蒸气云爆炸事故计算
天然气管道蒸汽云爆炸事故定量计算及风险评估
天然气管道蒸汽云爆炸事故定量计算及风险评估杨克; 王壮; 贺雷; 郝永梅; 邢志祥; 许宁【期刊名称】《《工业安全与环保》》【年(卷),期】2019(045)011【总页数】5页(P31-35)【关键词】天然气; 个人风险; 社会风险; 死亡半径【作者】杨克; 王壮; 贺雷; 郝永梅; 邢志祥; 许宁【作者单位】常州大学环境与安全工程学院江苏常州213164; 常州港华燃气有限公司江苏常州213003【正文语种】中文0 引言随着天然气使用的普及，使得天然气管网遍布在城市的每一个角落，从而天然气管网的复杂程度也随之增加，同时增加了天然气管理的难度。
由于外部干扰、腐蚀、施工缺陷和地面运动易造成管道泄漏，泄漏的气体与空气形成爆炸性混合气体，遇到明火或热源可能造成火灾、爆炸事故，不仅会给周围的设施建筑物造成很大的破坏，还会带来不同程度的人员伤亡与财产损失[1]。
天然气从管道泄漏后与热源接触通常会引起闪火、喷射火和蒸汽云爆炸事故，当前对闪火和喷射火事故的研究比较多，对蒸汽云爆炸所造成的后果很少有人进行深入研究。
徐亚博等[2]利用Pasquill-Gifford模型对蒸汽云爆炸造成的个人风险进行研究。
本文利用超压准则分析蒸汽云爆炸的伤害半径，借助matlab计算蒸汽云爆炸造成的的个人风险和社会风险值，并作出F-N曲线进行风险评估。
1 蒸汽云爆炸计算模型简介蒸汽云爆炸计算模型有3种，分别为数值模型、物理模型和相关模型。
数值模型能够准确计算蒸汽云爆炸，然而该模型具有对设备要求高、处理时间长等缺点，因此使用范围较小。
FLACS、REAGS就属于常见的数值模型。
物理模型属于一种简化的模型，所以此模型的模拟和预测的精度较差。
相关模型也就是缩放比率模型，其中最典型的模型为TNT当量法。
TNT当量法是把蒸汽云爆炸的破坏作用转化成TNT爆炸的破坏作用，从而把蒸汽云的量转化成TNT当量。
相比于物理模型，TNT当量法的准确性较高，同时对设备的要求比数值模型低。
爆炸评价模型及伤害半径计算讲解
0.15 玻璃破碎 被碎玻璃击伤
0.4 10%玻璃破碎
5.6-3 天然气蒸气云爆炸冲击波损害范围表
Cs NE （NE）1/3 损害半径R 设备损坏 人员伤害
m?J-
1/3） J J1/3 m
0.03
1
199.77 5.99 重创建筑物和 加工设备 1%死亡人员肺部伤害 >50%耳膜破裂 >50%被碎片击伤
2VR
.0103.26
278568.1
621
1000kg液氨气化成蒸气时可能发生中毒浓度的区
621m，即0.621公里，因此，其扩散时的可能发生中毒浓度的区域面
π×R2=3.14×0.6212=1.21（平方公里）
、水煤气泄漏事故的模拟计算
《工作场所有害因素职业接触限值》（GBZ2-2002）查得：水煤气（即
－可燃气体的燃烧热值；天然气高热值：39.86MJ／N m3；
－效率因子，一般取10％；
－经验常数，取决于损害等级。其具体取值情况见下表：
5.6-2 损害等级表
Cs/m?J-
1/3） 设备损害 人员伤害
0.03 重创建筑物的加工设备 1％死亡于肺部伤害；>50％耳
>50％被碎片击伤
0.06 损害建筑物外表可修复性
(5)
Es——水蒸气的爆破能量，kJ；
V——水蒸气的体积，m3；
Cs——干饱和水蒸气爆破能量系数，kJ／m3。
各种常用压力下的干饱和水蒸气容器爆破能量系数如表3所示。
3 常用压力下干饱和水蒸气容器爆破能量系数
1．2 介质全部为液体时的爆破能量
r——目标到火球中心的水平距离，m；
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：W TNT =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，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=4120～4690kJ/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%时，则为2.81吨，则其TNT 当量计算为：取地面爆炸系数：β=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=2.81×1000=2810（kg ）；水煤气的爆热，以CO 30%、H 2 43%计（氢为1427700kJ/kg,一氧化碳为10193kJ/kg）：取Qf=616970kJ/kg；TNT的爆热，取QTNT=4500kJ/kg。
将以上数据代入公式，得W TNT死亡半径R1=13.6(W TNT/1000)=13.6×27.740.37=13.6×3.42=46.5(m)重伤半径R2，由下列方程式求解：△P2=0.137Z2-3+0.119 Z2-2+0.269 Z2-1-0.019 Z2=R2/(E/P0)1/3△P2=△P S/P0式中：△PS——引起人员重伤冲击波峰值，取44000Pa；P——环境压力（101300Pa）；E——爆炸总能量（J），E=WTNT ×QTNT。
60t液化石油气爆炸计算
7. 后果分析7.1 爆炸事故源强计算液化石油气一旦发生泄漏，泄露或溢出的液化石油气急剧气化，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液化气全部泄爆，单储罐液化气最大储量为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，本项目使用石油气的高热值为105MJ/Nm 3。
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 ；石油气的燃烧热为105MJ/kg ；Q TNT ——TNT 的爆炸热，一般取4.52MJ/kg 。
W TNT =1.8×0.04×6×104×105/4.52W TNT =100354kg7.2 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×(100354/1000)0.37R 1= 74.84m（2）财产损失半径R 财（超压13800Pa ）R 财=260.21m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=。
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。
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Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT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 TNT计算式如下：W TNT=×α×W f×Q f/Q TNT式中，W TNT—蒸气云的TNT当量(kg)α—蒸气云的TNT当量系数，正己烷取α=；W f—蒸气云爆炸中烧掉的总质量(kg)Q f—物质的燃烧热值(kJ/kg)，正己烷的燃烧热值按×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×109J将爆炸能量换算成TNT当量q，一般取平均爆破能量为×106J/kg，因此W TNT= ×α×W f×Q f /q TNT+ =××792××106/×106=609kg2）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，它与爆炸量之间的关系为：= m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R1，外径记为R2，代表该处人员因冲击波作用耳膜破损的概率为，它要求的冲击波峰值超压为44000Pa。
∆按下式计算：冲击波超压P∆=++式中：P∆——冲击波超压，Pa；PZ——中间因子，等于；E——蒸气云爆炸能量值，J；P0——大气压，Pa，取101325得R2=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。
易燃气体爆炸事故的能量估算
易燃气体爆炸事故的能量估算摘要：易燃气体存在意外爆炸的危险，而对该类事故的分析中，爆炸能量显得尤为重要，而目前理论或实验室数据较少。
本文针对该问题，进行了几种理论的推算，并对事故的分析及安全工作的提出了指导性的建议。
关键词：易燃气体爆炸事故威力估算甲烷1 概述在生产、生活中广泛应用的易燃气体、易燃易挥发液体等，都存在着爆炸的风险，这类事故屡见不鲜。
就2019年一年全国多地有该类事故的报道。
通常认为爆炸反应的发生需具备以下三个条件，即反应放热、反应的快速性和生成气态产物，它们称为爆炸反应的三要素，三者互相关联，缺一不可[1]。
对较为常见的甲烷气体为例，进行了燃气爆炸机理的分析，威力估算等。
2 爆炸机理甲烷标准状态下是一种无色、无味的气体，是最简单的有机物，也是碳含量最小、含氢量对大的烃。
甲烷与空气混合至一定浓度会发生爆炸，该浓度范围被称作爆炸极限，甲烷的爆炸界限为4.9%-16%。
甲烷爆炸是一种剧烈化学反应的结果。
一般甲烷爆炸需要具备三个条件：1）甲烷爆炸是指甲烷与空气混合后遇到火引起爆炸；2）具备火焰，一般认为温度达到650-750℃；3）有足够的氧存在，一般认为不低于12%。
甲烷的爆炸本质是化学反应热的快速释放，导致压力急剧升高而引起的爆炸。
目前主流观点包括链式反应和热点火理论。
[2]1）链式反应理论该理论最早由苏联科学家谢苗洛夫提出。
根据链式反应理论，爆炸混合物与火源接触，就会偶活性分子生成而成为连链反应的活动中心。
气态分子之间的作用，不是两个分子直接接触而得出最终产物，而是活化分子自由基与另一分子起作用，其作用结果会产生新基，新基又迅速参与反应，如此延续下去形成一系列的链锁反应。
[3]2)热点火理论在热点火理论中，物质因自燃而引起着火，从阴燃至明燃直至发生爆炸的现象，成为热爆炸或热自燃。
从化学反应动力学的观点看，热爆炸是一个从缓慢至快速的过程。
事实上，甲烷等易燃气体爆炸是一个非常复杂的现象，其产生机理和影响因素都非常复杂，不可仅用一种理论加以解释，即使是同一爆炸性混合物在不同条件下，发生爆炸的机理也会有所不同。
蒸汽云爆炸伤害半径计算模型
C.7蒸汽云爆炸模型分析该工程建设项目原料罐区设100m 3异丁烯储罐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；h ——裂口之上液位高度，m 。
现假设异丁烯储罐破裂形成80mm ，宽20mm 的长方形裂口，裂口之上液位高度忽略，泄漏时间取1min ，液体密度取670kg/m 3，环境大气压取0.1MPa ，介质压力取0.6MPa ，液体泄漏系数取0.5。
经计算，异丁烯泄漏速度为1.695kg/s ，泄漏量为101.7kg 。
根据荷兰应用科研院提供的蒸汽云爆炸冲击波伤害半径计算公式计算伤害半径：()3/1C S H V N C R ∙∙=式中：R ——损害半径，m ；C S——经验常数，取决于损害等级，具体损害等级见表C-5；N——效率因子，一般取10%；V——参与爆炸的可燃气体体积，m3；H C——高热值，kJ/m3，取240771.7 kJ/m3；表C-5 损害等级表损害等级Cs 人员伤害设备损坏备注1 0.031%死亡于肺部伤害＞50%耳膜破裂＞50%被碎片击伤。
重创建筑物和设备2 0.061%耳膜破裂。
1%被碎片击伤。
造成建筑物外表的可修复性破坏3 0.15 被玻璃击伤玻璃破碎4 0.4 10%玻璃破碎通过现假设异丁烯储罐破裂并泄漏1min，计算出泄漏量为101.7kg，折算成气体体积为40599.7704m3。
异丁烯的高热值取120772.321kJ/m3。
结合表C-5中C S的值，带入公式，计算出不同损害等级的半径如下：表C-6 损害半径表损害等级Cs 人员伤害设备损坏损害半径（m）备注1 0.03 1%死亡于肺部伤害＞50%耳膜破裂＞50%被碎片击伤重创建筑物和设备23.662 0.061%耳膜破裂1%被碎片击伤造成建筑物外表的可修复性破坏47.323 0.15 被玻璃击伤玻璃破碎118.34 0.4 10%玻璃破碎315.42从伤害模型的计算结果可以看出：当异丁烯储罐泄漏，假设泄漏时间1min，泄漏的异丁烯全部气化，在爆炸中心周边23.66m范围内的建筑及设备受到重创，人员1%死亡于肺部伤害、＞50%耳膜破裂、＞50%被碎片击伤；在爆炸中心周边47.23m范围内的建筑物外表将造成可修复性破坏，人员1%耳膜破裂、1%被碎片击伤；在爆炸中心周边118.3m范围内的建筑玻璃破碎，人员可能被玻璃击伤。
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Prepared on 22 November 2020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 TNT计算式如下：W TNT=×α×W f×Q f/Q TNT式中，W TNT—蒸气云的TNT当量(kg)α—蒸气云的TNT当量系数，正己烷取α=；W f—蒸气云爆炸中烧掉的总质量(kg)Q f—物质的燃烧热值(kJ/kg)，正己烷的燃烧热值按×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×109J将爆炸能量换算成TNT当量q，一般取平均爆破能量为×106J/kg，因此W TNT= ×α×W f×Q f /q TNT+ =××792××106/×106=609kg2）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，它与爆炸量之间的关系为：= m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R1，外径记为R2，代表该处人员因冲击波作用耳膜破损的概率为，它要求的冲击波峰值超压为44000Pa。
∆按下式计算：冲击波超压P∆=++式中：P∆——冲击波超压，Pa；PZ——中间因子，等于；E——蒸气云爆炸能量值，J；P0——大气压，Pa，取101325得R2=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。
天然气管线泄漏事故模拟计算
天然气管线泄漏事故模拟计算天然气管道破裂后，导致大量的天然气泄漏，如果立即遇到点火源，则在破裂处形成喷射火焰，其主要危害为热辐射；如果泄漏一段时间后，在遇到点火源，则会发生爆炸或闪燃，同时在泄漏口持续喷射燃烧。
如果泄漏的天然气在无限制的空气中扩散，则可能发生蒸气云爆炸。
天然气管线直径为1016mm ，运行压力为10MPa ，本次假设天然气管线发生破裂泄漏，裂口面积为0.025㎡，泄漏时间为30s 和60s ，分别通过泄漏模型、喷射火伤害模型和蒸气云爆炸模型，进行事故后果模拟计算。
一、泄漏模型计算管道中气体泄漏质量流量与其流动状态有关，对于天然气管道，一般属于音速流动，其特征可用临界流（最大出口速度等于声速或亚临界流）来描述。
Perry 等人用如下的关系式作为临界流的判断准则：当式（1）成立时，气体流动属音速流动；当式（2）成立时，气体流动属亚音速流动。
1012+⎪⎭⎫⎝⎛+≤k k k P P （1）1012+⎪⎭⎫ ⎝⎛+>k k k P P （2）式中，P 0为环境大气压力(Pa)；P 为容器内压力(Pa)；k 为气体的绝热指数，即定压比热C P 和定容比热C v 之比。
气体呈音速流动时，其泄漏量为：1112-+⎪⎭⎫⎝⎛+=k k d k RT Mk APC Q （3）气体呈亚音速流动时，其泄漏量为：1112-+⎪⎭⎫⎝⎛+=k k d k RT Mk APYC Q （4）式中，Q 是气体泄漏速率（kg ／s ）；C d 为气体泄漏系数，当裂口形状为圆形时取1.00，三角时取0.95，长方形时取0.90；A 为裂口面积（m 2）；M 是气体相对分子质量；R 是普适气体常数（8.31436Jmol -1K -1）；T 是气体的储存温度（K ）；Y 为气体膨胀因子；按式（5）计算。
211121101021121⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-+-k k kk kk k p p p p Y （5） 上述考虑的为理想气体的不可逆绝热扩散过程。
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。
关于TNT计算
关于爆炸性化学品TNT摩尔量计算问题的质疑和探讨在新的《危险化学品建设项目安全评价细则》中，第4章中有“固有危险程度的分析”，第3节“通过下列计算，定量分析建设项目安全评价范围内和各个评价单元的固有危险程度”，里面有“具有爆炸性的化学品的质量及相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量”。
这里指的爆炸性化学品是否包括我们常见的易燃液体和可燃气体，如果包括，那么计算TNT摩尔量的公式用下面哪种？1.蒸汽云爆炸模型里的TNT当量法计算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，J/kg；QTNT——TNT的爆炸热， 4.52MJ/kg；2.WTNT=物质的质量*物质的燃烧热/TNT的爆热这2种计算方法的区别在于第一种方法蒸汽云模型里对物质取了0.04的当量系数，这样计算出的TNT当量要小。
第二种方法只是简单的把物质的燃烧总热量除以TNT的爆热，这样计算的TNT当量要数量比较大。
在我接触的安评报告中，这2种计算方法都见过，还有一种说法，这里所指的爆炸物质的TNT摩尔量不应该包括可燃气体和液体。
请各位专家和同行探讨一下，哪种方法更合理，更科学。
一般我们危化易燃液体是用第一个公式，带地面爆炸系数1.8和蒸汽云当量0.04。
你说的第二个公式我不知道出自哪里，也许是计算固体爆炸物的TNT当量吧。
这个爆炸性气体的TNT当量计算，个人认为总局没有具体明确。
爆炸性气体蒸汽云计算的定量取值怎么取，都应有个明确说法。
“具有爆炸性的化学品的质量及相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量”我觉得只适用于有些物质，不是所有物质都要算的，比如你做一个硫酸厂，不一定就要计算这个TNT当量的，而且一般计算我采用的是第一公式。
第一：易燃液体、气体，第二：固体.乙炔蒸汽云爆炸模型里的TNT当量法计算;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——α为蒸气云爆炸的效率因子，表明参与爆炸的可燃气体的分数(爆炸涉及的总能量中只有一小部分真正对爆炸有贡献，这一分数称为效率因子)，乙炔的效率因子为19％；Qf——蒸汽的燃烧热，J/kg；乙炔的燃烧热为48．10MJ／kg QTNT——TNT的爆炸热， 4.52MJ/kg；具有爆炸性的化学品----是指能够形成爆炸性混合物的物质，相当于GB50058里的爆炸性气体危险环境的概念。
安全评价中常用计算解析
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）
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[3.50310.7241lnΔp＋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。
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
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：W TNT式中W TNT ——蒸气云的TNT 当量，kg ； β——地面爆炸系数，取β=；A ——蒸气云的TNT 当量系数，取值范围为%～%； 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=4120～4690kJ/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%时，则为吨，则其TNT 当量计算为：取地面爆炸系数：β=；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=×1000=2810（kg ）；水煤气的爆热，以CO 30%、H 2 43%计（氢为1427700kJ/kg,一氧化碳为10193kJ/kg）：取Q f=616970kJ/kg；TNT的爆热，取Q TNT=4500kJ/kg。
将以上数据代入公式，得W TNT ==27739(kg)死亡半径R1=(W TNT/1000)=×重伤半径R2，由下列方程式求解：△P2=+ Z2-2+Z2=R2/(E/P0)1/3△P2=△P S/P0式中：△P S——引起人员重伤冲击波峰值，取44000Pa；P0——环境压力（101300Pa）；E——爆炸总能量（J），E=W TNT×Q TNT。
沸腾液体扩展蒸气爆炸伤害半经计算模型
沸腾液体扩展蒸气爆炸伤害模型(ILO模型)―――主要表现为火灾伤害1、计算火球中消耗的可燃物质量W(kg)单罐贮存，W取罐容量的50％，双罐贮存，W取罐容量的70％，多罐贮存，W取罐容量的90％；2、计算火球半经R：R=2.9W1/3(m)3、计算火球持续时间t：t=0.45W1/3(s)4、计算造成不同伤害的热通量q(r) (W/m2) ：死亡热通量q1 : Pr=-37.23+2.56⨯ln (t·q4/3) （5.1）二度烧伤热通量q2: Pr=-43.14+3.0188⨯ln (t·q4/3) （5.2）一度烧伤热通量q3: Pr=-39.83+3.0186⨯ln (t·q4/3) （5.3）财产损失热通量q4: q4 = 6730⨯t-4/5+25400 (W/m2) （5.4）计算时Pr取5，计算出q值。
注意：当暴露时间（t）超过180秒时，5.1～5.3式不再适用。
5、根据各热通量值，计算相应的伤害半经r:按ILO模型，用下式计算：q(r) = q0⨯R2⨯r⨯(1-0.058⨯ln r )/(R2+r2)3/2q0 —火球表面热辐射通量，柱形罐q0取270000w/m2,球形罐q0取200000w/m2。
r —目标到火球中心的距离(m),R—火球半径(m)。
代入q(r)、q0、R等值，可算出相应的伤害半经值。
瞬间火灾作用下的伤害准则（t ＝40秒）附录 三种沸腾液体扩展蒸气云爆炸伤害半经计算模型ILO 模型中，q 0为火球表面的辐射通量，1-0.058lnr 代表大气传递系数，R 2r/(R 2+r 2)3/2代表视角系数。
此模型适用于目标位于火球之外。
Greenberg-Cramer 模型中，Q r 为燃料燃烧热（kj/kg ），P 0为贮罐内压力（MPa ）, 0.27P 00.32代表热辐射系数，W f 为火球中消耗掉的燃料质量。
Roberts 模型中，b 为热辐射系数（0.2～0.4），它适用于火球中消耗的燃料量在1～100000kg 之间。
爆炸评价模型和伤害半径计算
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：W TNT =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，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=4120～4690kJ/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%时，则为2.81吨，则其TNT 当量计算为：取地面爆炸系数：β=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=2.81×1000=2810（kg ）；水煤气的爆热，以CO 30%、H 2 43%计（氢为1427700kJ/kg,一氧化碳为10193kJ/kg ）：取Q f =616970kJ/kg ；TNT 的爆热，取Q TNT =4500kJ/kg 。
将以上数据代入公式，得W TNT 死亡半径R 1=13.6(W TNT /1000)=13.6×27.740.37 =13.6×3.42=46.5(m)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 。
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，MPa V ——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、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。
爆炸评价与衡量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：W TNT =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，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=4120～4690kJ/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%时，则为2.81吨，则其TNT 当量计算为：取地面爆炸系数：β=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=2.81×1000=2810（kg ）；水煤气的爆热，以CO 30%、H 2 43%计（氢为1427700kJ/kg,一氧化碳为10193kJ/kg ）：取Q f =616970kJ/kg ；TNT 的爆热，取Q TNT =4500kJ/kg 。
将以上数据代入公式，得W TNT 死亡半径R 1=13.6(W TNT /1000)=13.6×27.740.37 =13.6×3.42=46.5(m)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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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 aW 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；
W f－汽油泄漏量（kg）；37857kg（占油罐储量2.6%）
Q f－汽油燃烧热（kJ/kg）。
经计算E= 1.1903×108 kJ
3）蒸气云爆炸当量
蒸气云TNT当量由下式计算：
W TNT = aW f Q f/Q TNT
式中：W TNT、a、W f、Q f计算同上；
Q TNT—TNT爆炸热，取Q TNT=4520 kJ/kg。
经计算W TNT =1.463×104kg
4）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（W TNT/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（△P S /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＝KⅡW TNT1/3[1+(3175/W TNT)2]-1/6
KⅡ－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。