定量分析甲醇储罐的伤害破坏范围.doc

定量分析具有爆炸性、可燃性的化学品泄漏后出现爆炸、火灾造成人员伤亡的范围 （参考）
（1）泄漏的主要设备
根据各种设备泄漏情况分析，本项目易发生泄漏的设备有：管道、挠性连接器、阀门、压力容器或反应器、泵储罐等。
（2）造成泄漏的原因
造成泄漏的原因主要有设计失误、设备原因、管理原因和人为失误，其中管理和人为失误是企业造成泄漏的主要原因。
（3）甲醇泄漏后造成火灾事故的条件和范围
常温常压下液体泄漏后聚集在防液堤内，液体由于池表面风的对流而缓慢蒸发，若遇引火源就会发生池火灾。
形成的液池的池面半径为6米，查甲醇的燃烧速率：
燃烧速率：，《化工安全工程概论》（许文编）。
①计算火焰高度
火焰高度可按右式计算： 　　　　　　　　
式中h——火焰高度，m；r—液池半径，6 m；ρ0——周围空气密度，1.29kg／m3；g——重力加速度，9.8m／s2；dm／dt——燃烧速度，0.016kg／(m2·s)； 火焰高度：

② 热辐射通量
当液池燃烧时放出的总热辐射通量为：

　式中 Q——总热辐射通量，W；
　　　　η——效率因子，取0.24；
　　 其余符号意义同前。

③ 目标入射热辐射强度
假设全部辐射热量由液池中心点的小球面辐射出来，则在距离池中心某一距离(X)处的入射热辐射强度为：

式中 I——热辐射强度，kw／m2；
　　 Q——总热辐射通量；kw；
　　 tc——热传导系数，在无相对理想的数据时，可取值为1；
　　 X——目标点到液池中心距离，m。
火灾损失估算建立在辐射通量与损失等级的相应关系的基础上，下表为不同入射通量造成伤害或损失的情况。
表1 热辐射的不同入射通量所造成的损失
入射通量，KW/m2
对设备的损害
对人体的伤害
37.5
操作设备全部损坏
1%死亡/10s，100%死亡/1min
25
在无火焰、长时间辐射下，木材燃烧的最小能量
重大烧伤/10s，100%死亡/1min
12.5
有火焰时，木材燃烧，塑料融化的最低能量
1度烧伤/10s
1%死亡/1min
4.0

20s以上感觉疼痛，未必起泡
1.6

长期辐射无不舒服感

热辐射强度（入射通量）：
当I=37.5 KW/m2时, X=3.4m;
当I=25 KW/m2时, X=4.1m;
当I=12.5KW/m2时, X=5.8 m;
当I=4.0 KW/m2时, X=10.3 m;
当I=1.6KW/m2时, X=16.2m;
④ 火灾事故范围
热辐射强度、伤害破坏情况对应目标点到液池中心距离见表2
表2 热辐射强度对应目标点到液池中心距离
距池中心距离X，m
入射通量，KW/m2
对设备的损害
对人体的伤害
3.4
37.5
操作设备全部损坏
1%死亡/10s
100%死亡/1min
4.1
25
在无火焰、长时间辐射下，木材燃烧的最小能量
重大烧伤/10s
100%死亡/1min
5.8
12.5
有火焰时，木材燃烧，塑料融化的最低能量
1度烧伤/10s
1%死亡/1min
10.3
4.0

20s以上感觉疼痛，未必起泡
16.2
1.6

长期辐射无不舒服感
从表中可看出，在较小辐射等级时，致人重伤需要一定的时间，这时人们可以逃离现场或掩蔽起来。
⑤出现火灾事故造成人员伤亡的范围
根据甲醇池火火灾事故模型计算，距储罐区液池中心点4.1m处，重大烧伤/10s，100%死亡/1min，即事故死亡半径为4.1m；距储罐区液池中心点5.8m处，1度烧伤/10s，1%死亡/1min，即事故重伤半径为5.8m。 10.3m为设备、设施安全线；16.3m外即为人员安全线。
（4）甲醇储罐可能出现爆炸事故的条件和伤害破坏范围
甲醇的爆炸极限（V%）在5.5~44之间，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。空气中浓度处在爆炸极限范围时，若遇明火、火花或高温，就会发生火灾爆炸事故。
设罐区内1台50m3甲醇储罐在清空的状态下，罐内充满的甲醇蒸气与空气形成爆炸性混合物，若遇明火、火花或高温发生爆炸事故。采用TNT当量法进行事故后果模拟分析。
① 计算甲醇蒸气的热量
假设甲醇蒸气在罐子内达到爆炸上限（V%）（44%）, 甲醇蒸气的密度：1.428kg/m3; 甲醇蒸气体积V=50 m3 。甲醇的燃烧热：22000kJ/kg。
甲醇蒸气的热量 E＝50×44%×1.428×22000＝691152kJ。
② 计算甲醇蒸气的TNT当量q和爆炸的模拟比
爆炸的效率因子：100%
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

爆炸的模拟比

③计算甲醇储罐爆炸时所产生的冲击波超压对应的R
1000kgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压见表3。
表3 1000kgTNT炸药爆炸时冲击波超压
距离R0/m
5
6
7
8
9
10
12
14
超压ΔP0/MPa
2.94
2.06
1.67
1.27
0.95
0.76
0.50
0.33
距离R0/m
16
18
20
25
30
35
40
45
超压ΔP0/MPa
0.235
0.17
0.126
0.079
0.057
0.043
0.033
0.027
距离R0/m
50
55
60
65
70
75

超压ΔP0/MPa
0.0235
0.0205
0.018
0.016
0.0143
0.013

根据R=αR0计算甲醇储罐爆炸时所产生的冲击波超压对应的R，见表4。
表4 甲醇储罐爆炸时所产生的冲击波超压对应的R
距离R0/m
5
6
7
8
9
10
12
14
距离R/m
2.7
3.24
3.78
4.32
4.86
5.4
6.48
7.56
超压ΔP0/MPa
2.94
2.06
1.67
1.27
0.95
0.76
0.5
0.33
距离R0/m
16
18
20
25
30
35
40
45
距离R/m
8.64
9.72
10.8
13.5
16.2
18.9
21.6
24.3
超压ΔP0/MPa
0.235
0.17
0.126
0.079
0.057
0.043
0.033
0.027
距离R0/m
50
55
60
65
70
75

距离R/m
27
29.7
32.4
35.1
37.8
40.5

超压ΔP0/MPa
0.0235
0.0205
0.018
0.016
0.0143
0.013

超压波对人体的伤害和对建筑物的破坏作用见表5和表6。
表5 冲击波超压对人体的伤害作用
超压ΔP/MPa
伤害作用
0.02~0.03
轻微损伤
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
大部分死亡
表6 冲击波超压对建筑物的破坏作用
超压ΔP/MPa
破坏作用
超压ΔP/MPa
破坏作用
0.005--0.006
门、窗玻璃部分破碎
0.060--0.070
木建筑厂房房柱折断，房架松动
0.006--0.015
受压面的门窗玻璃大部分破碎
0.070--0.10
砖墙倒塌
0.015--0.020
窗框损坏
0.10--0.20
防震钢筋混凝土破坏，小房屋倒塌
0.020--0.030
墙裂缝
0.20--0.30
大型钢架结构破坏
0.040--0.050
墙大裂缝，屋瓦掉下

④根据表4的数值用插入法计算出表5和表6 中的超压对应的半径R，见表7 和表8。
表7 甲醇储罐爆炸冲击波超压对人体的伤害作用及范围
超压ΔP/MPa
伤害作用
伤害范围R
0.02~0.03
轻微损伤
30.2——23.0
0.03~0.05
听觉器官损伤或骨折
23.0——17.6
0.05~0.10
内脏严重损伤或死亡
17.6——12.3
>0.10
大部分死亡
<12.3

表8 甲醇储罐爆炸冲击波超压对建筑物的破坏作用及范围
超压ΔP/MPa
破坏作用
破坏范围 R
0.006--0.015
受压面的门窗玻璃大部分破碎
55.0——36.7
0.015--0.020
窗框损坏
36.7——30.2
0.020--0.030
墙裂缝
30.2——23.0
0.040--0.050
墙大裂缝，屋瓦掉下
17.6——17.6
0.060--0.070
木建筑厂房房柱折断，房架松动
15.8——14.6
0.070--0.10
砖墙倒塌
14.6——12.3
0.10--0.20
防震钢筋混凝土破坏，小房屋倒塌
12.3——9.2
0.20--0.30
大型钢架结构破坏
9.2——7.9