基于定量風險評價方法對某試驗裝置水蒸汽供應系統酒精儲罐事故后果的研究

魏 培

(兵器工業衛生研究所，陜西 西安 710065）

某試驗裝置的水蒸汽供應系統主要由水蒸汽發生裝置、酒精供應系統、液氧供應系統、蒸汽輸運系統、蒸汽發生器增壓配氣系統及軟化水供應系統組成。 水蒸汽供應系統中使用的燃料酒精屬于易燃易爆性物質，以儲罐形式存放，且儲存量較大，在試驗過程中，若酒精發生泄漏，遇到明火、高溫、撞擊、電火花、靜電放電、雷電及化學能等作用，都有可能發生火災、爆炸事故。

本文通過建立定量風險評價方法—池火火焰與輻射強度模型以及蒸氣云爆炸（VCE）模型僅對酒精儲罐火災、爆炸產生的對人傷害和建筑物破壞程度進行研究，并分析火災、爆炸不同程度的影響范圍, 為某試驗裝置的水蒸汽供應系統酒精儲罐的安全設施設計或工藝平面布局提供依據。

1 建立可燃液體池火火焰與輻射強度、蒸氣云爆炸的數學模型

1.1 池火火焰與輻射強度數學模型

（1）燃燒速度確定。 當液池中可燃液體的沸點高于周圍環境溫度時， 液體表面上單位面積的燃燒速度dm/dt 的計算公式為[1]：

式中，dm/dt—單位表面積燃燒速度，kg/m2·s；Hc—液體燃燒熱，J/kg；Cp—液體的定壓比熱，J/kg·K；Tb—液體的沸點，K；To—環境溫度，K；H—液體的氣化熱，J/kg。

（2）熱輻射通量。 液池燃燒時放出的總熱輻射通量的計算公式為：

式中，Q—總熱輻射通量，W。

（3）火災損失。 不同入射通量造成傷害或損失的情況見下表[2]。

不同入射通量造成傷害或損失的情況表

2 酒精儲罐池火火焰與輻射強度、蒸氣云爆炸的研究

給定某試驗裝置的酒精容器間的尺寸為8m×12m×16m，酒精儲罐的工作壓力6MPa，工作溫度-30℃～+40℃，容積15m3，容器內徑1800mm。

（1）TNT 當 量 的 確 定。 酒 精 儲 罐 容 積15m3， 酒 精 密 度0.79g/cm3，按80%充裝系數，計算燃料的總質量：Wf=15×0.79×103×0.8=9480kg；取地面爆炸系數：β=1.8；蒸氣云的TNT 當量系數：A=4%； 酒精的燃燒熱：Qf=26749kJ/kg；TNT 的爆熱：QTNT=4520kJ/kg。

（2）死亡半徑R1。 可以計算出：

（3）重傷半徑R2。 可以計算出：

（4）輕傷半徑R3。 可以計算出：

（5） 結果分析。 該酒精儲罐發生蒸氣云爆炸時， 相當于4.0TTNT 的爆炸威力，其死亡半徑為22.9m，重傷半徑為60.4m，輕傷半徑為110.1m。

3 結束語

總之， 對某試驗裝置的水蒸汽供應系統的酒精儲罐的火災、爆炸危險性，通過采取上述措施后，能夠較大的減少事故造成的損失以及人員的傷亡，但在日常監管中，仍應加強監督管理，確保試驗裝置的正產運行。

[1]李美慶，董國強等編.安全評價員實用手冊.北京：化學工業出版社，2007

[2]吳宗之，工業危險辨識與評價.北京：氣象出版社，2000