甲醇储罐爆炸事故后果分析1)甲醇储罐及甲醇物料性质
物料
火灾等级
闪点(℃)
熔点(℃)
沸点(℃)
燃烧热
(kJ/mol)
爆炸极限(%)
容量(m3)
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
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
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
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
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
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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