爆炸后果分析

重大事故后果分析方法：爆炸

爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常借助于气体的膨胀来实现。

从物质运动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表现。物质运动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间内释放出大量的能。

一般说来，爆炸现象具有以下特征：

(1)爆炸过程进行得很快；

(2)爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波；

(3)发出或大或小的响声；

(4)周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。

一般将爆炸过程分为两个阶段：第一阶段是物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能；第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。

按爆炸性质可分为物理爆炸和化学爆炸。物理爆炸就是物质状态参数(温度、压力、体积)迅速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。物理爆炸的特点是：在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化，发生变化的仅是介质的状态参数。例如锅炉、压力容器和各种气体或液化气体钢瓶的超压爆炸。化学爆炸就是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。例如可燃气体、蒸气或粉尘与空气混合形成爆炸性混合物的爆炸。化学爆炸的特点是：爆炸发生过程中介质的化学性质发生了变化，形成爆炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量。化学爆炸有3个要素：反应的放热性、反应的快速性和生成气体产物。

从工厂爆炸事故来看，有以下几种化学爆炸类型：

(1)蒸气云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧，是在无限空间中的气体爆炸；

(2)受限空间内可燃混合气体的爆炸；

(3)化学反应失控或工艺异常造成压力容器爆炸；

(4)不稳定的固体或液体爆炸。

总之，发生化学爆炸时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较大，而物理爆炸仅释放出机械能，其影

响范围较小。

1 物理爆炸的能量

物理爆炸如压力容器破裂时，气体膨胀所释放的能量(即爆破能量)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。有的介质以气态存在，如空气、氧气、氢气等，有的以液态存在，如液氨、液氯等液化气体、高温饱和水等。容积与压力相同而相态不同的介质，在容器破裂时产生的爆破能量也不同，爆炸过程也不完全相同，其能量计算公式也不同。

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：

(1)

式中Eg——气体的爆破能量，kJ；

p——容器内气体的绝对压力，MPa；

V——容器的容积，m3；

κ——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所示。

表1 常用气体的绝热指数

从表1可看出，空气、氮、氧、氢及一氧化氮、一氧化碳等气体的绝热指数均为1．4或近似1．4，如用κ=1．4代入式(1)中，得到气体的爆破能量为：

(2)

Eg=CgV(3)

式中Cg——常用压缩气体爆破能量系数，kJ／m3。

压缩气体爆破能量系数Cg是压力p的函数，各种常用压力下的气体爆破能量系数如表2所示。

表2 常用压力下的气体容器爆破能量系数(κ=1．4时)如将κ=1．135代入式(1)，可得干饱和蒸汽容器爆破能量为：

(4)

用式4计算有较大的误差，因为没有考虑蒸汽干度的变化和其他一些影响，但可以不用查明蒸汽热力性质而直接计算，对危险性评价可提供参考。

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：

Es=CsV(5)

式中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。

表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

通常用液体加压时所做的功作为常温液体压力容器爆炸时释放的能量，计算公式如下：

(6)

式中E L——常温液体压力容器爆炸时释放的能量，kJ；

p——液体的压力(绝)，Pa；

V——容器的体积，m3；

βt——液体在压力卢和温度T下的压缩系数，Pa—1。

1．3 液化气体与高温饱和水的爆破能量

液化气体和高温饱和水一般在容器内以气液两态存在，当容器破裂发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀做功外，还有过热液体激烈的蒸发过程。在大多数情况下，这类容器内的饱和液体占有容器介质重量的绝大部分，它的爆破能量比饱和气体大得多，一般计算时不考虑气体膨胀做的功。过热状态下液体在容器破裂时释放出爆破能量可按下式计算：

E=[(H1—H2)—(S1—S2)T1]W(7)

式中E——过热状态液体的爆破能量，kJ；

H1——爆炸前液化液体的焓，kJ／kg；

H2——在大气压力下饱和液体的焓，kJ／kg；

S1——爆炸前饱和液体的，熵，kJ／(kg·℃)；

S2——在大气压力下饱和液体的熵，kJ／(kg·℃)；

T1——介质在大气压力下的沸点，℃；

W——饱和液体时质量，kg。

饱和水容器的爆破能量按下式计算：

Ew=CwV(8)

式中Ew——饱和水容器的爆破能量，kJ；

V——容器内饱和水所占的容积，m3；

Cw——饱和水爆破能量系数，kJ／m3，其值如表4所示。

表4 常用压力下饱和水爆破能量系数

2 爆炸冲击波及其伤害－破坏作用

2．1 冲击波超压的伤害－破坏作用

压力容器爆破时，爆破能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量和容器残余变形能量3种形式表现出

来。根据介绍，后二者所消耗的能量只占总爆破能量的3％～15％，也就是说大部分能量是产生空气冲击波。

冲击波是由压缩波迭加形成的，是波阵面以突进形式在介质中传播的压缩波。容器破裂时，容器内的高压气体大量冲出，使它周围的空气受到冲击而发生扰动，使其状态(压力、密度、温度等)发生突跃变化，其传播速度大于扰动介质的声速，这种扰动在空气中传播就成为冲击波。在离爆破中心一定距离的地方，空气压力会随时间迅速发生而悬殊的变化。开始时，压力突然升高，产生一个很大的正压力，接着又迅速衰减，在很短时间内正压降至负压。如此反复循环数次，压力渐次衰减下去。开始时产生的最大正压力即是冲击波波阵面上的超压△p。多数情况下，冲击波的伤害一破坏作用是由超压引起的。超压△p可以达到数个甚至数十个大气压。

冲击波伤害一破坏作用准则有：超压准则、冲量准则、超压一冲量准则等。为了便于操作，下面仅介绍超压准则。超压准则认为，只要冲击波超压达到一定值时，便会对目标造成一定的伤害或破坏。超压波对人体的伤害和对建筑物的破坏作用如表5和表6所示。

表5 冲击波超压对人体的伤害作用

表6 冲击波超压对建筑物的破坏作用

2．2 冲击波的超压

冲击波波阵面上的超压与产生冲击波的能量有关，同时也与距离爆炸中心的远近有关。冲击波的超压与爆炸中心距离的关系：

△p∝R—n(9)

式中△p——冲击波波阵面上的超压，MPa；

R——距爆炸中心的距离，m；

n——衰减系数。

衰减系数在空气中随着超压的大小而变化，在爆炸中心附近内为2．5～3；当超压在数个大气压以内时，n=2；小于1atm(0．1MPa)时，n=1．5。

实验数据表明，不同数量的同类炸药发生爆炸时，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：

如(10)

式中R——目标与爆炸中心距离，m；

R0——目标与基准爆炸中心的相当距离，m；

q0——基准爆炸能量，TNT，kg；

q——爆炸时产生冲击波所消耗的能量，TNT，kg；

△p——目标处的超压，MPa；

△p0——基准目标处的超压，MPa；

α——炸药爆炸试验的模拟比。

式10也可写成为：

△p(R)=△p0(R／α)(11)

利用式11就可以根据某些已知药量的试验所测得的超压来确定在各种相应距离下任意药量爆炸时的超压。

表7是1 000kgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压。

表7 1 000k8TNT爆炸时冲击波超压

综上所述，计算压力容器爆破时对目标的伤害／破坏作用，可按下列程序进行。

(1)首先根据容器内所装介质的特性，分别选用式2～式8计算出其爆破能量正。

(2)将爆破能量q换算成TNT当量q0，因为1kg TNT爆炸所放出的爆破能量为4230 kJ／kg～4 836kJ／kg，一般取平均爆破为4 500kJ／kg，故其关系为：

q=E／q INT=E／4 500(12)

(3)按式10求出爆炸的模拟比α，即：

α=(q／q0)1/3=(q／1 000) 1/3=0．1q1/3(13)

(4)求出在1 000kgTNT爆炸试验中的相当距离R0，即R0=R／α。

(5)根据R0值在表7中找出距离为R0处的超压△p0(中间值用插入法)，此即所求距离为R处的超压。

(6)根据超压△p值，从表5和表6中找出对人员和建筑物的伤害一破坏作用。

2．3 蒸气云爆炸的冲击波伤害一破坏半径

爆炸性气体以液态储存，如果瞬态泄漏后遇到延迟点火或气态储存时泄漏到空气中遇到火源，则可能发生蒸气云爆炸。导致蒸气云形成的力来自容器内含有的能量或可燃物含有的内能，或两者兼而有之。“能”主要形式是压缩能、化学能或热能。一般说来，只有压缩能和热能才能单独导致形成蒸气云。

根据荷兰应用科研院(TNO(1979))建议，可按下式预测蒸气云爆炸的冲击波损害半径：

R=Cs(NE)1/3(14)

式中R——损害半径，m；

E——爆炸能量，kJ，可按下式取：

E=VHc(15)

V——参与反应的可燃气体的体积m3；

Hc——可燃气体的高燃烧热值，取值情况如表8所示；

N——效率因子，其值与燃料浓度持续展开所造成损耗的比例和燃料燃烧所得机械能的数量有关，一般取N=10％；

Cs——经验常数，取决于损害等级，其取值情况如表9所示。

表8 某些气体的高燃烧热值(kJ／m3)

表9 损害等级表

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 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 N T 计算式如下： VWn=1.8 XaX WX Q/Q TNT 式中，W N T —蒸气云的TNT 当量（kg ） a —蒸气云的TNT 当量系数，正己烷取 a =0.04； W —蒸气云爆炸中烧掉的总质量（kg ） Q —物质的燃烧热值（kJ/kg ）, 正己烷的燃烧热值按48.27 X 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 X 109J 将爆炸能量换算成TNT 当量q , —般取平均爆破能量为 4.52 X 106J/kg ，因此 W N T = 1.8 XaX WX Q /q TNT + =1.8 X 0.04X 792X 48.27 X 106/4.52 X 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： =11.3 m R 1 13.6 如 0.37 13.6 420.43 0.37 1000 1000

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R,外径记为R,代表该处 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 44000 44000 P 0.434 F0 101325 E 3 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： -3 -2 -1 P =0.137Z 3 +0.119Z2 +0.269Z1-0.019 c 17000 17000 c“c r 5 1 UO R 101325 Z -R31 E 3 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

1事故类型和危害程度分析

1事故类型和危害程度分析 在进行机组检修、设备改造、消缺维护等工作时，由于安全生产管理出现漏洞，安全技术措施不完备，危险点分析和控制措施执行不到位，员工安全意识不强，自我保护不够，违章作业，劳动保护设施不完善，设备存在装置性违章等原因，均可能导致人身伤害事故的发生，一般有以下类型： (1)被火焰、化学品等干热烧伤; 被沸水、沸汤、蒸汽烫伤; (2)因缺氧导致窒息; (3)高空作业时坠落; (4)运输机械翻车、撞击等交通事故; (5)落水淹溺; (6)建筑物坍塌砸伤或掩埋窒息; (7)高空落物、机械起吊重物砸伤。 2应急处置基本原则 救治原则是及时报告、现场抢救、专业救治、严防感染。 3应急组织机构及其职责 3.1应急组织机构的组成

3.1.1最初应急救援小组 组长：当值值长2500 副组长：当班班长 成员：当班值班人员 3.1.2职责： 3.1.2.1在发生人身伤害事件后，值长或班长根据伤害程度、原因及时切断事故源，了解受伤程度后汇报运行处领导，同时采取现场急救措施，由运行处领导安排成立现场应急指挥部，批准现场救援方案，组织现场抢救。 3.1.2.2立即按本预案规定程序，组织力量对现场进行事故处理，根据现场人员受伤程度确定预案级别。 3.1.2.3负责向公司报告事故及处理的进展情况。 3.1.2.4应急状态消除，宣告应急行动结束。 3.2 指挥机构及职责 见《山西鲁能河曲发电公司突发事件总体应急预案》。 4人身伤害事故的预防和预警 4.1预防

4.1.1 严格执行《电业安全工作规程》、《消防规程》、《运行 规程》、《检修规程》 ; 认真执行“两措”计划， 落实资金、责任部门和完成日期。 4.2 预警 4.2.1 应急预案的启动 (1) 事故发生后由当值值长立即向运行处长汇报，由运行处长根 据情 况， 发布命令启动执行本应急预案。 运行处长向主管的二级单位 运行应急组首先下达应急预案启动令， 运行应急组应立即在运行范围 内，紧急启动本预案，各就各位，组织事故的应急处理。 (2) 运行处长汇报公司领导，通知并组织所辖部门紧急启动本预 案，各 单位人员接到命令后，迅速安排本部门人员各就各位。 (3) 车辆值班调度接到报警电话后，综合处应立即安排驾驶员紧 急出 车，驾驶员接到调度命令后，必须立即将救护车开至事发现场。 4.2.2 应对 4.2.2.1 烧伤及烫伤的应对 4.1.2 认真执行工作票制度及危险点分析和预控措施 4.1.3 认真落实作业安全技术措施 ; 4.1.4 作业人员应穿合适的工作服和使用合格的劳保防护用品 4.1.5 认真开展安全大检查，及时消除安全隐患 4.1.6

论文-天津港爆炸事故后果分析

化学品爆炸后果分 析 —以天津港爆炸为例

前言 本报告通过对天津港爆炸事故现场数据以及现场爆炸情况、范围的收集，应用事故调查分析的方法，通过模拟计算来分析天津港爆炸事故的后果。本报告说明了了事故经过、原因、人员伤亡和直接经济损失，认定了事故性质，提出了对有关责任人员和责任单位的处理建议，分析了事故暴露出的突出问题和教训，提出了加强和改进工作的意见建议。

2015年8月12日，位于天津市滨海新区天津港的瑞海国际物流有限公司(以下简称瑞海公司)危险品仓库发生特别重大火灾爆炸事故。通过反复的现场勘验、检测鉴定、调查取证、模拟实验、专家论证，查明了事故经过、原因、人员伤亡和直接经济损失，认定了事故性质和责任，提出了对有关责任人员和责任单位的处理建议，分析了事故暴露出的突出问题和教训，提出了加强和改进工作的意见建议。 调查认定，天津港“8·12”瑞海公司危险品仓库火灾爆炸事故是一起特别重大生产安全责任事故。 一、事故基本情况 (一)事故发生的时间和地点。 2015年8月12日22时51分46秒，位于天津市滨海新区吉运二道95号的瑞海公司危险品仓库(北纬39°02′22.98″，东经117 °44′11.64″。地理方位示意图见图1)运抵区(“待申报装船出口货物运抵区”的简称，属于海关监管场所，用金属栅栏与外界隔离。由经营企业申请设立，海关批准，主要用于出口集装箱货物的运抵和报关监管)最先起火，23时34分06秒发生第一次爆炸，23时34分37秒发生第二次更剧烈的爆炸。事故现场形成6处大火点及数十个小火点，8 月14日16时40分，现场明火被扑灭。 (二)事故现场情况。 事故现场按受损程度，分为事故中心区(航拍图见图2)、爆炸冲击波波及区。事故中心区为此次事故中受损最严重区域，该区域东至跃进路、西至海滨高速、南至顺安仓储有限公司、北至吉运三道，面积约为54万平方米。两次爆炸分别形成一个直径15米、深1.1米的月牙形小爆坑和一个直径97米、深2.7米的圆形大爆坑。以大爆坑为爆炸中心，150米范围内的建筑被摧毁。

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 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 =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，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R 1，外径记为R 2，代表该处 0.37 0.37 1420.4313.613.610001000TNT W R ?? ??== ? ??? ??

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 。冲击波超压P ?按下式计算： P ?=++式中： P ?——冲击波超压，Pa ； Z ——中间因子，等于； E ——蒸气云爆炸能量值，J ； P0——大气压，Pa ，取101325 得R 2= 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R 2，外径R 3，表示外边界处耳膜因冲击波作用破裂的概率为，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 ?=++P ?——冲击波超压，Pa ； Z ——中间因子，等于； E ——蒸气云爆炸能量值，J ； P0——大气压，Pa ，取101325 得R 3= m 安全区内人员即使无防护，绝大多数也不会受伤，安全区内径为轻伤区的外径R 3，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。 式中： K ——取值为5. 6 6 /121/3TNT 431751??? ???? ?? ?????+= TNT W KW R 0440********.434 101325P P ?===2 1 3 0R Z E P =?? ? ?? 01700017000 0.168101325P P ?===313 0R Z E P =?? ???

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 0.03 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 2 0.06 1%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23.66 2 0.06 1%耳膜破裂 1%被碎片击伤 造成建筑物外表的可 修复性破坏 47.32 3 0.15 被玻璃击伤玻璃破碎118.3 4 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

CNG储气瓶泄漏事故后果模拟分析评价

CNG储气瓶泄漏事故后果模拟分析评价 摘要：CNG储气瓶由于高压和介质可燃爆两大事故因素，无论发生何种事故，都可能引发泄漏，火灾，化学爆炸和物理爆炸。本文即对CNG储气瓶泄漏后导致爆炸事故进行事故后果模拟分析，计算其爆炸冲击波的伤害范围。 关键词：CNG储气瓶泄漏事故后果 一、引言 随着天然气在汽车能源中所占比重的增大，越来越多的加气站被建立，压缩天然气（CompressedNaturalGas，简称CNG）加气站是常见的一类，在各种CNG 加气站里，通过压缩机加压压缩，强行将天然气储存在特制容器内，专供汽车加气的备用装置或系统，称为储气装置或储气技术[1]。CNG储气瓶是加气站常用的储气装置，该装置一般具有25～30MPa的高压，其储存的压缩天然气的主要成分是甲烷，属一级可燃气体，甲类火灾危险性，爆炸极限为5%～15%，最小点火能量仅为0.28mJ，燃烧速度快，燃烧热值高，对空气的比重为0.55，扩散系数为0.196，极易燃烧，爆炸，并且扩散能力强，火势蔓延迅速，一旦发生事故，难以控制[2]。 CNG储气瓶由于高压和介质可燃爆两大事故因素，无论发生何种事故，都可能引发泄漏，火灾，化学爆炸和物理爆炸，如果事故得不到有效控制，还可相互作用，相互影响，促使事故扩大蔓延及至产生巨大的冲击波危害，因此，对其危害后果做出合理评价具有重大意义[1]。 二、泄漏事故后果模拟分析 假设某一加气子站内有3支4m3大容积储气瓶，其中一支储气瓶的瓶口处发生天然气泄漏，模拟分析如下： 1.泄漏量计算 1.1 泄漏类型判断 P-储气瓶组内介质压力，取25MPa P0 -环境压力，取0.1 MPa，则P0 / P = 0.004 k-介质的绝热指数，取1.316 ，则介质流动属音速流动。 1.2泄漏孔面积和喷射孔等价直径

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·Hc V 参与反应的可燃气体的体积，m3 H 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。损害等级为二级。 （3）造成半径为46.78 米范围内玻璃破碎，人员被玻璃击伤。损害等级为三级。 （4）半径124.41 米范围内造成10%的玻璃破碎。损害等级为四级。 所以，在 9.36米的范围内，最好无其它设备、设施和操作人员，从而避免和减少由于发生蒸汽云爆炸形成的冲击波造成的人员伤亡

(生产管理知识)生产装置重大泄漏事故原因分析及灾害后果模拟计算

生产装置重大泄漏事故原因分析及灾害后果模拟计算 1、泄漏事故原因统计分析 根据建国以来化工系统所发生的59起重大及典型泄漏事故的实际情况，从五方面对事故原因进行了分类，见表1。 表1 重大及典型泄漏事故原因分类 （1）工艺技术 工艺路线设计不合理，操作中关键参数控制要求不严格。 （2）设备、材料本身原因 设备本身缺陷，材料及安装质量未达到标准要求；生产、制造过程中不按照有关规定进行；材料选择不符合标准。 （3）人为因素 违章操作、误操作、缺少必要的安全生产和岗位技能知识；工作责任心不强。 （4）外来因素 外来物体的打击、碰撞。 （5）其他因素 不属于以上四种原因之一。 从以上统计可以看出，泄漏事故的发生主要是因为设备等产品的质量不过关，职工不按操作规程进行操作和安全生产意识不强等主要原因造成的。针对这些原因，企业应加强产品质量的检查和验收，积极开展安全生产及岗位操作技能教育，真正做到岗前培训，持证上岗。 2、典型事故案例分析

本节通过列举案例，分析类似事故，找出可能造成系统故障、物质损失和人员伤害的危险因素，防患于未然。 【案例一】1000m3气柜爆炸 发生日期：1979年7月9日 发生单元：河北省大城化肥厂 经济损失：14万元 （1）事故经过： 7月9日中午12时许，全厂断电，造气停车。当时造气工段1号炉正作吹风，2号炉作下吹，气柜存半水煤气400m3。停车前作最后一次半水煤气分析成分合格。此时发现1号煤气炉有倒气现象，为防止发生炉口爆炸，于下午2时左右，将气柜出口水封放空阀打开，将气柜内半水煤气放掉，下午4时气柜钟罩已落底。这时操作工又将1号洗气塔放空阀打开，作进一步系统卸压，各工段均处于停车状态，各工段只留下1～2名工人值班，到下午6时55分气柜突然发生爆炸。气柜周边撕裂，顶盖升至高空约40m，落至距气柜中心14m远处，将围墙砸塌10m多长。气柜爆炸的同时，造气工段2号洗气塔顶盖亦被炸坏，打出33m。没有造成人身伤亡。 （2）原因分析：①可燃性气体存在：虽然气柜已放空，气柜钟罩已落底，但钟罩球形顶部尚残存60多M3水煤气，洗气塔及煤气管道中也残存40多M3的 可燃性气体；②空气的混半水煤气，在这100M3半水煤气中含有大量的CO与H 2 入：由于气柜出口水封放空阀与洗气塔放空阀均已打开，使系统与空气连通，当系统内有压力时，半水煤气自系统排向大气，但自9日中午起就连续下大雨，气温下降很快，容器管道内残存的半水煤气温度也明显下降，致使气柜形成负压，由放空阀将空气吸入气柜，酿成爆炸条件。③火源引入：因1号洗气塔排污闸阀密封不严，较长时间的停车使水泄漏较多，水封失去作用，使造气炉与洗气塔、管道、气柜成为连通体，炉体火源引入气柜，引起爆炸。 （3）教训：①停车时必须由造气工段长负责检查设备（包括各种阀门）、工艺情况；②放空阀卸压后要及时关闭，避免空气混入；③防止停车后气柜煤气倒回、炉口爆炸，可使气柜进口水封加水和洗气塔、洗气箱水保持溢流。

事故后果分析安评教材

4 事故后果分析 对一种可能发生的事故只有知道其后果时，对其危险性分析才算是完整的。后果分析是危险源危险性分析的一个主要组成部分，其目的在于定量地描述一个可能发生的重大事故对工厂、对厂内职工、对厂外居民甚至对环境造成危害的严重程度。后果分析为企业或企业主管部门提供关于重大事故后果的信息，为企业决策者和设计者提供采取何种防护措施的信息。由于事故的发生是一个概率事件，完全杜绝生产过程中的事故是不可能的，因此对事故后果的控制就成为安全工作者必须关注的一个重要课题。 泄漏事故、火灾事故、爆炸事故、中毒事故是可能造成重大恶果的生产事故，也是我们进行后果分析的重点。 4．1 泄漏事故后果分析 火灾和因有毒气体引起的中毒事故都与物质的泄漏有着直接的联系。确定重大事故，尤其是泄漏和火灾事故时的危险区域是在确定有毒物质泄漏后的扩散范围的基础上进行的。因此，要首先从有毒、有害物质泄漏分析开始。 4．1．1 泄漏的主要设备 根据泄漏情况，可以把化工生产中容易发生泄漏的设备归纳为10类，即管道、挠性连接器、过滤器、阀门、压力容器或反应罐、泵、压缩机、储罐、加压或冷冻气体容器和火炬燃烧器或放散管。 （1）管道 包括直管、弯管、法兰管、接头几部分，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ?管道泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%； ?法兰泄漏，裂口尺寸取管径的20%； ?接头泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%； （2）挠性连接器 包括软管、波纹管、铰接臂等生产挠性变形的连接部件，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：?连接器本体破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%； ?接头泄漏，裂口尺寸取管径的20%； ?连接装置损坏而泄漏，裂口尺寸取管径的100%； （3）过滤器 由过滤器本体、管道、滤网等组成，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ?过滤器本体泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%； ?管道泄漏，与过滤器连接的管道发生的泄漏，裂口尺寸取管径20%； （4）阀 包括化工生产中应用的各种阀门，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ?阀壳体泄漏裂口尺寸取与阀连接管道管径的20-100%； ?阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%； ?阀杆损坏而泄漏，裂口尺寸取管径的20%； （5）压力容器 包括化工生产中常用的分离、气体洗涤器、反应釜、热交换器、各种罐和容器等，其常见泄漏情况和裂口尺寸为：

爆炸后果分析(DOC)

重大事故后果分析方法：爆炸 爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常借助于气体的膨胀来实现。 从物质运动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表现。物质运动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间内释放出大量的能。 一般说来，爆炸现象具有以下特征： (1)爆炸过程进行得很快； (2)爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波； (3)发出或大或小的响声； (4)周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。 一般将爆炸过程分为两个阶段：第一阶段是物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能；第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。

按爆炸性质可分为物理爆炸和化学爆炸。物理爆炸就是物质状态参数(温度、压力、体积)迅速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。物理爆炸的特点是：在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化，发生变化的仅是介质的状态参数。例如锅炉、压力容器和各种气体或液化气体钢瓶的超压爆炸。化学爆炸就是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。例如可燃气体、蒸气或粉尘与空气混合形成爆炸性混合物的爆炸。化学爆炸的特点是：爆炸发生过程中介质的化学性质发生了变化，形成爆炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量。化学爆炸有3个要素：反应的放热性、反应的快速性和生成气体产物。 从工厂爆炸事故来看，有以下几种化学爆炸类型： (1)蒸气云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧，是在无限空间中的气体爆炸； (2)受限空间内可燃混合气体的爆炸； (3)化学反应失控或工艺异常造成压力容器爆炸； (4)不稳定的固体或液体爆炸。 总之，发生化学爆炸时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较大，而物理爆炸仅释放出机械能，其影

蒸气云爆炸伤害模型

液化石油气蒸气云爆炸伤害模型 采用TNT当量法估计蒸气云爆炸的严重度。如果某次事故造成的破坏状况与xkgTNT爆炸造成的破坏状况相当，则称此次爆炸的威力为xkgTNT当量。 1）TNT当量 用TNT当量来预测蒸气云爆炸严重程度的原理是：假定一定百分比的蒸气参与了爆炸，对形成冲击波有实际的贡献，并以TNT当量来表示蒸气云爆炸的威力。计算公式见式中的各参数单位及意义见表。 TNTffTNT QQWWα8.1= 式 表3-2 参数对照表 W TNT蒸气云的TNT当量 kg α蒸气云的TNT当量系数 -- W f蒸气云中燃料的总质量 kg

Q f燃料的燃烧热 MJ/kg Q TNT TNT的爆热 MJ/kg R 死亡半径 m 备注α=4℅，1.8为地面爆炸系数 液化石油气的燃烧热Q f=45.217-46.055MJ/kg 煤气的燃烧热Q f=8.38-8.79MJ/kg TNT的爆热Q TNT=4.12~4.69 MJ/kg （1）该企业液化石油气为116t，故TNT当量计算如下：kgQQWW TNTffTNT64.8432552.4116000636.4504.08.1α8.1=×××== 因此，该危险源的爆炸事故的严重度相当于84325.64kgTNT爆炸造成的破坏状况。 死亡半径R1： 通过TNT当量计算可知，液化石油气储罐发生蒸气云爆炸所造成的死亡半径如下： ()()mWR TNT17.701000/64.843256.131000/6.1337.037.01=×=×= 重伤半径R2： 019.0-269.0119.0137.0Δ1-2-3-ZZZp S++= 231020064.0)(RpERZ==，TNTTNT QWE×=，0p=101000pa =169.7m 2R 轻伤半径R3： 019.0-269.0119.0137.0Δ1-2-3-ZZZp S++= 331030064.0)(RpERZ==，TNTTNT QWE×=，0p=101000pa =225.6m 3R 财产损失半径R4 []61231)/3175(1/6.4TNTTNT WWR+×= =4.6×43.85/1.00024 =201.71m

氯气泄漏重大事故后果模拟分汇总

国内外统计资料显示，因防爆装置不作用而造成焊缝爆裂或大裂纹泄漏的重大事故概率仅约为6.9×10－7～6.9×10－8/年左右，一般发生的泄漏事故多为进出料管道连接处的泄漏。据我国不完全统计，设备容器一般破裂泄漏的事故概率在1×10－5/年。此外，据储罐事故分析报道，储存系统发生火灾爆炸等重大事故概率小于1×10－6，随着近年来防灾技术水平的提高，呈下降趋势。 第七章氯气泄漏重大事故后果模拟分析 7.1危险区域的确定 概述: 泄漏类型分为连续泄漏（小量泄漏）和瞬间泄漏（大量泄漏），前者是指容器或管道破裂、阀门损坏、单个包装的单处泄漏，特点是连续释放但流速不变，使连续少量泄漏形成有毒气体呈扇形向下风扩散；后者是指化学容器爆炸解体瞬间、大包装容器的泄漏、许多小包装的多处泄漏，使大量泄漏物形成一定高度的毒气云团呈扇形向下风扩散。 氯泄漏后虽不燃烧，但是会造成大面积的毒害区域，会在较大范围內对环境造成破坏，致人中毒，甚至死亡。根据不同的事故类型、氯气泄漏扩散模型，危害区域会有所不同。氯设备泄漏、爆炸事故概率低，一旦发生可造成严重的后果。 以下液氯钢瓶中的液氯泄漏作为事故模型进行危险区域分析。 毒害区域的计算方法: (1)设液氯重量为W(kg)，破裂前液氯温度为t(℃)，液氯比热为C(kj/kg .℃)，当钢瓶破裂时瓶内压力降至大气压，处于过热状态的液氯迅速降至标准沸点t0(℃)，此时全部液氯放出的热量为:

Q=WC(t-t0) 设这些热量全部用于液氯蒸发，如汽化热为q(kj/kg)，则其蒸发量W为: W=Q/q=WC(t-t0)/q 氯的相对分子质量为M r，则在沸点下蒸发的液氯体积V g(m3)为: V g =22.4W/M r273+t0/273 V g =22.4WC(t-t0)/ M r q273+t0 /273 氯的有关理化数据和有毒气体的危险浓度如下: 相对分子质量:71 沸点: -34℃ 液体平均此热:0.98kj/kg.℃ 汽化热: 2.89×102kj/kg 吸入5－10mim致死浓度:0.09% 吸入0.5－1h致死浓度: 0.0035-0.005% 吸入0.5－1h致重病浓度:0.0014-0.0021% 已知氯的危险浓度，则可求出其危险浓度下的有毒空气体积: 氯在空气中的浓度达到0.09%时，人吸入5～10min即致死。则V g(m3)的液氯可以产生令人致死的有毒空气体积为: V1 = V g×100/0.09 = 1111V g(m3) 氯在空气中的浓度达到0.00425(0.0035～0.005)%时，人吸入0.5～1h，则V g(m3)的液氯可以产生令人致死的有毒空气体积为: V2=V g×100/0.00425=23529V g(m3) 氯在空气中的浓度达到0.00175(0.0014～0.0021)%时，人吸入0.5～1 h，则

事故后果模拟分析

2.2 事故后果模拟分析法火灾、爆炸、中毒是常见的重大事故，经常造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失，影响社会安定。这里重点介绍有关火灾、爆炸和中毒事故（热辐射、爆炸波、中毒）后果分析，在分析过程中运用了数学模型。通常一个复杂的问题或现象用数学模型来描述，往往是在一个系列的假设的前提下按理想的情况建立的，有递增模型经过小型试验的验证，有的则可能与实际情况有较大出入，但对辨识危险性来说是可参考的。2.2.1 泄漏由于设备损坏或操作失误引起泄漏，大量易燃、易爆、有毒有害物质的释放，将会导致火灾、爆炸、中毒等重大事故发生，因此，后果分析由泄漏分析开始。 2.2.1.1 泄漏情况分析 2.1.1.1.1 泄漏的主要设备根据各种设备泄漏情况分析，可将工厂（特别是化工厂） 中易发生泄漏的设备 归纳为以下10 类：管道、挠性连接器、过滤器、阀门、压力容器或反应器、泵、压缩机、储罐、加压或冷冻气体容器，火炬燃烧装置或放散管等。 ⑴管道。它包括管道、法兰和接头，其典型情况和裂口尺寸分别取管径 的20%- 100% 20 痢20%- 100% ⑵挠性连接器。它包括软管、波纹管和铰接器，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①连接器本体破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20%- 100% ②接头处的泄漏，裂口尺寸取管径的20% ③连接装置损坏泄漏，裂口尺寸取管径的100% ⑶过滤器。它由过滤器本体、管道、滤网等组成，其典型泄漏情况和裂口尺寸分别取管径的20%- 100%和20%。 ⑷阀。其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①阀壳体泄漏，裂口尺寸取管径的20%- 100% ②阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%

③阀杆损坏泄漏，裂口尺寸取管径的20% ⑸压力容器或反应器。包括化工生产中常用的分离器、气体洗涤器、反应釜、热交换器、各种罐和容器等。其常见的此类泄漏情况和裂口尺寸为： ①容器破裂而泄漏，裂口尺寸取容器本身尺寸； ②容器本体泄漏，裂口尺寸取与其连接的粗管道管径的100% ③孔盖泄漏，裂口尺寸取管径的20% ④喷嘴断裂而泄漏，裂口尺寸取管径的100% ⑤仪表管路破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20%- 100% ⑥容器内部爆炸，全部破裂。 ⑹泵。其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①泵体损坏泄漏，裂口尺寸取与其连接管径的20%-100% ②密封压盖处泄漏，裂口尺寸取管径的20% ⑺压缩机。包括离心式、轴流式和往复式压缩机，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①压缩机机壳损坏而泄漏，裂口尺寸取与其连接管道管径的20%-100% ②压缩机密封套泄漏，裂口尺寸取管径的20% ⑻储罐。露天储存危险物质的容器或压力容器，也包括与其连接的管道和辅助设备，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①罐体损坏而泄漏，裂口尺寸为本体尺寸； ②接头泄漏，裂口尺寸为与其连接管道管径的20%-100% ③辅助设备泄漏，酌情确定裂口尺寸。 ⑼加压或冷冻气体容器。包括露天或埋地放置的储存器、压力容器或运输槽车等，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：

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 =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，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； P Z——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。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，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?——冲击波超压，Pa； P Z——中间因子，等于； E——蒸气云爆炸能量值，J； P0——大气压，Pa，取101325 得R3= 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。 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。

氯气泄漏重大事故后果模拟分析经典

氯气泄漏重大事故后果模拟分析(经典)

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国内外统计资料显示，因防爆装置不作用而造成焊缝爆裂或大裂纹泄漏的重大事故概率仅约为6．9×10－7～６．９×10－８/年左右,一般发生的泄漏事故多为进出料管道连接处的泄漏。据我国不完全统计，设备容器一般破裂泄漏的事故概率在1×1０-5/年。此外,据储罐事故分析报道,储存系统发生火灾爆炸等重大事故概率小于１×10－6，随着近年来防灾技术水平的提高,呈下降趋势。 第七章氯气泄漏重大事故后果模拟分析 7.1危险区域的确定 概述: 泄漏类型分为连续泄漏（小量泄漏)和瞬间泄漏(大量泄漏），前者是指容器或管道破裂、阀门损坏、单个包装的单处泄漏,特点是连续释放但流速不变,使连续少量泄漏形成有毒气体呈扇形向下风扩散;后者是指化学容器爆炸解体瞬间、大包装容器的泄漏、许多小包装的多处泄漏,使大量泄漏物形成一定高度的毒气云团呈扇形向下风扩散。 氯泄漏后虽不燃烧，但是会造成大面积的毒害区域,会在较大范围內对环境造成破坏，致人中毒,甚至死亡。根据不同的事故类型、氯气泄漏扩散模型，危害区域会有所不同。氯设备泄漏、爆炸事故概率低,一旦发生可造成严重的后果。 以下液氯钢瓶中的液氯泄漏作为事故模型进行危险区域分析。 毒害区域的计算方法: (1)设液氯重量为W(ｋｇ),破裂前液氯温度为t(℃），液氯比热为Ｃ(kj/kg .℃），当钢瓶破裂时瓶内压力降至大气压,处于过热状态的液氯迅速降至标准沸点ｔ0（℃)，此时全部液氯放出的热量为：

事故后果模拟分析举例

压力容器物理爆炸 本节按照安全评价事故最大化原则，对该项目可能发生的重大事故进行模拟计算对可能发生的事故作出如下模拟评价。 介质为压缩空气的实验压力容器基本数据： 体积：V=250L=0.25m 3，绝对压力：P=8.1 Mpa 1. 计算发生爆炸时释放的爆破能量：E g =C g ·V ； 32857 .010]1013.01[5.2?? ?? ? ??-=p pV C g 式中：E g —气体的爆破能，kJ ； C g ——压缩气体爆破能量系数，kJ/m 3； V ——容器的容积，m 3； p-容器内气体的绝对压力，MPa ； 根据公式：代入数据得：C g =14458.73 kJ/m 3， E g =3614.68 kJ 2.将爆破能量E g 换成TNT 当量q ，代入数据： q=E g /q TNT =E g /4500则：q=0.80 3.爆炸的模拟比a ，即： a=（q/q 0）1/3=（q/1000）1/3=0.1q 1/3则： a=0.0928 4.在1000kgTNT 爆炸试验中相当的距离R 0，则 R 0 = R/a 或R = R 0·a 式中，R —目标与爆炸中心的距离，m ；

R0—目标与基准爆炸中心的相当距离，m。 △p(R)=△p0(R／α) 或△p(R0·a)=△p0(R0) 附表1 1000kgTNT爆炸时的冲击波超压 5.根据附表1给出的相关数据，在距离爆炸中心不同半径处的超压，见附表2。 附表2距离爆炸中心不同半径处的超压 6.离爆炸中心不同半径处冲击波超压对建筑物的破坏作用 附表3 冲击波超压对建筑物的破坏作用

由附表2和见附表3可知，离爆炸中心不同半径处冲击波超压对建筑物的破坏作用见附表4。 附表3-4 不同半径处冲击波超压对建筑物的破坏作用 7. 不同半径处冲击波超压对人体的伤害作用 附表5 冲击波超压对人体的伤害作用

蒸气云爆炸模型

5.4.1 蒸气云爆炸模型分析 蒸气云爆炸能产生多种破坏效应，如冲击波超压、热辐射、碎片作用等，但最危险、破坏力最强的是冲击波的破坏效应。常见的冲击波伤害－破坏准则有：超压准则、冲量准则、压力－冲量准则等。本次评价采用超压准则。 蒸气云爆炸的超压使用TNT 当量法进行计算。蒸气云爆炸的TNT 当量可用下式估算： TNT f f TNT Q Q W W α8.1= 式中：1.8：地面爆炸系数； α:蒸气云的TNT 当量系数，0.04； W f :液化石油气形成的蒸汽云中参与爆炸的燃料的质量， kg ； Q f ：燃料的燃烧热，kJ/kg ； Q TNT ：TNT 的爆热，4520kJ/kg ； W TNT ：蒸气云的TNT 当量，kg ； 根据项目单位提供的资料，液化石油气成份为50％的丙烷、50%的丁烷。查物质系数和特性表可知，丙烷燃烧热Hc/(103Btu.lb -1)为19.9，丁烷燃烧热Hc/(103Btu.lb -1)为19.4，则： 液化石油气的燃烧热Q f =19.9×103×0.5+19.4×103×0.5＝19.7×103（Btu/lb ）＝19.7×103×1.055÷0.454=45779（kJ/kg ） 液化石油气密度取0.51t/m 3，充装系数取0.9，设泄露的液化石油

气形成的蒸汽云中参与爆炸的总体积百分数为30%，假设这个Ⅱ级供应站6m 3的液化石油气全部泄露（实际是不可能全部泄露的）。则： 6m 3的液化石油气全部发生泄漏时，液化石油气形成的蒸汽云中参与爆炸的燃料的质量W f =6×0.51×103×0.9×30%=826（kg ） W TNT =1.8×0.04×826×45779/4520=602.3（kg ） ①死亡区 该区内的人员如缺少防护，则被认为将无例外地蒙受严重伤害或死亡，其内径为零，外径记为R 0，表示外圆周处人员因冲击波作用导致肺出血而死亡的概率为50％，它与爆炸量间的关系由下式确定： 37.00)1000/(6.13TNT W R 式中：W TNT 为爆源的TNT 当量，kg 。 代入W TNT =602.3（kg ，TNT ） 得死亡半径R 0=11.3m 可以认为该圆周内没有死亡的人数正好等于圆周外死亡的人数，即死亡区内的人员将全部死亡，而死亡区外的人员将无一死亡。这一假设在破坏效应随距离急剧衰减的情况下是近似成立的。 ②重伤区 该区内的人员如缺少防护，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R 0，外径记为R 1，代表该处人员因冲击波作用耳膜破裂的概率为50％，它要求冲击波峰值超压为44000Pa 。冲击波超压△Ps 可按下式计算： △Ps=0.137Z-3+0.119Z-2-0.019

蒸汽云爆炸后果分析

1、蒸气云爆炸后果 单罐液化天然气泄漏后引发蒸气云爆炸，其后果可以采用TNT 当量法和超压准则来预测，方法如下： （1）蒸气云爆炸的TNT当量 W TNT = a WQ/Q TNT 式中：W TNT—天然气蒸气云的TNT当量，kg； a—天然气蒸气云的TNT当量系数（统计平均值为0.03）； W—天然气蒸气云中可燃气体质量，kg； Q—天然气的高热值，kJ/kg，取56061.88 kJ/kg； Q TNT—TNT的爆炸热，取4500kJ/kg。 如果储罐内的液化天然气全部泄漏，则： W= k ρV k—单罐充装系数，取85%； ρ—泄漏前储罐内液化天然气的密度，kJ/m3， 取432.97kg/m3； V—储罐体积，为150m3。 得W=0.85×432.97×150=55203.7kg； W TNT = a WQ/Q TNT=0.03×55203.7×56061.88/4500 =20632.15 （kg，TNT） （2）蒸气云爆炸的伤害分区 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，外径记为R1，表示外圆周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： R1 = 13.6（W TNT/1000）0.37= 13.6（20632.15/1000）0.37 =41.68≈42m 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。其内径即为死亡半径R1，外径记为R2，代表该处人员因冲击波作用耳膜破裂的概率为0.5，它要求的冲击波峰值超压为44000Pa。冲击波超压ΔP按下式计算： ΔP= 0.137 Z-3 + 0.119 Z-2 + 0.269 Z-1 - 0.019 ΔP= 44000/P0 = 44000/101325 = 0.434 式中：Z= R2/（E/P0）1/3 ΔP—冲击波超压，Pa; Z—中间因子； E—蒸气云爆炸能量值，J； E=aWQ=0.03×55203.7×56061.88=92844696.15kJ =92844696150J P0—大气压，取101325Pa； 得R2=105.83m≈106m 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，外径为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ΔP按下式计算：