甲醇儲罐爆炸事故後果分析
甲醇儲罐爆炸事故後果分析<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />
物料 | 火災等級 | 閃點(℃) | 熔點(℃) | 沸點(℃) | 燃燒熱 (kJ/mol) | 爆炸極限(%) | 容量(m3) |
甲醇 | 甲 | 11 | -97.8 | 64.8 | 727.0 | 5.5~44 | 200 |
2)爆炸的能量
甲醇的容積為<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />
甲醇的燃燒熱為727.0kJ/mol;
能量釋放Q=88m3×727.0kJ/mol÷(22.4×10-3m3/mol)=2.86×106kJ;
衝擊波的能量約佔爆炸時介質釋放能量的75%。
則衝擊波的能量E=2.86×106kJ×75%=2.14×106kJ。
3)爆炸衝擊波的傷害、破壞作用
衝擊波是由壓縮波迭加形成的,是波面以突進形式在介質中傳播的壓縮波。開始時產生的最大正壓力即是衝擊波波陣面上的超壓△ρ。多數情況下,衝擊波的傷害、破壞作用是由超壓引起的。
衝擊波傷害、破壞的超壓準則認為,只要衝擊波超壓達到一定值時,便會對目標造成一定的傷害或破壞。超壓波對人體的傷害和對建築物的破壞作用見附表4-20和附表4-21。
附表4-20 衝擊波超壓對人體的傷害作用
超壓△ρ(MPa) | 傷害作用 |
0.02~0.03 | 輕微傷害 |
0.03~0.05 | 聽覺器官損傷或骨折 |
0.05~0.10 | 內臟嚴重損傷或死亡 |
>0.10 | 人員死亡 |
附表4-21 衝擊波超壓對建築物的破壞作用
超壓△ρ(MPa) | 破壞作用 | 超壓△ρ(MPa) | 破壞作用 |
0.005~0.006 | 門窗玻璃部分破壞 | 0.06~0.07 | 木建築廠房柱折斷,房架鬆動 |
0.006~0.015 | 受壓面的門窗玻璃大部分破壞 | 0.07~0.10 | 磚牆倒塌 |
0.015~0.02 | 窗框損壞 | 0.10~0.20 | 防震鋼筋混凝土破壞,小房屋倒塌 |
0.02~0.03 | 牆裂縫 | 0.20~0.30 | 大型鋼架結構破壞 |
0.04~0.05 | 屋瓦掉下 |
1000kgTNT爆炸時的衝擊波超壓。
附表4-22中列出了超壓△ρ時的1000kgTNT爆炸試驗中的相當距離R。
附表4-22 1000kgTNT爆炸時的衝擊波超壓分別情況
距離R0(m) | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 12 |
超壓△ρ(MPa) | 2.94 | 2.06 | 1.67 | 1.27 | 0.95 | 0.76 | 0.50 |
距離R0(m) | 14 | 16 | 18 | 20 | 25 | 30 | 35 |
超壓△ρ(MPa) | 0.33 | 0.235 | 0.17 | 0.126 | 0.079 | 0.057 | 0.043 |
距離R0(m) | 40 | 45 | 50 | 60 | 65 | 70 | 75 |
超壓△ρ(MPa) | 0.033 | 0.027 | 0.0235 | 0.0205 | 0.018 | 0.016 | 0.013 |
4)後果模擬
①爆破能量E換算成TNT當量。因為1kgTNT爆炸所放出的爆破能量為4230~4836kJ/kg,一般取平均爆破能量為4500kJ/kg,故200m3甲醇罐爆炸時,其TNT當量為:
q=E/QTNT=E/4500=2.14×106/4500=
②爆炸的模擬比α:
α=(q/q0)1/3=(q/1000)1/3=0.4761/3=0.781
③根據附表4-20、附表4-21中列出的對人員和建築物的傷害、破壞作用的超壓△ρ,從附表4-22中找出對應的超壓△ρ(中間值用插入法)時的1000 kgTNT爆炸式樣中的相當距離R0,列於附表4-23、附表4-24中。
④根據R0=R/α,算出實際危害距離(距爆炸中心距離):
R=R0×α=R0×0.781
式中:R0——相當距離,m;R——實際距離,m。
⑤計算結果如附表4-23、附表4-24所示。
附表4-23甲醇儲罐爆炸衝擊波超壓對人體的傷害作用
超壓△ρ(MPa) | 傷害作用 | 相當距離R0(m) | 實際距離R(m) |
0.02~0.03 | 輕微傷害 | 56~43 | 43.7~33.6 |
0.03~0.05 | 聽覺器官損傷或骨折 | 43~33 | 33.6~25.8 |
0.05~0.10 | 內臟嚴重損傷或死亡 | 33~23 | 25.8~18.0 |
>0.10 | 人員死亡 | <23 | <18.0 |
附表4-24甲醇儲罐爆炸衝擊波超壓對建築物的破壞作用
超壓△ρ(MPa) | 破壞作用 | 相當距離R0(m) | 實際距離R(m) |
0.005~0.006 | 門窗玻璃部分破壞 | >75 | >58.6 |
0.006~0.015 | 受壓面的門窗玻璃大部分破壞 | >75 | >58.6 |
0.015~0.02 | 窗框損壞 | 66~56 | 51.5~43.7 |
0.02~0.03 | 牆裂縫 | 56~43 | 43.7~33.6 |
0.04~0.05 | 屋瓦掉下 | 36~33 | 28.1~25.8 |
0.06~0.07 | 木建築廠房柱折斷,房架鬆動 | 29~27 | 22.6~21.1 |
0.07~0.10 | 磚牆倒塌 | 27~23 | 21.1~18.0 |
0.10~0.20 | 防震鋼筋混凝土破壞,小房屋倒塌 | 23~17 | 18.0~13.3 |
0.20~0.30 | 大型鋼架結構破壞 | <17 | <13.3 |
⑥模擬結果分析
A、由以上計算結果可知,距甲醇儲罐中心43.7~
B、距甲醇儲罐中心21.1~
C、距甲醇儲罐中心
甲醇儲罐爆炸造成人員傷亡範圍見附圖4-2甲醇儲罐爆炸造成人員傷亡範圍模擬圖。
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