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易燃液体、气体TNT当量计算

归档日期:06-12       文本归类:爆炸当量      文章编辑:爱尚语录

  易燃液体、气体TNT当量计算_建筑/土木_工程科技_专业资料。易燃、易爆、有毒重大危险源评价法应用实例 易燃、易爆、 通过对某公司原料罐区的评价,简要说明易燃、易爆、有毒重大 危险源评价法的评价过程。 1 原料罐区基本情况 原料罐区共计 8 个化学危险品储罐,基

  易燃、易爆、有毒重大危险源评价法应用实例 易燃、易爆、 通过对某公司原料罐区的评价,简要说明易燃、易爆、有毒重大 危险源评价法的评价过程。 1 原料罐区基本情况 原料罐区共计 8 个化学危险品储罐,基本情况如表 33 所示。 编号 直径/m 容积/ m3 储存物 质名称 最大量 /m3 T-100 2 30 氨水 24 T-102 2 30 丙烯腈 25.5 表 33 储罐基本情况 T-202 T-104 T-105 2.6 80 丙烯腈 68 2.9 80 丁二烯 64 2.9 80 丁二烯 64 T-213 2.9 80 苯乙烯 68 T-223 6 200 苯乙烯 68 罐区平面图如图 7 所示。 图 7 罐区平面示意图 物质的主要物理化学特性如表 5-34 所示。 1 2 原料罐区的事故易发性 B11 评价 原料罐区事故易发性 B11 包含物质事故易发性 B111 和工艺事故易发性 B112 两方面及其耦 合。 2.1 物质事故易发性 B111 选取丁二烯、丙烯腈和苯乙烯作为物质易发性评价的对象。 列表计算,以丁二烯为例,如表 35 所示。 表 35 丁二烯事故易发生 B111 计算表 性质 分级 爆炸气体特 性 最大安全缝隙 爆炸极限 最小点燃电流 最小点燃能 引燃温度 总 分 易发性系数 a i 危险系数 C ij=a iG 化学活泼系数 K 0.9~1.14 2%~12% 0.86A 0.31mJ 450℃ 得分 10 11 10 14 8 G=53 1.0 1.0×53=53 0.12 丁二烯的物质事故易发性 B111=Cij(1+K)=53×(1+0.12)=63.6 丙烯腈是二级易燃液体,物质事故易发性 B111=50。 苯乙烯是三级易燃液体,物质事故易发性 B111=40。 2.2 工艺过程事故易发性 B112 从 21 种工艺影响因素中找出罐区工艺过程实际存在的危险, 在以下几方面有特殊表现, 构成工艺过程事故易发性。 物质事故易发性与工艺事故易发性之间的相关性用相关系数 W ij 表示,如表 36 所示。 2 二者耦合成为事故易发性 B11。 表 36 工艺过程事故易发性 B112 相关系数 W ij B112 内容与参数 0.1~0.8MPa 速率为 0.5~1. 0mm /年 设备泄漏 液体流动 30 20 20 30 影响因素 B112-10 高压 B112-12 腐蚀 B112-13 泄漏 B112-21 静电 相关系数 W ij=2.1j=10=0.9 W ij=2.1j=12=0.9 W ij=2.1j=13=0.9 W ij=2.1j=21=0.9 2.3 事故易发性 B11 事故易发性 B11 计算为: 3 原料罐区的伤害模型及伤害一破坏半径 原料罐区最大的火灾爆炸风险是丁二烯罐的燃烧爆炸,其伤害模型有两种:(1)蒸气云 爆炸(VCE)模型;(2)沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE)模型。前者属于爆炸型,后者属于火灾 型。 不同的伤害模型有不同的伤害一破坏半径,不同伤害一破坏半径所包围的封闭面积内, 人员多少、财产价值多少将影响事故严重度大小。伤害—一破坏半径划分为死亡半径、重伤 (二度烧伤)半径、轻伤(一度烧伤)半径及财产破坏半径。 3.1 丁二烯蒸气云爆炸(VCE) 丁二烯有两个储罐,分别是 T-104 罐(悬挂圆柱立罐,最大贮存量 64m3)和 T-105 罐(悬 挂圆柱立罐,最大贮存量 64m3)。因此,最大贮存质量为: W f =( +64)×621.1=79500.8(kg) =(64+ ) . = . ( ) TNT 当量计算公式为: WTNT=1.8aW f Q f /QTNT . 式中 1.8——地面爆炸系数; a——蒸气云当量系数,取 a=0.04; Q f ——丁二烯的爆热,取 Q f =46977.7 kJ/kg; QTNT——TNT 的爆热,取 QTNT=4520kJ/kg。 因此: WTNT=1.8×0.04×79500.8×46977.7/4520 . × . × . × . / =59491.8(kg) . ( ) 死亡半径 R1 为: . R1=13.6(WTNT/1000)0 36=61.7(m) . . ( ) 重伤半径 R2 由下列方程式求解: 解得: R2=151.7m . 轻伤半径 R3 由下列方程组求解: 3 解得: R3=271.7m . 对于爆炸性破坏,财产损失半径 R 财的计算公式为: 式中 KⅡ——二级破坏系数,KⅡ=5.6。 计算得: R 财=218.3m . 将上述结果列入表 37。 丁二烯蒸气云爆炸破坏半径( ) 表 37 丁二烯蒸气云爆炸破坏半径(m) 死亡半径 重伤半径 轻伤半径 破坏半径 61.7 伤害区域如图 5-8 所示。 151.7 271.7 218.3 4 3.2 丁二烯扩展蒸气爆炸(BLEVE) 丁二烯用两罐储存,取 W=0.7×79 500.8=55 650.6kg。 按以下公式进行计算: 5 q1=27956.0W/m2 . / (2)二度烧伤(重伤) : (3)一度烧伤(轻伤) : (4)财产损失: 按上述 q1、q2、q3、q4 热辐射通量值计算伤害一破坏半径,由热辐射通量公式计算: 式中 R——火球半径,R=110.7m; qO—一对圆柱罐取 qO =270 000W。 此方程难以手算解出,用计算机求解。 已知火球半径 R=110.7 m,伤害一破坏半径应有 RiR (5) 按死亡热通量 q1=27 956.0W/m2,计算扩展蒸气爆炸的死亡半径 R1 为: R1=247.5m . (6) 按重伤(二度烧伤)热通量 q2=18 515.6W/m2,计算扩展蒸气爆炸的重伤(二度烧 伤)半径 R2 为: R2=316.4m . (7) 由轻伤(一度烧伤)热通量 8 141.7W/m2,计算扩展蒸气爆炸的轻伤(一度烧伤)半 径 R3 为: R3=491.0m . (8)由财产烧毁热通量 q4=26091.2W/m2,由上述同样办法计算得到扩展蒸气爆炸的 财产破坏半径 R4 为: R4=258.5m . 综合各项,得扩展蒸气爆炸伤害一破坏半径如表 38 所示。 丁二烯扩展蒸气爆炸伤害一破坏半径( ) 表 38 丁二烯扩展蒸气爆炸伤害一破坏半径(m) 重伤半径(二度烧 轻伤半径(一度烧伤) 伤) 316.4 491.0 死亡半径 247.5 财产破坏半径 258.5 伤害区域如图 9 所示。 6 图9 沸腾液体扩展蒸气爆炸伤害区域 显然,如果丁二烯罐发生扩展蒸气爆炸,火球半径 R=110.7m,使整个原料罐区成为 一片火海,全部被吞没;由于死亡半径 R1=247.5m,财产损失半径 R4=258.2m,使得 罐区一旦发生扩展蒸气爆炸,厂区内的人员难以幸免,而且会殃及四邻。 4 事故严重度 B12 的估计 事故严重度 B12 用符号 S 表示,反映发生事故造成的经济损失大小。它包括人员伤害和 财产损失两个方面,并把人的伤害也折算成财产损失(万元)。 用下式表示总损失值: S=C+20(N1+0.5N2+105N3/6000) = + (N . ) 式中 C——财产破坏价值,万元; N1,N2,N3——事故中人员死亡、重伤、轻伤人数。 事故严重度 B12 取决于伤害催坏半径构成圆面积中财产价值和死伤人数。 由于丁二烯罐 区爆炸伤害模型是两个,即蒸气云爆炸和扩展蒸气爆炸,并可能同时发生,则储罐爆炸故严 重度应是两种严重度加权求和: S=AS1+( -A)S2 +(1- ) = ,S2——分别为两种爆炸事故后果; 式中 S1 A,1-A——分别为两种爆炸的发生概率,A=0.9,1-A=0.1。蒸气云爆炸的可能 7 性远大于扩展蒸气爆炸,蒸气云爆炸是主要的。 事故严重度的计算结果为: 原料罐区爆炸事故严重度计算如表 39 所示。 表 39 原料罐区爆炸事故严重度 5 固有危险性 B1 及危险性等级 原料罐区的固有危险性为: B1=B11×B12 =7602.4× . × 4392.3 . = 33392021.52 . 危险性等级为: A=lg(B1/105)=2.52 = = . 2.5A3.5 属于二级重大危险源。 6 抵消因子 B2 及单元控制等级估计 抵消因子的取值根据抵消因子关联算法实例的结果。 6.1 安全管理评价 安全管理评价的主要目的是评价企业的安全行政管理绩效。安全管理评价指标体系共 10 个项目,72 个指标,总分 1000 分。安全管理评价如表 40~表 49 所示。 8 序号 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 表 41 安全生产教育 评价内容及标准 是 否 新工人上岗前三级安全教育 特殊工种工人专业培训 对采用新技术、新工艺、新设备、 新材料的工人进行安全技术教育 对复工工人进行安全教育 对调换新工种的工人进行安全教育 中层干部安全教育 班组长安全教育 全员安全教育 √ √ √ × √ √ √ √ 应得分 实得分 100 80 序号 3.1 3.2 3.3 3.4 42 安全技术措施计划 评价内容及标准 是 否 企业在编制生产、 技术、 财务计划 时,必须同时编制安技措施计划 按规定提取安技措施费用, 专款专 用 安全技术措施计划有明确的期限 和负责人 企业年度工作计划中有安全目标 值 √ √ 应得分 实得分 100 √ √ 100 9 序号 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 查 表 43 安全生产检查 评价内容及标准 是 否 定期组织全面安全检查 车间、班组进行经常性检查 安全管理人员进行专门的安全检 每年要按规定进行专业性的安全 检查 季节性安全检查 节假日检查 要害部门重点检查 √ √ √ √ √ × √ 应得分 实得分 100 80 序号 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 5.13 表 44 安全生产规章制度 评价内容及标准 是 否 安全生产奖励制度 安全值班制度 各工种安全技术操作规程 特种作业设备管理制度 危险作业管理审批制度 易燃、易爆、剧毒、放射性、腐蚀 性等危险物品的生产、使用、储运、 管理制度 防护用品发放和使用制度 安全用电制度 加班加点审批制度 危险场所动火审批制度 危险岗位巡回检查制度 防止物料泄漏、跑损管理制度 安全标志管理制度 × √ √ √ √ √ 应得分 实得分 100 √ √ × √ √ √ × 70 10 序号 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 评价内容及标准 表 48 应急计划与措施 是 √ √ √ √ √ √ √ √ √ 否 应得分 实得分 有应急指挥和组织机构 有场内应急计划、 事故应急处理程序 和措施 有场外应急计划和向外报警程序 有安全装置、 报警装置、 疏散口装置、 避难场所位置图 安全进、出口路线畅通无阻,数量、 规格符合要求 急救设备(担架、氧气瓶、防护用品 等)符合规定要求 通讯联络与报警系统可靠 与应急服务机构(医院、消防)建立联 系 每年进行一次事故应急训练和演习 表 49 消防安全管理 11 100 100 序号 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 评价内容及标准 有防火安全委员会 有领导负责的逐级防火责任制 有专职或兼职的防火安全人员, 并 按规定时间路线进行巡道 有健全的三级火灾隐患管理制度, 并建立了隐患治理台账 防火区设有防火安全标志 有重点防火部位分布图、 灭火计划 平面图 根据 《消防条例》 设有消防站或消 防车、 消防艇、 消防栓、 灭火器(干 粉、泡沫、水)等,且符合消防安 全规定 消防用水、干粉等灭火剂充足 火灾通讯系统完备可靠 每年进行一次消防演习 是 否 √ √ √ √ √ × 应得分 实得分 100 70 10.7 × 10.8 10.9 10.10 × √ √ 安全管理评价的实得分为: 100+80+100+80+70+100+100+75+100+70=875(分) + + + + + + + + + = 分 6.2 危险岗位操作人员素质评价 基于对系统中人的行为特征的分析,从操作人员的合格性、熟练性、稳定性及工作负荷 量四个方面对工业设施危险岗位操作人员的群体素质进行评估。 原料罐区有 5 名操作工,均是持证上岗,岗位工龄为 6 年,无事故工作时间为 6 年,每 天平均工作 8 小时。 人员的合格性为: R1=1 人员的熟练性为: R2 = 1 ? 人员的操作稳定性为: 1 1 = 1? = 0.9808 t 6 k 2 ( + 1) 4( + 1) T2 0 .5 R3 = 1 ? 1 ? t ? k3 ?( ) 2 + 1? ? T3 ? = 1? 1 ? 6 ? 2?( ) 2 + 1? ? 0.5 ? = 0.9966 操作人员的负荷因子为: R4 = 1 ? k 4 ( 单个人员的可靠性为: ×0.9966×1=0.9775 . × = . t 8 ? 1) 2 = 1 ? k 4 ( ? 1) 2 = 1 T4 8 RS= R1R2R3R4=1×0.9808 . 指定岗位人员素质的可靠性为: 12 单元人员素质的可靠性为: 6.3 工艺设备、建筑物抵消因子评价 工艺设备、建筑物抵消因子用表 50 计算: 工艺设备、 表 50 工艺设备、建筑物抵消因子 项目 子项目内容 得分 1.严格按照计划对设备检 查、维修、保养 2.基本按照计划对设备检 查、维修、保养 1.处理粉尘或蒸气的设备 有抑爆装置或设备本身有 抑爆作用 2.设备上有防爆膜或泄爆 口 1.盛装易燃气体设备有连 续的惰性气体保护 2.惰性气体系统量足够并 自动吹扫整个单元 1.冷却系统能保证在出现 故障时维持正常冷却 10min 以上 2.备用冷却系统冷却能力 为正常需要量的 1.5 倍, 且至少维持 10min 1.单元中设有双电源等多 路电源 2.单元中备有柴油发电机 组 1.电气设备为隔爆型 2.电气设备为增安型 3.电气设备为本质安全型 4.电气设备为正压型 5.电气设备为充油型 B21-6 电气防爆 7(or) 6.电气设备为充砂型 7.电气设备为无火花型 8.电气设备为防爆特殊型 9.电气设备为粉尘防爆型 10.单元的防爆区域等级 (在备注栏内填写) B21-7 防静电 7(and) 1.生产过程中尽量少产生 静电荷 2.泄漏和导走静电荷 13 是否 √ 8 6 B21-1 设备维修保养 8(or) 24 B21-2 抑爆装置 35(and) 11 13 15 √ B21-3 惰性气体保护 15(or) 10 √ B21-4 紧急冷却 12(or) 12 12 12 7/5 7/5 7/5 7/5 7/5 7/5 7/5 7/5 7/5 √ B21-5 应急电源 12(or) 7/5 7/5 √ 3.中和物体上聚集着的静 电荷 4.屏蔽带静电的物体 5.使物体内外表面光滑和 无棱角 1.防雷接地电阻小于 10Ω 2.避雷针、避雷带与接地 线.独立的避雷针及接地装 置不设在行人经常通过的 地方, 与道路或建筑物出入 口及其他接地体的距离大 于 3m 4.装有避雷针或避电线的 构架上不架设低压或通讯 线.系统的定期检查,保证 接地处于完好状态 1.使用阻火器 B21-9 阴火装置 36(and) 2.液封 3.其他阻火材料 1.同一参数有一套仪表监 测 B21-13 工艺参数控制 11 or) ( 2.同一参数有并行两套(或 以上)仪表监控,手动控制 3.同一参数有并行两套(或 以上)仪表监控,自动控制 1.气体或蒸气泄漏检测装 置能报警和确定危险带 2.该装置既能报警又能在 达到燃烧极限之前使保护 系统动作 1.设有某一种流体管线发 生故障时能可靠切断另一 种流体的连锁装置 2.在容器或泵的吸入侧设 有远距离控制阀 3.压缩机、透平、鼓风机 等装有振动测定仪, 振动能 报警 4.上述振动仪能使设备自 动停车 5.其他装置 B21-16 事故排放与处理 62 1.备用贮槽能安全地直接 14 7/5 7/5 7/5 7/5 7/5 7/5 √ B21-8 避雷 35(and) 7/5 7/5 12 12 12 11/7 11/7 11/7 √ 11 √ B21-14 泄漏检测装置与响应 15(or) 15 11 11 B21-15 故障报警及控制装置 35(and) 10 13 10 11 (and) 接受单元内的物料 2.备用贮槽安置在单元外 3.应急通风管能将全部安 全阀、 紧急排放阀及其他气 体、 蒸气物料捧至火炬或密 闭受槽 4.装有易燃性液体和液化 气的管道, 容器有双层夹套 5.易燃性液体的贮罐区域 设有防护堤 处理易燃性液体的单元以 及研磨、喷涂树脂、熟化及 敞口罐的单元安装在室内, 但厂房有充分换气 1.危险操作隔离厂房设有 压力升高时能自动打开的 窗 2.隔离厂房设有安全孔 3.其他泄压设施 1.操作人员能用无线电或 类似设备同控制室联系 13 13 √ 14 11 √ B21-17 厂房通内 6 6 8 8 8 10 12 18 5 5 5 5 5 5 5 √ √ √ √ B21-18 建筑物泄压 8(or) B21-19 装置监控 40(and) 2.重要项目能用计算机或 闭路电视监视 3.在线计算机有故障时的 应急停车或故障排除功能 1.合理划分生产的火灾危 险分类 2.厂房的耐火等级、层数 及占地面积符合规定 3.合适的厂房防火阀距 4.厂房的防爆措施适当 5.厂房的安全疏散口符合 要求 √ √ √ √ B21-120 厂房结构 25(and) B21-121 工业下水道 10 (and) 1.舍有易燃可燃物的工业 下水道符合要求 2.隔油池符合规范 工艺设备、建筑物抵消因子评价的应得分为: 8+35+12+7+7+35+11+15+62+40+25+10=267 + + + + + + + + + + + = 实得分为: 8+11+10+7+7+27+11+11+24+22+25+5=168 + + + + + + + + + + + = 6.4 抵消因子的关联算法 对于原料罐区: 15 综合抵消因子为: 原料罐区控制程度等级是 C 级。 原料罐区的危险等级是二级,而控制能力等级是 C 级。控制能力没有和危险等级相匹 16 配,控制能力未能达到危险等级所要求的 B 级,说明原料罐区的安全措施和安全管理还未 达到较理想的状况。 7 现实危险性 A 原料罐区发生爆炸的现实危险性由于抵消因子的抵消和控制作用, 已经较固有危险性大 大降低。 罐区发生爆炸的现实危险性为: 现实危险性 A 值是固有危险性 B1 值的 2.22%,可见有效的安全技术装备和管理会使 系统的危险性大大降低。 8 原料罐区评价单元结论 原料罐区的安危关系到工厂的存亡,原料罐区的安全装备、安全管理至关重要。 原料罐区的丁二烯火灾爆炸事故是极小概率事件, 是可以预防的, 但是丁二烯爆炸的后 果是严重的。用数学模型计算分析测算表明:原料罐区是二级重大危险源,一旦发生爆炸, 将是毁灭性的,可能导致全厂绝大多数人员死亡或重伤,基地大部分财产毁于一旦。 原料罐区的爆炸, 在上述分析中都是以两个丁二烯罐作为研究对象, 它的严重后果足以 说明问题,已不必再考虑整个罐区同时爆炸的严重后果,当然情况会更严重。 17

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