氢气体爆炸预测计算实例

1）蒸气云爆炸事故情景

制氧车间氢气站设有容积20m3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。

2）蒸气云爆炸总能量

蒸气云爆炸总能量由下式计算：

E=1.8 aVfQf

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；

Vf－氢罐内气体体积；Vf =2000 Nm3

Qf－氢气燃烧热，Qf =12770 kJ/m3。

经计算：E=1.8×0.04×2000×12770 = 1839 MJ

3）蒸气云爆炸当量

蒸气云TNT当量由下式计算：

WTNT = aWfQf/QTNT

式中： WTNT、a、Wf、Qf计算同上；

QTNT—TNT爆炸热，取QTNT=4520 kJ/kg。

WTNT =1839000/4520=407 kg

4）爆炸冲击波超压伤害范围

1）死亡区范围

死亡区按下式计算：

R=13.6（WTNT/1000）0.37

=13.6（407/1000）0.37=10m

2）重伤和轻伤区范围

蒸气云爆炸冲击波超压按下式计算：

Ln（△PS /P0）= -0.9126-1.5058 LnZ+0.167 Ln2Z-0.032 Ln3Z

式中： Z = R (P0/E)1/3

R—目标到蒸气云中心距离，m；

P0—大气压，101325Pa；

E—蒸气云爆炸总能量，1839 MJ。

蒸气云爆炸冲击波重伤超压按44Kpa计，轻伤超压按17Kpa计，根据蒸气云爆炸冲击波超压计算公式得出：

重伤半径：R1=25 m；

轻伤半径：R2=47 m。

氢气储罐大规模破裂泄漏，形成氢气云团发生爆炸。

表9-6 氢气储罐破裂发生气体爆炸伤害范围

气体爆炸能量MJ

爆炸TNT当量Kg

死亡半径m

重伤半径m

轻伤半径m

1839

407

10

25

47