蒸汽云爆炸、池火灾计算方法

1、.附件 4 定量分析危险、有害程度的过程附件 4.1 固有危险程度定量分析1、具有爆炸性的化学品的质量及相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量附表 4.7.1相关数据生产场燃烧热最易爆名称分子量所物料(kJ/mol)爆炸极限质量炸浓度二 硫76.1415t1030.81.3-44%（ V/V ） 7.5化 碳氨17.071.8316.2516-25%（ V/V） 17硫 磺32.0615t29735-1400g/m 3701、爆炸空间物质量计算Wf=VLm3式中： V-爆炸空间的体积大小m,Lm-最易爆炸浓度- 可燃气体的密度1）二硫化碳IS90 车间的晾晒厂房 24*15*8=2880m3 二硫化碳

2、的密度为 3.17kg/m 3备注假定生产场所发生严重泄漏使生产厂房内部空间的浓度达到爆炸极限下限而发生爆炸假定硫磺粉碎及干燥厂房内部空间的浓度达到粉尘爆炸极限浓度而发生爆炸最易发生爆炸的总量Wf=VLm=2880*7.5%*3.17=685kg上限发生爆炸的总量Wf=VLm=2880*44%*3.17=4020kg2）氨'.制冷车间厂房 20*15*8=2400m3氨的密度为 0.71kg/m 3最易发生爆炸的总量Wf=VLm=2400*17%*0.71=290kg上限发生爆炸的总量Wf=VLm=2400*25%*0.71=426kg3）硫磺粉尘IS60 车间的粉碎厂房24*15*8

3、=2880m3硫磺的最易爆炸浓度为70g/m3=0.07kg/m 3Wf=VLm=2880*0.07=202kg硫磺的发生爆炸的上限浓度为1400g/m3=1.4kg/m 3Wf=VLm=2880*1.4=4032kg2、TNT当量计算蒸汽云爆炸的 TNT当量计算公式： WTNT=AWfQf/QTNT 式中 A 蒸汽云的 TNT当量系数，取 4；WTNT蒸汽云的 TNT当量， Kg；Wf蒸汽云中燃料总质量，Kg；Qf燃料的燃烧热， MJ/Kg；QTNTTNT的爆热， QTNT=4520 kJ/kg ；1）二硫化碳蒸汽云爆炸的TNT当量计算：WTNT1=AWfQf /QTNT0.04 ×

4、;685×1000/76.14 ×1030.8/452082.1kgWTNT2=AWfQf /QTNT 0.04 ×4020×1000/76.14 ×1030.8/4520482kg'.2）硫磺粉尘蒸汽云爆炸的TNT当量计算：WTNT1=AWfQf /QTNT0.04 ×202×1000/32.06 ×297/4520 16.6KgWTNT2=AWfQf /QTNT0.04 ×4032×1000/32.06 ×297/4520 331Kg3）氨蒸汽云爆炸的TNT当量计算：WTN

5、T1=AWfQf/QTNT 0.04 ×290×1000/17.07 ×361.25/452054.3KgWTNT2=AWfQf/QTNT 0.04 ×426×1000/17.07 ×361.25/452080Kg3、具有可燃性的化学品的质量及燃烧后放出的热量1）二硫化碳燃烧后放出的热量生产车间二硫化碳的Q1 1030.8 ×15000×1000/76.14=20.3× 107J储罐区二硫化碳的Q21030.8 ×30000×1000/76.14=40.6 ×107J2）硫磺

6、燃烧后放出的热量 10t 硫磺燃烧 Q1297×10000×1000/32.06=9.26 ×107J 15t 硫磺燃烧 Q2297×15000×1000/32.06=13.89 ×107J 300t 硫磺燃烧 Q3297×3000000×1000/32.06=2778 ×107J 500t 硫磺燃烧 Q4297×5000000×1000/32.06=4630 ×107J 3）全部氨燃烧 Q361.25 ×1800×1000/17.07=3.81 

7、5; 107J附件 4.2 爆炸事故影响的范围1、爆炸事故的条件'.引发爆炸的条件是： 爆炸品（内含还原剂和氧化剂） 或可燃物（可燃气、蒸气或粉尘） 与空气混合物达到爆炸极限范围并由起爆能源同时存在引发爆炸。引发火灾的三个条件是：可燃物、氧化剂和点火能源同时存在，相互作用。本项目爆炸性、可燃性的化学品的作业场所出现泄漏后，可能引发爆炸、火灾事故的条件见附表4.2.1 。附表 4.2.1 作业场所出现泄漏后爆炸、火灾事故的条件爆炸、火灾事故条件内容备注爆炸品无可燃物硫磺、氨、二硫化碳可燃物如果泄漏后蒸气遇火源发生延迟点火，存在发生蒸气云爆炸的危险氧化剂空气中的氧点火能源1.化学（或物理）

8、火源：明火2.电火源：电气火花、静电火花、雷电等3.机械火源：如摩擦、撞击、绝热压缩等4.热火源：蒸汽、管道高温表面5.聚光源2、爆炸事故造成人员伤害的范围根据危险辨识， 本项目最有可能发生爆炸的危险场所为硫磺粉碎作业场所发生的粉尘爆炸。1）蒸气云爆炸事故伤亡范围计算根据超压冲量准则和概率模型得到的半死亡率半径R0 公式如下：R0.513.6(WTNT ) 0.371000式中： WTNT蒸汽云的 TNT当量， kg；'.2）蒸气云爆炸事故伤亡范围计算结果本项目爆炸事故造成人员伤亡半径见下附表4.2.2.附表 4.2.2 爆炸事故造成人员伤亡半径表最易发生爆炸最大极限爆炸子单元名称危化

9、品名称TNT当死亡半TNT当死亡半备注量（ Kg） 径（ m）量（ Kg） 径（ m）IS60硫磺生产装硫磺粉尘16.633118.83粉尘爆炸置IS90硫磺生产装二硫化碳82.15.448210.4蒸气云爆炸置制冷、制氮系统氨54.34.6805.3蒸气云爆炸3）结果分析以上计算是根据两个假设条件， 一般来说达到爆炸上限而发生严重爆炸事故的可能性很小， 而达到下限即发生较小爆炸的可能性也较小，每一种易燃易爆化学品都有它最易发生爆炸的浓度， 这时的爆炸影响范围最可信。（1）IS60 车间硫磺粉尘发生爆炸，可能引起地面及墙壁上的粉尘飞扬而引起二次爆炸， 二次爆炸的威力根据现场粉尘的总量，如果粉尘

10、量很大，二次爆炸的威力和引起死亡的距离也要大很多，死亡半径达到 8.83m。（ 2）IS90 车间发生二硫化碳蒸汽云爆炸的模拟计算是按照最易发生爆炸的浓度计算，如果大量泄漏，场所内的物料浓度达到上限，那么爆炸威力和影响范围也会大很多，死亡半径达到10.4m。（ 3）制冷车间氨泄漏发生爆炸的上下极限相差不大，发生蒸汽云爆炸最大死亡半径也达到 5.3m.'.附件 4.3 池火灾事故影响的范围二硫化碳属于可燃性液体， 泄漏后流到地面形成液池， 或流到水面并覆盖水面，遇到引火源燃烧而形成池火。(1) 燃烧速度当液池中的可燃物的沸点高于周围环境温度时， 液池表面上单位面积燃烧速度 dm 为：dt

11、dm0.001H C=0.00113540000=0.03822dtCp (Tb T0 ) H240(319303) 351000/m s式中， dm 单位表面积燃烧速度， /m2s；dtH C 液体燃烧热，二硫化碳的H C =13540000J/；C p 液体的定压比热，二硫化碳的C p =240J/ K ；Tb 液体沸点，二硫化碳的Tb =319K；T0 环境温度，设环境温度为T0 =303K；H 液体蒸发热，二硫化碳的H =351000J/ 。(2) 火焰高度火焰高度 h 可按下式计算：dmh=84r dt 0.6 =84×3.4 0.0382 0.6 =9.802gr1.29

12、 2 9.83.4式中，0 - 周围空气密度，为1.29 /m3 ；g- 重力加速度， 9.8m/s 2；2r- 液池半径，液池为正方形，面积36m，半径为 3.4m(3) 热辐射通量'.设液池为一半径为 r的圆形池，则液池燃烧时放出的总热通量Q为：Q( r 22rh ) dmH c ( dm) 0.61 1dtdt= (3.422 3.4 9.8)0.0382 0.25 13540000( 0.0382) 0.611=3.6×107 w=3.6×104 kw式中， r 液池半径， m；h火焰高度， m；效率因子，可取0.13-0.35 ；本项目取 0.25Hc液体

13、燃烧热， J/ ；(4) 热辐射强度假设全部辐射热都是从液池中心点的一个微小的球面发出的则在距液池中心某一距离的入射热辐射强度I 为：I Qtc 4 x2式中， Q 总热辐射通量， W；tc 空气导热系数 , 本项目取 1；x对象点到液池中心距离。当入射通量一定时可以求出目标点到液池中心距离，因此：2Qt c360001当 I =37.5kW/m时， xI8.74 m44 37.52Qt c360001当 I =25.0kW/m时， xI10.7 m44 25.02Qt c360001当 I =12.5kW/m时， xI15.2 m44 12.5'.2Qt c360001当 I =4.0kW/m时， xI4 4.026.8m42Qt c360001当 I =1.6kW/m时， xI4 1.642.3m4若发生严重池火灾，其计算结果如下表：附表 4.3.1二硫化碳池火灾影响半径计算结果表伤害半基本计算结果径热辐射强度对设备的损坏对人的伤害Kw/m2m燃烧速度 0.03828.