易燃液体气体TNT当量计算.docx
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易燃液体气体TNT当量计算
易燃、易爆、有毒重大危险源评价法应用实例
通过对某公司原料罐区的评价,简要说明易燃、易爆、有毒重大危险源评价法的评价过程。
1原料罐区基本情况
原料罐区共计8个化学危险品储罐,基本情况如表33所示。
表33储罐基本情况
编号
T-100
T-102
T-202
T-104
T-105
T-213
T-223
直径/m
2
2
2.6
2.9
2.9
2.9
6
容积/m3
30
30
80
80
80
80
200
储存物质名称
氨水
丙烯腈
丙烯腈
丁二烯
丁二烯
苯乙烯
苯乙烯
最大量/m3
24
25.5
68
64
64
68
68
罐区平面图如图7所示。
图7罐区平面示意图
物质的主要物理化学特性如表5-34所示。
2原料罐区的事故易发性B11评价
原料罐区事故易发性B11包含物质事故易发性B111和工艺事故易发性B112两方面及其耦合。
2.1物质事故易发性B111
选取丁二烯、丙烯腈和苯乙烯作为物质易发性评价的对象。
列表计算,以丁二烯为例,如表35所示。
表35丁二烯事故易发生B111计算表
爆炸气体特性
性质
分级
得分
最大安全缝隙
爆炸极限
最小点燃电流
最小点燃能
引燃温度
0.9~1.14
2%~12%
0.86A
0.31mJ
450℃
10
11
10
14
8
总 分
G=53
易发性系数ai
危险系数Cij=aiG
化学活泼系数K
1.0
1.0×53=53
0.12
丁二烯的物质事故易发性B111=Cij(1+K)=53×(1+0.12)=63.6
丙烯腈是二级易燃液体,物质事故易发性B111=50。
苯乙烯是三级易燃液体,物质事故易发性B111=40。
2.2工艺过程事故易发性B112
从21种工艺影响因素中找出罐区工艺过程实际存在的危险,在以下几方面有特殊表现,构成工艺过程事故易发性。
物质事故易发性与工艺事故易发性之间的相关性用相关系数Wij表示,如表36所示。
二者耦合成为事故易发性B11。
表36工艺过程事故易发性B112相关系数Wij
影响因素
内容与参数
B112
相关系数
B112-10高压
0.1~0.8MPa
30
Wij=2.1j=10=0.9
B112-12腐蚀
速率为0.5~1.0mm/年
20
Wij=2.1j=12=0.9
B112-13泄漏
设备泄漏
20
Wij=2.1j=13=0.9
B112-21静电
液体流动
30
Wij=2.1j=21=0.9
2.3事故易发性B11
事故易发性B11计算为:
3原料罐区的伤害模型及伤害一破坏半径
原料罐区最大的火灾爆炸风险是丁二烯罐的燃烧爆炸,其伤害模型有两种:
(1)蒸气云爆炸(VCE)模型;
(2)沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE)模型。
前者属于爆炸型,后者属于火灾型。
不同的伤害模型有不同的伤害一破坏半径,不同伤害一破坏半径所包围的封闭面积内,人员多少、财产价值多少将影响事故严重度大小。
伤害—一破坏半径划分为死亡半径、重伤(二度烧伤)半径、轻伤(一度烧伤)半径及财产破坏半径。
3.1丁二烯蒸气云爆炸(VCE)
丁二烯有两个储罐,分别是T-104罐(悬挂圆柱立罐,最大贮存量64m3)和T-105罐(悬挂圆柱立罐,最大贮存量64m3)。
因此,最大贮存质量为:
Wf=(64+64)×621.1=79500.8(kg)
TNT当量计算公式为:
WTNT=1.8aWfQf/QTNT
式中1.8——地面爆炸系数;
a——蒸气云当量系数,取a=0.04;
Qf——丁二烯的爆热,取Qf=46977.7kJ/kg;
QTNT——TNT的爆热,取QTNT=4520kJ/kg。
因此:
WTNT=1.8×0.04×79500.8×46977.7/4520
=59491.8(kg)
死亡半径R1为:
R1=13.6(WTNT/1000)0.36=61.7(m)
重伤半径R2由下列方程式求解:
解得:
R2=151.7m
轻伤半径R3由下列方程组求解:
解得:
R3=271.7m
对于爆炸性破坏,财产损失半径R财的计算公式为:
式中KⅡ——二级破坏系数,KⅡ=5.6。
计算得:
R财=218.3m
将上述结果列入表37。
表37丁二烯蒸气云爆炸破坏半径(m)
死亡半径
重伤半径
轻伤半径
破坏半径
61.7
151.7
271.7
218.3
伤害区域如图5-8所示。
3.2丁二烯扩展蒸气爆炸(BLEVE)
丁二烯用两罐储存,取W=0.7×79500.8=55650.6kg。
按以下公式进行计算:
q1=27956.0W/m2
(2)二度烧伤(重伤):
(3)一度烧伤(轻伤):
(4)财产损失:
按上述q1、q2、q3、q4热辐射通量值计算伤害一破坏半径,由热辐射通量公式计算:
式中R——火球半径,R=110.7m;
qO—一对圆柱罐取qO=270000W。
此方程难以手算解出,用计算机求解。
已知火球半径R=110.7m,伤害一破坏半径应有Ri>R
(5)按死亡热通量q1=27956.0W/m2,计算扩展蒸气爆炸的死亡半径R1为:
R1=247.5m
(6)按重伤(二度烧伤)热通量q2=18515.6W/m2,计算扩展蒸气爆炸的重伤(二度烧伤)半径R2为:
R2=316.4m
(7)由轻伤(一度烧伤)热通量8141.7W/m2,计算扩展蒸气爆炸的轻伤(一度烧伤)半径R3为:
R3=491.0m
(8)由财产烧毁热通量q4=26091.2W/m2,由上述同样办法计算得到扩展蒸气爆炸的财产破坏半径R4为:
R4=258.5m
综合各项,得扩展蒸气爆炸伤害一破坏半径如表38所示。
表38丁二烯扩展蒸气爆炸伤害一破坏半径(m)
死亡半径
重伤半径(二度烧伤)
轻伤半径(一度烧伤)
财产破坏半径
247.5
316.4
491.0
258.5
伤害区域如图9所示。
图9沸腾液体扩展蒸气爆炸伤害区域
显然,如果丁二烯罐发生扩展蒸气爆炸,火球半径R=110.7m,使整个原料罐区成为一片火海,全部被吞没;由于死亡半径R1=247.5m,财产损失半径R4=258.2m,使得罐区一旦发生扩展蒸气爆炸,厂区内的人员难以幸免,而且会殃及四邻。
4事故严重度B12的估计
事故严重度B12用符号S表示,反映发生事故造成的经济损失大小。
它包括人员伤害和财产损失两个方面,并把人的伤害也折算成财产损失(万元)。
用下式表示总损失值:
S=C+20(N1+0.5N2+105N3/6000)
式中C——财产破坏价值,万元;
N1,N2,N3——事故中人员死亡、重伤、轻伤人数。
事故严重度B12取决于伤害催坏半径构成圆面积中财产价值和死伤人数。
由于丁二烯罐区爆炸伤害模型是两个,即蒸气云爆炸和扩展蒸气爆炸,并可能同时发生,则储罐爆炸故严重度应是两种严重度加权求和:
S=AS1+(1-A)S2
式中S1,S2——分别为两种爆炸事故后果;
A,1-A——分别为两种爆炸的发生概率,A=0.9,1-A=0.1。
蒸气云爆炸的可能性远大于扩展蒸气爆炸,蒸气云爆炸是主要的。
事故严重度的计算结果为:
原料罐区爆炸事故严重度计算如表39所示。
表39原料罐区爆炸事故严重度
5固有危险性B1及危险性等级
原料罐区的固有危险性为:
B1=B11×B12
=7602.4×4392.3
=33392021.52
危险性等级为:
A=lg(B1/105)=2.52
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