蒸气云爆炸冲击波uvce

爆炸评价模型及伤害半径计算爆炸评价模型及伤害半径计算1、蒸气云爆炸（VCE）模型分析计算（1）蒸气云爆炸（VCE ）模型当爆炸性气体储存在贮槽内，一旦泄漏，遇到延迟点火则可能发生蒸气云爆炸，如果遇不到火源，则将扩散并消失掉。

用TNT当量法来预测其爆炸严重度。

其原理是这样的：假定一定百分比的蒸气云参与了爆炸，对形成冲击波有实际贡献，并以TNT当量来表示蒸气云爆炸的威力。

其公式如下：B AWW NT = ------- --------QTNT式中WN——蒸气云的TNT当量，kg;B——地面爆炸系数，取B =1.8 ；A ――蒸气云的TNT当量系数，取值范围为0.02%〜14.9%;W f -------- 蒸气云中燃料的总质量：kg;Q f ――燃料的燃烧热，kJ/kg ;Q TNT――TNT的爆热，QTNT=412〜4690kJ/kg。

（2）水煤气储罐蒸气云爆炸（VCE分析计算由于合成氨生产装置使用的原料水煤气为一氧化碳与氢气混合物，具有低闪点、低沸点、爆炸极限较宽、点火能量低等特点，一旦泄漏，极具蒸气云爆炸概率。

若水煤气储罐因泄漏遇明火发生蒸气云爆炸（VCE,设其贮量为70%寸，则为2.81吨，则其TNT当量计算为：取地面爆炸系数：B =1.8 ;蒸气云爆炸TNT当量系数，A=4%蒸气云爆炸燃烧时燃烧掉的总质量，Wf=2.81 X 1000=2810 （kg）;水煤气的爆热，以CO30%"43%+ （氢为1427700kJ/kg, 一氧化碳为10193kJ/kg ）：取Q=616970kJ/kg ；TNT的爆热，取Q NT=4500kJ/kg。

将以上数据代入公式，得1.8X 0.04X 2810X 616970V T N T =4詔739(呦死亡半径R=13.6(W TN/1000) 0.37= 13.6 X 27.740.37=13.6 X 3.42=46.5(m)重伤半径R,由下列方程式求解:△P s/P。

现代矿业MODERN MINING总第70期2429年9月第9期Seriai Ns•60S—Wmben2429蒸气云爆炸冲击波效应定量计算方法比选钱先锋09，曾晓飞09，胡晖09，刘海浪09，高岗09，（O中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司；2.金属矿山安全与健康国家重点实验室;3.中钢集团马鞍山矿院工程勘察设计有限公司）摘要蒸气云爆炸冲击波是导致装置外建筑物损毁和人员伤亡的主要原因，为了研究蒸气云爆炸冲击波对建筑物影响严重程度，以石油化工企业的甲醛装置为例，分别采用目前国内常用的TNO模型、GM莱克霍夫方法、模拟比法定量计算发生蒸气云爆炸事故产生的后果。

结果表明，3种计算方法的事故预测结果基本相似，GM莱克霍夫方法和模拟比法的爆炸近场超压值基本吻合，GM 莱克霍夫方法在爆炸远场低估了超压值，模拟比法在爆炸远场高估了超压值。

建议评估单位计算蒸气云冲击波超压时，综合考虑3种计算方法的优缺点，合理选择估算方案。

关键词蒸气云爆炸冲击波效应定量计算TNO模型GM莱克霍夫方法模拟比法DOI：1O.0999/j.isst.10746250.2020.09.076大量可燃气体或蒸气泄漏到敞开空间后,如果没有立即点火，与空气形成爆炸性混合物，然后发生延迟点火，即形成蒸气云爆炸⑷。

蒸气云爆炸冲击波效应是导致装置外建筑物损毁和人员伤亡的主要原因⑷。

蒸气云爆炸产生的冲击波的破坏作用取决于超压值,超压值是抗爆设计的主要依据之一，原国家安全监管总局《化工和危险化学品生产经营单位重大生产安全事故隐患判定标准（试行）》第十三条指出，控制室和机柜间面向火灾爆炸危险性装置一侧必须满足防火防爆的要求。

目前国内安全评价软件只能输出人员伤害的定量分析后果，无法给出对建筑物的影响程度,冲击波效应对建筑物的影响缺少统一的计算方法。

基于以上情况，以某石油化工企业内甲醛生产装置为例,采用不同定量分析方法探索研究蒸气云爆炸冲击波效应对建（构）筑物的影响，弥补国内控制室抗爆设计前置计算的空白，为安全评价和安全设施设计工作者提供参考依据。

L P G罐区定量模拟评价模拟事故及条件液化石油气（LPG）一旦大量泄漏，极易与周围空气混合形成爆炸性混合物，如遇到明火引起火灾爆炸，其产生的爆炸冲击波及爆炸热火球热辐射破坏、伤害作用极大。

LPG 罐区发生过的事故类型主要有蒸气云爆炸（UVCE）和沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）。

蒸气云爆炸（UVCE）是指可燃气体或蒸气与空气的云状混合物在开阔地上空遇到点火源引发的爆炸。

UVCE发生后的危害主要是爆炸冲击波对周围人员、建筑物、储罐等设备的伤害、破坏。

沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）是指液化气体储罐在外部火焰的烘烤下突然破裂，压力平衡破坏，液化石油气（LPG）急剧气化，并随即被火焰点燃而产生的爆炸。

BLEVE 发生后的危害主要是火球热辐射危害，同时爆炸产生的碎片和冲击波也有一定的危害。

恒源石化炼油厂液化气储罐区共有液化气储罐9台，总储量3000 m3，最大储罐1000m3。

蒸气云爆炸（UVCE）定量模拟评价TNT当量法是一种对UVCE定量评价的主要方法，首先按超压-冲量准则确定人员伤亡区域及财产损失区域。

冲击波超压破坏准则见表1：表1冲击波超压破坏、伤害准则1发生蒸气云爆炸（UVCE）的LPG的TNT当量WTNT及爆炸总能量E：LPG的TNT当量：WTNT =αWLPGQ/QTNT（1）α为LPG蒸气云当量系数（统计平均值为0.04）；WLPG为蒸气云中LPG质量（在此模拟400 m3储罐，折合约240t）；Q为LPG燃烧热，46.5MJ/kg；QTNT为TNT爆炸热5.066MJ/kg；由式（1）可求得LPG的TNT当量：WTNT=88.1t；2爆炸冲击波正相最大超压ΔP：LPG的爆炸冲击波正相最大超压：（1）式中，—对比距离。

△P—为冲击波的正相最大超压（kPa）;R—为距UVCE中心距离（m）；W—为TNT质量或TNT当量（kg）。

图1冲击波的正相最大超压-距UVCE中心距离对数曲线由表1和图1可得出以下结果（表2）：表2冲击波超压破坏、伤害距离沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）定量模拟评价BLEVE是在LPG储罐暴露于火源时发生的，是由储罐区发生的小型火灾引发的。

一、固有危险度－TNT当量法介绍1）能量转换概述爆炸理论计算其有关爆炸参数。

在此计算预测的情况下，就可考虑具体的破坏情况、人员伤害情况、其影响范围和程度、对附近的易燃、易爆、毒害物质导致燃烧、爆炸、泄漏、毒害的可能性，由此提出相应的对策措施。

具体计算方法如下：为了计算和评价爆炸效应，人们通常以1000千卡/公斤作为梯恩梯当量。

其计算公式为：W TNT =α·W·Q v / Q TNT式中，α-蒸汽云爆炸的效率因子，表明参与爆炸的可燃气体的分数，一般取3%或4%；W —为A物质质量（kg）；Q V —为A物质热值（KJ/kg）；（单纯物质热值查阅化学品安全卫生综合信息系统，混合物需要计算出混合热值，参看下表）Q TNT —为TNT的爆炸热，一般取4.52×106J/kg；W TNT —A物质的梯恩梯当量（kg）。

2）单元能量转换（1）热量计算对于装置内的物料量而言，由于介质属于混合类危险物质，火灾、爆炸是装置的主要危险因素。

计算单元混合物质热值可以采用加权平均值的方法粗略估计混合物质的热值。

假设物料各组分已知，如下表所示：附表3-5 混合物料热指计算表VmolWn%—为可燃物质的组分摩尔比（2）TNT计算装置按***万吨/年，***kg/h处理量计，根据各组分物质的量及划分的单元，计算公式如下：W TNT =α·W·Q v / Q TNT（5）式中，α——蒸汽云爆炸的效率因子；W —为A物质质量（kg）；Q V —为A物质热值（KJ/kg）；Q TNT —取4.52×106J/kg；W TNT —A物质梯恩梯当量（kg）。

二、举例：对原料罐的粗醚进行蒸气云爆炸（UVCE）事故模拟计算。

假设粗醚储罐发生部分泄漏，沸点较低、挥发度较高的异丙醚泄漏后蒸发量较大，大量蒸发会在泄漏液上空形成爆炸性蒸气云，遇着火源，即可引发爆炸。

危险源基本情况及物料特性数据分别见附表3-4和附表3-5。

LPG罐区定量模拟评价模拟事故及条件液化石油气（LPG）一旦大量泄漏，极易与周围空气混合形成爆炸性混合物，如遇到明火引起火灾爆炸，其产生的爆炸冲击波及爆炸热火球热辐射破坏、伤害作用极大。

LPG 罐区发生过的事故类型主要有蒸气云爆炸（UVCE）和沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）。

蒸气云爆炸（UVCE）是指可燃气体或蒸气与空气的云状混合物在开阔地上空遇到点火源引发的爆炸。

UVCE发生后的危害主要是爆炸冲击波对周围人员、建筑物、储罐等设备的伤害、破坏。

沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）是指液化气体储罐在外部火焰的烘烤下突然破裂，压力平衡破坏，液化石油气（LPG）急剧气化，并随即被火焰点燃而产生的爆炸。

BLEVE发生后的危害主要是火球热辐射危害，同时爆炸产生的碎片和冲击波也有一定的危害。

恒源石化炼油厂液化气储罐区共有液化气储罐9台，总储量3000 m3，最大储罐1000m3。

蒸气云爆炸（UVCE）定量模拟评价TNT当量法是一种对UVCE定量评价的主要方法，首先按超压-冲量准则确定人员伤亡区域及财产损失区域。

冲击波超压破坏准则见表1：表1 冲击波超压破坏、伤害准则1 发生蒸气云爆炸（UVCE）的LPG的TNT当量W TNT及爆炸总能量E：LPG的TNT当量：W TNT=αW LPG Q/Q TNT （1）α为LPG蒸气云当量系数（统计平均值为0.04）；W LPG为蒸气云中LPG质量（在此模拟400 m3储罐，折合约240t）；Q为LPG燃烧热，46.5MJ/kg；Q TNT为TNT爆炸热5.066 MJ/kg；由式（1）可求得LPG的TNT当量：W TNT=88.1t；2爆炸冲击波正相最大超压ΔP：LPG的爆炸冲击波正相最大超压：（1）式中，—对比距离。

△P—为冲击波的正相最大超压（kPa）;R—为距UVCE中心距离（m）；W—为TNT质量或TNT当量（kg）。

图1 冲击波的正相最大超压-距UVCE中心距离对数曲线由表1和图1可得出以下结果（表2）：表2 冲击波超压破坏、伤害距离沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）定量模拟评价BLEVE是在LPG储罐暴露于火源时发生的，是由储罐区发生的小型火灾引发的。

1976，波多黎，储罐超压导致 C5 碳氢 化合物泄漏到 10-25 英尺高，在离储罐 450 英尺处被点燃引爆，死亡 1 人，受 伤 2 人。 1976，美国德克萨斯州，管线失效，乙 烯泄漏到空中，随后发生蒸气云爆炸， 直接经济损失 1800 万美元，死 1 人， 受伤 15 人。
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南京工业大学硕士学位论文 化工过程爆炸灾害模拟评价及防灾决策支持系统研究
出口连接处疲劳失 效泄漏，形成气云 被引爆 法兰失效，泄漏形 成气云被引爆 卡车储罐失效，泄 漏形成气云被引爆 管线失效，泄漏形 成气云被引爆 排水阀开启，泄漏 形成气云被引爆
物质溢出形成气 云，被引爆
球罐泄漏，形成气 云被引爆
管线破裂泄漏，形 成气云被引爆
管线疲劳失效 工艺不稳定导致 过压和高温 泄压阀冻结 管线失效 温度过低，水凝固 导致阀门开启
2.1 过程爆炸事故模式及致因分析
对蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气爆炸两种典型的重大爆炸灾害事故进行 案例统计与分析，根据近 40 年来国内外已经正式发布的不同的工厂、工艺过程 中所发生的重大气云爆炸事故数据，根据各事故致因的不同，经统计分析，归纳 提炼出的 UVCE、BLEVE 分为以下事故模式，见表 2.1，2.2。
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南京工业大学硕士学位论文 化工过程爆炸灾害模拟评价及防灾决策支持系统研究
事故模式 过热引发爆炸 槽罐破裂导致 爆炸 撞击失效引发 爆炸
火灾烧烤罐 体，蒸气区罐 体局部受热破 裂，引发 BLEVE
储事故模式统计分析
Table 2.2 Statistic and analysis of accident modes for BLEVE
1989.12.24，美国埃克桑巴吨罗夫炼油厂，寒冷气 候使的丙烷和丁烷气体运输管线龟裂泄漏形成气 云，8 台贮罐被大火吞没，发生爆炸，近 10km 范 围内的房屋窗户被毁坏，造成 2 人死亡。 1972.3.30，巴西石油公司液化气球罐（1000m3）， 由于送入罐内的气体温度过高，导致压力升高， 加上安全阀故障，于是开排泄阀，无法关闭此阀， LPG 泄漏并引爆，导致 BLEVE，火柱高达 300 米，碎片飞散达方圆 3km，造成 37 人死亡，36 人受重伤，设备损失达 28 亿日元以上。

苯蒸气云爆炸事故模拟分析与安全技术措施作者：李霜来源：《科技风》2018年第07期摘要：针对苯储罐爆炸产生的安全风险，采用安元科技——蒸气云爆炸（UVCE）事故模拟评价与风险分析系统对伤亡半径、财产损失半径进行预测，并根据预测结果提出安全技术措施，最终达到大幅度降低事件发生后果的目标。

关键词：苯储罐；蒸气云爆炸（UVCE）；安全技术措施苯在常温下为一种高度易燃，有香味的无色的液体HYPERLINK"https：///doc/5944437.html"＼t"_blank"，火灾危险性为甲类。

苯有高的毒性HYPERLINK"https：///doc/5993718.html"＼t"_blank"，也是一种致癌HYPERLINK"https：///doc/2620622.html"＼t"_blank"物质。

蒸气云爆炸（UVCE）是由于气体或易于挥发的液体燃料的大量快速泄露，与周围空气混合形成覆盖很大范围的“预混云”，在某一有限空间遇点火源而导致的爆炸[1]。

本文以某危险化学品企业100m3苯储罐发生意外泄露引发蒸气云爆炸事故为例，采用安元科技——蒸气云爆炸（UVCE）事故模拟评价与风险分析系统软件对其进行定量分析，并根据分析结果提出安全技术措施，为应对突发安全事件提供科学依据。

1 苯储罐概况某危险化学品生产企业苯储罐容积为100m3，密度为0.88×103kg/m3，按照总容积的80%进行计算，最大储存量为70400Kg。

苯蒸馏工段布置在公司现有装置的最东面，四周设有高2.2m的围墙与外界隔开，设有2处进出口。

2 原有安全技术措施（1）储罐罐体（包括附件）每年定期进行检测，保证质量可靠，避免因异常情况损坏，造成事故。

（2）在储罐区设置安全疏散指示标志，一旦发生火灾、爆炸、有毒物料大量泄漏等重大事故时，人员能按指示标志及时、有效、安全地离开危险区，避免人员伤亡。

安全评价中几个事故模型的概念
蒸气云爆炸（UVCE）模型：蒸气云爆炸是指可燃气体或蒸气与空气的云状混合物在开阔地上空遇到点火源引发的爆炸。

UVCE模型用于定量化模拟评价与分析可燃气体或液化介质的生产或储存场所所可能发生的UVCE事故后果的严重度和危险等级、影响范围。

池火灾（PoolFire）模型：池火灾指可燃液体作为燃料的火灾，比如罐区池火灾主要是由于超载或雷击等原因导致LPG泄漏而形成液池，遇到火源而引起池火灾。

PoolFire模型用于模拟评价与分析池火灾的事故后果的严重度和危险等级、灾害影响范围。

沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）模型：沸腾液体扩展蒸气爆炸指液化介质储罐在外部火焰的烘烤等条件下突然破裂，压力平衡破坏，介质急剧气化，并随即被火焰点燃而产生的爆炸。

BLEVE模型用于模拟评价与分析沸腾液体扩展蒸气爆炸事故的后果严重度、危险等级和灾害影响范围。

凝聚相爆炸（CPE）模型：凝聚相爆炸指炸药等类型的含能材料发生的爆炸。

CPE模型用于模拟评价与分析凝聚相爆炸事故的后果严重度、危险等级和灾害影响和破坏范围。

固体火灾（SolidFire）模型：固体火灾指可燃固体为燃料的火灾。

SolidFire 模型用于模拟评价固体火灾事故后果的严重度、危险等级和灾害影响范围。

泄漏扩散（Leaks）模型：用于模拟评价与分析有毒、有害物质在一定的泄漏模式和扩散环境下的泄漏扩散危害范围。

二、蒸气云爆炸事故后果分析根据荷兰应用科研院TNO(1979)建议,可按下式预测蒸气云爆炸的冲击波损害半径：R=C s(N·E)1/3式中:R—损害半径，m；E—爆炸能量，kJ。

可按下式取：E=VH cV—参与反应的可燃气体的体积m3；H c—可燃气体的高燃烧热值，N—效率因子，其值与燃料浓度持续展开所造成损耗的比例和燃料燃烧所得机械能的数量有关，一般取N=10%C s—经验常数，取决于损害等级,其取值情况见下表表7-14 损害等级表该公司煤气管道布防在整个炼钢、炼铁生产区，现以管径最长，敷设距离最长的一段管道（管径Ф=2000mm，长度L=1000m,转炉煤气管道，起自风机房，终至5万m3转炉煤气柜）发生煤气爆炸事故进行模拟分析。

该段高炉煤气管道的容量约为：3.14×12×1000=3140m3按转炉煤气的H c=8790kJ/m3。

E=VH c=3140×8700=2.73×107kJ蒸气云爆炸的冲击波损害半径计算结果如下：(1)R=C s(N·E)1/3=0.03(0.1×2.73×107)1/3=4.17m(2)R=C s(N·E)1/3=0.06(0.1×2.73×107)1/3=8.34m(3)R=C s(N·E)1/3=0.15(0.1×2.73×107)1/3=20.85m(4)R=C s(N·E)1/3=0.4(0.1×2.73×107)1/3=55.6m由此可知，当管径Ф=2000mm，长度L=1000m,转炉煤气管道泄漏，发生蒸气云爆炸的冲击波伤害、破坏情况见下表表7-16蒸气云爆炸的冲击波伤害、破坏半径表司敷设最长、管径最大的一段高炉煤气管道进行评价,可知，此段煤气管道一旦发生蒸气云爆炸，对周围20.85m范围内人员均会造成不同程度的伤害。

蒸汽云爆炸是一种严重的工业事故，通常发生在化工、石油等行业中。

当高温高压的蒸汽与空气混合后，形成一种被称为“蒸汽云”的爆炸性混合物。

如果这种混合物受到某种触发因素（如火花、静电等）的作用，就会迅速燃烧并释放出大量的能量，导致爆炸。

蒸汽云爆炸的破坏力极大，一旦发生，将对周围的环境和人员造成严重的危害。

爆炸产生的冲击波和高温火焰会瞬间摧毁周围的设施和设备，同时也会造成人员伤亡和财产损失。

因此，对于蒸汽云爆炸的防范和应对措施至关重要。

企业应该加强安全管理，定期检查和维护设备，确保蒸汽系统的安全运行。

同时，员工也应该接受安全培训，了解蒸汽云爆炸的危害和应对方法，以便在发生事故时能够迅速采取有效的措施，减少损失。

（2） p 1.02( 3 mTNT ) 3.99( 3 mTNT )2 12.6( 3 mTNT )3
r
r
r
（3）R1＝1.98×W0.447（学位论文）
ln(p / p0 ) 0.9216 1.5058ln(R) 0.167 ln2 (R) 0.0320 ln3(R)
6. 国内：开始于20世纪80年代。受技术条件和经济条件的限制，只是 初步的研究工作。
7. 《易燃、易爆、有毒重大危险源评价法》（“ 八五”国家科技攻关课 题，有关于蒸气云爆炸模型的描述）
三、蒸气云爆炸相关知识
1. 气云爆炸包括蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气爆炸两种。气云爆炸 的共同点是参与的爆炸物质的量一般都比较大（5×103kg以上）。
2. 燃料：最常见的是低分子的碳氢化合物，偶尔也有其它物质（氯乙 烯、异丙醇、氢气）。
3. 伤害形式：云雾区内的爆炸波作用、云雾区外的冲击波作用、高温 燃烧作用、热辐射作用、缺氧造成的窒息作用。
三、蒸气云爆炸相关知识
4. 影响蒸气云爆炸的因素：蒸气云爆炸是一个复杂的物理化学过程， 主要影响因素包括蒸气云特性、周围环境、天气情况、点火源特性。
能够预测大范围内的 由于简化了VCE爆炸的过程
爆炸超压
模拟与预测精度受到影响
相关模型，也叫缩放比率模型， 是依靠实验结果建立起来的模型 ，如TNT模型、TNO模型、ME模 型、CAM模型。
模型简单，易于用于 安全评价中
四、蒸气云爆炸模型
4. 典型的相关模型：TNT模型、TNO多能模型。
5. TNT模型相关知识：目前，对凝聚相爆炸(理想爆源)的研究达到了很 高的水平，已经可以对爆炸场进行有效的预测。在此基础上，研究 者提出了TNT当量的概念，即采用能量相当的法则，将气云爆炸所 产生的冲击波转化为TNT爆炸所产生的冲击波，然后用TNT爆炸的 结果与规律预测气云爆炸的强度。

蒸气云爆炸波参数计算蒸气云爆炸的条件泄漏的物质必须是可燃的；点燃之前必须形成足够尺寸的蒸气云；在点燃之前要有足够量的空气混合进入蒸气云，以使得混合物的浓度在可燃范围内；蒸气云燃烧时火焰必须加速传播，否则只会形成闪火。

蒸汽云爆炸，是指液体急剧沸腾产生大量过热而引发的一种爆炸式沸腾现象。

按照BLEVE字面的翻译，可以称之为“沸腾液体扩展为蒸气蒸汽云爆炸”，但过于烦琐，为此其名称可简化为“蒸气蒸汽云爆炸” 。

条件：1、低沸点液体进入高温系统；2、冷热液体相混且温度已超过其中一种液体的沸点；3、分层液体中高沸点液体受热后将热量传给低沸点液体使之气化；4、封闭层下的液体受热气化；5、液体在系统内处于过热状态，一旦外壳破裂、液体泄漏、压力降低，过热液体会突然闪蒸引起爆炸。

电石受潮后产生乙炔，发生爆炸不属于蒸汽云爆炸。

扩展资料：蒸汽蒸汽云爆炸（BLEVE）的研究开始于1957年。

1957年美国保险业的3名工作人员调查一起由甲醛和苯酚制取酚醛树脂的反应器爆炸事故。

经过仔细调查，一点也没有发现燃烧爆炸的痕迹"研究结果表明，其原因是：反应器内的介质主要是水，它处于加压过热状态，而且反应器气相部分的器壁发生了裂口，这使反应器内压力急剧下降，造成反应器内的水骤然气化和体积膨胀；正是由它造成了反应器的爆炸“在当时已了解到蒸汽锅炉也有类似事故发生，进一步的研究还发现液化天然气即使在不加热的情况下，也会发生类似的现象”为了与其他的爆炸加以区别，将它称之为“BLEVE”。

认为这是一种物理爆炸，爆炸能量来自沸腾液体和蒸气的膨胀。

一吨饱和蒸汽锅炉在1.27Mpa压力下的爆炸强度相当于3.5公斤TNT。

十吨的锅炉就相当于35公斤TNT。

爆炸评价模型及伤害半径计算1、蒸气云爆炸（VCE ）模型分析计算（1）蒸气云爆炸（VCE ）模型当爆炸性气体储存在贮槽内，一旦泄漏，遇到延迟点火则可能发生蒸气云爆炸，如果遇不到火源，则将扩散并消失掉。

用TNT 当量法来预测其爆炸严重度。

其原理是这样的：假定一定百分比的蒸气云参与了爆炸，对形成冲击波有实际贡献，并以TNT 当量来表示蒸气云爆炸的威力。

其公式如下：W TNT =式中W TNT ——蒸气云的TNT 当量，kg ； β——地面爆炸系数，取β=1.8；A ——蒸气云的TNT 当量系数，取值范围为0.02%～14.9%； W f ——蒸气云中燃料的总质量：kg ； Q f ——燃料的燃烧热，kJ/kg ；Q TNT ——TNT 的爆热，QTNT=4120～4690kJ/kg 。

（2）水煤气储罐蒸气云爆炸（VCE ）分析计算由于合成氨生产装置使用的原料水煤气为一氧化碳与氢气混合物，具有低闪点、低沸点、爆炸极限较宽、点火能量低等特点，一旦泄漏，极具蒸气云爆炸概率。

若水煤气储罐因泄漏遇明火发生蒸气云爆炸（VCE ），设其贮量为70%时，则为2.81吨，则其TNT 当量计算为：取地面爆炸系数：β=1.8； 蒸气云爆炸TNT 当量系数，A=4%； 蒸气云爆炸燃烧时燃烧掉的总质量， Wf=2.81×1000=2810（kg ）；水煤气的爆热，以CO 30%、H 2 43%计（氢为1427700kJ/kg,一氧化碳为10193kJ/kg ）：取Q f =616970kJ/kg ；TNT 的爆热，取Q TNT =4500kJ/kg 。

将以上数据代入公式，得W TNT 死亡半径R 1=13.6(W TNT /1000)=13.6×27.740.37 =13.6×3.42=46.5(m)重伤半径R 2，由下列方程式求解：△P 2=0.137Z 2-3+0.119 Z 2-2+0.269 Z 2-1-0.019 Z 2=R 2/(E/P 0)1/3 △P 2=△P S /P 0式中：△P S ——引起人员重伤冲击波峰值，取44000Pa ； P 0——环境压力（101300Pa ）； E ——爆炸总能量（J ），E=W TNT ×Q TNT 。

升高，由于液体热膨胀 用，罐体产生龟裂，导致泄漏，使液体处于过热
作用，罐体产生龟裂， 状态，发生沸腾并迅速产生大量蒸气，导致罐体
导致泄漏，使液体处于 爆裂。
过热状态
外来撞击
1985，北美洲安大略湖
房屋火灾强烈的热辐射
压力泄放阀故障和太阳 热辐射
瓦斯泄漏引起火灾导致 一系列爆炸
阀门冻结，LPG 泄漏扩 散至马路，汽车引燃 LPG，火焰蔓延、烧烤 罐体
1997 年 9 月 14 日印度 HPCL 炼油厂因
储罐腐蚀泄漏，形 成蒸气云被引爆
腐蚀使该厂一个 液化石油气储罐 泄漏
炼油厂
腐蚀使该厂一个液化石油气储罐泄漏， 从而引发一系列事故并逐渐演变成一 场灾难，导致 60 人死亡，造成 1.5 亿美 元财产损失，威胁附近城市 200 万居民
的安全。
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南京工业大学硕士学位论文 化工过程爆炸灾害模拟评价及防灾决策支持系统研究
管线破裂
塔器环焊缝出现 裂纹并扩大 违反操作规程，没 切换开关 LPG 泵入口法兰 泄漏 储罐破裂，液态丙 烷泄漏漫过防液 堤 换热器液氧漏入 储罐裂缝导致储 罐失效、泄漏
储罐超压
管线失效
气体加工 工厂
乙醛、酒 精制造
1988.5.5，美国路易斯安娜州诺科，硫 化催化裂化装置高架管线弯头腐蚀损 坏，C3 泄漏，形成蒸气云爆炸，损失 3.14 亿美元。 1992.11.9，法国普罗旺斯炼油厂，由于 液化石油气管路泄漏，形成的蒸气云被 引燃而发生保证，造成 6 人死亡，11 人受伤。
2 气云爆炸事故机理及模型
爆炸是化工过程中的重大灾难性事故之一，化工过程常发生的爆炸灾害形式 包括反应失控引起的装置爆炸、蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气云爆炸等事故模 式。化工过程爆炸的事故共同特点是参与的爆炸物质量一般都较大，导致的危害 和损失巨大。本章将重点研究探讨蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气云爆炸两种事 故形式。

蒸汽云爆炸事故后果模拟分析法超压：1）TNT当量通常，以TNT当量法来预测蒸气云爆炸的威力。

如某次事故造成的破坏状况与kgTNT炸药爆炸所造成的破坏相当，则称此次爆炸的威力为kgTNT当量。

蒸气云爆炸的TNT当量W TNT计算式如下：W TNT=1.8×α×W f×Q f/Q TNT式中，W TNT—蒸气云的TNT当量(kg)α—蒸气云的TNT当量系数，正己烷取α=0.04；W f—蒸气云爆炸中烧掉的总质量(kg)Q f—物质的燃烧热值(kJ/kg)，正己烷的燃烧热值按48.27×106J/kg，参与爆炸的正己烷按最大使用量792kg 计算，则爆炸能量为38.23×109J将爆炸能量换算成TNT当量q，一般取平均爆破能量为4.52×106J/kg，因此W TNT= 1.8×α×W f×Q f /q TNT+ =1.8×0.04×792×48.27×106/4.52×106=609kg2）危害半径为了估计爆炸所造成的人员伤亡情况，一种简单但较为合理的预测程序是将危险源周围划分为死亡区、重伤区、轻伤区和安全区。

死亡区内的人员如缺少防护，则被认为将无例外的蒙受重伤或死亡，其内径为0，外径为R ，表示外周围处人员因冲击波作用导致肺出血而死亡的概率为0.5，它与爆炸量之间的关系为：= 11.3 m重伤区的人员如缺少防护，则绝大多数将遭受严重伤害，极少数人可能死亡或受伤。

其内径就是死亡半径R1，外径记为R2，代表该处人员因冲击波作用耳∆按下膜破损的概率为0.5，它要求的冲击波峰值超压为44000Pa。

冲击波超压P式计算：P∆=0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019式中：P∆——冲击波超压，Pa；Z——中间因子，等于0.996；E——蒸气云爆炸能量值，J；P0——大气压，Pa，取101325得R2=32.7m轻伤区的人员如缺少防护，则绝大多数将遭受轻微伤害，少数人将受重伤或者平安无事。

5.3 火灾爆炸事故后果分析评价对于液化石油气来说，其沸点远小于环境温度，泄漏后将会由于自身的热量、地面传热、太阳辐射、气流流动等迅速蒸发，在液池上面形成蒸气云，与周围空气混合成易燃易爆混合物，并且随着风向扩散，扩散过程中如遇到点火源，则可能发生蒸气云爆炸，产生巨大影响。

液化石油气容器在外部火焰的烘烤下可能发生突然破裂，压力平衡被破坏，液体急剧气化，并随即被火焰点燃而产生爆炸。

在这一过程中虽然也有破片和冲击波产生，但爆炸火球的热辐射是主要的伤害因素。

这种事故被称为沸腾液体扩展为蒸气爆炸（BLEVE）。

BLEVE产生的破片和冲击波虽然有一定的危害，但与爆炸产生的火球热辐射危害相比，它们的危害可以忽略，现场情况尤其如此。

为此，对液化石油气泄漏后果的分析，本报告主要考虑蒸气云爆炸，计算出死亡半径，进而确定重大危险源的等级。

不同的伤害模型将有不同的伤害/破坏半径，不同伤害/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程度大小。

伤害/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。

5.3.1 蒸气云爆炸模型分析蒸气云爆炸能产生多种破坏效应，如冲击波超压、热辐射、碎片作用等，但最危险、破坏力最强的是冲击波的破坏效应。

⑴超压准则常见的冲击波伤害－破坏准则有：超压准则、冲量准则、压力－冲量准则等。

本评价采用超压准则。

⑵超压模型蒸气云爆炸的超压使用TNT 当量法进行计算。

蒸气云爆炸的TNT 当量可用下式估算：TNT ff TNT Q Q W W α8.1=式中：1.8：地面爆炸系数；α:蒸气云的TNT 当量系数，0.04；f W :液化石油气形成的蒸汽云中参与爆炸的燃料的质量，kg ；f Q ：燃料的燃烧热，kJ/kg ；TNT Q ：TNT 的爆热，4520kJ/kg ；TNT W ：蒸气云的TNT 当量，kg ；根据项目单位提供的资料，液化石油气成份为50％的丙烷、50%的丁烷。

TNT当量的计算TNT当量法和TNO（Multi-Energy）模型法是蒸气云[wiki]爆炸[/wiki]（UVCE）模拟方法中的两个典型模型。

TNT当量法是把气云爆炸的破坏作用转化成TNT爆炸的破坏作用，从而把蒸气云的量转化成TNT当量。

TNT当量法简单易行，但有其明显缺陷：（1）TNT爆炸时爆源体积可忽略，而蒸气云较大不能忽略，且随着爆炸的进行，爆源体积在增大。

（2）TNT爆炸时能量是瞬间释放的，而蒸气云爆炸过程中能量的释放速率是有限的。

（3）TNT爆炸过程形成的冲击波强度大，但衰减速度快，而蒸气云爆炸多属爆燃过程，正压作用时间较短，负压作用时间较长。

因而TNT当量法只适用于很强的蒸气云爆炸且用以模拟爆炸远场时偏差较小，模拟爆炸近场时高估蒸气云爆炸产生的超压。

（4）TNT当量法的当量系数难以确定，可变性大（0.02%-15.9%）。

TNT当量法关键模型：WTNT=aWQ/QTNT （2-1)z = R/(WTNT)1/3 (2-2)Pi = (3.9/z1.85) + (0.5/z) （2-3)WTNT，kg；a为LPG蒸气云当量系数（统计平均值为0.04，占统计的60%）；W为蒸气云中可燃气体质量，kg；Q为可燃气体的燃烧热，J/kg;QTNT为TNT的爆炸热,J/kg （4230--4836kJ/kg，一般取平均4500kJ/kg）；z为R处的爆炸特征长度；Pi为R处的爆炸超压峰值。

由式（2-1）计算出对气云爆炸有贡献的爆炸物的当量，由式（2-2）可以确定目标R处的爆炸特征距离，再由式（2-3）计算出目标R处的爆炸超压峰值。

蒸气云爆炸事故后果计算过程作者：未知文章来源：本站原创点击数：989 更新时间：2008-8-24 22:43:19 【字体：小大】湖北安全生产信息网(安全生产资料大全) 寻找资料>>轻轻一点，立刻拥有一本安全工具书！收藏本篇文章，方便以后查看1）蒸气云爆炸事故情景设2000m3油罐汽油较大规模泄漏，泄漏量37857kg，经蒸发形成油蒸气，遇点火源发生爆炸事故的危害范围。