第五章 定性定量安全评价

1.第五章定性定量安全评价

5.1液氨储罐爆炸危险性分析

根据爆炸破坏模型，可估计建筑物和设施的不同破坏程度，据此可将危险源周围分为几个不同的区域，表5-1是不同的冲击波压力及其危害效应表

表5-1冲击波压力及其效应表

超压PS(105Pa) 冲击波破坏效应

0.002 某些大的椭圆形玻璃破裂

0.003 产生喷气式飞机的冲击音

0.007 某些小的椭圆形玻璃破裂

0.01 窗玻璃全部破裂

0.02 有冲击碎片飞出

0.03 民用住房轻微损伤

0.05 窗户外框损坏

0.06 屋基受到损坏

0.08 树木折枝，房屋需修理方能居住

0.1 承重墙损坏，屋基向上错动

0.15 屋基损坏，30%树木倾倒，动物耳膜破坏

*0.2 90%树木倾倒，钢筋混凝土柱扭曲

*0.3 油罐开裂，钢柱倒塌，木柱折断

*0.5 货车倾覆，民用建筑五全部损坏，人肺部受伤。

*0.7 砖墙全部破坏

*1.0 油罐压坏

液氨储罐容积18.5m³，液氨储罐蒸汽云爆炸计算过程如下：

1. 5.1.1基础数据选取

在计算中，选取的参数：

液氨的密度：p=600kg/ m³

液氨的燃烧热：Qc=18610kJ/kg

液氨罐的灌装系数：k=0.8

由此给出该单元爆源的总能量为：

Eo=0.01kVpQc=0.01×0.80×18.5×600×18.61×106

=16.52×108J

爆源的当量TNT量为：

W TNT= Eo/Q TNT=16.52×108/4.5×106=365.5kg

2. 5.1.2冲击波超压对人体的伤害

冲击波超压对人体的伤害具体如下：

（1）死亡半径为：R0.5=13.6(W TNT/1000)0.37=9.39 m

（2）重伤半径由以下方程式求解：

△P S=0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019

Z=R2(P0/E0)1/3=R2(1.013×105/5.08×109)1/3=0.0271R2

△P S=44000/P0=44000/1.013x105=0.4344

R2=49.61m

（3）轻伤半径由以下方程式求解：

△P S=0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019

Z=R3(P0/E0)1/3=R3(1.013×105/5.08×109)1/3=0.0271R3

△P S=17000/P0=17000/1.013x105=0.1678

R3=121.86m

3. 5.1.3冲击波超压对周围设施破坏的分析

根据式：R0.5=13.6(W TNT/1000)0.37和不同冲击波破坏效应下的冲击波

超压值，可计算出不同超压值的破坏半径R V1、R V2……,R V5 ,以及不同液氨储罐体积的破坏半径，结果列于表5-2中。

表5-2 蒸汽云雾爆炸冲击波超压对人体的伤害情况表（单位：m）

18.5m³液氨罐

总能量J 16.52x108J

TNT当量kg 365.5kg

死亡半径R0.5m9.39

重伤半径R e0.5m49.61

轻伤半径R e0.01m121.86

死亡区0-9.39

重伤区9.39-49.61

轻伤区49.61-121.86

安全区＞121.86

5.2液氨储罐爆炸的影响分析

本项目液氨储罐区采用一台18.5m³卧式液氨储罐储存液氨，液氨储存量控制在＜80%。选取液氨储罐作为计算对象，说明其发生爆炸式的伤害程度。

从表6-2表明，18.5m³液氨储罐发生爆炸事故时，距储罐中心位置9.39m内的人员会死亡；距离储罐中心位置9.39-49.61的暴露人员内脏将严重挫伤，并可能引起死亡；距储罐中心位置49.61-121.86m 内的暴露人员将会出现轻度或中度的损伤。

表6-1及对冲击波的超压计算，表明除了造成人员伤亡以外，还会造成建筑物损坏，危及其他设备的安全，导致生产停顿，造成巨额经济损失等。

5.3液氨储罐泄漏毒害危险性分析

（1）液氨储罐发生破裂泄漏的毒害区域计算

1）计算方法简述

设液氨质量为W(kg)。容器破裂前内介质温度为t(℃)，液体介质比热为C(Kj/(kg℃)，当容器破裂时，器内压力降至1atm(0.1MPa),处于过热状态的液体温度迅速降至标准沸点t0(℃)。此时全部液体所放出的热量为：Q=WC(t-t0)

假设这些热量全部用于器内液体的蒸发。如它的汽化热为q(kJ/kg),则其蒸发量为：Q=WC(t-t0)

如介质的相对分子质量为M，则在沸点下蒸发的体积Vg(m³)为：Vg=224W(273+t0)/273M=224W(t-t0)C×(273+t0)/273Mq

2）氨气危害半径的计算

液氨的理化性质如下所述：

氨的分子量：17；沸点：-30℃；

液氨的比热（平均）：4.6kJ/kg℃；

汽化热：1.379×103 kJ/kg℃。

氨气的危害浓度见下表所述：

表5-3 氨气的危害浓度表

空气中氨的浓度（mg/m³）接触时间（min）危害程度（STEL）

30

70-140 30 呼吸变慢、眼和上呼吸道不适、恶心、头痛（轻度）

210-350 28 呼吸及脉搏加速，鼻、眼刺激，有明显不适（中度）

700 30

立即咳嗽、有强烈刺激作用（中度）1750-4500 30

立即死亡（重度危害）根据氨的密度（考虑充装系数为0.85）18.5m³液氨储罐内储存液氨的重量为9.41t。假设液氨储罐贮存压力为2.16MPa，环境温度约为20℃。当储罐发生破裂后，全部液氨气化挥发，计算泄漏扩散的氨会造成的毒害后果。

A、计算液氨全部气化蒸发热量