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一艘LNG船如果發生爆炸,相當於多少當量的TNT?

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先解釋一下,LNG船雖然攜帶大量的液化天然氣,如果發生爆炸的話,能量釋放總和會比較巨大,但是我們所說的相當於多少TNT僅僅是指“這麼多液化天然氣爆炸燃燒產生的熱值與多少TNT爆炸的能量相當”。事實上,這僅僅是計算意義上的能量水平相當,實際破壞效應是天壤之別。LNG船爆炸能量總和雖大,但是這種爆炸主要屬於燃爆引起的沸騰液體蒸汽雲爆炸,能量釋放速率相當低下,與TNT爆炸相去甚遠,爆炸特徵與雲爆彈類似,卻因為缺少雲爆彈中的各類新增劑和破壞機制,因此威力(破壞效應)也比雲爆彈差的多。網路上關於LNG船是什麼沉睡的“氫彈”或者威力堪比多少萬噸TNT,都是片面的說法,完全沒有考慮武器彈藥的爆炸速率和破壞機理。

如果各位想要了解LNG爆炸到底相當於多少噸TNT的能量,那麼我們就來計算分析一下:

LNG船蒸汽雲爆炸分析計算

首先,我們先來了解LNG是什麼,這三個字母是液化天然氣(Liquefied Natural Gas)的縮寫,是天然氣在超低溫(-192℃)條件下壓縮液化形成,主要成分為甲烷。

LNG在常溫條件會劇烈沸騰併產生大量蒸氣雲,同等質量的天然氣如果製成液化天然氣,體積可以縮小625倍,20m³的LNG經過加工操作後,能夠供兩萬戶城市居民使用1天。知道了上述關於LNG的基本常識,接下來就容易分析計算了。

LNG船上的液化天然氣都是低溫儲存,其起火爆炸應該是由於LNG洩漏引起的,可以是容器破裂、管線失效、閥門洩漏、連線法蘭失效、人為誤操作等原因造成,如果要評估其爆炸威力,我們需要先建立“LNG蒸汽雲爆炸定量評估模型”(模型的建立略去不講),當一定比例的蒸氣雲參與爆炸過程時,會對形成衝擊波有實際貢獻,所以我們用TNT當量來表示爆炸威力(僅指TNT爆炸熱值)並建立公式:Wtnt=α·A·Wf·Qf/Qtnt;式中:Wtnt表示以TNT當量顯示LNG爆炸威力(Kg)、α爆炸係數(1.8)、A是LNG蒸氣雲TNT當量係數(4%)、Wf參與爆炸LNG的總質量、Qf物質的燃燒熱(甲烷為50.01MJ/Kg)、Qtnt為TNT爆炸熱指(取4.52MJ/Kg)。

假設目前LNG儲罐容積有100m³,那麼根據LNG的密度0.45t/m³;充裝係數為0.85(可能不同的地方有偏差);由於LNG洩漏後蒸氣雲不可能全部參與爆炸反應,只要LNG雲與空氣混合比例達到爆炸極限5%-15%的範圍時,就可以起爆,但是為了威力最大化,我們這裡取參與爆炸體積比例為100%(實際上可能只有20-30%參與爆炸):Wf=100X0.45X0.85X100%=11.9t=11900Kg(也就是100m³的LNG儲罐,全部汽化參與爆炸反應,也就相當於11.9t的LNG參與爆炸總質量),結合上述各類引數代入公式計算:Wtnt=1.8X4%X11900X50.01/4.52=9479.77Kg≈9.5噸;感興趣的朋友可以看看計算過程,不感興趣的直接看結果吧:100m³LNG儲罐,考慮極限狀態爆炸,相當於9479.77公斤(9.5噸)TNT當量的爆炸熱值。

那麼有了以上的充分計算,我們回到問題本身,一艘LNG船爆炸相當於多少TNT?以現在最大的Q-Max型LNG船(長345米,寬45.75米,船型深34.7米)為例,該船一次可以運載26.6萬立方米的液化天然氣,結果就顯而易見了,266000÷100×9.5=25270噸TNT暴熱。是不是對於結果很失望,世界最大的LNG船極限燃爆也就相當於2.5萬噸TNT的暴熱值,還什麼沉睡的氫彈,簡直是無稽之談。

就是上圖這貨,這種大型LNG船運載一次LNG可以供2000萬居民用2個月,燃燒熱值確實不錯,要是爆炸的話,破壞效應跟武器還是沒法比的,要是這麼大隻的雲爆彈,那想想就很可怕了。

LNG船的結果和系統組成

這裡再做一點LNG知識的延伸,通暢LNG船型可以分為球罐型、薄膜型和自持稜柱型,無論是那種型式,都要由貨物維護系統、管路系統、輔助系統和船舶動力系統組成。

其中液貨艙的主次兩層絕熱絕緣層和相應的保護薄膜是重點,會涉及到殷瓦鋼的知識,由於篇幅有限,請大家關注,以後再細講殷瓦鋼及其焊接特性。



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