爆炸评价模型及伤害半径计算讲解

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：

βAWQ f

f= W TNT QTNT

式中W——蒸气云的TNT当量，kg；TNTβ——地面爆炸系数，取β=1.8；14.9%；当量系数，取值范围为0.02%～ A——蒸气云的TNT ； W——蒸

气云中燃料的总质量：kg f——燃料的燃烧热， QkJ/kg；f 4690kJ/kg。TNT Q——的爆热，QTNT=4120～TNT）分析计算2（）水煤气储罐蒸气云爆炸（VCE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。

则（VCE），设其贮量为70%时，若水煤气储罐因泄漏遇明火发生蒸气云爆炸当

量计算为：吨，则其为2.81TNT β=1.8；取地面爆炸系数：；A=4%蒸气云爆炸TNT当量系数，蒸气云爆炸燃烧时燃烧掉的总质量， Wf=2.81×1000=2810；）（kg10193

H30%以水煤气的爆热，CO 、一氧化碳为1427700kJ/kg,（氢为计43% 2．

Q=616970kJ/kg；kJ/kg）：取f =4500kJ/kg。TNT的爆热，取Q TNT将以上数据代

入公式，得616970

×1.8×0.04×2810= =27739(kg)

W TNT 4500

0.37 /1000)R=13.6(W死亡半径TNT10.37×27.74=13.6=13.6×

3.42=46.5(m)

重伤半径R，由下列方程式求解：2-3-2-1-0.019 =0.137Z+0.269 Z+0.119 Z △ P22221/3 )/(E/P Z=R022△P=△P/P 02S式中：

△P——引起人员重伤冲击波峰值，取44000Pa；S P——环境压力（101300Pa）；

0 E——爆炸总能量（J），E=W×Q。TNTTNT将以上数据代入方程式，解得：

△P=0.4344 2 Z=1.07

21/3）×1000/101300=1.07R×（27739×45002=1.07×107=115(m)

轻伤半径R，由下列方程式求解：3-3-2-1-0.019 +0.269 ZP△=0.137Z+0.119 Z33331/3 /(E/P=R Z)033．

△P=△P/P 0S3式中：△P——引起人员轻伤冲击波峰值，取17000Pa。S

将以上数据代入方程式，解得：

△P=0.168， Z=1.95 33轻伤半径R=209（m）32、沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）模型分析计算

（1）沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）模型

液态存贮的易燃液化气体突然瞬间泄漏时，立即遇到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，此种现象称为沸腾液体扩展蒸气爆炸，简称BLEVE。

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：

1/3 R=2.9W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）液氨储罐沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）模型分析计算

由于生产装置液氨贮罐区的液氨罐为多罐贮存，（共六只贮罐，其中三只333罐，

则 0.6，取100M，三只100M）最大库存量为250T。氨比重约50M 由W=100

×0.6×1000×90%=54000（kg）

代入式中，得到：

1/3=109(m) R=2.9(54000) 火球半径火球持续时间按下式计算:

1/3 t=0.45W 式中:火球持续时间,单位为S.

:

得到,将数据代入式中

1/3=17(s)

(54000) t=0.45×目标接收到热辐射通量的计算，按下式计算：

(r)2223/2 =qR+rr(1-0.058 Inr)/(Rq)0式中：r——目标到火球中心的水平距离，m；22，球形罐取。对柱形罐取270kW/m q——火球表面的辐射通量，W/m02。200kW/m R——火球半径，m。R=109m。

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。下面求不同伤害时的热通量：

死亡可根据下式计算：

4/3) P=-36.38+2.56 In(tq1r式中：P=5

r t——火球持续时间，取t=17s。

2。解得 q=21985W/m1重伤可根据下式计算：

4/3) =-43.143+3.0188 In(tq P2r2。=18693W/m q 解得2轻伤可根据下式计算：

4/3) P=-39.83+3.0188 In(tq3r2。 =8207W/m解得 q3通过q、q、q可以

求得对应的死亡半径R、重伤半径R及轻伤半径R。（由311322于此方程式难以手算解出，故省略）。

（3）小结

通过计算，如果贮存区液氨储罐发生扩展蒸气爆炸，火球半径为109m。将可能

造成其他贮罐的连锁火灾和爆炸，造成灾难性的破坏。

3、液氨泄漏中毒事故的模拟计算

液氨贮存区最大贮存量为250T，假设有1T泄漏量，对蒸发成蒸气扩散造成的

危害进行模拟计算。．

）液态气体蒸气体积膨胀计算（1升体积。根据液态气摩尔气体占有

22.41013Mpa），10在标准状态下（℃，体的相对密度，由下式可计算出它们气化后膨胀的体积：

DV?00422.?1000?V?M

V——膨胀后的体积（升）——液态气体的体积（升）V0）D——液态气体的

相对密度（水=10——液态气体的的分子量M 得到，M=17.03=0.597将液氨有关数据代入上式，由D0D?V00422.?V??1000

M5970.V?0V785.4?22??1000?003.17

倍。即液态氨若发生泄漏迅速气化，其膨胀体积为原液态体积的785 2）液态

气体扩散半径模拟计算（且液态气液态气体泄漏后在高温下迅速气化并扩散，在一定泄漏量范围内，其短轴与可模拟为半椭圆形，沿地面能扩散到相当远的地方，体比重大于空气，长轴之比将随着扩散半径的增大而减少，可由下式计算：V?R23??????3

——液态气体膨胀后体积；V式中：

ρ——液态气体在空气中的浓度； K=h/R。κ——椭圆形短轴与长轴之比，即）查得：液氨在工（GBZ2-2002根据我国《工作场所有害因素职业接触限值》33其20mg/m，；短时间接触容许浓度30mg/m作场所空气中时间加权平均容许浓度-6-6。