蒸汽云爆炸事故后果模拟分析法 

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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WTNT计算式如下： WTNT=1.8×α×Wf×Qf/QTNT

式中，WTNT —蒸气云的TNT当量(kg)

α—蒸气云的TNT当量系数，正己烷取α=0.04； Wf—蒸气云爆炸中烧掉的总质量(kg) Qf—物质的燃烧热值(kJ/kg)，

正己烷的燃烧热值按48.27×106J/kg，参与爆炸的正己烷按最大使用量792kg计算，则爆炸能量为38.23×109J

将爆炸能量换算成TNT当量q，一般取平均爆破能量为4.52×106J/kg，因此

WTNT= 1.8×α×Wf×Qf /qTNT+ =1.8×0.04×792×48.27×106/4.52×106

=609kg 2）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0.5，它与爆炸量之间的关系为：

?WTNT?R?13.6?? 11000?? = 11.3 m

0.37?420.43??13.6??1000??0.37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

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处人员因冲击波作用耳膜破损的概率为0.5，它要求的冲击波峰值超压为44000Pa。冲击波超压?P按下式计算：

?P=0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019

?P?4400044000??0.434P0101325Z?R2?E????P0?13 式中：

?P——冲击波超压，Pa；

Z——中间因子，等于0.996； E——蒸气云爆炸能量值，J； P0——大气压，Pa，取101325 得R2=32.7m

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。轻伤区的内径为重伤区的外径R2，外径R3，表示外边界处耳膜因冲击波作用破裂的概率为0.01，它要求的冲击波峰值超压为17000Pa。冲击波超压?P按下式计算：

?P=0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019

?P?1700017000??0.168P010132513 Z?R3

?E????P0??P——冲击波超压，Pa；

Z——中间因子，等于1.672； E——蒸气云爆炸能量值，J； P0——大气压，Pa，取101325 得R3=59.1 m

安全区内人员即使无防护，绝大多数也不会受伤，安全区内径为

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轻伤区的外径R3，外径无穷大。

财产损失半径，指在冲击波的作用下建筑物发生三级破坏的半径，单位为m。按照英国建筑物破坏等级的划分标准规定，建筑物的三级破坏是指房屋不能居住、屋基部分或全部破坏、外墙1 ~ 2面部分破损，承重墙破损严重。财产损失半径可由下式确定。

1/3KWTNT R?421/6?? ? ? 3175 ? ?1?

?????WTNT???式中：

K——取值为5. 6

正常泄露 ：

从原料危险性及最大储存使用量两方面综合考虑，选取甲醇的存储为研究对象进行蒸汽云爆炸事故后果模拟分析。

为充分考虑事故的影响，通常应按最不利情况对易燃液体汽化后产生的蒸汽云爆炸事故的影响范围、危害程度等进行预测评价。在此假设易燃液体全部泄露并且汽化后参与爆炸，仓库储存的全部甲醇泄漏量为8640kg，单桶甲醇的泄漏量为158kg。

本次定量评价采用TNT模型,如下：

WTNTaWHC?QTNT (9-1)

Wp??WHcQp (9-2)

式中：WTNT ——蒸气云的TNT当量，kg；

Wp——可燃气体蒸气云的丙烷当量，kg；

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a——蒸气云爆炸的效率因子，表明参与爆炸的可燃气体的分

数，取值0.04；

W ——蒸气云中燃料的总质量，kg； Hc——蒸汽的燃烧热，J/kg； QTNT——TNT的爆炸热(4.52 MJ/kg)。 Qp ——丙烷的爆炸热(50.3 MJ/kg)。

死亡半径R1可由下式确定(死亡半径指人在冲击波作用下头部撞击致死半径，m)：

R1?1.98Wp0.447 (9-3)

重伤半径R2 可由下式确定(重伤半径指人在冲击波作用下耳鼓膜50%的破裂的半径，m)：

R2?9.187W1/3p (9-4)

轻伤半径R3 可由下式确定(轻伤半径指人在冲击波下耳鼓膜1％破裂的半径，m)：

R?17.87W (9-5)

1/3p3财产损失半径R4由下式确定(财产损失半径指在冲击波作用下建筑物三级破坏半径，m)

R4?1/3K3WTNT?????1?3175WTNT?2????1/6 (9-6)

式中：K3——建筑物三级破坏系数，取5.6

在发生破坏作用有爆炸冲击波、爆炸火球热辐射对周围人员、建筑物、设备等的伤害或破坏作用。

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仓库中储存的全部甲醇泄露并形成蒸汽云爆炸的预测结果：TNT当量：WTNT =1737 kg;死亡半径：Rl=18.9m；重伤半径：R2=49.5m；轻伤半径：R3=96.2m；财产损失半径：R4=52.7m。

表9-31 甲醇最大储量蒸汽云爆炸危害半径

序 号 1

危险物品 甲醇 TNT量(kg) 1737 死亡半径(m) 18.9 重伤半径(m) 49.5 轻伤半径(m) 96.2 财产损失半径(m) 52.7 5 / 5'.