甲醇儲(chǔ)罐爆炸事故后果分析1）甲醇儲(chǔ)罐及甲醇物料性質(zhì)

物料

火災(zāi)等級(jí)

閃點(diǎn)（℃）

熔點(diǎn)（℃）

沸點(diǎn)（℃）

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200m3，假設(shè)罐內(nèi)充滿最高爆炸上限44.0％的混合氣體，則其中甲醇含量為200m3×0.44=88m3（氣態(tài)）；按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1mol=22.4×10-3m3計(jì)。

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；

沖擊波的能量約占爆炸時(shí)介質(zhì)釋放能量的75％。

則沖擊波的能量E＝2.86×106kJ×75％＝2.14×106kJ。

3）爆炸沖擊波的傷害、破壞作用

沖擊波是由壓縮波迭加形成的，是波面以突進(jìn)形式在介質(zhì)中傳播的壓縮波。開(kāi)始時(shí)產(chǎn)生的最大正壓力即是沖擊波波陣面上的超壓△ρ。多數(shù)情況下，沖擊波的傷害、破壞作用是由超壓引起的。

沖擊波傷害、破壞的超壓準(zhǔn)則認(rèn)為，只要沖擊波超壓達(dá)到一定值時(shí)，便會(huì)對(duì)目標(biāo)造成一定的傷害或破壞。超壓波對(duì)人體的傷害和對(duì)建筑物的破壞作用見(jiàn)附表4－20和附表4－21。

附表4－20 沖擊波超壓對(duì)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(tīng)覺(jué)器官損傷或骨折

0.05～0.10

內(nèi)臟嚴(yán)重?fù)p傷或死亡

＞0.10

人員死亡

附表4－21 沖擊波超壓對(duì)建筑物的破壞作用

超壓△ρ（MPa）

破壞作用

超壓△ρ（MPa）

破壞作用

0.005～0.006

門(mén)窗玻璃部分破壞

0.06～0.07

木建筑廠房柱折斷,房架松動(dòng)

0.006～0.015

受壓面的門(mén)窗玻璃大部分破壞

0.07～0.10

磚墻倒塌

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

墻裂縫

0.20～0.30

大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞

0.04～0.05

屋瓦掉下

1000kgTNT爆炸時(shí)的沖擊波超壓。

附表4－22中列出了超壓△ρ時(shí)的1000kgTNT爆炸試驗(yàn)中的相當(dāng)距離R。

附表4－22 1000kgTNT爆炸時(shí)的沖擊波超壓分別情況

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）后果模擬

①爆破能量E換算成TNT當(dāng)量。因?yàn)?kgTNT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(shí)，其TNT當(dāng)量為：

q＝E/QTNT＝E/4500＝2.14×106/4500＝476kg；

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(jù)附表4－20、附表4－21中列出的對(duì)人員和建筑物的傷害、破壞作用的超壓△ρ，從附表4－22中找出對(duì)應(yīng)的超壓△ρ（中間值用插入法）時(shí)的1000 kgTNT爆炸式樣中的相當(dāng)距離R0，列于附表4－23、附表4－24中。

④根據(jù)R0＝R/α，算出實(shí)際危害距離（距爆炸中心距離）：

R＝R0×α＝R0×0.781

式中：R0——相當(dāng)距離，m；R——實(shí)際距離，m。

⑤計(jì)算結(jié)果如附表4－23、附表4－24所示。

附表4－23甲醇儲(chǔ)罐爆炸沖擊波超壓對(duì)人體的傷害作用

超壓△ρ（MPa）

傷害作用

相當(dāng)距離R0（m）

實(shí)際距離R（m）

0.02～0.03

輕微傷害

56～43

43.7～33.6

0.03～0.05

聽(tīng)覺(jué)器官損傷或骨折

43～33

33.6～25.8

0.05～0.10

內(nèi)臟嚴(yán)重?fù)p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(chǔ)罐爆炸沖擊波超壓對(duì)建筑物的破壞作用

超壓△ρ（MPa）

破壞作用

相當(dāng)距離R0（m）

實(shí)際距離R（m）

0.005～0.006

門(mén)窗玻璃部分破壞

＞75

＞58.6

0.006～0.015

受壓面的門(mén)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

墻裂縫

56～43

43.7～33.6

0.04～0.05

屋瓦掉下

36～33

28.1～25.8

0.06～0.07

木建筑廠房柱折斷,房架松動(dòng)

29～27

22.6～21.1

0.07～0.10

磚墻倒塌

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(jié)構(gòu)破壞

＜17

＜13.3

⑥模擬結(jié)果分析

A、由以上計(jì)算結(jié)果可知，距甲醇儲(chǔ)罐中心43.7～33.6m，會(huì)對(duì)人員造成輕微傷害；距甲醇儲(chǔ)罐中心33.6～25.8m，會(huì)對(duì)人員造成聽(tīng)覺(jué)器官損傷或骨折；距甲醇儲(chǔ)罐中心25.8～18.0m，會(huì)對(duì)人員造成內(nèi)臟嚴(yán)重?fù)p傷或死亡；距甲醛儲(chǔ)罐中心小于18.0m，會(huì)對(duì)人員造成死亡。

B、距甲醇儲(chǔ)罐中心21.1～18.0m會(huì)造成磚墻倒塌；距甲醇儲(chǔ)罐中心＞58.6m，會(huì)造成門(mén)窗玻璃部分破壞；

C、距甲醇儲(chǔ)罐中心13.3m以內(nèi)，會(huì)造成大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞。

甲醇儲(chǔ)罐爆炸造成人員傷亡范圍見(jiàn)附圖4-2甲醇儲(chǔ)罐爆炸造成人員傷亡范圍模擬圖。

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