甲醇储罐爆炸事故后果分析
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物料 | 火灾等级 | 闪点(℃) | 熔点(℃) | 沸点(℃) | 燃烧热 (kJ/mol) | 爆炸极限(%) | 容量(m3) |
甲醇 | 甲 | 11 | -97.8 | 64.8 | 727.0 | 5.5~44 | 200 |
2)爆炸的能量
甲醇的容积为<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />
甲醇的燃烧热为727.0kJ/mol;
能量释放Q=88m3×727.0kJ/mol÷(22.4×10-3m3/mol)=2.86×106kJ;
冲击波的能量约占爆炸时介质释放能量的75%。
则冲击波的能量E=2.86×106kJ×75%=2.14×106kJ。
3)爆炸冲击波的伤害、破坏作用
冲击波是由压缩波迭加形成的,是波面以突进形式在介质中传播的压缩波。开始时产生的最大正压力即是冲击波波阵面上的超压△ρ。多数情况下,冲击波的伤害、破坏作用是由超压引起的。
冲击波伤害、破坏的超压准则认为,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见附表4-20和附表4-21。
附表4-20 冲击波超压对人体的伤害作用
超压△ρ(MPa) | 伤害作用 |
0.02~0.03 | 轻微伤害 |
0.03~0.05 | 听觉器官损伤或骨折 |
0.05~0.10 | 内脏严重损伤或死亡 |
>0.10 | 人员死亡 |
附表4-21 冲击波超压对建筑物的破坏作用
超压△ρ(MPa) | 破坏作用 | 超压△ρ(MPa) | 破坏作用 |
0.005~0.006 | 门窗玻璃部分破坏 | 0.06~0.07 | 木建筑厂房柱折断,房架松动 |
0.006~0.015 | 受压面的门窗玻璃大部分破坏 | 0.07~0.10 | 砖墙倒塌 |
0.015~0.02 | 窗框损坏 | 0.10~0.20 | 防震钢筋混凝土破坏,小房屋倒塌 |
0.02~0.03 | 墙裂缝 | 0.20~0.30 | 大型钢架结构破坏 |
0.04~0.05 | 屋瓦掉下 |
1000kgTNT爆炸时的冲击波超压。
附表4-22中列出了超压△ρ时的1000kgTNT爆炸试验中的相当距离R。
附表4-22 1000kgTNT爆炸时的冲击波超压分别情况
距离R0(m) | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 12 |
超压△ρ(MPa) | 2.94 | 2.06 | 1.67 | 1.27 | 0.95 | 0.76 | 0.50 |
距离R0(m) | 14 | 16 | 18 | 20 | 25 | 30 | 35 |
超压△ρ(MPa) | 0.33 | 0.235 | 0.17 | 0.126 | 0.079 | 0.057 | 0.043 |
距离R0(m) | 40 | 45 | 50 | 60 | 65 | 70 | 75 |
超压△ρ(MPa) | 0.033 | 0.027 | 0.0235 | 0.0205 | 0.018 | 0.016 | 0.013 |
4)后果模拟
①爆破能量E换算成TNT当量。因为1kgTNT爆炸所放出的爆破能量为4230~4836kJ/kg,一般取平均爆破能量为4500kJ/kg,故200m3甲醇罐爆炸时,其TNT当量为:
q=E/QTNT=E/4500=2.14×106/4500=
②爆炸的模拟比α:
α=(q/q0)1/3=(q/1000)1/3=0.4761/3=0.781
③根据附表4-20、附表4-21中列出的对人员和建筑物的伤害、破坏作用的超压△ρ,从附表4-22中找出对应的超压△ρ(中间值用插入法)时的1000 kgTNT爆炸式样中的相当距离R0,列于附表4-23、附表4-24中。
④根据R0=R/α,算出实际危害距离(距爆炸中心距离):
R=R0×α=R0×0.781
式中:R0——相当距离,m;R——实际距离,m。
⑤计算结果如附表4-23、附表4-24所示。
附表4-23甲醇储罐爆炸冲击波超压对人体的伤害作用
超压△ρ(MPa) | 伤害作用 | 相当距离R0(m) | 实际距离R(m) |
0.02~0.03 | 轻微伤害 | 56~43 | 43.7~33.6 |
0.03~0.05 | 听觉器官损伤或骨折 | 43~33 | 33.6~25.8 |
0.05~0.10 | 内脏严重损伤或死亡 | 33~23 | 25.8~18.0 |
>0.10 | 人员死亡 | <23 | <18.0 |
附表4-24甲醇储罐爆炸冲击波超压对建筑物的破坏作用
超压△ρ(MPa) | 破坏作用 | 相当距离R0(m) | 实际距离R(m) |
0.005~0.006 | 门窗玻璃部分破坏 | >75 | >58.6 |
0.006~0.015 | 受压面的门窗玻璃大部分破坏 | >75 | >58.6 |
0.015~0.02 | 窗框损坏 | 66~56 | 51.5~43.7 |
0.02~0.03 | 墙裂缝 | 56~43 | 43.7~33.6 |
0.04~0.05 | 屋瓦掉下 | 36~33 | 28.1~25.8 |
0.06~0.07 | 木建筑厂房柱折断,房架松动 | 29~27 | 22.6~21.1 |
0.07~0.10 | 砖墙倒塌 | 27~23 | 21.1~18.0 |
0.10~0.20 | 防震钢筋混凝土破坏,小房屋倒塌 | 23~17 | 18.0~13.3 |
0.20~0.30 | 大型钢架结构破坏 | <17 | <13.3 |
⑥模拟结果分析
A、由以上计算结果可知,距甲醇储罐中心43.7~
B、距甲醇储罐中心21.1~
C、距甲醇储罐中心
甲醇储罐爆炸造成人员伤亡范围见附图4-2甲醇储罐爆炸造成人员伤亡范围模拟图。
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