儲罐采用埋地方式與非埋地方式的爆炸危險(xiǎn)性定量分析對比

楊林青，吳月華，李彥英，劉 遷，馬 芳

(山東省思威化學(xué)品安全評價(jià)中心，山東 濟(jì)南 250014)

儲罐采用埋地方式與非埋地方式的爆炸危險(xiǎn)性定量分析對比

楊林青，吳月華，李彥英，劉 遷，馬 芳

(山東省思威化學(xué)品安全評價(jià)中心，山東 濟(jì)南 250014)

對于同一種介質(zhì)的儲罐，采用G·M萊克霍夫計(jì)算方法對埋地敷設(shè)的爆炸事故進(jìn)行定量分析，采用荷蘭應(yīng)用化學(xué)院(TNO1979)建議對非埋地敷設(shè)的爆炸事故進(jìn)行定量分析，確定事故狀態(tài)下的危害半徑，并做出對比，得出埋地方式比非埋地方式相對安全的結(jié)論。

埋地；儲罐；爆炸

對于儲罐的敷設(shè)方式，人們普遍認(rèn)為埋地方式比非埋地方式安全。本文通過對兩種方式敷設(shè)的爆炸危險(xiǎn)性定量分析，對比爆炸事故狀態(tài)下的危害半徑，以進(jìn)一步印證埋地儲罐的相對安全性。

1 儲罐基本概況

臥式儲罐，儲罐容積為40m3，介質(zhì)為液化氯甲烷；氯甲烷常溫常壓下為無色氣體，可經(jīng)壓縮成液體儲存，屬于液化烴。

2 埋地氯甲烷儲罐爆炸定量分析

氯甲烷儲罐為臥式儲罐，采用完全填埋方式，設(shè)置于鋼筋砼儲罐池內(nèi)，其爆炸危險(xiǎn)性定量計(jì)算：

2.1 氯甲烷儲罐發(fā)生蒸汽云爆炸TNT當(dāng)量計(jì)算

WTNT=αWfQf/QTNT

式中：WTNT——蒸氣云的TNT當(dāng)量，kg；

α——蒸氣云的TNT當(dāng)量系數(shù)，取α=0.04；

Wf——蒸氣云中燃料的總質(zhì)量，kg；

Qf——燃料燃燒熱，103kJ/kg；

QTNT——TNT的爆炸熱，QTNT一般取4500 kJ /kg。

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

2.2 爆炸危害效應(yīng)

G·M 萊克霍夫在沙質(zhì)粘土中實(shí)驗(yàn)得出的沖擊波超壓與到爆炸中心的距離之間關(guān)系式為：

P=8[R/(WTNT)1/3]-3即R=(8 WTNT/P)1/3；

利用上式可計(jì)算出各沖擊波超壓數(shù)值的相應(yīng)距離。

上式中：

P——爆炸沖擊波超壓，kgf/cm2；

WTNT——TNT當(dāng)量，kg。

經(jīng)計(jì)算，埋地氯甲烷儲罐爆炸的沖擊波超壓對建筑物的破壞作用及相應(yīng)距離見表1，對人體的傷害作用及相應(yīng)距離，見表2。

表1 沖擊波超壓對建筑物的破壞作用

表2 沖擊波超壓對人體的傷害作用

根據(jù)表1可知，當(dāng)超壓小于0.005MPa時(shí)，建筑物不會遭到破壞，安全距離為4.0m；根據(jù)表2可知，當(dāng)超壓小于0.02MPa時(shí)，人員不會受到傷害，安全距離為2.6m。

3 非埋地氯甲烷儲罐爆炸定量分析

氯甲烷儲罐采用非埋地方式，設(shè)置于防火堤內(nèi)，運(yùn)用蒸氣云爆炸事故模擬評價(jià)法對氯甲烷儲罐泄漏后引發(fā)爆炸事故進(jìn)行后果預(yù)測，其爆炸危險(xiǎn)性定量計(jì)算：

根據(jù)荷蘭應(yīng)用化學(xué)院(TNO1979)建議，可按下式計(jì)算蒸汽云爆炸的沖擊波的傷害半徑：

R=Cs(NE)1/3

式中：R—傷害半徑，m；

從單因子污染指數(shù)法評價(jià)結(jié)果可以看出，28份荸薺土壤中鋅、銅和鉻的污染指數(shù)均小于1，表明研究區(qū)荸薺土壤目前未受到鋅、銅和鉻元素的污染。從潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果來看，鋅、銅和鉻3種重金屬均處于輕微的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平，其潛在生態(tài)危害指數(shù)平均值分別為 1.11、2.25 和 0.28，潛在生態(tài)危害由強(qiáng)至弱為Cu＞Zn＞Cr?？傮w上看鋅、銅和鉻還處于一個(gè)較低含量水平，污染風(fēng)險(xiǎn)程度較低，基本符合荸薺安全種植的要求。

E——爆炸能量，kJ，可按下式計(jì)算：E=WHc；

W——發(fā)生爆炸的可燃?xì)怏w的質(zhì)量，kg；

Hc——燃料燃燒熱，kJ/kg；

N——效率因子，燃燒濃度持續(xù)展開所造成損耗的比例和燃料燃燒所得機(jī)械能的數(shù)量有關(guān)，一般按N=10%計(jì)算；

Cs——經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，與損害等級有關(guān)。參考取值情況見表3。

表3 Cs取值參考表

氯甲烷泄漏發(fā)生蒸氣云爆炸的破壞半徑計(jì)算：

3.1 首先計(jì)算爆炸能量

氯甲烷儲罐發(fā)生蒸氣云爆炸(充裝系數(shù)為0.9)，則得：

E=40×0.9×920×13.58×103 = 4.49×108

3.2 破壞半徑分別計(jì)算

效率因子N的取值一般為10%。

3.2.1 燃爆半徑R1估算

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

3.2.2 中度傷害半徑R2

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

3.2.3 輕微傷害半徑R3

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

3.2.4 四級危害半徑R4

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

根據(jù)計(jì)算可知，如果氯甲烷儲罐發(fā)生爆炸，其周圍23.1m范圍內(nèi)的建筑物和加工設(shè)備將遭到重創(chuàng),人員1%死亡于肺部傷害，>50%耳膜破裂，>50%被碎片擊傷；其周圍23.1～46.3m范圍內(nèi)的建筑物外表遭到可修復(fù)性破壞，人員1%耳膜破裂，1%被碎片擊傷；其周圍46.3～115.7m范圍內(nèi)建筑物的玻璃破碎，人員被碎玻璃擊傷；其周圍115.7～308.5m范圍內(nèi)的建筑物10%玻璃破碎，人員被碎玻璃擊傷；其周圍308.5m范圍外的建筑物不會受到破壞，人員不會受到傷害。

4 結(jié)論

液化氯甲烷埋地儲存時(shí)，建筑物不會遭到破壞的安全距離為4.0m，人員不會受到傷害的安全距離為2.6m；而采用非埋地方式，其周圍308.5m范圍外的建筑物不會受到破壞，人員不會受到傷害。通過對比可知，氯甲烷儲罐埋地后發(fā)生爆炸其安全距離大大減小。

(本文文獻(xiàn)格式：楊林青，吳月華，李彥英，等.儲罐采用埋地方式與非埋地方式的爆炸危險(xiǎn)性定量分析對比[J].山東化工，2016，45(14)：158-159.)

2016-06-16

楊林青( 1975—) ，女，山東招遠(yuǎn)人，學(xué)士，工程師，從事安全評價(jià)及化工工藝研究。

X933

A

1008-021X(2016)14-0158-02