储罐采用埋地方式与非埋地方式的爆炸危险性定量分析对比

2016-09-15杨林青吴月华李彦英

山东化工 2016年14期

关键词：蒸气危险性冲击波

杨林青，吴月华，李彦英，刘迁，马芳

(山东省思威化学品安全评价中心，山东济南 250014)

储罐采用埋地方式与非埋地方式的爆炸危险性定量分析对比

杨林青，吴月华，李彦英，刘迁，马芳

(山东省思威化学品安全评价中心，山东济南 250014)

对于同一种介质的储罐，采用G·M莱克霍夫计算方法对埋地敷设的爆炸事故进行定量分析，采用荷兰应用化学院(TNO1979)建议对非埋地敷设的爆炸事故进行定量分析，确定事故状态下的危害半径，并做出对比，得出埋地方式比非埋地方式相对安全的结论。

埋地；储罐；爆炸

对于储罐的敷设方式，人们普遍认为埋地方式比非埋地方式安全。本文通过对两种方式敷设的爆炸危险性定量分析，对比爆炸事故状态下的危害半径，以进一步印证埋地储罐的相对安全性。

1 储罐基本概况

卧式储罐，储罐容积为40m3，介质为液化氯甲烷；氯甲烷常温常压下为无色气体，可经压缩成液体储存，属于液化烃。

2 埋地氯甲烷储罐爆炸定量分析

氯甲烷储罐为卧式储罐，采用完全填埋方式，设置于钢筋砼储罐池内，其爆炸危险性定量计算：

2.1 氯甲烷储罐发生蒸汽云爆炸TNT当量计算

WTNT=αWfQf/QTNT

式中：WTNT——蒸气云的TNT当量，kg；

α——蒸气云的TNT当量系数，取α=0.04；

Wf——蒸气云中燃料的总质量，kg；

Qf——燃料燃烧热，103kJ/kg；

QTNT——TNT的爆炸热，QTNT一般取4500 kJ /kg。

WTNT =0.04×40×0.90×920×13.85×103/4500=4077.44kg

2.2 爆炸危害效应

G·M 莱克霍夫在沙质粘土中实验得出的冲击波超压与到爆炸中心的距离之间关系式为：

P=8[R/(WTNT)1/3]-3即R=(8 WTNT/P)1/3；

利用上式可计算出各冲击波超压数值的相应距离。

上式中：

P——爆炸冲击波超压，kgf/cm2；

WTNT——TNT当量，kg。

经计算，埋地氯甲烷储罐爆炸的冲击波超压对建筑物的破坏作用及相应距离见表1，对人体的伤害作用及相应距离，见表2。

表1 冲击波超压对建筑物的破坏作用

表2 冲击波超压对人体的伤害作用

根据表1可知，当超压小于0.005MPa时，建筑物不会遭到破坏，安全距离为4.0m；根据表2可知，当超压小于0.02MPa时，人员不会受到伤害，安全距离为2.6m。

3 非埋地氯甲烷储罐爆炸定量分析

氯甲烷储罐采用非埋地方式，设置于防火堤内，运用蒸气云爆炸事故模拟评价法对氯甲烷储罐泄漏后引发爆炸事故进行后果预测，其爆炸危险性定量计算：

根据荷兰应用化学院(TNO1979)建议，可按下式计算蒸汽云爆炸的冲击波的伤害半径：

R=Cs(NE)1/3

式中：R—伤害半径，m；

从单因子污染指数法评价结果可以看出，28份荸荠土壤中锌、铜和铬的污染指数均小于1，表明研究区荸荠土壤目前未受到锌、铜和铬元素的污染。从潜在生态风险评价结果来看，锌、铜和铬3种重金属均处于轻微的潜在生态风险水平，其潜在生态危害指数平均值分别为 1.11、2.25 和 0.28，潜在生态危害由强至弱为Cu＞Zn＞Cr。总体上看锌、铜和铬还处于一个较低含量水平，污染风险程度较低，基本符合荸荠安全种植的要求。

E——爆炸能量，kJ，可按下式计算：E=WHc；

W——发生爆炸的可燃气体的质量，kg；

Hc——燃料燃烧热，kJ/kg；

N——效率因子，燃烧浓度持续展开所造成损耗的比例和燃料燃烧所得机械能的数量有关，一般按N=10%计算；

Cs——经验常数，与损害等级有关。参考取值情况见表3。

表3 Cs取值参考表

氯甲烷泄漏发生蒸气云爆炸的破坏半径计算：

3.1 首先计算爆炸能量

氯甲烷储罐发生蒸气云爆炸(充装系数为0.9)，则得：

E=40×0.9×920×13.58×103 = 4.49×108

3.2 破坏半径分别计算

效率因子N的取值一般为10%。

3.2.1 燃爆半径R1估算

R1= Cs×(N×E)1/3= 0.03×(10%×4.59×108)1/3=23.1m

3.2.2 中度伤害半径R2

R2= Cs×(N×E)1/3=0.06×(10%×4.59×108)1/3=46.3m

3.2.3 轻微伤害半径R3

R3=Cs×(N×E)1/3=0.15×(10%×4.59×108)1/3=115.7m

3.2.4 四级危害半径R4

R4= Cs×(N×E)1/3=0.4×(10%×4.59×108)1/3=308.5m

根据计算可知，如果氯甲烷储罐发生爆炸，其周围23.1m范围内的建筑物和加工设备将遭到重创,人员1%死亡于肺部伤害，>50%耳膜破裂，>50%被碎片击伤；其周围23.1～46.3m范围内的建筑物外表遭到可修复性破坏，人员1%耳膜破裂，1%被碎片击伤；其周围46.3～115.7m范围内建筑物的玻璃破碎，人员被碎玻璃击伤；其周围115.7～308.5m范围内的建筑物10%玻璃破碎，人员被碎玻璃击伤；其周围308.5m范围外的建筑物不会受到破坏，人员不会受到伤害。