当量。

蒸气云爆炸的TNT 当量W N T 计算式如下： VWn=1.8 XaX WX Q/Q TNT

式中，W N T —蒸气云的TNT 当量（kg ） a —蒸气云的TNT 当量系数，正己烷取 a =0.04；

W —蒸气云爆炸中烧掉的总质量（kg ） Q —物质的燃烧热值（kJ/kg ）,

正己烷的燃烧热值按48.27 X 106J/kg ，参与爆炸的正己烷按最大 使用量792kg 计算，则爆炸能量为38.23 X 109J

将爆炸能量换算成TNT 当量q , —般取平均爆破能量为 4.52 X 106J/kg ，因此

W N T =

1.8 XaX WX Q

/q TNT +

=1.8 X 0.04X 792X 48.27 X 106/4.52 X 106

=609kg 2）危害半径

为了估计爆炸所造成的人员伤亡情况，一种简单但较为合理的预 测程序是将危险源周围划分为死亡区、重伤区、轻伤区和安全区。

死亡区内的人员如缺少防护，则被认为将无例外的蒙受重伤或死 亡，其内径为0,外径为R ,表示外周围处人员因冲击波作用导致肺 出血而死亡的概率为0.5，它与爆炸量之间的关系为：

=11.3 m

R 1

13.6 如

0.37

13.6

420.43 0.37

1000

1000

重伤区的人员如缺少防护，则绝大多数将遭受严重伤害，极少数

人可能死亡或受伤。其内径就是死亡半径R,外径记为R,代表该处

人员因冲击波作用耳膜破损的概率为0.5，它要求的冲击波峰值超压

为44000Pa。冲击波超压P按下式计算：

P =0.137Z-3 +0.119Z-2 +0.269Z-1-0.019

44000 44000

P 0.434

F0 101325

E 3

式中：

P ――冲击波超压，Pa;

Z――中间因子，等于0.996 ;

E――蒸气云爆炸能量值，J ;

P0——大气压，Pa,取101325

得R2=32.7m

轻伤区的人员如缺少防护，则绝大多数将遭受轻微伤害，少数人将受重伤或者平安无事。轻伤区的内径为重伤区的外径R2,外径R3, 表示外边界处耳膜因冲击波作用破裂的概率为0.01，它要求的冲击波峰值超压为17000Pa冲击波超压P按下式计算：

-3 -2 -1

P =0.137Z 3 +0.119Z2 +0.269Z1-0.019

c 17000 17000 c“c

r 5 1 UO

R 101325

Z -R31

E 3

P

-冲击波超压，Pa;

Z—中间因子，等于 1.672 ;

E—蒸气云爆炸能量值，J ；

P0-大气压，Pa,取

101325

得 R 3=59.1 m

安全区内人员即使无防护，绝大多数也不会受伤，安全区内径为 轻伤区的外径R,外径无穷大。

财产损失半径，指在冲击波的作用下建筑物发生三级破坏的半 径，单位为m 。按照英国建筑物破坏等级的划分标准规定，建筑物的 三级破坏是指房屋不能居住、屋基部分或全部破坏、外墙 1~ 2面部

分破损，

承重墙破损严重。财产损失半径可由下式确定。

R 4

KW 需

2 1/6

“ 3175 1

W TNT

式中：

K ――取值为5. 6

正常泄露：

从原料危险性及最大储存使用量两方面综合考虑， 选取甲醇的存 储为研究对象进行蒸汽云爆炸事故后果模拟分析。

为充分考虑事故的影响，通常应按最不利情况对易燃液体汽化后 产生的蒸汽云爆炸事故的影响范围、 危害程度等进行预测评价。在此 假设易燃液体全部泄露并且汽化后参与爆炸，

仓库储存的全部甲醇泄

漏量为8640kg ，单桶甲醇的泄漏量为158kg 。

本次定量评价采用TNT 模型,如下:

W TNT

aWH c (9-1)

Q TNT

W

P

WH c

Q P

(9-2)

式中：W N T

蒸气云的 TNT 当量，

kg ；

Wp可燃气体蒸气云的丙烷当量，kg;

a――蒸气云爆炸的效率因子，表明参与爆炸的可燃气体的分

数，取值0.04 ；

W ――蒸气云中燃料的总质量，kg ；

H 蒸汽的燃烧热，J/kg ；

Q N——TNT的爆炸热(4.52 MJ/kg)。

Qp ――丙烷的爆炸热(50.3 MJ/kg)。

死亡半径R1可由下式确定(死亡半径指人在冲击波作用下头部撞击致死半径，m)：

0.447 (9-3)

R1 1.98W P

重伤半径R2可由下式确定(重伤半径指人在冲击波作用下耳鼓膜50%勺破裂的半径，m):

1/3

R2 9.187W P (9_4)

轻伤半径R3可由下式确定(轻伤半径指人在冲击波下耳鼓膜

1 %破裂的半径，m)：

R3 17.87W；(9-5)

财产损失半径R4由下式确定(财产损失半径指在冲击波作用下建筑物三级破坏半径，m)

R K3W NT

R4, 2 1/6 (9-6)

1 3175 W TNT

式中：K3建筑物三级破坏系数，取 5.6