民用液化气泄漏爆炸威力的探析

1、民用液化气泄漏爆炸威力的探析    摘 要: 对山东潍坊“11·26”居民楼发生液化气泄漏爆炸事故所造成的人员伤亡、楼房损坏情况作了简要介绍, 对泄漏形成的液化气蒸气云发生爆炸的威力进行了科学计算, 并结合该例建筑物的实际损坏现状进行了分析。通过计算与分析证明, 爆炸威力的理论计算与现实是一致的。关键词: 液化气; 泄漏; 爆炸; 计算与分析    2002 年11月26日, 山东省潍坊市奎文区大

2、虞街道办事处孙家村居民楼发生液化气泄漏爆炸事故, 造成14人伤亡, 3栋居民楼和1栋民房不同程度遭到破坏; 2002年12月27日枣庄市万泰纺织有限公司第五宿舍区三号楼发生液化气泄漏爆炸, 楼房遭受严重破坏, 有7人被埋在废墟中; 2003年1月27日济南市章丘市明珠小区北区29号楼发生液化气泄漏爆炸, 该爆炸单元1至5层共10户及地下储藏室全部坍塌,21人死亡, 3人受伤, 周围半径150m范围内8栋楼房不同程度受到破坏。现结合潍坊市“11·26”居民楼液化气泄漏爆炸事故所造成建筑物破坏情况进

3、行计算与分析, 供同仁商榷。    1 事故现场基本概况    潍坊市奎文区大虞街孙家村居民区, 共建有3栋5层宿舍楼(每栋4个单元40 户),1栋平房(5 间) ,现场平面图见图1。这里位处城乡结合部,外来流动人口较多, 居住人员情况复杂。居民区东50m为虞河路, 北一墙之隔为村民住宅,西15m , 南10m为村民住宅。    2002 年11 月26&#

4、160;日晚21 时许, 3号楼1 单元302室, 发生液化气泄漏爆炸事故, 造成9人死亡、1人重伤、4人轻伤, 爆炸产生的强大的冲击波和引起的强烈震动, 致使3 号楼及周围1号、2号楼和南侧一平房等建筑造成不同程度的破坏。造成建筑物破损情况如下:    (1) 3 号楼东单元西户(爆炸楼) 出现严重坍塌或裂缝。其中住户起居室部位四、三层的楼板塌落砸到二楼; 二楼起居室北侧楼板均1?3 断裂(楼板内仅有部分钢筋连接; 

5、;与起居室相对的卧室四、三、二层的楼板塌落砸至一层地面; 中卧室的四、三层的楼板塌落砸至二楼卧室; 一至四层室内残墙断壁十分危险; 五楼的户内楼板、墙壁多处裂缝。西户二、三、四层防盗门均被炸飞至走廊内, 且破坏变形严重; 起居室北部的砖块和铝合金窗全部炸到楼的北侧, 一块重150 kg 砖块炸飞至10余米处; 三、四层的钢筋过梁均有断裂, 向外倾斜; 南面凉台的护墙全部塌落, 余下的过梁和凉台部分断裂挂在外墙上, 三楼东西户南侧主卧室间墙被推倒至东户西卧室内;

6、60;各层楼梯处墙壁多处裂缝, 严重移位(多处达到3cm 5cm )。    东侧三、四楼两户的防盗门均被爆炸冲击波推至本户起居室内东墙; 其余的门窗全部扭曲变形, 玻璃破碎; 一至五层室内的电器、家具、衣物等均被移位。    该3 号楼西部第2 单元的凉台铝合金窗部分扭曲, 二、三、四单元的门窗玻璃全部破碎。    (2) 3号楼北侧约20m处的2号楼东部南凉台铝合金窗全部扭

7、曲变形, 该楼南面门窗玻璃全部震碎。    (3) 3号楼东北侧约15m处1号楼西部的两个单元部分铝合金门窗扭曲, 部分玻璃震碎。    (4) 3 号楼南14m处的平房(5间)砖瓦起脊平房, 房顶全部塌落, 部分墙体被推倒。    2 爆炸能量的确定    据调查, 该用户一新充气的液化气瓶, 刚用了34 天(民用液化气瓶充满

8、气为12kg) , 发生事故当天,主人是上午9时离家(据女主人讲, 男主人早上起床后曾用炉为孩子做过饭),晚上9点多钟回家开灯时即发生爆炸。据推理瓶内存有10 kg 液化气, 已全部泄漏至室内。故现场以10 kg 液化气全部泄漏估算:    (1) 液化气泄漏后发生空间蒸气云爆炸能量如式(1) 所示。    式中:Uf 液化石油气爆炸能量, J;    Wf

9、 蒸气云质量, kg;    Qf 燃烧热取4. 626 4×107J/kg;    a 当量系数, 0. 04。    (2) 确定爆炸的TN T 当量。蒸气云爆炸公式为:    式中:WTNT TN T 当量, kg;    QTNT&

10、#160;TN T 爆热值, 取4. 52×106 J/kg。    现场10 kg 液化气蒸气云爆炸TN T 当量为:    (3) 确定冲击波超压。根据冲击波超压值的实测值回归后得到冲击波超压与距离的关系如式(3)。    式中: Ps 冲击波超压, Pa;    R 距爆炸中心的距离

11、,m。    以客厅为爆炸中心, 距离为1 m、14 m、20 m 处产生的冲击波超压值计算如下:    (4) 确定破坏半径(财务损失)。计算如下:    3 与实际损坏情况比较分析    通过以上破坏半径的计算得知, 该起爆炸事故的破坏半径为:    严重破坏半径为10.7m;   &

12、#160;轻微破坏半径为20.8m。    查阅相关资料得知: 冲击波超压达5000Pa(0.05kg/cm2) 时, 一般门窗玻璃破碎; 冲击波超压达20000Pa(0.2kg/cm2) 时, 墙出现大裂缝。    通过以上冲击波超压值计算与实际建筑物遭到破坏现状比较分析如下:    (1) 距爆炸中心1m时, 实际爆炸冲击波超压值为28.5kg/cm2, 故能造成该单元的严重损坏;    (2) 距爆炸中心14m时, 实际爆炸冲击波超压值为0. 14 kg/cm2, 故能造成南侧14m处五间民房屋顶全部塌落, 部分墙体推倒的现象;    (3) 距爆炸中心20m时, 实际爆炸冲击波超压值为0. 05 kg/cm2, 故能造成北侧约20m处的2号楼南面东部阳台铝合金窗全部严重扭曲变形, 该楼南面全部玻璃被震碎, 因与爆炸中心相对且无