儲罐區(qū)爆炸危(共11頁)

1、4.8 儲罐區(qū)的傷害模型(mxng)及傷害破壞半徑原料罐區(qū)最大的火災爆炸(bozh)風險是丁二烯與丁烷罐的燃燒爆炸，是2.1類為爆炸性氣體，如果液態(tài)貯存，且瞬態(tài)泄漏后立即遇到火源，則發(fā)生沸騰液體擴張(kuzhng)為蒸汽爆炸；他們的沸點遠小于環(huán)境溫度，泄漏后將會由于自身的熱量、地面?zhèn)鳠帷⑻栞椛?、氣流運動等迅速蒸發(fā)，在液池上面形成蒸氣云，與周圍空氣混合成易燃易爆混合物，并且隨著風向擴散，擴散擴過程中如遇到點火源，也會發(fā)生蒸氣云爆炸；如果遇不到火源，則將無害的消失掉。其傷害模型有兩種：(1)蒸氣云爆炸(VCE)模型；(2)沸騰液體擴展蒸汽爆炸(BLEVE)模型。前者屬于爆炸型，后者屬于火災型。不

2、同的傷害模型有不同的傷害一破壞半徑，不同傷害一破壞半徑所包圍的封閉面積內，人員多少、財產價值多少將影響事故嚴重度大小。傷害一破壞半徑劃分為死亡半徑、重傷(二度燒傷)半徑、輕傷(一度燒傷)半徑及財產破壞半徑。齊魯石化公司橡膠廠液化烴儲罐區(qū)內貯存的是丁二烯和丁烷，其中丁二烯儲量是9900m3 , 丁烷的儲量是7200 m3因此丁二烯的總質量W1=6600621.1=4099262(kg)。丁烷的總質量W2=7200580=4176000（kg）。總質量W=4099262+4176000=8275262（kg）。4.8.1 蒸氣云爆炸 蒸氣云爆炸是一類經常發(fā)生、且后果十分嚴重的爆炸事故。生產、貯存或

3、使用易燃易爆氣體過程中因故障導致氣體泄漏和爆炸而造成人員傷亡的事故時有發(fā)生，而儲罐區(qū)蒸氣云爆炸正是此類事故中發(fā)生頻率較高的一種，其事故周期短，爆炸性氣體和易揮發(fā)性液體儲存在儲罐內，一旦泄漏，遇到火源則可能發(fā)生蒸氣云爆炸，如果遇不到火源，則將擴散并消失掉。后果嚴重采用TNT當量法估計蒸氣云爆炸的嚴重度。長期以來，軍事上一直對高能炸藥破壞性很感興趣，積累了很多TNT量與破壞之間的關系的試驗數(shù)據(jù)。因此，使用TNT當量來描述事故爆炸的威力就比較方便。如果某次事故造成的破壞狀況與xkgTNT爆炸造成的破壞狀況相當，則稱此次爆炸的威力為xkgTNT當量。用TNT當量法來預測蒸氣云爆炸(bozh)嚴重度的原

4、理是這樣的：假設一定百分比的蒸氣云參與了爆炸，對形成沖擊波有實際貢獻，并以TNT當量來表示蒸氣云爆炸的威力。 1）TNT當量(dngling)計算首先(shuxin)計算出總的爆炸能量，丁二烯的爆熱QB,1為46977.7 kJ/kg，丁烷的爆熱QB,2取231.1kJ/kg。根據(jù)公式（4-8）：=46977.74099260+231.14176000=1.91011kJ爆源的TNT的當量（kg），按下式計算： (4-9) 式中：1.8地面爆炸系數(shù)；蒸氣云當量系數(shù)，取=0.04;WTNTTNT的當量（kg）；E爆炸總能量，kJ;QTNTTNT爆熱，可取QTNT=4520kJ/kg。所以物質的T

5、NT當量為：3.031010（kg,TNT）。2）死亡半徑死亡區(qū)內的人員如缺少防護，則被認為將無例外地蒙受嚴重傷害或死亡，其內徑為零，外徑為R0.5,表示外圓周處人員因沖擊波作用導致肺出血而死亡的概率為0.5，它與爆炸量之間的關系如下式確定： (4-10)所以儲罐區(qū)死亡半徑：。3）重傷(zhn shn)半徑重傷區(qū)的人員如缺少防護，則絕大多數(shù)將遭受嚴重傷害(shnghi)，極少數(shù)人可能死亡或受輕傷。其內徑就是死亡半徑R0.5，外徑(wi jn)記為Rd0.5,代表該處人員因沖擊作用耳膜破裂的概率為0.5，它要求的沖擊波峰值超壓為44000。計算公式為： (4-11)注意這里的的單位是psi,1p

6、si=6.9kPa。所以重傷半徑=562.1m。4）輕傷半徑輕傷區(qū)的人員如缺少防護，則絕大多數(shù)人員將遭受輕微傷害，少數(shù)人將受重傷或平安無事，死亡的可能性極小。輕傷區(qū)內徑為重傷區(qū)的外徑Rd0.5,外徑為Rd0.01，表示外界處耳膜因沖擊波作用破裂的概率為0.01，它要求的沖擊波峰值超壓為17000 Pa。應用超壓準則，計算公式采用(4-11)。所以輕傷半徑=1008.7m。5）財產損失半徑對于爆炸性破壞，財產損失半徑的計算公式為： (4-12）式中 KII二級破壞(phui)系數(shù)，取5.6。財產損失半徑(bnjng)=814.9m.將結果(ji gu)列表如表（4-10）。傷害/破壞區(qū)域如圖4-

7、3所示。表4-10 蒸氣云爆炸傷害Table 4-10 UVCE蒸氣云爆炸傷害死亡半徑重傷半徑輕傷半徑財產損失半徑破壞半徑/m265.7562.11008.7814.9圖4-3橡膠廠的傷害模型及傷害/破壞半徑Figure 4-3 rubber plant damage model and damage /destruction radius4.8.2 擴展蒸汽(zhn q)爆炸（BLEVE）沸騰液體(yt)擴展蒸氣爆炸是指LNG儲罐在外部(wib)火焰的烘烤下突然破裂, 壓力平衡破壞,LNG急劇氣化, 并隨即被火焰點燃而產生的爆炸。沸騰液體擴展蒸氣爆炸發(fā)生后, 主要危害是爆炸產生的火球熱輻射。

8、同時, 爆炸產生的碎片和沖擊波超壓也有很嚴重的危害, 但次于火球熱輻射危害。沸騰液體擴展蒸氣爆炸的主要危害是火球產生的強烈熱輻射傷害，近場以外的壓力效應并不重要?；鹎虻奶卣鞑捎脟H勞工組織(International Labour Organization，簡稱ILO)提出的模型進行計算并采用瞬間火災作用下的熱通量準則確定人員傷亡和財產損失的區(qū)域?；鹎虬霃降挠嬎?實驗證明，火球半徑是可燃物質量的立方根成正比的，火球半徑的計算公式為： (4-13)式中： R火球半徑，m； W火球中消耗的可燃物質量，kg，對單罐貯存，W取罐容量的50%，對雙罐貯存， W取罐容量的70%，多罐貯存時按多罐總容量的9

9、0計，單罐充裝系數(shù)取90%。所以液化烴儲罐區(qū)的火球半徑： R=2.9W1/3=2.9（0.98275262）1/3=566.3m火球持續(xù)時間的計算 實驗證明，火球持續(xù)時間也和可燃物質量W的立方根成正比?；鹎虺掷m(xù)時間的計算公式如下： t=0.45W1/3 (4-14)式中 t火球持續(xù)時間，s。所以液化烴儲罐的火球持續(xù)時間：t=0.45W1/3=0.45（0.98275262）1/3=87.9s 當傷害(shnghi)幾率Pr=5時，傷害(shnghi)百分數(shù)D=，死亡、一度(yd)、二度燒傷及燒毀財物，都以D=50%定義。 下面求不同傷害、破壞時的熱通量： 1）死亡熱通量計算公式為： （4-15

10、）式中 Pr取5； t火球持續(xù)時間，t=87.9s。則=8224.3。 2）二度燒傷(重傷） 計算公式為： （4-16)式中 Pr取5； t火球持續(xù)時間，t=87.9s。則=5447.4。3）一度燒傷（輕傷） 計算公式為 （4-17）式中 Pr取5； t火球持續(xù)時間，t=87.9s。則=2395.4。4）財產損失 計算公式為： （4-18）式中 t火球持續(xù)時間，t=87.9s。則=25587.4。按上述(shngsh)、熱輻射通量值，計算(j sun)傷害/破壞半徑，由熱輻射通量計算公式： （4-19）式中 R火球(hu qi)半徑，取R=566.3m； q0球形罐取200000； r目標到火

11、球中心的水平距離。已知火球半徑R=566.3m，傷害/破壞半徑應有RiR。求解為：1）按死亡熱通量=8224.3，計算擴散蒸汽爆炸的死亡半徑R1=1969.1m;2）按重傷（二度燒傷）熱通量=5447.4，計算擴展蒸汽爆炸時的重傷（二度燒傷）半徑R2=2441.3m;3）由輕傷（一度燒傷）熱通量=2395.4，計算輕傷（一度燒傷）半徑R3=3679.7m;4）有財產燒毀熱通量=25587.4，用上述同樣方法計算得到擴展蒸汽爆炸的財產破壞半徑R4=992.5m;綜合各項，得擴散蒸汽爆炸傷害/破壞半徑如表4-11所示。傷害/破壞區(qū)域如圖4-4所示。表4-11沸騰液體擴散蒸汽爆炸傷害/破壞半徑/mT

12、able 4-11 proliferation of boiling liquid vapor explosion injury / damage radius / m死亡半徑重傷半徑輕傷半徑財產破壞半徑1961.92441.33679.7992.5 圖4-4擴展蒸氣云爆炸(bozh)傷害/破壞區(qū)域Figure 4-4 Extension UVCE / damaged areas4.9 事故(shg)嚴重度B12的估計(gj)4.9.1 基本假設 在估算事故的嚴重度時，采用以下假設： 1）事故的傷害或破壞效用是各向同性的，傷害和破壞區(qū)域是以單元中心為圓心、以傷害或破壞半徑為圓形區(qū)域。在傷害和破

13、壞區(qū)域內無障礙物。 2）死亡區(qū)內的人員死亡概率為50，死亡區(qū)的半徑為死亡半徑。如果認為死亡區(qū)內沒有死亡的人數(shù)正好等于死亡區(qū)外死亡的人數(shù)，則可以假設死亡區(qū)的人員將全部死亡，而死亡區(qū)外的人員將無一死亡。 3） 財產損失半徑指表中破壞等級為2時的半徑（爆炸模型）或引燃木材半徑（火災模型）。4）在傷害（死亡、重傷和輕傷）區(qū)內人員全部被傷害；在傷害區(qū)外人員均不被傷害。5）在爆炸破壞區(qū)內財產全部被損失，在爆炸破壞區(qū)外財產毫無損失；在火災破壞區(qū)內一半財產被損失，在火災破壞區(qū)外財產無損失。6)事故發(fā)生使正常生產、生活和經營受到影響，由此而引起的間接損失不予考慮。7)除綜合模型外，不考慮各種( zhn)事故預防

14、措施對事故嚴重度的影響。因為有蒸氣云爆炸和擴展蒸氣爆炸兩種模型，對于死亡人數(shù)、重傷人數(shù)、輕傷人數(shù)、財產損失必須分別(fnbi)進行計算。計算過程如下。4.9.2 死亡人數(shù)(rn sh)的計算假定死亡半徑為R1(m)，則死亡人數(shù)N1（人）可按式（4-20）計算： (4-20)式中 R0無人區(qū)半徑，m，對池火災模型取池半徑，對其他模型，R0 取零； 平均人員密度，人/m2。 其中人員密度=2.69人/m2.。所以蒸氣云爆炸模型的死亡人數(shù)：=567人； 擴展蒸汽爆炸模型的死亡人數(shù)：=32751人。4.9.3 重傷人數(shù)的計算 重傷人數(shù)N2（人）可按式（421）估計： (4-21)所以蒸氣云爆炸模型的死

15、亡人數(shù)：=2669人； 擴展蒸汽爆炸模型的死亡人數(shù)：=50342人。4.9.4 輕傷人數(shù)的計算 輕傷人數(shù)N3（人）可按式（4-22）估計： (4-22)所以蒸氣云爆炸模型的死亡人數(shù)：=8595人；擴展蒸汽爆炸模型的死亡人數(shù)：=114369人。4.9.5 財產損失的計算假定財產損失半徑為R4（m），則事故直接財產損失C（萬元）可按式（4-23）估算： C=3.14 (4-23）式中 破壞區(qū)平均財產密度，萬元/m2。財產(cichn)密度=1.67萬元/m2。所以蒸氣云爆炸(bozh)模型的財產損失：C=3482208.4萬元； 擴展蒸汽(zhn q)爆炸模型的財產損失：=5165438.0萬元。

16、4.9.6 損失工作日的計算由于人員傷亡而損失的工作日數(shù)N（天）為： N= （4-24）式中 6000,3000,105分別為死亡、重傷和輕傷一人折合成的損失工作日數(shù)。所以蒸氣云爆炸模型的損失工作日： N=12311475（天）；擴展蒸氣云爆炸模型的損失工作日：=359543580（天）。4.9.7 事故總后果的計算 事故嚴重度用符號S表示，它反應發(fā)生事故造成的經濟損失大小。事故嚴重度包括人員傷害和財產損失兩個方面，并把人的傷害也折算成財產損失（萬元）?？捎每傌敭a損失S（萬元）這個統(tǒng)一的量來表示事故的嚴重程度，確定嚴重度S的公式為： （4-25）式中 b死亡一人損失的價值，建議取為20萬元。C

17、由式 (4-23）給出，N/6000表示有由式（4-24）得到的總損失工作日數(shù)N相當?shù)乃劳鋈藬?shù)。事故嚴重度B12取決于傷害/破壞半徑構成圓面積財產價值和死傷人數(shù)。由于該儲罐區(qū)的爆炸傷害模型有兩個，即蒸氣云爆炸和擴展蒸氣爆炸，并可能同時發(fā)生，則貯罐爆炸事故嚴重度應是兩種嚴重度加權求和，對于2.1類爆炸性物質發(fā)生事故時，事故嚴重度S按下式計算： S=AS1+(1-A)S2 (4-26)S1 、S2蒸氣云、沸騰(fitng)液體擴展為蒸汽的爆炸傷害模型計算的事故后果 A、1-A蒸氣云爆炸和沸騰液體擴展(kuzhn)為蒸汽爆炸發(fā)生的概率，取A=0.9。 蒸氣(zhn q)云爆炸的可能性遠大于擴展蒸氣爆炸，蒸氣云爆炸是主要的。事故嚴重度計算結果為：S1=3482208.4+=3523246.65萬元；S2=5165438+=6363916.6萬元。S=AS1+(1-A)S2 =0.93523246.65+0.16363916.6=3807313.65萬元。液化烴儲罐區(qū)爆炸事故的嚴重度計算如表4-12。4.9.8 固有危險性儲罐區(qū)的固有危險性為：表4-12 儲罐區(qū)爆炸事故嚴重度Table 4-12 Storage area explosion severity事故模型死亡重傷輕傷財產破壞半徑/m波及范圍暴露人員半徑/m波及范圍暴露人員半徑/m波及范圍暴露人員半徑/m波及范圍暴露人員貯罐