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。

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。