蒸汽云爆炸池火灾计算方法
蒸汽云爆炸、池火灾计算方法
3、具有可燃性的化学品的质量及燃烧后放出的热量 1）二硫化碳燃烧后放出的热量 ⑴生产车间二硫化碳的Q1＝ 1030.8×15000×1000/76.14=20.3×107J ⑵储罐区二硫化碳的Q2＝1030.8×30000×1000/76.14=40.6×107J 2）硫磺燃烧后放出的热量 ⑴10t硫磺燃烧Q1＝297×10000×1000/32.06=9.26×107J ⑵15t硫磺燃烧Q2＝297×15000×1000/32.06=13.89×107J ⑶300t硫磺燃烧Q3＝297×3000000×1000/32.06=2778×107J ⑷500t硫磺燃烧Q4＝297×5000000×1000/32.06=4630×107J 3）全部氨燃烧Q＝361.25×1800×1000/17.07=3.81×107J
产装置
碳
82.1
5.4
482
10.4
蒸气云爆 炸
制冷、制氮 系统
氨
54.3 4.6 80
5.3
蒸气云爆 炸
3）结果分析 以上计算是根据两个假设条件，一般来说达到爆炸上限而发生严重 爆炸事故的可能性很小，而达到下限即发生较小爆炸的可能性也较小， 每一种易燃易爆化学品都有它最易发生爆炸的浓度，这时的爆炸影响范 围最可信。 （1）IS60车间硫磺粉尘发生爆炸，可能引起地面及墙壁上的粉尘 飞扬而引起二次爆炸，二次爆炸的威力根据现场粉尘的总量，如果粉尘 量很大，二次爆炸的威力和引起死亡的距离也要大很多，死亡半径达到 8.83m。
附表4.2.1作业场所出现泄漏后爆炸、火灾事故的条件
爆炸、火灾事故 条件
内容
备注
爆炸品
无
可燃物
硫磺、氨、二硫化碳
可燃物如果泄漏后 蒸气遇火源发生延 迟点火，存在发生 蒸气云爆炸的危险
汽油蒸气云爆炸计算表
4、出现爆炸、火灾事故造成人员伤亡的范围本评价项目采用事故模拟法进行分析计算，鉴于油罐采取了地下直埋措施，密闭自流卸油，油品管道采用无缝钢管焊接地下直埋敷设，加油枪具有自封功能，可有效避免泄漏事故的发生。
根据事故案例，在油罐空置时，由于处理不当，聚积于罐内汽油蒸气与空气混合形成爆炸混合气体，由于处理不当遇到延迟点火发生蒸气云爆炸事故，造成冲击波，其损害半径、设备损坏、人员伤害情况计算如下：。
以油罐为爆源，当汽油发生蒸气云爆炸事故时，根据荷兰应用科研院（TNO）（1979）建议，可按下式预测蒸汽云爆炸的冲击波的损害半径：R=C S（NE）1/3式中 R（损害半径）m；E （爆炸能量）KJ，可按下式计算：E= V·HcV 参与反应的可燃气体的体积，m3H C（可燃气体的高燃烧热值）kJ/m3查表: Hc（汽油）＝1365.5 (kJ/mol)＝60959.8kJ/m3。
N（效率因子），其值与燃烧浓度持续展开所造成损耗的比例和燃烧所得机械能的数量有关，一般取N=10%C S（经验常数）取值：0.03～0.4mJ-1/3。
R＝C S（NE）1/3= Cs（10%×30×60659.9×103）1/3 = C S×263.03 把经验常数代入上式，得出破坏半径、设备损坏、人员伤害情况见下表：表5-1 30m3汽油蒸气云爆炸模拟计算结果一览表液氨蒸气云爆炸后果模拟分析说明通过以上模拟计算表明，如30m3汽油蒸气与空气混合形成爆炸混合气体，发生蒸气云爆炸事故，造成冲击波，其损害半径、设备损坏、人员伤害情况的后果叙述如下：（1）造成半径为9.36 米范围内的建筑物和设备受到重创；1％的人员死亡于肺部伤害、50%以上的人员耳膜破裂、50%以上的人员被碎片击伤。
损害等级为一级。
（2）造成半径为18.71 米范围内的建筑物和设备受到外表可修复性的破坏；1％的人员耳膜破裂、1%的人员被碎片击中。
安全评价中常用计算
重大事故后果分析方法：火灾
表6—3列出了一些可燃液体的燃烧速度。下表 是每小时，每平米的燃烧度使用时换算成秒， 即现有数据除以3600。单位制 ㎏/m2· s
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，
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+0.269Z1-0.019 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+0.269Z1-0.019 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
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。
1乙烯贮罐蒸气云爆炸计算
盛装气体的压力容器爆破事故后果模拟分析物理爆炸如压力容器破裂时，气体膨胀所释放的能量（如爆破能量）不仅与气体压力和容器的容积有关，而且与介质在容器内的物性相态有关。
以气态存在的压力容器，如空气、氧气、氢气等，其伤亡半径、财产损失半径计算如下：1、盛装气体压力容器爆破事故计算模型 1.1压缩气体与水蒸气容器爆破能量当压力容器中介质为压缩气体，即以气态形式存在而发生物理爆炸时，其释放的爆破能量为：3110)]1013.0(1[1⨯--=-pk pV E kk g （1-1）式中：g E ——气体的爆破能量，KJp ——容器内气体的绝对压力，MPaV ——容器的体积，m 3k ——气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比常用气体的绝热指数数值如表1-1，k 值可按气体的分子组成近似的确定，双原子气体k=1.4，三原子气体和四原子气体k=1.2~1.3。
常用气体的绝热指数 表1-1对于常用压力下的干饱和蒸汽容器的爆破能量可按下式计算：V C E s s =式中s E ——水蒸汽爆破能量，KJV ——水蒸汽的体积，m 3s C ——干饱和水蒸汽爆破能量系数，KJ/m 3各种常用压力下的干饱和水蒸汽容器爆破能量系数如表1-2常用压力下干饱和水蒸汽容器爆破能量系数 表1-21.2将爆破能量换算成TNT 当量q爆破能量换算成TNT 当量q 。
因为1KgTNT 爆炸所放出的爆破能量为4320~4836KJ/Kg ，一般取平均爆破能量为4500KJ/Kg ，故其关系为：4500g TNTg E q E q ==（1-2）1.3爆炸的模拟比实验数据表明，不同数量的炸药发生爆炸时，如果距离爆炸中心的距离R 之比与炸药量q 三次方根之比相等，则所产生的冲击波超压相同，用公式表示如下：α==310)(q qR R 则0p p ∆=∆ （1-3）式中 R ——目标与爆炸中心的距离，m R 0——目标与基准爆炸中心的距离，m q 0——基准爆炸能量，TNT 当量，kgq ——爆炸时产生冲击波所消耗的能量，TNT 当量，kg p ∆——目标处的超压，MPa0p ∆——基准目标处的超压，MPaα——炸药爆炸试验的模拟比根据式（1-3）爆破能量与1000KgTNT 爆炸的模拟比为：31313101.0)1000()(q q q q ===α （1-4）1.4 1000KgTNT 爆炸时死伤半径、财产损失半径的计算超压准则认为，只要冲击波超压达到一定值便会对目标造成一定的破坏或损伤。
蒸汽云爆炸模型
5.6.2爆炸伤害模型TNT当量算法计算过程丙烷储罐爆裂伤害范围计算项目液态丙烷储罐区设100m3储罐8台,如1台不慎发生爆裂,发生火灾爆炸,其气体泄漏量计算：设裂口直径20cm, 温度为303K, 压力为1.6MPa。
按液体泄漏, 不考虑液位高度。
A=0.12×3.14=3.14-2×10m2Q=C d A p[2(p-p0)/p]0.5=0.6×3.14-2×100×1600{[2×(1.6-0.1)×106/1600}0.5=1305kg/s如泄漏的液态丙烷的全部气化,由于静电(或其他点火源)发生爆炸, 其蒸汽云爆炸伤害模型中的TNT当量法进行分析W TNT= a·W f·Q f/ Q TNT式中：W TNT﹣蒸汽中的TNT当量W f﹣蒸汽中燃料的总质量，Kg；a﹣蒸汽爆炸的效率因子。
C3H8：3%Q f﹣蒸汽的燃烧热，KJ/kg Q fc4=49150 Q TNT﹣TNT的爆炸热，一般取4520 KJ/Kg⑵死亡半径公式：R0.5=13.6（W TNT/1000）0.37⑶财产损失半径公式：R=4.6·W TNT1/3/【1+(3175/W TNT)2】1/6贮罐区汽化丙烷的量以上式估算泄漏量1305kg计算。
W TNT=1.8·a·W f· Q f/Q TNT=1.8×3%×1305×49150/4520=766.28Kg注：1.8是地面爆炸系数死亡半径计算:R0.5=13.6×(W TNT/1000)0.37=13.6×(766.28/1000)0.37=12.34≈12.30(m) 财产损失半径：R=4.6·W TNT1/3/【1+(3175/W TNT)2】1/6=4.6×766.281/3/【1+(3175/766.28)2】1/6=32.12≈32.10（m）根据以上计算，则丙烷储罐区丙烷储罐如发生破裂泄漏,以泄漏口直径20cm计,发生火灾爆炸，其死亡半径为12.30米，财产损失半径为32.10米。
60t压缩天然气爆炸计算
压缩天然气一旦发生泄漏，泄露或溢出的压缩天然气急剧气化，形成蒸气云团。
蒸气云如果遇到明火，将会引起爆炸。
由于储罐之间根据设计规范有一定的安全距离，并设置有储罐间的防护隔堤，因此，一般发生多个储罐同时爆炸的事故发生概率会更小。
故本评价假定单储罐天然气全部泄爆，单储罐压缩天然气最大储量为60t 。
蒸汽云爆炸的能量常用TNT 当量描述，即参与爆炸的可燃气体释放的能量折合为能释放相同能量的TNT 炸药的量，这样，就可以利用有关TNT 爆炸效应的实验数据预测蒸汽云爆炸效应。
根据业主提供资料，本项目使用天然气的一般热值为37MJ/kg 。
TNT 当量计算：式中：W TNT ——蒸气云的TNT 当量，kg ；1.8——地面爆炸系数；α——蒸气云的TNT 当量系数，α=4%；W f ——蒸气云中燃料的总质量，kg ，本项目为6×104kg ；Q f ——燃料的燃烧热，MJ/kg ；天然气的一般燃烧热为37MJ/kg ；Q TNT ——TNT 的爆炸热，一般取4.52MJ/kg 。
W TNT =1.8×0.04×6×104×37/4.52W TNT =35362.8kg7.2 蒸气云爆炸模型（1）死亡半径R 1（超压值90000Pa ）R 1=13.6 (W TNT /1000) 0.37R 1=13.6×(35362.8/1000)0.37R 1= 50.87m（2）财产损失半径R 财（超压13800Pa ）R 财=183.55m式中：5.6为二次破坏系数 61231])/3175(1/[)6.5(TNT TNT W W R +=财TNTf f TNT Q Q W W /8.1α=。
安全评价中常用计算.
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
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。
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。
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，
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%
火灾爆炸危害评估
火灾、爆炸危害评估一、蒸气云爆炸事故灾害严重度估算（可参考《爆破安全规程》GB6722-2003第六节中的有关公式和标准。
）蒸气云爆炸在石油化工企业是一种发生频率较高、而且后果十分严重的事故，其事故严重度一般通过下列参数进行估算：1、死亡区死亡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，外径为R 1。
其与爆炸物量间的关系为：0.37TN T 1/1000W 13.6R ）（ （1） 式中：W TNT ——爆源的TNT 当量，kg 。
（这个数据可以根据下式计算而得）其中，W TNT 的计算式一般为：W TNT ＝1.8aW f Q f /Q TNT式中：1.8——地面爆炸系数；a ——蒸气云当量系数，取a ＝0.04；W f ——蒸气云中可燃气体的质量，kg ；Q f ——可燃气体的爆炸热， kJ ／kg ；Q TNT ——TNT 的爆热，取Q TNT ＝4520kJ ／kg例1：制氧车间氢气站设有容积20m 3氢气罐一个，事故预测时按超压（10Mpa ）计算氢气量。
氢气储罐大规模破裂时，气体泄漏形成气云，达到爆炸极限时遇激发能源即可发生气体爆炸，对气体爆炸，按超压－冲量准则预测蒸气云爆炸事故后果。
1）蒸气云爆炸总能量蒸气云爆炸总能量由下式计算：E=1.8 aV f q f式中：1.8－地面爆炸系数；a －可燃气体蒸气云的当量系数，取0.04；V f ——事故发生时氢气量为V f =2000 Nm 3q f ——氢气燃烧热，Q f =12770 kJ/m 3。
经计算：E=1.8×0.04×2000×12770 = 1839 MJ2）蒸气云爆炸当量蒸气云TNT 当量由下式计算：W TNT = E/Q TNT式中：Q TNT —TNT 爆炸热，取Q TNT =4520 kJ/kg 。
W TNT =1839000/4520=407 kg3）爆炸冲击波超压伤害范围死亡半径按下式计算：R 1=13.6（W TNT /1000）0.37 =13.6（407/1000）0.37=10m2、重伤区重伤区的人员如缺少防护，则绝大多数人员将遭受严重伤害，极少数人可能死亡或受轻伤。
池火灾 蒸汽云爆炸模型
2、火灾、爆炸事故后果模拟分析罐区所储存物料中，丙酮的闪点最低，燃爆概率较其它物料高，因此在本评价中选取100m 3丙酮储罐进行火灾、爆炸事故后果模拟分析。
1）丙酮泄漏后造成火灾、爆炸所需要的时间丙酮易燃，如果发生泄漏，其蒸气极易与空气形成爆炸性混合物，在存在引火源的条件下，引起燃烧爆炸事故。
丙酮液体泄漏可根据流体力学中的柏努力方程计算泄漏量。
当裂口不规则时，可采取等效尺寸代替；当泄漏过程中压力变化时，则往往采用如下经验公式：ghP P A C Q d 2)(20+-=ρρ式中：Q ：液体泄漏速率，㎏/s ；C d ：液体泄漏系数，选择情况参照表5.7，取0.50； A ：裂口面积，1/4×（0.05×20%）2×3.14=0.0000785m 2； ρ：泄漏液体密度，㎏/m 3，丙酮密度取800㎏/m 3； p-p 0:0Pa ；(设备内为常压) g ：重力加速度，9.8m/s 2； h ：裂口之上液位高度，3.0m 。
泄漏系数C d 的取值通常可从标准化学工程手册中查到。
下表为常用的液体泄漏系数数据。
附表4.15 液体泄漏系数Cd丙酮储罐的泄漏主要因为管道法兰、阀门密封面的破损等原因造成的。
储存过程中由于法兰、阀门密封面的破损，裂口尺寸取管径的20％，设事故管道的直径为DN50。
通过计算可知，丙酮储罐接管管径破损20%时的泄漏速率为Q=241g/s。
丙醇的爆炸下限为2.5％，分子量为58.09，储罐泄漏时，假设泄漏时泄漏的液体全部蒸发为气体，以泄漏点周围1m3区域范围内形成可燃性混合气体计，系统中的丙醇蒸气体积分数及质量浓度比在20℃时的换算公式：Y=L×M/2.4=2.5×58.09/2.4=60.51g/m3因此，当泄漏点1m3区域范围泄漏出来的可燃物质丙酮达到60.51g时，就会达到混合性爆炸气体的爆炸下限。
所以，泄漏出来的丙酮液体气化后0.251秒钟内可在泄漏点1m3范围内形成爆炸性混合气体。
蒸汽云和扩展蒸汽云计算公式
2.408E-05 0.000551613 3.30112E-05 #NUM!
22.9381328
-3.30343E-05 -0.000174089 -1.31188E-05 2.12592E-05 -0.000391819 -3.00974E-05 -6.32224E-06 -0.000329802
#NUM! #NUM! #NUM! #NUM! #NUM! #NUM! #NUM! 1.241607814 1.000378229 0.685106527 0.972871864
0.444965395 0.15762968
0.416109465 1.201287984
0.70633079 2.195835404 0.357356273 1.138701966 1.033527051
0.130959938 0.012456995 0.130366133 1.088326889 1.049211925 1.479771555
K a b h s2 轻伤半径视角系数 V VH VV A B J K a b h s3 财产损失半径视角系数 V VH VV A B J K a b h s4
1.92190274
0.216968914 0.035013382 0.214125133 1.110783959
1.00084194 1.529105359
0.133388425 0.012869838 0.132766107 1.086404414 1.045993123 1.461931289
-1.1259E+15
198.1553676
4.728435758
14.53063774 轻油罐罐区内设 施报废
0.86665
蒸汽云爆炸事故后果计算模式
蒸汽云爆炸事故后果计算模式伤害分类Z（未知数）方程式?P S =0.137Z -3+0.119Z -2+0.269Z -1-0.019方程结果?P S =冲击波峰值÷环境压力P O 造成不同伤害所需的冲击波峰值（KPa)重伤 1.0890.4344403970.43435340644轻伤 1.9570.1678058270.16781836117死亡半径计算公式R 0.5=13.6×(W TNT /1000)0.37重伤半径计算公式R d0.5=Z/(P O /W ?H C )1/3轻伤半径计算公式R d0.01=Z/(P O /W ?H C )1/3财产损失区半径计算公式R ＝K ⅡW TNT 1/3/[1+(3175/W TNT )2]1/6K Ⅱ为二级破坏系数，取值5.6。
蒸气云爆炸的TNT 当量数W TNT环境压力P O（KPa)101.3101.3R0.5 ＝13.6（W TNT/1000）0.37＝13.6（158.0/1000）0.37＝6.87 m（△Ps＝0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1－0.019△Ps＝44/P＝44/101.3＝0.43435Z ＝R d0.5（P o /WH C ）1/3式P o 为环境压力，取101.3kPa 。
将P o 代入，用试插法求解可得重R d0.5＝20.8 m（△Ps ＝0.137Z -3+0.119Z -2+0.269Z -1－0.019△Ps ＝17/P 0＝0.16782Z ＝R d0.01（P o /WH C ）1/3用:轻R d0.01＝37.5 m（对R ＝K ⅡW TNT 1/3/[1+(3175/W TNT )2]1/6式K Ⅱ为二级破坏系数，取值5.6。
将K Ⅱ代入可得：R ＝5.6×158.01/3/[1+(3175/158.0)2]1/6＝11.1 m受限空间蒸气云爆炸事故后果模拟分析过程1）爆炸能量计算甲醇储罐的单罐容量为50m 3。
(完整word版)蒸汽云爆炸模型
5.6。
2爆炸伤害模型TNT当量算法计算过程丙烷储罐爆裂伤害范围计算项目液态丙烷储罐区设100m3储罐8台,如1台不慎发生爆裂,发生火灾爆炸，其气体泄漏量计算：设裂口直径20cm，温度为303K，压力为1。
6MPa。
按液体泄漏, 不考虑液位高度。
A=0.12×3。
14=3.14-2×10m2Q=C d A p［2（p-p0)/p]0。
5=0。
6×3。
14—2×100×1600｛［2×（1。
6—0.1）×106/1600｝0.5=1305kg/s如泄漏的液态丙烷的全部气化,由于静电(或其他点火源）发生爆炸，其蒸汽云爆炸伤害模型中的TNT当量法进行分析W TNT= a·W f·Q f/ Q TNT式中:W TNT﹣蒸汽中的TNT当量W f﹣蒸汽中燃料的总质量，Kg;a﹣蒸汽爆炸的效率因子。
C3H8：3％Q f﹣蒸汽的燃烧热，KJ/kg Q fc4=49150Q TNT﹣TNT的爆炸热，一般取4520 KJ/Kg⑵死亡半径公式：R0.5=13。
6（W TNT/1000）0.37⑶财产损失半径公式：R=4.6·W TNT1/3/【1+(3175/W TNT）2】1/6贮罐区汽化丙烷的量以上式估算泄漏量1305kg计算。
W TNT=1。
8·a·W f· Q f/Q TNT=1。
8×3％×1305×49150/4520=766.28Kg注：1。
8是地面爆炸系数死亡半径计算：R0.5=13。
6×(W TNT/1000)0。
37=13.6×(766。
28/1000）0。
37=12。
34≈12。
30(m)财产损失半径:R=4。
6·W TNT1/3/【1+（3175/W TNT）2】1/6=4。
6×766.281/3/【1+(3175/766.28）2】1/6=32。
蒸气云爆炸事故后果计算过程
蒸气云爆炸事故后果计算过程1）蒸气云爆炸事故情景设2000m3油罐汽油较大规模泄漏，泄漏量37857kg，经蒸发形成油蒸气，遇点火源发生爆炸事故的危害范围。
2）蒸气云爆炸总能量油气爆炸总能量由下式计算：E=1.8 aWfQf 式中：1.8－地面爆炸系数；a－可燃气体蒸气云的当量系数，取0.04；Wf－汽油泄漏量（kg）；37857kg（占油罐储量2.6%）Qf－汽油燃烧热（kJ/kg）。
经计算E= 1.1903×108 kJ3）蒸气云爆炸当量蒸气云TNT当量由下式计算：WTNT = aWfQf/QTNT 式中：WTNT、a、Wf、Qf计算同上；QTNT—TNT 爆炸热，取QTNT=4520 kJ/kg。
经计算WTNT =1.463×104 kg4）爆炸冲击波超压伤害范围（1）死亡区范围死亡区按TNT冲击波超压－冲量准则公式计算：R=13.6（WTNT/1000）0.37=36.7m（2）重伤和轻伤区范围重伤和轻伤按蒸气云爆炸冲击波超压公式计算：Ln（△PS /P0）= -0.9126-1.5058 LnZ+0.167 Ln2Z-0.032 Ln3Z式中：Z = R (P0/E)1/3，R－目标到蒸气云中心距离，m；P0－大气压Pa；E－蒸气云爆炸总能量J。
蒸气云爆炸冲击波重伤超压按44Kpa计，轻伤超压按17Kpa计，根据蒸气云爆炸冲击波超压计算公式得出：重伤半径：R1=100 m；轻伤半径：R2=190 m。
财产损失半径用下式计算：R财＝KⅡWTNT1/3[1+(3175/WTNT)2]-1/6KⅡ－建筑物破坏等级，二级为4.6。
R财＝136m。
蒸气云爆炸破坏范围计算见表9-12。
表9-12 汽油泄漏形成蒸气云爆炸危害范围爆炸TNT当量Kg死亡半径m重伤半径m轻伤半径m财产损失半径m1463037100190136。
蒸汽云爆炸、池火灾计算方法
附件4定量分析危险、有害程度的过程附件4.1固有危险程度定量分析1、具有爆炸性的化学品的质量及相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量附表4.7.1 相关数据1、爆炸空间物质量计算W f=VLmρ式中：V-爆炸空间的体积大小m3,Lm-最易爆炸浓度ρ-可燃气体的密度1）二硫化碳IS90车间的晾晒厂房24*15*8=2880m3二硫化碳的密度为3.17kg/m3最易发生爆炸的总量W f=VLmρ=2880*7.5%*3.17=685kg上限发生爆炸的总量W f=VLmρ=2880*44%*3.17=4020kg2）氨制冷车间厂房20*15*8=2400m3氨的密度为0.71kg/m3最易发生爆炸的总量W f=VLmρ=2400*17%*0.71=290kg上限发生爆炸的总量W f=VLmρ=2400*25%*0.71=426kg3）硫磺粉尘IS60车间的粉碎厂房24*15*8=2880m3硫磺的最易爆炸浓度为70g/m3=0.07kg/m3W f=VLm=2880*0.07=202kg硫磺的发生爆炸的上限浓度为1400g/m3=1.4kg/m3W f=VLm=2880*1.4=4032kg2、TNT当量计算蒸汽云爆炸的TNT当量计算公式：W TNT=AW f Q f/Q TNT式中 A－蒸汽云的TNT当量系数，取4％；W TNT－蒸汽云的TNT当量，Kg；W f－蒸汽云中燃料总质量，Kg；Q f－燃料的燃烧热，MJ/Kg；Q TNT－TNT的爆热， Q TNT=4520 kJ/kg；1）二硫化碳蒸汽云爆炸的TNT当量计算：W TNT1=AW f Q f/Q TNT＝0.04×685×1000/76.14×1030.8/4520＝82.1kgW TNT2=AW f Q f/Q TNT＝0.04×4020×1000/76.14×1030.8/4520＝482kg2）硫磺粉尘蒸汽云爆炸的TNT当量计算：W TNT1=AW f Q f/Q TNT＝0.04×202×1000/32.06×297/4520＝16.6KgW TNT2=AW f Q f/Q TNT＝0.04×4032×1000/32.06×297/4520＝331Kg3）氨蒸汽云爆炸的TNT当量计算：W TNT1=AW f Q f/Q TNT＝0.04×290×1000/17.07×361.25/4520＝54.3KgW TNT2=AW f Q f/Q TNT＝0.04×426×1000/17.07×361.25/4520＝80Kg3、具有可燃性的化学品的质量及燃烧后放出的热量1）二硫化碳燃烧后放出的热量⑴生产车间二硫化碳的Q1＝1030.8×15000×1000/76.14=20.3×107J⑵储罐区二硫化碳的Q2＝1030.8×30000×1000/76.14=40.6×107J2）硫磺燃烧后放出的热量⑴10t硫磺燃烧Q1＝297×10000×1000/32.06=9.26×107J⑵15t硫磺燃烧Q2＝297×15000×1000/32.06=13.89×107J⑶300t硫磺燃烧Q3＝297×3000000×1000/32.06=2778×107J⑷500t硫磺燃烧Q4＝297×5000000×1000/32.06=4630×107J3）全部氨燃烧Q＝361.25×1800×1000/17.07=3.81×107J附件4.2爆炸事故影响的范围1、爆炸事故的条件引发爆炸的条件是：爆炸品（内含还原剂和氧化剂）或可燃物（可燃气、蒸气或粉尘）与空气混合物达到爆炸极限范围并由起爆能源同时存在引发爆炸。
蒸气云爆炸计算
蒸气云爆炸计算LNG储罐区BLEVE爆炸危险性分析及扑救对策数学模型计算方法现将某液化天然气气化站项目中可能发生的危险化学品事故为LNG储罐泄漏发生事故。
该LNG气化站现有6个150m3储罐。
其发生爆炸事故所影响范围见如下分析：1）沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）模型假设LNG储罐突然瞬间泄漏时，储罐内压力平衡破坏，储罐内压力急剧减少，LNG急剧气化，大量气化后的天然气（CNG）释放出来，遇到点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，即发生沸腾液体扩展蒸气爆炸。
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=2.9W1/3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）该LNG气化站沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）模型计算该气化站储存有6个150m3储罐。
假设1个150m3LNG储罐发生燃烧爆炸，燃烧物质取该LNG储罐最大储存量的90%，则燃烧物质的质量为：W=90%Vρ=150×0.46×90%=62.1吨V——储罐体积，m3ρ——密度，103kg/m3代入式中，得到：火球半径R=2.9(62100)1/3=79.83(m)火球持续时间按下式计算:t=0.45W1/3=0.45（62100）1/3 =13.39(s)目标接收到热辐射通量的计算，按下式计算：q(r)=q0R2r(1-0.058 Inr)/(R2+r2)3/2式中：r——目标到火球中心的水平距离，m；q0——火球表面的辐射通量，W/m2。
对柱形罐取270kW/m2，球形罐取200kW/m2。
R——火球半径，m。
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。
蒸汽云 2000立1-丁烯球罐
蒸汽云爆炸模型分析该工程建设项目储罐区设2000m 31-丁烯储罐2台,如1台不慎发生爆裂,发生火灾爆炸,其气体泄漏量计算公式如下：gh p p p A C Q d L 220+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=ρ式中：Q L ——液体泄漏速度，kg/s ； C d ——液体泄漏系数； A ——裂口面积，m 2； ρ——泄漏介质密度，kg/m 3； P ——容器内介质压力，Pa ； P 0——环境压力，Pa ； g ——重力加速度，取9.8； h ——裂口之上液位高度，m 。
现假设1-丁烯储罐破裂形成80mm ，宽20mm 的长方形裂口，裂口之上液位高度取8m ，液体密度取670kg/m 3，环境大气压取0.1MPa ，介质压力取0.35MPa ，液体泄漏系数取0.5。
代入上面公式进行计算，1-丁烯泄漏速度为6.74kg/s ，若泄漏时间取1min ，泄漏量为404.54kg 。
假设泄漏的1-丁烯全部气化，发生蒸气云爆炸的事故后果进行预测评估。
TNT 当量计算公式如下：T NTff T NT Q Q AW W β=式中： W TNT ：蒸气云的TNT 当量，kg ； β：地面爆炸系数，取β=1.8；A ：蒸气云的TNT 当量系数，这里取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 ，1-丁烯为4.85×104kJ/kg ； Q TNT ：TNT 的爆热，Q TNT =4520kJ/kg 。
上述计算1min1-丁烯泄漏量为404.54kg ，泄漏的1-丁烯气化后形成蒸气云，遇点火源发生爆炸，则其TNT 当量计算为：W TNT =1164.19 kg 死亡半径R 1：R 1=13.6×(W TNT /1000) 0.37 =14.39m重伤半径R 2，由下列方程式求解：△P 2=0.137Z 2-3+0.119 Z 2-2+0.269 Z 2-1-0.019 Z 2=R 2/(E/P 0)1/3 △P 2=△P S /P 0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 TNT ×Q TNT 。
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附件4定量分析危险、有害程度的过程
附件4.1固有危险程度定量分析
1、具有爆炸性的化学品的质量及相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量
附表4.7.1 相关数据
1、爆炸空间物质量计算
W f=VLmρ
式中：V-爆炸空间的体积大小m3,
Lm-最易爆炸浓度
ρ-可燃气体的密度
1）二硫化碳
IS90车间的晾晒厂房24*15*8=2880m3
二硫化碳的密度为3.17kg/m3
最易发生爆炸的总量W f=VLmρ=2880*7.5%*3.17=685kg
上限发生爆炸的总量W f=VLmρ=2880*44%*3.17=4020kg
2）氨
制冷车间厂房20*15*8=2400m3
氨的密度为0.71kg/m3
最易发生爆炸的总量W f=VLmρ=2400*17%*0.71=290kg
上限发生爆炸的总量W f=VLmρ=2400*25%*0.71=426kg
3）硫磺粉尘
IS60车间的粉碎厂房24*15*8=2880m3
硫磺的最易爆炸浓度为70g/m3=0.07kg/m3
W f=VLm=2880*0.07=202kg
硫磺的发生爆炸的上限浓度为1400g/m3=1.4kg/m3
W f=VLm=2880*1.4=4032kg
2、TNT当量计算
蒸汽云爆炸的TNT当量计算公式：W TNT=AW f Q f/Q TNT
式中 A－蒸汽云的TNT当量系数，取4％；
W TNT－蒸汽云的TNT当量，Kg；
W f－蒸汽云中燃料总质量，Kg；
Q f－燃料的燃烧热，MJ/Kg；
Q TNT－TNT的爆热， Q TNT=4520 kJ/kg；
1）二硫化碳蒸汽云爆炸的TNT当量计算：
W TNT1=AW f Q f/Q TNT＝0.04×685×1000/76.14×1030.8/4520＝82.1kg
W TNT2=AW f Q f/Q TNT＝0.04×4020×1000/76.14×1030.8/4520＝482kg
2）硫磺粉尘蒸汽云爆炸的TNT当量计算：
W TNT1=AW f Q f/Q TNT＝0.04×202×1000/32.06×297/4520＝16.6Kg W TNT2=AW f Q f/Q TNT＝0.04×4032×1000/32.06×297/4520＝331Kg 3）氨蒸汽云爆炸的TNT当量计算：
W TNT1=AW f Q f/Q TNT＝0.04×290×1000/17.07×361.25/4520＝54.3Kg
W TNT2=AW f Q f/Q TNT＝0.04×426×1000/17.07×361.25/4520＝80Kg
3、具有可燃性的化学品的质量及燃烧后放出的热量
1）二硫化碳燃烧后放出的热量
⑴生产车间二硫化碳的Q1＝1030.8×15000×1000/76.14=20.3×107J
⑵储罐区二硫化碳的Q2＝1030.8×30000×1000/76.14=40.6×107J
2）硫磺燃烧后放出的热量
⑴10t硫磺燃烧Q1＝297×10000×1000/32.06=9.26×107J
⑵15t硫磺燃烧Q2＝297×15000×1000/32.06=13.89×107J
⑶300t硫磺燃烧Q3＝297×3000000×1000/32.06=2778×107J
⑷500t硫磺燃烧Q4＝297×5000000×1000/32.06=4630×107J
3）全部氨燃烧Q＝361.25×1800×1000/17.07=3.81×107J
附件4.2爆炸事故影响的范围
1、爆炸事故的条件
引发爆炸的条件是：爆炸品（内含还原剂和氧化剂）或可燃物（可燃气、蒸气或粉尘）与空气混合物达到爆炸极限范围并由起爆能源同时存在引发爆炸。
引发火灾的三个条件是：可燃物、氧化剂和点火能源同时存在，相互作用。
本项目爆炸性、可燃性的化学品的作业场所出现泄漏后，可能引发爆炸、火灾事故的条件见附表4.2.1。
附表4.2.1作业场所出现泄漏后爆炸、火灾事故的条件
2、爆炸事故造成人员伤害的范围
根据危险辨识，本项目最有可能发生爆炸的危险场所为硫磺粉碎作业场所发生的粉尘爆炸。
1）蒸气云爆炸事故伤亡范围计算
根据超压－冲量准则和概率模型得到的半死亡率半径R 0公式如下：
37
.05
.0)1000
(6.13TNT W R
式中：W TNT ——蒸汽云的TNT 当量，kg ；
2）蒸气云爆炸事故伤亡范围计算结果
本项目爆炸事故造成人员伤亡半径见下附表4.2.2.
附表4.2.2爆炸事故造成人员伤亡半径表
3）结果分析
以上计算是根据两个假设条件，一般来说达到爆炸上限而发生严重爆炸事故的可能性很小，而达到下限即发生较小爆炸的可能性也较小，每一种易燃易爆化学品都有它最易发生爆炸的浓度，这时的爆炸影响范围最可信。
（1）IS60车间硫磺粉尘发生爆炸，可能引起地面及墙壁上的粉尘飞扬而引起二次爆炸，二次爆炸的威力根据现场粉尘的总量，如果粉尘量很大，二次爆炸的威力和引起死亡的距离也要大很多，死亡半径达到8.83m。
（2）IS90车间发生二硫化碳蒸汽云爆炸的模拟计算是按照最易发生爆炸的浓度计算，如果大量泄漏，场所内的物料浓度达到上限，那么爆炸威力和影响范围也会大很多，死亡半径达到10.4m。
（3）制冷车间氨泄漏发生爆炸的上下极限相差不大，发生蒸汽云爆炸最大死亡半径也达到5.3m.
附件4.3 池火灾事故影响的范围
二硫化碳属于可燃性液体，泄漏后流到地面形成液池，或流到水面并覆盖水面，遇到引火源燃烧而形成池火。
(1)燃烧速度
当液池中的可燃物的沸点高于周围环境温度时，液池表面上单位面积燃烧速度
dt
dm
为： H T T C H dt dm b p C
+-=
)(001.00=351000
)303319(24013540000001.0+-⨯=0.0382㎏/m 2s 式中，
dt
dm
—单位表面积燃烧速度，㎏/m 2s ； C H —液体燃烧热，二硫化碳的C H =13540000J/㎏； p C —液体的定压比热，二硫化碳的p C =240J/㎏ K ；
b T —液体沸点，二硫化碳的b T =319K ； 0T —环境温度，设环境温度为0T =303K ；
H —液体蒸发热，二硫化碳的H =351000J/㎏。
(2)火焰高度
火焰高度h 可按下式计算：
h=84r 6.00]2[gr dt dm
ρ=84×3.46.0]4
.38.9229.10382
.0[
⨯⨯=9.8 式中，0ρ-周围空气密度，为1.29㎏/m 3；
g-重力加速度，9.8m/s 2；
r-液池半径，液池为正方形，面积36m 2，半径为3.4m (3)热辐射通量
设液池为一半径为r 的圆形池，则液池燃烧时放出的总热通量Q 为：
]1)[()
2(Q 61.02++=dt
dm
H dt dm rh r c ηππ =]1)0382.0[(1354000025.00382.0)8.94.324.3(61.02+⨯⨯⨯⨯+⨯ππ =3.6×107 w =3.6×104 kw 式中，r —液池半径，m ；
h —火焰高度，m ；
η—效率因子，可取0.13-0.35；本项目取0.25 Hc —液体燃烧热，13540000J/㎏； (4)热辐射强度
假设全部辐射热都是从液池中心点的一个微小的球面发出的则在距液池中心某一距离的入射热辐射强度I 为：
2
4I x
Qt c
π=
式中，Q —总热辐射通量，W ；
c t —空气导热系数,本项目取1；
x —对象点到液池中心距离。
当入射通量一定时可以求出目标点到液池中心距离χ，因此： 当I =37.5kW/m 2时，m I Qt x c
8.745
.3741
360004=⨯==ππ
当I =25.0kW/m 2时，m I Qt x c
10.70
.2541
360004=⨯==ππ
当I =12.5kW/m 2时，m I
Qt x c
15.25
.1241
360004=⨯==
ππ
当I =4.0kW/m 2时，m I Qt x c
26.80
.441
360004=⨯==ππ 当I =1.6kW/m 2
时，m I
Qt x c
42.36
.141
360004=⨯==
ππ 若发生严重池火灾，其计算结果如下表：
附表4.3.1 二硫化碳池火灾影响半径计算结果表。