儲罐采用埋地方式與非埋地方式的爆炸危險性定量分析對比

楊林青，吳月華，李彥英，劉 遷，馬 芳

(山東省思威化學品安全評價中心，山東 濟南 250014)

儲罐采用埋地方式與非埋地方式的爆炸危險性定量分析對比

楊林青，吳月華，李彥英，劉 遷，馬 芳

(山東省思威化學品安全評價中心，山東 濟南 250014)

對于同一種介質(zhì)的儲罐，采用G·M萊克霍夫計算方法對埋地敷設(shè)的爆炸事故進行定量分析，采用荷蘭應用化學院(TNO1979)建議對非埋地敷設(shè)的爆炸事故進行定量分析，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)的爆炸危險性定量分析，對比爆炸事故狀態(tài)下的危害半徑，以進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)，其爆炸危險性定量計算：

2.1 氯甲烷儲罐發(fā)生蒸汽云爆炸TNT當量計算

WTNT=αWfQf/QTNT

式中：WTNT——蒸氣云的TNT當量，kg；

α——蒸氣云的TNT當量系數(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

G·M 萊克霍夫在沙質(zhì)粘土中實驗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；

利用上式可計算出各沖擊波超壓數(shù)值的相應距離。

上式中：

P——爆炸沖擊波超壓，kgf/cm2；

WTNT——TNT當量，kg。

經(jīng)計算，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距離見表1，對人體的傷害作用及相應距離，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，當超壓小于0.005MPa時，建筑物不會遭到破壞，安全距離為4.0m；根據(jù)表2可知，當超壓小于0.02MPa時，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)，運用蒸氣云爆炸事故模擬評價法對氯甲烷儲罐泄漏后引發(fā)爆炸事故進行后果預測，其爆炸危險性定量計算：

根據(jù)荷蘭應用化學院(TNO1979)建議，可按下式計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)風險評價結(jié)果來看，鋅、銅和鉻3種重金屬均處于輕微的潛在生態(tài)風險水平，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)危害由強至弱為Cu＞Zn＞Cr。總體上看鋅、銅和鉻還處于一個較低含量水平，污染風險程度較低，基本符合荸薺安全種植的要求。

E——爆炸能量，kJ，可按下式計算：E=WHc；

W——發(fā)生爆炸的可燃氣體的質(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械能的數(shù)量有關(guān)，一般按N=10%計算；

Cs——經(jīng)驗常數(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算：

3.1 首先計算爆炸能量

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，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，山東招遠人，學士，工程師，從事安全評價及化工工藝研究。

X933

A

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