火灾爆炸危害评估
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火灾、爆炸危害评估
一、蒸气云爆炸事故灾害严重度估算
（可参考《爆破安全规程》GB6722-2003第六节中的有关公式和标准。
）
蒸气云爆炸在石油化工企业是一种发生频率较高、而且后果十分严重的事故，其事故严重度一般通过下列参数进行估算：
1、死亡区
死亡区内的人员如缺少防护则被认为将无例外地蒙受严重伤害或死亡，其内径为零，外径为R 1。
其与爆炸物量间的关系为：
0.37TN T 1/1000W 13.6R ）
（ （1） 式中：W TNT ——爆源的TNT 当量，kg 。
（这个数据可以根据下式计算而得）
其中，W TNT 的计算式一般为：W TNT ＝1.8aW f Q f /Q TNT
式中：1.8——地面爆炸系数；
a ——蒸气云当量系数，取a ＝0.04；
W f ——蒸气云中可燃气体的质量，kg ；
Q f ——可燃气体的爆炸热， kJ ／kg ；
Q TNT ——TNT 的爆热，取Q TNT ＝4520kJ ／kg
例1：
制氧车间氢气站设有容积20m 3氢气罐一个，事故预测时按超压（10Mpa ）计算氢气量。
氢气储罐大规模破裂时，气体泄漏形成气云，达到爆炸极限时遇激发能源即可发生气体爆炸，对气体爆炸，按超压－冲量准则预测蒸气云爆炸事故后果。
1）蒸气云爆炸总能量
蒸气云爆炸总能量由下式计算：
E=1.8 aV f q f
式中：1.8－地面爆炸系数；
a －可燃气体蒸气云的当量系数，取0.04；
V f ——事故发生时氢气量为V f =2000 Nm 3
q f ——氢气燃烧热，Q f =12770 kJ/m 3。
经计算：E=1.8×0.04×2000×12770 = 1839 MJ
2）蒸气云爆炸当量
蒸气云TNT 当量由下式计算：
W TNT = E/Q TNT
式中：Q TNT —TNT 爆炸热，取Q TNT =4520 kJ/kg 。
W TNT =1839000/4520=407 kg
3）爆炸冲击波超压伤害范围
死亡半径按下式计算：
R 1=13.6（W TNT /1000）0.37 =13.6（407/1000）0.37=10m
2、重伤区
重伤区的人员如缺少防护，则绝大多数人员将遭受严重伤害，极少数人可能死亡或受轻伤。
其内径就是死亡半径R 1，外径为R 2，其计算公式为：
0.019-0.269Z 0.119Z 0.137Z P -1-2-3++=∆ （2）
1/302E/P /R Z ）（= （3）
TN T TN T E/Q W = （4）
式中：Q TNT ——TNT 的爆热，J/kg ，一般为4360~4850kJ/kg ，取Q TNT =4520kJ ／kg
E ——爆源总能量，J ，
P 0——环境压力，Pa ，
△P ——引起重伤冲击波超压峰值，Pa
3、轻伤区
该区内的人员如缺少防护，则绝大多数人员将受轻微伤害，少数人将受重伤或平安无事，死亡的可能性极小。
内径为R2，其外径为R3，其计算同上式，其中△P 为引起轻伤冲击波超压峰值，Pa 。
4、安全区
该区内人员即使无防护，绝大多数人员也不会受伤，死亡的概率几乎为零。
该区的内径为R3，外径无穷大。
5、建筑物破坏区
爆炸能不同程度上对周围建筑物造成破坏，带来直接的经济损失。
估算建筑物的破坏程度，可将危险源周围划分为几个不同的区域。
其破坏半径与爆炸物量间的关系式如下：
[]1/6
2TNT //31TNT i i )(3175/W 1/W K R += （5） 式中：R i ——i 区半径，m ；
K i ——常数；
W TNT ——蒸气云爆炸的TNT 当量，kg 。
表1和表2中的数据时《爆破安全规程》上的。
根据表中给出的超压值范围便可求出冲击波对人造成重伤、轻伤、死亡的半径。
表1 冲击波超压对人体的伤害作用
表2 冲击波超压对建筑物的破坏作用
二、池火灾严重度估算
由可燃液体引起的池火灾，热辐射是其主要危害。
1、目标接受热辐射通量与损伤半径的关系
V lnR 581.001q R q 0）（）（+= （6）
式中：q （R ）——目标接受到的热通量，kW/㎡；
q0——火焰表面的热通量，kW/㎡；
R——火焰到液体中心的水平距离，m；
V——视角系数。
（注意：你提供的公式中其实已经计算了火焰的高度，池火半径，具体算法请看例2。
）
2、热辐射对人员伤害半径计算
设引起人员死亡、重伤、轻伤的通量分别为q1、q2、q3，其与火焰燃烧的时间对应关系式为：
5=-336.3+2.56ln（tq14/3）
5=-43.14+3.0188ln（tq24/3）
5=-39.83+3.0186ln（tq34/3）
式中：t——火焰燃烧时间，s。
设R1、R2、R3分别为死亡半径（m）、重伤半径（m）、轻伤半径（m），将上式求出的q1、q2、q3代人（6）式，便可求得R1、R2、R3的值。
3、热辐射对建筑物破坏半径的估算
热辐射对建筑物的影响直接取决于热辐射强度及作用时间长短。
其式如下：
q/54+
=（7）
6730
t
25400
式中：q——引燃木材的热通量，kW/㎡；
t——火灾延续的时间，s。
设建筑物破坏半径为R，将q值代入式（7）便可求得R值。
给你举一个例子，看了这个例子你应该就知道怎么计算了：
例2：某化工企业轻质油罐区内有8 个3000m3储罐，其中2 个汽油储罐，6 个柴油储罐。
罐区防火堤长105m ，宽64m ，防火堤中间的隔堤将2 个汽油储罐和2 个柴油储罐分割为两个区域。
汽油泄漏易引起火灾爆炸事故，而且事故后果很严重。
所以，对该罐区汽油泄漏引起的火灾爆炸事故后果进行定量评价。
被评价的汽油罐区防火堤长105m ，宽32m，高约1.2m。
罐体一旦破裂或操作失误外溢，液体将立即沿着地面扩散，一直流到防火堤边形成液池，遇明火将形成池火。
1、池火火焰高度计算
式中：h——火焰高度，m ；
r——液池当量圆半径，m ，[r=(105×32/3.14)×0.5=31.71m]；
p0——周围空气体积质量，kg/m3 (p0=1.293 kg/m3，标准状态)；
g——重力加速度，9.8m/s2；
dm/dt——燃烧速度，kg/(m2.s)（查可燃液体燃烧速度表dm/dt
=0.086kg/(m2.s)。
经计算可得，h=77.71m。
2、池火燃烧时所释放的总热通量
式中：Q——总热辐射通量，kw；
η——效率因子，可取0.13~0.35；
hc——液体燃烧热，J/kg( 查物质系数和特性表，汽油燃烧热
hc=43.7×106 J/kg；
计算后得Q=276291.5 kW。
3、目标入射热辐射强度
距离池中心某一距离(x)处的入射热辐射强度为：
式中：I——热辐射强度，W/m2；
Q——总热辐射通量，W ；
tc——热传导系数，取值为1；
x——目标点到液池中心距离，m。
汽油罐区东北25m处为加压泵房系统，西北100m处为厂区锅炉房，其余方位无设施。
因此取x=25~100m，计算I值。
为进一步查明其影响范围程度，再取x=30，32.77，45，55，65，75，85，100。
计算其对应的I值，计算结果见表3。
表3 不同距离下热辐射强度模拟值
4、火灾损失
火灾通过热辐射方式影响周围环境，当火灾产生的热辐射强度足够大时，可使周围的物体燃烧或变形，强烈的热辐射可能烧毁设备甚至造成人员伤亡等。
火灾损失估算建立在热辐射强度与损失等级的相应关系上。
池火灾伤害数学模型分析法介绍了不同热辐射强度造成伤害和损失的关系，其关系见表4
表4 不同热辐射强度所造成的伤害和损失。
