響水化工廠爆炸TNT當量估算

2020-09-15 08:03:42張良杰謝興華

工程爆破 2020年4期

張良杰，謝興華，楊恒

(安徽理工大學化學工程學院，安徽淮南 232001)

近些年來，各類爆炸事故時有發生。如2015年8月12日天津港爆炸事故[1]、2017年12月9日江蘇連云港聚鑫生物科技有限公司爆炸事故[2]、2018年11月28日華盛化工爆炸事故等[3]。2019年3月21日，江蘇省鹽城市響水縣陳家港鎮生態化工園區發生特大爆炸事故[4]。為了使人們更清楚地了解爆炸的危險性，需要確定出爆炸事件的TNT當量。根據化工廠主要產品分析此次爆炸的原因，并且對比分析了多種TNT當量的計算方法，確定此次爆炸事故TNT當量理論計算方法。另外根據爆炸事故現場建筑物的破壞情況，與不同藥量在不同距離下爆炸產生的空氣沖擊波超壓進行比較，最終對此次爆炸事故的TNT當量進行核算。

1 爆炸原因分析

據工商資料顯示，發生爆炸事故的化工廠主要生產的產品包括：間羥基苯甲酸、苯甲醚、對叔丁基氯化苯、三羥甲基氨基甲烷、氯代叔丁烷、間苯二胺、鄰苯二胺、對苯二胺、均三二甲基苯胺、甲基苯胺、二氨基甲苯、間二甲氨基苯甲酸、二羥基苯甲酸、對甲苯胺、二硝基苯等[5]。

此次爆炸主要是化工廠內一個固體危險廢棄物儲存倉庫失火，火勢蔓延引起其他化學產品儲罐出現明火燃燒，經過了一個不穩定的燃燒過程，由燃燒轉變為爆轟。爆炸物質主要為苯，苯是一種碳氫化合物，在常溫下是甜味、可燃、有致癌毒性的無色透明液體，并帶有強烈的芳香氣味[6]。苯蒸汽與空氣混合，其濃度在1.2%～8%時，會形成爆炸性氣體混合物。

2 TNT當量計算方法

查閱相關文獻，存在多種爆炸事故TNT當量計算方法，如根據爆炸產生的坑洞尺寸計算爆炸TNT當量、根據沖擊波超壓對人體的損傷程度計算爆炸TNT當量、根據空氣沖擊波對建筑物的破壞情況計算爆炸TNT當量等。

2.1 根據爆炸產生坑洞尺寸計算TNT當量

在普通土壤地面發生爆炸事故時，爆炸沖擊波與爆炸產生的高溫、高壓氣體聯合作用下，地面土壤會被破壞、拋擲形成炸坑[7](見圖1)。

圖1 炸坑Fig.1 Explosion pit

當爆炸發生在地表時，炸藥能量大部分作用在空氣中，對土壤的侵徹作用較低，炸坑的深度一般會小于坑口半徑。可根據現場測量得到的炸坑尺寸數據(坑口半徑，炸坑深度)與事故現場地面土壤爆炸作用系數結合，估算出爆炸事故的TNT當量。

2.2 根據人體的損傷程度計算TNT當量

爆炸事故發生時，產生的沖擊波在空氣中傳播，經過人的身體時，由于波陣面上強大的壓強差，會對人體內部各個器官造成不同程度的傷害。人體器官損傷程度與空氣沖擊波的超壓大小有關，可調查爆炸事故周邊人員受傷情況，確定受傷地點沖擊波超壓范圍，再根據受傷位置據爆炸中心的距離計算出爆炸的TNT當量。不同程度的空氣沖擊波超壓對人體的具體損傷程度如表1所示[8]。

表1 沖擊波超壓對人體的損傷情況

2.3 根據建筑物的破壞程度計算TNT當量

發生劇烈爆炸事故，對周圍建筑物的破壞情況主要與爆炸產生的空氣沖擊波有關。空氣沖擊波的強弱主要由3個參數表征：峰值超壓、正壓作用時間和比沖量[9]。當建筑物距爆炸中心較遠時，對建筑物的破壞主要與空氣沖擊波的峰值超壓大小有關。空氣沖擊波對建筑物的破壞程度與峰值超壓的關系如表2所示，由此，也可根據建筑物與爆炸中心的距離和破壞情況推算出爆炸時的TNT當量。