甲醇储罐爆炸事故后果分析
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甲醇储罐爆炸事故后果分析 1 ）甲醇储罐及甲醇物料性质
物料
火灾等级
闪点（℃）
熔点（℃）
沸点（℃） 燃烧热
（kJ/mol ）
爆炸极限（％）
容量（m3 ）
甲醇
甲
11
-97.8
64.8
727.0
5.5 ～44
200
2 ）爆炸的能量
甲醇的容积为200m3 ，假设罐内充满最高爆炸上限44.0 ％的混合气体，则其中甲醇含量为200m3 ×0.44=88m3 （气态）；按标准状态下1mol=22.4 ×10-3m3 计。
甲醇的燃烧热为727.0kJ/mol ；
能量释放Q ＝88m3 ×727.0kJ/mol ÷（22.4 ×10-3m3/mol ）=2.86 ×106kJ ；
冲击波的能量约占爆炸时介质释放能量的75 ％。
则冲击波的能量E ＝2.86 ×106kJ ×75 ％＝2.14 ×106kJ 。
3 ）爆炸冲击波的伤害、破坏作用
冲击波是由压缩波迭加形成的，是波面以突进形式在介质中传播的压缩波。开始时产生的最大正压力即是冲击波波阵面上的超压△ρ。多数情况下，冲击波的伤害、破坏作用是由超压引起的。
冲击波伤害、破坏的超压准则认为，只要冲击波超压达到一定值时，便会对目标造成一定的伤害或破坏。超压波对人体的伤害和对建筑物的破坏作用见附表4 －20 和附表4 －21 。
附表4 －20 冲击波超压对人体的伤害作用
超压△ρ（MPa ）
伤害作用
0.02 ～0.03
轻微伤害
0.03 ～0.05
听觉器官损伤或骨折
0.05 ～0.10
内脏严重损伤或死亡
＞0.10
人员死亡
附表4 －21 冲击波超压对建筑物的破坏作用
超压△ρ（MPa ）
破坏作用
超压△ρ（MPa ）
破坏作用
0.005 ～0.006
门窗玻璃部分破坏
0.06 ～0.07
木建筑厂房柱折断, 房架松动
0.006 ～0.015
受压面的门窗玻璃大部分破坏
0.07 ～0.10
砖墙倒塌
0.015 ～0.02
窗框损坏
0.10 ～0.20
防震钢筋混凝土破坏, 小房屋倒塌
0.02 ～0.03
墙裂缝
0.20 ～0.30
大型钢架结构破坏
0.04 ～0.05
屋瓦掉下
1000kgTNT 爆炸时的冲击波超压。
附表4 －22 中列出了超压△ρ时的1000kgTNT 爆炸试验中的相当距离R 。
附表4 －22 1000kgTNT 爆炸时的冲击波超压分别情况
距离R0 （m ）
5
6
7
8
9
10
12
超压△ρ（MPa ）
2.94
2.06
1.67
1.27
0.95
0.76
0.50
距离R0 （m ）
14
16
18
20
25
30
35
超压△ρ（MPa ）
0.33
0.235
0.17
0.126
0.079
0.057
0.043
距离R0 （m ）
40
45
50
60
65
70
75
超压△ρ（MPa ）
0.033
0.027
0.0235
0.0205
0.018
0.016
0.013
4 ）后果模拟
①爆破能量E 换算成TNT 当量。因为1kgTNT 爆炸所放出的爆破能量为4230 ～4836kJ/kg ，一般取平均爆破能量为4500kJ/kg ，故200m3 甲醇罐爆炸时，其TNT 当量为：
q ＝E/QTNT ＝E/4500 ＝2.14 ×106/4500 ＝476kg ；
②爆炸的模拟比α：
α＝（q/q0 ）1/3 = （q/1000 ）1/3 ＝0.4761/3=0.781
③根据附表4 －20 、附表4 －21 中列出的对人员和建筑物的伤害、破坏作用的超压△ρ，从附表4 －22 中找出对应的超压△ρ（中间值用插入法）时的1000 kgTNT 爆炸式样中的相当距离R0 ，列于附表4 －23 、附表4 －24 中。
④根据R0 ＝R/ α，算出实际危害距离（距爆炸中心距离）：
R ＝R0 ×α＝R0 ×0.781
式中：R0 ――相当距离，m ；R ――实际距离，m 。
⑤计算结果如附表4 －23 、附表4 －24 所示。
附表4 －23 甲醇储罐爆炸冲击波超压对人体的伤害作用
超压△ρ（MPa ）
伤害作用
相当距离R0 （m ）
实际距离R （m ）
0.02 ～0.03
轻微伤害
56 ～43
43.7 ～33.6
0.03 ～0.05
听觉器官损伤或骨折
43 ～33
33.6 ～25.8
0.05 ～0.10
内脏严重损伤或死亡
33 ～23
25.8 ～18.0
＞0.10
人员死亡
＜23
＜18.0
附表4 －24 甲醇储罐爆炸冲击波超压对建筑物的破坏作用
超压△ρ（MPa ）
破坏作用
相当距离R0 （m ）
实际距离R （m ）
0.005 ～0.006
门窗玻璃部分破坏
＞75
＞58.6
0.006 ～0.015
受压面的门窗玻璃大部分破坏
＞75
＞58.6
0.015 ～0.02
窗框损坏
66 ～56
51.5 ～43.7
0.02 ～0.03
墙裂缝
56 ～43
43.7 ～33.6
0.04 ～0.05
屋瓦掉下
36 ～33
28.1 ～25.8
0.06 ～0.07
木建筑厂房柱折断, 房架松动
29 ～27
22.6 ～21.1
0.07 ～0.10
砖墙倒塌
27 ～23
21.1 ～18.0
0.10 ～0.20
防震钢筋混凝土破坏, 小房屋倒塌
23 ～17
18.0 ～13.3
0.20 ～0.30
大型钢架结构破坏
＜17
＜13.3
⑥模拟结果分析
A 、由以上计算结果可知，距甲醇储罐中心43.7 ～33.6m ，会对人员造成轻微伤害；距甲醇储罐中心33.6 ～25.8m ，会对人员造成听觉器官损伤或骨折；距甲醇储罐中心25.8 ～18.0m ，会对人员造成内脏严重损伤或死亡；距甲醛储罐中心小于18.0m ，会对人员造成死亡。
B 、距甲醇储罐中心21.1 ～18.0m 会造成砖墙倒塌；距甲醇储罐中心＞58.6m ，会造成门窗玻璃部分破坏；
C 、距甲醇储罐中心13.3m 以内，会造成大型钢架结构破坏。
甲醇储罐爆炸 造成人员伤亡范围 见附图4-2 甲醇储罐爆炸造成人员伤亡范围模拟图。