工业企业防火4爆炸事故后果定量分析课件2

1、第二节 爆炸事故后果定量分析第四章 火灾与爆炸事故后果定量分析第一节 火灾事故后果定量分析一、爆炸概述二、物理性爆炸能量的计算三、爆炸冲击波及其破坏伤害作用四、蒸气云爆炸事故后果分析五、有毒液化气体容器爆炸时毒害区域的估算第二节爆炸事故后果定量分析二、物理性爆炸能量的计算（一）气体介质压力容器的爆炸能量（二）气液两相介质压力容器的爆炸能量（三）液体介质压力容器的爆炸能量一、爆炸概述二、物理性爆炸能量的计算三、爆炸冲击波及其破坏伤害作用四、蒸气云爆炸事故后果分析五、有毒液化气体容器爆炸时毒害区域的估算第二节 爆炸事故后果定量分析三、爆炸冲击波及其破坏伤害作用（一）冲击波的能量（二）冲击波破坏伤害

2、准则（三）冲击波破坏伤害作用的估算（三）冲击波破坏伤害作用的估算冲击波超压的破坏伤害作用1立方根比例定律2冲击波对房屋的破坏23 超压p/kPa 破坏作用 超压p/kPa 破坏作用 5 6门窗玻璃部分破碎60 70木建筑厂房房柱折断，房架松动 6 15受压面的门窗玻璃大部分破碎 70 100 砖墙倒塌 15 20 窗框损坏100 200防震钢筋混凝土破坏，小房屋倒塌 20 30 墙裂缝200 300 大型钢架结构破坏 40 50 墙大裂缝，屋瓦掉下表3-8 1000kgTNT地面爆炸时冲击波超压对建筑物的破坏作用1.冲击波超压的破坏伤害作用（三）冲击波破坏伤害作用的估算1.冲击波超压的破坏伤害

3、作用超压P / kPa冲击波破坏效应 超压P / kPa冲击波破坏效应98.0大部分人员死亡29.449.0损伤人的听觉器官，或产生骨折表3-9 冲击波超压对人员的伤害作用（三）冲击波破坏伤害作用的估算冲击波的超压与爆炸中心距离的关系：式中： 冲击波波阵面上的超压，MPa； R距爆炸中心的距离； n衰减系数，衰减系数在空气中随着超压大小而变化，在爆炸中心附近时，n2.53，当超压在整个大气压内时，n2，小于一个大气压时，n1.5。 1.冲击波超压的破坏伤害作用（三）冲击波破坏伤害作用的估算（三）冲击波破坏伤害作用的估算冲击波超压的破坏伤害作用1立方根比例定律2冲击波对房屋的破坏232.立方根比

4、例定律HpokinsonCranz比例定律 两个几何相似但尺寸不同的同种炸药在相同的大气环境条件下爆炸，必然在相同的比例距离产生相似的冲击波。式中：R冲击距离，m； E爆炸能量，kJ。比例距离有量纲的参数（三）冲击波破坏伤害作用的估算E1E2R1R2p1= p2HopkinsonCranz比例定律2.立方根比例定律（三）冲击波破坏伤害作用的估算式中：E爆炸能量，kJ； QTNTTNT的爆炸当量能量，一般取平均值 4686kJkg-1。TNT当量比例距离Ze1973年Baker提出用梯恩梯当量比例距离Ze来估算冲击波超压，也就是可由TNT当量mTNT（kgTNT），以及距地面上爆炸源点距离R（m

5、）来估算。 发生在平坦地面上的TNT爆炸产生的侧向峰值超压与比例距离Ze间的关系如图3-12所示。Hopkinson比例距离ZeP图3-12平坦地面上TNT爆炸的侧向峰值超压与Ze间的关系经验方程环境压力对于发生在敞开空间的远高于地面的爆炸，所得到的超压值应乘以0.5立方根比例定律梯恩梯当量比例距离根据某些已知炸药量的试验所测得的超压来确定在各种相应距离下任意炸药量（当量）爆炸时的超压。R0试验爆炸时目标与爆炸中心的距离，mmTNT0试验爆炸时的TNT炸药量，kgp实际爆炸时目标处的超压，kPap0试验爆炸时目标处的超压，kPa实际爆炸与试验爆炸的无量纲模拟比R 目标与爆炸中心距离，mR0 目

6、标与基准爆炸中心的相当距离，mE 爆炸时产生冲击波所消耗的能量，TNT，kgE0 基准爆炸能量，TNT，kgP0基准目标处的超压， MPaP目标处的超压，MPa 炸药爆炸试验的模拟比距离R0/m56789101214超压p0/MPa2.942.061.671.270.950.760.500.33距离R0/m1618202530354045超压p0/MPa0.2350.170.1260.0790.0570.0430.0330.027距离R0/m505560657075超压p0/MPa0.023 50.020 50.0180.0160.014 30.013表3-10 1000kgTNT空中爆炸时的

7、冲击波超压计算压力容器爆破时冲击波对距离爆炸物R距离处的伤害/破坏作用的步骤 首先根据容器内所装介质的特性，计算爆炸能量E 将爆破能量E换算成TNT当量mTNT 求出爆炸模拟比 求出在1 000 kgTNT爆炸试验中的相当距离R0，即 R0 = R/ 根据R0值找出距离为R0处的超压（中间值用插入法），此即所求距离为R处的超压。 根据超压值找出对人员和建筑物的伤害-破坏作用（三）冲击波破坏伤害作用的估算冲击波超压的破坏伤害作用1立方根比例定律2冲击波对房屋的破坏3233.冲击波对房屋的破坏式中：R冲击波作用下的房屋破坏半径，m； K破坏常数，与房屋破坏程度有关，其取值参见 表3-11，在精度不

8、太高的财产损失计算中，根据B 级破坏状况求出的半径可作为财产损失半径。英式砖石结构房屋破坏等级破坏常数破坏状况A3.8房屋几乎被完全摧毁B4.6房屋5075的外部砖墙被摧毁，或不能继续安全使用，必须推倒Cb9.6屋顶部分或完全坍塌，12个外墙部分被摧毁，承重墙严重破坏，需要修复Ca28房屋隔板从接头上脱落，房屋结构至多受到轻微破坏D56屋顶和盖瓦受到一定程度的破坏，10以上的窗玻璃破裂，房屋经过修复可继续居住表3-11 房屋破坏程度一、爆炸概述二、物理性爆炸能量的计算三、爆炸冲击波及其破坏伤害作用四、蒸气云爆炸事故后果分析五、有毒液化气体容器爆炸时毒害区域的估算第二节 爆炸事故后果定量分析 你

9、决定购买1桶50L的液体丙烷来取暖，你担心桶发生破裂以及所有的丙烷可能发生爆炸，为确保全家人的人身安全，你应将丙烷桶放置距离你房屋多远的地方？ X省X市燃气公司已建设国家西气东输工程LNG储罐站（总储量200m3，单罐容量100m3），作为一名消防工程技术人员，如何运用安全系统工程的方法对其火灾危险性进行分析，提出经济合理的灭火控制技术方案？ 1998年3月5日西安市煤气公司液化石油气管理所发生液化石油气严重泄漏事故，共造成11人死亡，31人受伤。 1997年6月27日北京东方化工厂石脑油A罐满装外溢，在空中形成蒸气云，被引爆，引起一系列连锁燃烧、爆炸，造成9人死亡，39人受伤，直接经济损失1

10、.17亿元。四、蒸气云爆炸事故后果分析（一）基本概念（二）蒸气云爆炸冲击波预测模型（三）蒸气云爆轰伤害作用区域（一）基本概述发生蒸气云爆炸的主要场所： 蒸气云爆炸的发生主要分布在石油化工、炼油厂、轻态烃气体加工厂（乙烯、甲烷、丙烷、丁烷）、液化石油气储存场所（LPG罐区）。四、蒸气云爆炸事故后果分析快速泄漏可燃物质空气 预混云可燃物质蒸气云爆炸蒸气云爆炸形成过程：（一）基本概念 蒸气云爆炸（VCEs，Vapor Cloud Explosions）是由于气体或易于挥发的液体可燃物的大量快速泄漏，与周围空气混合形成覆盖范围很大的“预混云”，在某一有限空间遇点火源而导致的爆炸。四、蒸气云爆炸事故后果

11、分析（一）基本概念（二）蒸气云爆炸冲击波预测模型（三）蒸气云爆轰伤害作用区域预测模型物理模型数值模型相关模型TNT当量模型TNO模型ME模型CAM模型(二)蒸气云爆炸冲击波预测模型TNT当量法 蒸气云 爆炸转化 TNT 爆炸 可燃蒸气云爆炸效率，统计平均值为0.04；m蒸气云中可燃物的质量，kg； 可燃气体的标准燃烧热，kJkg-1 TNT的爆炸当量能量，一般取平均值4686 kJkg-1Hopkinson比例距离ZeP图3-12 平坦地面上TNT爆炸的侧向峰值超压与Ze间的关系例题1 1000kg甲烷从储罐中泄漏出来，并同空气混合发生爆炸。计算距离爆炸50m处的侧向超压峰值。（甲烷的燃烧热5

12、1168.75 kJkg-1 ）解：TNT当量法优点：简单易行缺陷：(1)高估了近场处的超压；(2) 可变性比较大 TNT当量法仍是应用最广泛的爆炸后果分析方法四、蒸气云爆炸事故后果分析（一）基本概念（二）蒸气云爆炸冲击波预测模型（三）蒸气云爆轰伤害作用区域（四）蒸气云爆轰伤害作用区域（1）丙烷当量： 可燃蒸气云爆炸效率，统计平均值为0.04；m蒸气云中可燃物的质量，kg； 可燃气体的标准燃烧热，kJkg-1 丙烷的燃烧热，一般取平均值50290 kJkg-1蒸气云中可燃气体的丙烷当量（2）死亡区域半径：（3）重伤区域半径： 人在冲击波 作用下50 头部撞击 致死的区域 半径 人在冲击波 作用

13、下50 耳鼓膜破裂 的区域半径（四）蒸气云爆轰伤害作用区域（4）轻伤区域半径： 人在冲击波 作用下1 耳鼓膜破裂 的区域半径（四）蒸气云爆轰伤害作用区域例题3 某储罐区有两个丁二烯储罐，每个储罐的储存量为64m3，试分析该储罐区丁二烯泄漏后发生蒸气云爆炸的破坏作用范围。已知液态丁二烯的密度为620kgm-3丁二烯的燃烧热为46977.26kJkg-1。 解题思路：R170.58mR2131.99mR3256.73m小结归纳：蒸气云爆炸事故后果定量分析爆炸冲击波爆轰作用伤害区域爆炸冲击波损害半径财产损失半径TNT当量法TNO多能法丙烷当量模型TNO模型一、爆炸概述二、物理性爆炸能量的计算三、爆炸

14、冲击波及其破坏伤害作用四、蒸气云爆炸事故后果分析五、有毒液化气体容器爆炸时毒害区域的估算爆炸事故后果定量分析五、有毒液化气体容器爆炸时毒害区域的估算mtc容器破裂1atmt0Q设这些热量全部用于器内液体的蒸发，若其汽化热为Hv（kJ/kg），则其蒸发量为：标准沸点若介质的相对分子质量为M，则在沸点温度下形成的蒸气的体积Vg（m3）：有毒物质浓度C（）有毒空气体积半球形扩散一、爆炸概述二、物理性爆炸能量的计算三、爆炸冲击波及其破坏伤害作用四、蒸气云爆炸事故后果分析五、有毒液化气体容器爆炸时毒害区域的估算第二节爆炸事故后果定量分析伤害模型类别工 作 介 质伤 害 模 型可燃气体蒸气云爆炸模型有毒可燃气体毒气泄漏模型、蒸气云爆炸模型可燃气体液态蒸气云爆炸模型、沸腾液体扩展蒸气爆炸模型有毒可燃气体液态毒气泄漏模型、蒸气云爆炸模型、沸腾液体扩展蒸气爆炸模型可燃性液体（容器位于室外）池火灾模型某储罐区有六个LP