蒸汽云爆炸、池火灾计算方法

附件4危害性定量分析过程附件4.1固有危险度的定量分析1.爆炸性化学品的质量和相当于梯恩梯的摩尔量附表4.7.1相关数据名字分子量生产现场的材料质量燃烧热(千焦/摩尔)爆炸极限最大爆炸浓度评论二硫化碳76.1415t1030.81.3-44%(体积/体积)7.5假设生产现场的严重泄漏将导致生产装置内部空间的浓度达到爆炸极限的下限，并发生爆炸。氨17.071.8316.2516-25%(体积/体积)17硫磺32.0615t29735-1400g/m370假设硫磺粉碎和干燥设备内部空间的浓度达到粉尘爆炸极限浓度，就会发生爆炸。1、爆炸空间质量计算Wf=VLm其中：爆炸空间体积m3，Lm-最大爆炸浓度-可燃气体密度1)二硫化碳IS90车间的干燥车间为24*15*8=2880m3二硫化碳的密度为3.17千克/立方米最具爆炸性的总Wf=VlM=2880 * 7.5% * 3.17=685千克总爆炸的上限WF=VLM=2880 * 44% * 3.17=4020千克2)氨制冷厂房20*15*8=2400m3氨的密度为0.71千克/立方米最具爆炸性的总Wf=Vlm=2400 * 17% * 0.71=290千克总爆炸的上限WF=VLM=2400 * 25% * 0.71=426千克3)硫磺粉尘IS60车间破碎车间为24*15*8=2880m3最具爆炸性的硫浓度为70g/m3=0.07kg/m3Wf=VLm=2880 * 0.07=202kg千克硫磺爆炸的上限浓度为1400克/立方米=1.4千克/立方米Wf=VLm=2880 * 1.4=4032kg千克2.梯恩梯当量计算蒸汽云爆炸的梯恩梯当量计算公式：wtnt=awfqf/qnt公式中，蒸汽云的梯恩梯当量系数为4%；蒸汽云的WTNT -梯恩梯当量，千克；wf-蒸汽云中燃料的总质量，kg；QF燃料的燃烧热，兆焦耳/千克；三硝基甲苯的爆热，三硝基甲苯=4520千焦/千克；1)二硫化碳蒸气云爆炸的梯恩梯当量计算：WTNT1=AWFQf/QTNT=0.046851000/76.141030.8/4520=82.1千克WTNT2=AWFQf/QTNT=0.0440201000/76.141030.8/4520=482千克2)硫尘蒸气云爆炸的梯恩梯当量计算：WTNT1=AWFQf/QTNT=0.042021000/32.06297/4520=16.6千克WTNT2=AWFQf/QTNT=0.0440321000/32.06297/4520=331千克3)氨蒸气云爆炸的梯恩梯当量计算：WTNT1=AWFQf/QTNT=0.042901000/17 . 07361 . 25/4520=54.3千克WTNT2=AWFQf/QTNT=0.044261000/17 . 07361 . 25/4520=80千克3.可燃化学品的质量和燃烧后释放的热量1)燃烧二硫化碳后释放的热量(1)生产车间二硫化碳Q1=1030.8150001000/76.14=20.3107j(2)Q2=1030.8300000001000/76.14=储罐区二硫化碳40.6107 J2)硫磺燃烧后释放的热量(1) 10t硫磺燃烧Q1=29710000/32.06=9.26107j(2) 15t硫磺燃烧Q2=29715001000/32.06=13.89107j(3) 300 t硫磺燃烧Q3=2971000/32.06=277807j500吨硫磺燃烧Q4=2971000/32.06=4630107 j3)全氨燃烧q=361.251800001000/17.07=3.81107j附件4.2爆炸事故的影响范围1.爆炸事故的条件引发爆炸的条件是：炸药(含还原剂和氧化剂)或可燃物质(可燃气体、蒸汽或粉尘)和空气的混合物达到爆炸极限范围，并且爆炸是由同时存在的引发能量引发的。引发火灾的三个条件是：可燃、氧化剂和点火能同时存在并相互作用。本项目工作场所发生爆炸和易燃化学品泄漏后可能引发爆炸和火灾事故的情况见表4.2.1。附表4.2.1工作场所泄漏后爆炸和火灾事故条件爆炸和火灾事故的条件内容评论炸药不可燃物硫、氨、二硫化碳如果可燃物质泄漏，蒸汽遇到火源延迟点火，则有蒸汽云爆炸的风险。氧化剂空气中的氧气点火能量1.化学(或物理)火源：明火2.电火花、静电火花、闪电等。3.机械火源：如摩擦、冲击、绝热压缩等。4.热源：蒸汽，管道高温表面5.聚光光源2.爆炸事故造成的人身伤害范围根据危险源辨识，本项目最有可能发生爆炸的危险场所是硫磺粉碎作业现场的粉尘爆炸。1)蒸汽云爆炸事故伤亡范围的计算根据超压脉冲准则和概率模型，半致死半径R0的公式如下：其中：相当于WTNT蒸汽云的梯恩梯当量，千克；2)蒸汽云爆炸事故伤亡范围计算结果本项目爆炸事故造成的人员伤亡半径见下表4.2.2。附表4.2.2爆炸事故伤亡半径表子单元名称危险化学品的名称最容易爆炸最大极限爆炸评论梯恩梯当量(千克)死亡半径(m)梯恩梯当量(千克)死亡半径(m)IS60硫磺生产装置硫磺粉尘16.633118.83尘末爆炸IS90硫磺生产装置二硫化碳82.15.448210.4蒸汽云爆炸制冷和氮气系统氨54.34.6805.3蒸汽云爆炸3)结果分析上述计算基于两个假设。一般来说，达到爆炸上限时发生严重爆炸事故的概率很小，达到下限时发生小爆炸的概率也很小。每种易燃易爆化学物质都有其最容易爆炸的浓度，此时的爆炸影响范围是最可信的。(1)1)IS60车间的硫磺粉尘爆炸可能导致地面和墙壁粉尘飞扬，造成二次爆炸。二次爆炸的威力取决于现场灰尘的总量。如果灰尘量大，二次爆炸的威力和导致死亡的距离就大得多，死亡半径达到8.83米(2)2)IS90车间二硫化碳蒸汽云爆炸的模拟计算基于最易爆炸的浓度。如果发生大量泄漏，且现场物质浓度达到上限，爆炸威力和影响范围将更大，死亡半径达到10.4米(3)制冷车间氨泄漏爆炸的上限和下限相差不大，蒸汽云爆炸的最大死亡半径也达到5.3m。附录4.3泳池火灾事故的影响范围二硫化碳是一种易燃液体，泄漏后流到地面形成液池，或流到水面覆盖水面，遇到火源形成池火。(1)燃烧速度当液池中可燃物质的沸点高于环境温度时，液池表面单位面积的燃烧速度如下：=0.0382 13191/m2s其中，单位表面积燃烧速度为131余/m2s；-液体燃烧热，二硫化碳=j/；-恒定压力下液体的比热，二硫化碳=240j/12319k；-液体的沸点，二硫化碳=319k-环境温度，设置为=303K；-液态汽化热，二硫化碳=J/.(2)火焰高度火焰高度h可以计算如下：h=84r=843.4=9.8其中-环境空气密度为1.29 u 1319/m3；重力加速度，9.8m/S2；R-液池半径，液池为正方形，面积36m2，半径3.4m(3)热辐射通量如果液体池是半径为r的圆形池，燃烧期间液体池释放的总热通量q为：=3.6107 w=3.6104千瓦式中，r-液池半径，m；h-火焰高度，m；-效率因子，优选0.13-0.35；这个项目需要0.25碳氢化合物-液体燃烧热，J/；(4)热辐射强度假设所有辐射热都是从液体池中心的微小球面发出的，在离液体池中心一定距离处的入射热辐射强度为：其中，总热辐射通量w；-空气导热系数，本项目为1；x-物体点到液体池中心的距离。当入射通量不变时，可以计算出目标点到液池中心的距离，因此：当=37.5千瓦/平方米时，当=25.0千瓦/平方米时，当=12.5千瓦/平方米时，当=4.0千瓦/平方米时，当=1.6千瓦/平方米时，发生严重池火灾时，计算结果如下：表4.3.1二硫化碳池火灾影响半径计算结果基本计算结果破坏半径m热辐射强度千瓦/平方米设备损坏对人的伤害燃烧速度为0.0382 1319/m2s液池半径为3.4m火焰高度9.8米热辐射通量36000kw8