安全评价中常用计算

蒸汽云爆炸的伤害模型
爆源的TNT当量计算 TNT当量计算公式： WTNT=WQf／QTNT 式中：WTNT——易燃液体的TNT当量 (kgTNT)； Wf——易燃液体的质量(kg)； Qf——易燃 液体的燃烧热(MJ／kg)； QTNT--TNT的爆热， 取4.52MJ／kg； TNT爆热为4.52MJ／ kg，
池火灾
建构筑 汽车发 物 油台 I （kw/m 14 2） 离防火 堤距离 （ m） 36 营业 室 消防 泵室 油处理 设施 综合 楼 南面围 墙
6.8
28
28
22
18
70
16
16
21.8
28
池火灾
各伤害等级距池中心的距离计算结果见表98。 表9-8 柴油罐泄漏池火灾热辐射伤害距 离
池火灾
伤害等级 死亡半径
辐射强度 (kw/m2) 伤害半径 (m)
重伤半径
轻伤半径
无影响半径
37.5 46
25 57
12.5 80
4 142
重大事故后果分析方法：火灾
易燃、易爆的气体、液体泄漏后遇到引火 源就会被点燃而着火燃烧，燃烧方式有池火、 喷射火、火球和突发火4种。
重大事故后果分析方法：火灾
1 池火 可燃液体(如汽油、柴油等)泄漏后流到地面形 成液池，或流到水面并覆盖水面，遇到火源燃烧而 成池火。 1．1 燃烧速度 当液池中的可燃液体的沸点高于周围环境温度 时，液体表面上单位面积的燃烧速度dm/dt为：
蒸汽云爆炸时重伤半径
③重伤半径R2（超压值44000Pa） 重伤半径由下列方程求解： △PS=0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019 Z=R2/（E/P0）1/3 △PS=44000/P0≈0.4344 式中：E为爆炸能量；P0为环境大气压。
蒸汽云爆炸时轻伤半径
④轻伤半径R3（超压值17000Pa） 轻伤半径由下列方程求解： △PS=0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019 Z=R3/（E/P0）1/3 △PS=17000/P0≈0.1678
池火灾
η—燃烧效率因子，取0.35； r —液池半径(m)， r =（4S/π）1/2 S—液池面积，S=3442 m2； W—泄漏油品量kg ρ－柴油密度，ρ=870kg/ m3； 火灾持续时间：T= W/S.m f
池火灾
计算结果： Q（w）=1006347（kw） T=537s=9min
池火灾
X（m） 20 30 40 50 60 70 80
I 200 （kw/m2）
X（m） 90
89
100 8
50
110 6.6
32
120 5.6
22
130 4.7
16
140 4.1
13
150 3.6
I 10 （kw/m2）
池火灾
油库区内建构筑物受到的热辐射强度见表97。 表9-7 建构筑物受到的热辐射强度预测值
重大事故后果分析方法：火灾
式中 dm／dt——单位表面积燃烧速度，kg ／(m2· s)； Cp——液体的定压比热，J／(kg· K)； Tb——液体的沸点，K； To——环境温度，K； H——液体的气化热，J／kg。
重大事故后果分析方法：火灾
当液体的沸点低于环境温度时，如加压液化 气或冷冻液化气，其单位面积的燃烧速度 dm／dt为： 式中符号意义同前。 燃烧速度也可从手册中直接得到。
九绵高速C2标安全评价常用计算
2016年1月
蒸汽云爆炸的伤害模型
蒸汽云爆炸是由于以“预混云”形式扩散的 蒸汽云遇火后在某一有限空间发生爆炸而导 致的。泄漏的油品如果没有发生沸腾液体膨 胀蒸汽云爆炸现象或立即引发大火，溶剂油 或燃料油等物质的低沸点组分就会与空气充 分混合，在一定的范围聚集起来，形成预混 蒸汽云。
池火灾
A－泄漏口面积（m2）；A =0.005 m2 ρ－泄漏液体密度（kg/ m3）； P－容器内介质压力（Pa）； P0 －大气压力（Pa）； g－重力加速度（9.8 m /s2）； h－泄漏口上液位高度（m），柴油罐液面 安全高度15.9 m。
池火灾
经计算Q = 42.23 kg/s、W = 25341 kg（10分 钟泄漏量）
池火灾
（1）柴油泄漏量 设定一个5000m3柴油罐底部DN200进油管 管道破裂出现长50cm，宽1 cm的泄漏口， 泄漏后10分钟切断泄漏源。泄漏的液体在防 火堤内形成液池，泄漏时工况设定情况见表 9-4。 油品连续泄漏工况
池火灾
泄漏 源 介质 温度 ( 0C) 介质 压力 （Mp a） 介质 泄口面 泄漏时 密度 积 间 （kg/ 2) (m (min) 3 m）
TNT当量计算
对于地面爆炸，由于地面反射作用使爆炸威 力几乎加倍，一般应乘以地面爆炸系数1.8。 所以我们经常用到的公式WTNT=α* Wf* Qf / QTNT 就变为： WTNT=1.8*0.04* Wf* Qf / QTNT
TNT当量计算
以异丁烯的库存量18.3吨为例举例说明： 异丁烯的计算：(18.3吨，浓度99%) 异丁烯分子量为56.11 1kg异丁烯为1000/56.11 =17.82mol 异丁烯燃烧热为2705.3kj/mol= 2705.3×17.82=48.21MJ/kg 异丁烯的 WTNT=1.8×0.04×18.300×1000×0.99×4 8.21÷4.52=13912.43kg
小结：
关于轻伤半径和财产损失半径，我们这里先 这样介绍一下，学习是一个循序渐进的过程， 只要持续学习，终身学习就会不断长进，选 择学习就意味着选择进步。
池火灾
火灾评价的一种模型。 液体泄漏, 一般会引起池火灾。池火灾的破 坏主要是热辐射, 如果热辐射作用在容器和 设备上, 尤其是液化气体容器, 其内部压力会 迅速升高, 引起容器和设备的破裂; 如果热辐 射作用于可燃物, 会引燃可燃物; 如果热辐射 作用于人员, 会引起人员烧伤甚至死亡。
蒸汽云爆炸时死亡半径
举一个简单的例子： 当可燃蒸汽的TNT当量为1000Kg时则： R0.5＝13.6＊（WTNT/1000)0.37 =13.6m
蒸汽云爆炸时死亡半径
X=0.3967W1/3TNTexp[3.5030.7241ln△p+0.0398（ln△p）2] 式中X——伤害半径 △p——超压Psi （1 Psi =6.9Kpa） 死亡半径的△p按90 Kpa （13.04 Psi） 重伤半径的△p按44 Kpa （6.377 Psi） 轻伤半径的△p按17 Kpa （2.464 Psi） 财产损失△p按13.8Kpa（2.00 Psi） 这个后面括号里面的数据带入到上面的公式就可以 直接计算。
蒸汽云爆炸时财产损失半径
⑤财产损失半径R财（超压值13800Pa） 对于爆炸性破坏，财产损失半径R财的计算 公式为： R财=（5.6WTNT1/3）/[1+（3175/WTNT） 2]1/6 式中5.6（4.6）为二次破坏系数。
蒸汽云爆炸时重伤与轻伤半径
⑥另一计算公式 r=0.3967WTNT1/3exp[3.5031-0.7241lnΔp ＋0.0398(lnΔp)2] 注意,这里超压值Δp的单位是 psi,1psi=6.9kPa。 注：重伤与轻伤半径手工不能计算，需要计 算机模型。
蒸汽云爆炸时死亡半径
计算100t 丁二烯储罐蒸汽云爆炸伤害区。丁 二烯的蒸汽云爆炸的效率因子，表明参与爆 炸的可燃气体的分数，一般取3%或4%，这 里我们取3% 首先计算TNT当量 WTNT=1.8*0.03* Wf* Qf / QTNT ＝1.8*0.03*100*1000*50.41/4.52 =60223kg
TNT当量计算
TNT当量计算公式如下： WTNT=α* Wf* Qf / QTNT 式中： WTNT——蒸汽云的TNT当量，kg； Wf——蒸汽云中燃料的总质量，kg； α——蒸汽云当量系数，统计平均值为0.04； Qf——蒸汽的燃烧热，MJ/kg； QTNT——TNT的爆炸热， 4.52MJ/kg；
TNT当量计算
将以上数据代入公式WTNT=1.8*0.04* Wf* Qf / QTNT =1.8×0.04× 790×0.8×60 ×43.69÷4.52=？Kg 这个数字大家可以自己计算一下 经验：一般来说TNT的当量相当于物质重量 的70%－75%
源自文库
蒸汽云爆炸时死亡半径
运用范登伯(VandenBerg)和兰诺伊(Lannoy) 方程计算蒸汽云爆炸时死亡半径为： R=13.6×(WTNT／1000)0.37 根据最大可能危险原则计算 ，可以认为此 半径内的人员全部死亡，半径以外无一人死 亡，这样可以使问题简化。
池火灾
火灾通过辐射热的方式影响周围环境，根据 概率伤害模型计算，不同入射热辐射通量造 成人员伤害或财产损失的情况表9-5。 表9-5 热辐射的不同入射通量造成的伤害 及损失
池火灾
入射通 量 kw/m2 37.5 对设备的损害 对人的伤害 1%死亡/10s 100%死亡/1min 重大烧伤/10s，100%死亡 /1min 1度烧伤/10s，1%死亡/1min
重大事故后果分析方法：火灾
TNT当量计算
我们再举一个例子： l节油罐车溶剂油的 TNT当量 计算 WTNT——易燃液体的TNT当量(kgTNT)； Wf——易燃液体的质量(kg)；790×0.8×60 Qf——易燃液体的燃烧热(MJ／kg)；溶剂 油燃烧热值为43.69MJ／kg。 QTNT--TNT的爆热，取4.52MJ／kg； TNT 爆热为4.52MJ／kg，
池火灾
（2）泄漏柴油总热辐射通量Q（w） 柴油泄漏后在防火堤内形成液池，遇点火源 燃烧而形成池火。总热辐射通量Q（w）采 用点源模型计算： Q = (л r2 + 2л rh) •m f •η•Hc/（ 72 m f 0。61+ 1）
池火灾
式中: m f—单位表面积燃烧速度kg/m2 .s， 柴油为 0.0137； Hc—柴油燃烧热，Hc = 43515kJ/kg； h—火焰高度h（m），按下式计算： h = 84 r{ m f /[ρO（2 g r）1/2]}0.6 ρO—环境空气密度，ρO=1.293kg/ m3； g—重力加速度，9.8 m /S2
操作设备全部损坏 在无火焰,长时间辐射下,木材 燃烧的最小能量 有火焰时,木材燃烧,塑料熔化 的最小能量
25
12.5
4.0
20 s以上感觉疼痛,未必起泡
池火灾
设全部辐射热量由液池中心小球面发出，则距池中 心某一距离（x）处的入射的热辐射强度I（w/m2） 为： I = Q tc/4 л x2 式中: Q—总热辐射通量（w）； tc—热传导系数，取值1； x—目标点到液池中心距离及火灾伤害半径（m）。 距液池中心不同距离热辐射强度预测值见表9-6。 表9-6 距液池中心不同距离热辐射强度预测值
蒸汽云爆炸的伤害模型
如果在稍后的某一时刻遇火点燃，由于气液 两相物质已经与空气充分混合均匀，一经点 燃其过程极为剧烈，火焰前沿速度可达50～ 100m／s，形成爆燃。对蒸汽云覆盖范围内 的建筑物及设备产生冲击波破坏，危及人们 的生命安全。
蒸汽云爆炸的伤害模型
发生蒸汽云爆炸现象最起码应具备以下几个 条件： ①周围环境如树木、房屋及其它建 筑物等形成具有一定限制性空间； ②延缓 了点火的过程； ③充分预混了的气液两相 物质与空气的混合物； ④一定量的油品泄 漏。
备注
柴油 常温 罐
常压
870
0.005
10
按10分钟 后切断泄 漏源计
池火灾
柴油泄漏量用柏努利公式计算： Q = CdAρ [2(P-P0)/ ρ+2gh]1/2 W = Q.t 式中: Q－泄漏速率（kg/s）； W－泄漏量（kg）； t－油品泄漏时间（s），t=600 s Cd－泄漏系数，长方形裂口取值0.55（按雷诺数 Re＞100计）；