蒸气云爆炸伤害模型

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。

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Qf=616970kJ/kg；TNT的爆热，取QTNT=4500kJ/kg。

将以上数据代入公式，得W TNT死亡半径R1=13.6(W TNT/1000)=13.6×27.740.37=13.6×3.42=46.5(m)重伤半径R2，由下列方程式求解：△P2=0.137Z2-3+0.119 Z2-2+0.269 Z2-1-0.019 Z2=R2/(E/P0)1/3△P2=△P S/P0式中：△PS——引起人员重伤冲击波峰值，取44000Pa；P——环境压力（101300Pa）；E——爆炸总能量（J），E=WTNT ×QTNT。

沸腾液体扩展蒸气爆炸伤害模型(ILO模型)―――主要表现为火灾伤害1、计算火球中消耗的可燃物质量W(kg)单罐贮存，W取罐容量的50％，双罐贮存，W取罐容量的70％，多罐贮存，W取罐容量的90％；2、计算火球半经R：R=2.9W1/3(m)3、计算火球持续时间t：t=0.45W1/3(s)4、计算造成不同伤害的热通量q(r) (W/m2) ：死亡热通量q1 : Pr=-37.23+2.56⨯ln (t·q4/3) （5.1）二度烧伤热通量q2: Pr=-43.14+3.0188⨯ln (t·q4/3) （5.2）一度烧伤热通量q3: Pr=-39.83+3.0186⨯ln (t·q4/3) （5.3）财产损失热通量q4: q4 = 6730⨯t-4/5+25400 (W/m2) （5.4）计算时Pr取5，计算出q值。

注意：当暴露时间（t）超过180秒时，5.1～5.3式不再适用。

5、根据各热通量值，计算相应的伤害半经r:按ILO模型，用下式计算：q(r) = q0⨯R2⨯r⨯(1-0.058⨯ln r )/(R2+r2)3/2q0 —火球表面热辐射通量，柱形罐q0取270000w/m2,球形罐q0取200000w/m2。

r —目标到火球中心的距离(m),R—火球半径(m)。

代入q(r)、q0、R等值，可算出相应的伤害半经值。

瞬间火灾作用下的伤害准则（t ＝40秒）附录 三种沸腾液体扩展蒸气云爆炸伤害半经计算模型ILO 模型中，q 0为火球表面的辐射通量，1-0.058lnr 代表大气传递系数，R 2r/(R 2+r 2)3/2代表视角系数。

此模型适用于目标位于火球之外。

Greenberg-Cramer 模型中，Q r 为燃料燃烧热（kj/kg ），P 0为贮罐内压力（MPa ）, 0.27P 00.32代表热辐射系数，W f 为火球中消耗掉的燃料质量。

Roberts 模型中，b 为热辐射系数（0.2～0.4），它适用于火球中消耗的燃料量在1～100000kg 之间。

蒸汽云爆炸的伤害模型蒸汽云爆炸是由于以“预混云”形式扩散的蒸汽云遇火后在某一有限空间发生爆炸而导致的。

泄漏的油品如果没有发生沸腾液体膨胀蒸汽云爆炸现象或立即引发大火，溶剂油或燃料油等物质的低沸点组分就会与空气充分混合，在一定的范围聚集起来，形成预混蒸汽云。

如果在稍后的某一时刻遇火点燃，由于气液两相物质已经与空气充分混合均匀，一经点燃其过程极为剧烈，火焰前沿速度可达50～100m／s，形成爆燃。

对蒸汽云覆盖范围内的建筑物及设备产生冲击波破坏，危及人们的生命安全。

发生蒸汽云爆炸现象最起码应具备以下几个条件：①周围环境如树木、房屋及其它建筑物等形成具有一定限制性空间；②延缓了点火的过程；③充分预混了的气液两相物质与空气的混合物；④一定量的油品泄漏。

（2）爆源的TNT当量计算TNT当量计算公式：WTNT=WQf／QTNT式中：WTNT——易燃液体的TNT当量(kgTNT)；Wf——易燃液体的质量(kg)；Qf——易燃液体的燃烧热(MJ／kg)；QTNT--TNT的爆热，取4.52MJ／kg；TNT爆热为4.52MJ／kg，由于本项目中易燃物较多，根据相关原则取最大的易燃液体的燃烧热(MJ／kg)，故取溶剂油作为计算样本。

溶剂油燃烧热值为43.69MJ／kg。

l节油罐车溶剂油的TNT当量：W溶TNT=43.69×790×0.8×60／4.52=3.67×105 kgTNT（3）自由蒸汽云爆炸时的死亡半径根据易燃液体的TNT当量，并且考虑参与了爆炸，对形成冲击波有实际贡献的蒸汽云的量，结合油库区及周边布置情况分析，采取地面爆炸系数1.8，蒸汽云的TNT当量系数0.0 4，运用范登伯(VandenBerg)和兰诺伊(Lannoy)方程计算蒸汽云爆炸时死亡半径为：R=13.6×(1.8×0.04×WTNT／1000)0.37根据最大可能危险原则计算（石油副产品取溶剂油为样本）1节溶剂油罐车爆炸时的死亡半径为：R溶=13.6×(1.8×0.04×3.67×105／1000) 0.37=45.4m根据公司接卸设备能力，该专用线每次可接卸10个危险品罐车。

C.7蒸汽云爆炸模型分析该工程建设项目原料罐区设100m 3异丁烯储罐2台,如1台不慎发生爆裂,发生火灾爆炸,其气体泄漏量计算公式如下：gh p p p A C Q d L 220+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=ρ式中：Q L ——液体泄漏速度，kg/s ； C d ——液体泄漏系数； A ——裂口面积，m 2； ρ——泄漏介质密度，kg/m 3； P ——容器内介质压力，Pa ； P 0——环境压力，Pa ； g ——重力加速度；h ——裂口之上液位高度，m 。

现假设异丁烯储罐破裂形成80mm ，宽20mm 的长方形裂口，裂口之上液位高度忽略，泄漏时间取1min ，液体密度取670kg/m 3，环境大气压取0.1MPa ，介质压力取0.6MPa ，液体泄漏系数取0.5。

经计算，异丁烯泄漏速度为1.695kg/s ，泄漏量为101.7kg 。

根据荷兰应用科研院提供的蒸汽云爆炸冲击波伤害半径计算公式计算伤害半径：()3/1C S H V N C R ∙∙=式中：R ——损害半径，m ；C S——经验常数，取决于损害等级，具体损害等级见表C-5；N——效率因子，一般取10%；V——参与爆炸的可燃气体体积，m3；H C——高热值，kJ/m3，取240771.7 kJ/m3；表C-5 损害等级表损害等级Cs 人员伤害设备损坏备注1 0.031%死亡于肺部伤害＞50%耳膜破裂＞50%被碎片击伤。

重创建筑物和设备2 0.061%耳膜破裂。

1%被碎片击伤。

造成建筑物外表的可修复性破坏3 0.15 被玻璃击伤玻璃破碎4 0.4 10%玻璃破碎通过现假设异丁烯储罐破裂并泄漏1min，计算出泄漏量为101.7kg，折算成气体体积为40599.7704m3。

异丁烯的高热值取120772.321kJ/m3。

结合表C-5中C S的值，带入公式，计算出不同损害等级的半径如下：表C-6 损害半径表损害等级Cs 人员伤害设备损坏损害半径（m）备注1 0.03 1%死亡于肺部伤害＞50%耳膜破裂＞50%被碎片击伤重创建筑物和设备23.662 0.061%耳膜破裂1%被碎片击伤造成建筑物外表的可修复性破坏47.323 0.15 被玻璃击伤玻璃破碎118.34 0.4 10%玻璃破碎315.42从伤害模型的计算结果可以看出：当异丁烯储罐泄漏，假设泄漏时间1min，泄漏的异丁烯全部气化，在爆炸中心周边23.66m范围内的建筑及设备受到重创，人员1%死亡于肺部伤害、＞50%耳膜破裂、＞50%被碎片击伤；在爆炸中心周边47.23m范围内的建筑物外表将造成可修复性破坏，人员1%耳膜破裂、1%被碎片击伤；在爆炸中心周边118.3m范围内的建筑玻璃破碎，人员可能被玻璃击伤。

蒸汽云爆炸事故后果计算模式伤害分类Z（未知数）方程式?P S =0.137Z -3+0.119Z -2+0.269Z -1-0.019方程结果?P S =冲击波峰值÷环境压力P O 造成不同伤害所需的冲击波峰值（KPa)重伤 1.0890.4344403970.43435340644轻伤 1.9570.1678058270.16781836117死亡半径计算公式R 0.5=13.6×(W TNT /1000)0.37重伤半径计算公式R d0.5=Z/(P O /W ?H C )1/3轻伤半径计算公式R d0.01=Z/(P O /W ?H C )1/3财产损失区半径计算公式R ＝K ⅡW TNT 1/3/[1+(3175/W TNT )2]1/6K Ⅱ为二级破坏系数，取值5.6。

蒸气云爆炸的TNT 当量数W TNT环境压力P O（KPa)101.3101.3R0.5 ＝13.6（W TNT/1000）0.37＝13.6（158.0/1000）0.37＝6.87 m（△Ps＝0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1－0.019△Ps＝44/P＝44/101.3＝0.43435Z ＝R d0.5（P o /WH C ）1/3式P o 为环境压力，取101.3kPa 。

将P o 代入，用试插法求解可得重R d0.5＝20.8 m（△Ps ＝0.137Z -3+0.119Z -2+0.269Z -1－0.019△Ps ＝17/P 0＝0.16782Z ＝R d0.01（P o /WH C ）1/3用:轻R d0.01＝37.5 m（对R ＝K ⅡW TNT 1/3/[1+(3175/W TNT )2]1/6式K Ⅱ为二级破坏系数，取值5.6。

将K Ⅱ代入可得：R ＝5.6×158.01/3/[1+(3175/158.0)2]1/6＝11.1 m受限空间蒸气云爆炸事故后果模拟分析过程1）爆炸能量计算甲醇储罐的单罐容量为50m 3。

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=；A ——蒸气云的TNT 当量系数，取值范围为%～%；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，则为吨，则其TNT当量计算为：取地面爆炸系数：β=；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=×1000=2810（kg）；水煤气的爆热，以CO 30%、H2 43%计（氢为1427700kJ/kg,一氧化碳为10193 kJ/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R1=(W TNT/1000)=×重伤半径R2，由下列方程式求解：△P2=+ Z2-2+Z2=R2/(E/P0)1/3△P2=△P S/P0式中：△P S——引起人员重伤冲击波峰值，取44000Pa； P0——环境压力（101300Pa）；E——爆炸总能量（J），E=W TNT×Q TNT。