蒸汽云爆炸、池火灾计算方法

WTNT－蒸汽云的TNT当量，Kg； Wf－蒸汽云中燃料总质量，Kg； Qf－燃料的燃烧热，MJ/Kg； QTNT－TNT的爆热， QTNT=4520 kJ/kg； 1）二硫化碳蒸汽云爆炸的TNT当量计算： WTNT1=AWfQf/QTNT＝0.04×685×1000/76.14×1030.8/4520＝ 82.1kg WTNT2=AWfQf/QTNT＝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： WTNT1=AWfQf/QTNT＝0.04×202×1000/32.06×297/4520＝16.6Kg WTNT2=AWfQf/QTNT＝0.04×4032×1000/32.06×297/4520＝331Kg 3）氨蒸汽云爆炸的TNT当量计算： WTNT1=AWfQf/QTNT＝0.04×290×1000/17.07×361.25/4520＝ 54.3Kg WTNT2=AWfQf/QTNT＝0.04×426×1000/17.07×361.25/4520＝ 80Kg
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。
（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
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
最易发生爆炸 最大极限爆炸 备注
子单元名称
危化品 名称
TNT当 量
死亡 半径
TNT当 量
死亡 半径
（Kg） （m） （Kg） （m）
IS60硫磺生 硫磺粉
产装置
尘
16.6
3
311 8.83 粉尘爆炸
IS90硫磺生 二硫化
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。
1.3-44% （V/V）
16-25% （V/V）
假定生产场所 7.5 发生严重泄漏
使生产厂房内 部空间的浓度 达到爆炸极限 17 下限而发生爆 炸
硫 磺
32.06 15t
297
351400g/m3 70
假定硫磺粉碎 及干燥厂房内 部空间的浓度 达到粉尘爆炸 极限浓度而发 生爆炸
1、爆炸空间物质量计算 Wf=VLmρ
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
名 称
分子 量
生产 场所 物料 质量
燃烧热 (kJ/mol)
爆炸极限
最易 爆炸 浓度
备注
二
硫 化
76.14 15t
碳
氨 17.07 1.8
1030.8 316.25
绝热压缩等 4.热火源：蒸汽、管道高温表 面 5.聚光源
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R0公式如下：
式中：WTNT——蒸汽云的TNT当量，kg； 2）蒸气云爆炸事故伤亡范围计算结果
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
g-重力加速度，9.8m/s2； r-液池半径，液池为正方形，面积36m2，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： = =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
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Wf=VLmρ=2880*7.5%*3.17=685kg
上限发生爆炸的总量Wf=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Wf=VLmρ=2400*17%*0.71=290kg 上限发生爆炸的总量Wf=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 Wf=VLm=2880*0.07=202kg 硫磺的发生爆炸的上限浓度为1400g/m3=1.4kg/m3 Wf=VLm=2880*1.4=4032kg 2、TNT当量计算 蒸汽云爆炸的TNT当量计算公式：WTNT=AWfQf/QTNT 式中 A－蒸汽云的TNT当量系数，取4％；
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
氧化剂
ຫໍສະໝຸດ Baidu
空气中的氧
点火能源
1.化学（或物理）火源：明火 2.电火源：电气火花、静电火 花、雷电等 3.机械火源：如摩擦、撞击、
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
基本计算结果
伤害 半径
m
热辐射 强度 Kw/m2
对设备的损坏
对人的伤害
燃烧速度 0.0382㎏/m2s 液池半径3.4m 火焰高度9.8m 热辐射通量 36000kw
8.74 10.7
37.5 25
设备全部损坏
1%死亡（10s） 100%死亡 （1min）
无火焰，长时间 重大烧伤
辐射下木材燃烧 （10s）
的最小能量
10%死亡
（1min）
15.2 12.5
有火焰，木材燃 1度烧伤
烧，塑料溶化的 （10s）
最小能量
1%死亡
（1min）
26.8 4.0
20s以上感觉疼 痛，未必起泡
42.3 1.6
长期辐射无不 舒服感
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 积燃烧速度为：
==0.0382㎏/m2s 式中，—单位表面积燃烧速度，㎏/m2s；
—液体燃烧热，二硫化碳的=13540000J/㎏； —液体的定压比热，二硫化碳的=240J/㎏ K； —液体沸点，二硫化碳的=319K； —环境温度，设环境温度为=303K； —液体蒸发热，二硫化碳的=351000J/㎏。 (2)火焰高度 火焰高度h可按下式计算： h=84r=84×3.4=9.8 式中，-周围空气密度，为1.29㎏/m3；
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：
式中，—总热辐射通量，W； —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=37.5kW/m2时， 当=25.0kW/m2时， 当=12.5kW/m2时， 当=4.0kW/m2时， 当=1.6kW/m2时，