甲醇储罐爆炸事故后果分析甲醇储罐爆炸事故后果分析1）甲醇储罐及甲醇物料性质
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物料 |
火灾等级 |
闪点（℃） |
熔点（℃） |
沸点（℃） |
燃烧热 （kJ/mol） |
爆炸极限（％） |
容量（m3） |
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甲醇 |
甲 |
11 |
-97.8 |
64.8 |
727.0 |
5.5～44 |
200 |
2）爆炸的能量
甲醇的容积为200m3，假设罐内充满最高爆炸上限44.0％的混合气体，则其中甲醇含量为200m3×0.44=88m3（气态）；按标准状态下1mol=22.4×10-3m3计。
甲醇的燃烧热为727.0kJ/mol；
能量释放Q＝88m3×727.0kJ/mol÷（22.4×10-3m3/mol）=2.86×106kJ；
冲击波的能量约占爆炸时介质释放能量的75％。
则冲击波的能量E＝2.86×106kJ×75％＝2.14×106kJ。
3）爆炸冲击波的伤害、破坏作用
冲击波是由压缩波迭加形成的，是波面以突进形式在介质中传播的压缩波。开始时产生的最大正压力即是冲击波波阵面上的超压△ρ。多数情况下，冲击波的伤害、破坏作用是由超压引起的。
冲击波伤害、破坏的超压准则认为，只要冲击波超压达到一定值时，便会对目标造成一定的伤害或破坏。超压波对人体的伤害和对建筑物的破坏作用见附表4－20和附表4－21。
附表4－20 冲击波超压对人体的伤害作用
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超压△ρ（MPa） |
伤害作用 |
|
0.02～0.03 |
轻微伤害 |
|
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 |
人员死亡 |
附表4－21 冲击波超压对建筑物的破坏作用
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超压△ρ（MPa） |
破坏作用 |
超压△ρ（MPa） |
破坏作用 |
|
0.005～0.006 |
门窗玻璃部分破坏 |
0.06～0.07 |
木建筑厂房柱折断,房架松动 |
|
0.006～0.015 |
受压面的门窗玻璃大部分破坏 |
0.07～0.10 |
砖墙倒塌 |
|
0.015～0.02 |
窗框损坏 |
0.10～0.20 |
防震钢筋混凝土破坏,小房屋倒塌 |
|
0.02～0.03 |
墙裂缝 |
0.20～0.30 |
大型钢架结构破坏 |
|
0.04～0.05 |
屋瓦掉下 |
|
|
1000kgTNT爆炸时的冲击波超压。
附表4－22中列出了超压△ρ时的1000kgTNT爆炸试验中的相当距离R。
附表4－22 1000kgTNT爆炸时的冲击波超压分别情况
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距离R0（m） |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
12 |
|
超压△ρ（MPa） |
2.94 |
2.06 |
1.67 |
1.27 |
0.95 |
0.76 |
0.50 |
|
距离R0（m） |
14 |
16 |
18 |
20 |
25 |
30 |
35 |
|
超压△ρ（MPa） |
0.33 |
0.235 |
0.17 |
0.126 |
0.079 |
0.057 |
0.043 |
|
距离R0（m） |
40 |
45 |
50 |
60 |
65 |
70 |
75 |
|
超压△ρ（MPa） |
0.033 |
0.027 |
0.0235 |
0.0205 |
0.018 |
0.016 |
0.013 |
4）后果模拟
①爆破能量E换算成TNT当量。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200m3甲醇罐爆炸时，其TNT当量为：
q＝E/QTNT＝E/4500＝2.14×106/4500＝476kg；
②爆炸的模拟比α：
α＝（q/q0）1/3=（q/1000）1/3＝0.4761/3=0.781
③根据附表4－20、附表4－21中列出的对人员和建筑物的伤害、破坏作用的超压△ρ，从附表4－22中找出对应的超压△ρ（中间值用插入法）时的1000 kgTNT爆炸式样中的相当距离R0，列于附表4－23、附表4－24中。
④根据R0＝R/α，算出实际危害距离（距爆炸中心距离）：
R＝R0×α＝R0×0.781
式中：R0——相当距离，m；R——实际距离，m。
⑤计算结果如附表4－23、附表4－24所示。
附表4－23甲醇储罐爆炸冲击波超压对人体的伤害作用
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超压△ρ（MPa） |
伤害作用 |
相当距离R0（m） |
实际距离R（m） |
|
0.02～0.03 |
轻微伤害 |
56～43 |
43.7～33.6 |
|
0.03～0.05 |
听觉器官损伤或骨折 |
43～33 |
33.6～25.8 |
|
0.05～0.10 |
内脏严重损伤或死亡 |
33～23 |
25.8～18.0 |
|
＞0.10 |
人员死亡 |
＜23 |
＜18.0 |
附表4－24甲醇储罐爆炸冲击波超压对建筑物的破坏作用
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超压△ρ（MPa） |
破坏作用 |
相当距离R0（m） |
实际距离R（m） |
|
0.005～0.006 |
门窗玻璃部分破坏 |
＞75 |
＞58.6 |
|
0.006～0.015 |
受压面的门窗玻璃大部分破坏 |
＞75 |
＞58.6 |
|
0.015～0.02 |
窗框损坏 |
66～56 |
51.5～43.7 |
|
0.02～0.03 |
墙裂缝 |
56～43 |
43.7～33.6 |
|
0.04～0.05 |
屋瓦掉下 |
36～33 |
28.1～25.8 |
|
0.06～0.07 |
木建筑厂房柱折断,房架松动 |
29～27 |
22.6～21.1 |
|
0.07～0.10 |
砖墙倒塌 |
27～23 |
21.1～18.0 |
|
0.10～0.20 |
防震钢筋混凝土破坏,小房屋倒塌 |
23～17 |
18.0～13.3 |
|
0.20～0.30 |
大型钢架结构破坏 |
＜17 |
＜13.3 |
⑥模拟结果分析
A、由以上计算结果可知，距甲醇储罐中心43.7～33.6m，会对人员造成轻微伤害；距甲醇储罐中心33.6～25.8m，会对人员造成听觉器官损伤或骨折；距甲醇储罐中心25.8～18.0m，会对人员造成内脏严重损伤或死亡；距甲醛储罐中心小于18.0m，会对人员造成死亡。
B、距甲醇储罐中心21.1～18.0m会造成砖墙倒塌；距甲醇储罐中心＞58.6m，会造成门窗玻璃部分破坏；
C、距甲醇储罐中心13.3m以内，会造成大型钢架结构破坏。
甲醇储罐爆炸造成人员伤亡范围见附图4-2甲醇储罐爆炸造成人员伤亡范围模拟图。
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