天津爆炸事故報告分析

./爆炸事故后果分析—以天津港爆炸為例事故整體概述2015年8月12日,位于天津市濱海新區(qū)天津港的瑞海公司危險品倉庫發(fā)生火災爆炸事故,造成165人遇難〔其中參與救援處置的公安現(xiàn)役消防人員24人、天津港消防人員75人、公安民警11人,事故企業(yè)、周邊企業(yè)員工和居民55人、8人失蹤〔其中天津消防人員5人,周邊企業(yè)員工、天津港消防人員家屬3人,798人受傷〔傷情重及較重的傷員58人、輕傷員740人,304幢建筑物、12428輛商品汽車、7533個集裝箱受損。截至2015年12月10日,依據(jù)《企業(yè)職工傷亡事故經(jīng)濟損失統(tǒng)計標準》等標準和規(guī)定統(tǒng)計,已核定的直接經(jīng)濟損失68.66億元。事故發(fā)生后,黨中央、國務院高度重視。習近平總書記兩次作出重要批示,并主持召開中央政治局常委會會議,對事故搶險救援和應急處置做出部署、提出明確要求。李克強總理率有關同志親臨事故現(xiàn)場指導救援處置工作,主持召開國務院常務會議進行研究部署。經(jīng)各方努力,事故救援及現(xiàn)場處置任務于2015年9月13日完成,清運危險化學品1176噸、汽車7641輛、集裝箱13834個、貨物14000噸。798名傷員得到妥善醫(yī)治。2015年8月18日,經(jīng)國務院批準,成立由公安部、安全監(jiān)管總局、監(jiān)察部、交通運輸部、環(huán)境保護部、全國總工會和天津市等有關方面組成的國務院天津港"8·12"瑞海公司危險品倉庫特別重大火災爆炸事故調(diào)查組,邀請最高人民檢察院派員參加,并聘請爆炸、消防、刑偵、化工、環(huán)保等方面專家參與調(diào)查工作。事故調(diào)查組堅持"科學嚴謹、實事求是、依法依規(guī)、安全高質(zhì)"的原則,先后調(diào)閱文字資料600多萬字,調(diào)取監(jiān)控視頻10萬小時,開展模擬實驗8次,召開專家論證會56場,對600余名相關人員逐一調(diào)查取證,通過反復現(xiàn)場勘驗、檢測鑒定、調(diào)查取證、模擬實驗、專家論證,查明了事故經(jīng)過、原因、人員傷亡和直接經(jīng)濟損失,認定了事故性質(zhì)和責任,提出了對有關責任單位和責任人員的處理建議,分析了事故暴露出的突出問題和教訓,提出了加強和改進工作的意見建議。調(diào)查組查明,事故的直接原因是：瑞海公司危險品倉庫運抵區(qū)南側(cè)集裝箱內(nèi)硝化棉由于濕潤劑散失出現(xiàn)局部干燥,在高溫〔天氣等因素的作用下加速分解放熱,積熱自燃,引起相鄰集裝箱內(nèi)的硝化棉和其他危險化學品長時間大面積燃燒,導致堆放于運抵區(qū)的硝酸銨等危險化學品發(fā)生爆炸。事故發(fā)生過程分析〔1硝化棉固體火災計算固體火災的熱輻射參數(shù)按點源模型估計。此模型認為火焰射出的能量為燃燒的一部分,并且輻射強度與目標至火源中心距離的平方成反比,即：式中qr——目標接受到的輻射強度,W/㎡；f——輻射系數(shù),可取f=0.25；Mc——燃燒速率,kg/s；Hc——燃燒熱,J/kg；x——目標至火源中心間的水平距離,m。分析計算時,取含氮量在12.5%以下的硝化棉,燃燒熱取J/kg,燃燒速度取Mc=3.0kg/s,x=20m。該計算得出1KG硝化棉所釋放的輻射強度,據(jù)網(wǎng)上公示報告顯示,當天庫存運抵的硝化棉達20噸左右〔即20000KG。當所有硝化棉燃燒時所放出的輻射強度可達40萬KW/㎡。由于硝化棉燃燒釋放出大量氣體,使集裝箱膨脹并發(fā)生泄漏,使內(nèi)部的硝化棉釋放并被點燃,發(fā)生更劇烈的燃燒,產(chǎn)生強大的火球,產(chǎn)生第一次爆炸。1>火球半徑式中R——火球半徑,m；M——急劇蒸發(fā)的可燃物質(zhì)的質(zhì)量,kg。根據(jù)網(wǎng)上查詢,M=20t。得R=67.94m2>火球持續(xù)時間式中t——火球持續(xù)時間,s。得t=27.3s3>火球燃燒時釋放出的輻射熱通量式中Q——火球燃燒時輻射熱通量,W；Hc——燃燒熱,J/kg；η——效率因子,取決于容器內(nèi)可燃物質(zhì)的飽和蒸氣壓P,；其他符號同前。得4>目標接受到的入射熱輻射強度式中Tc——傳導系數(shù),保守取值為1；x——目標距火球中心的水平距離,m；其他符號同前。由此,得出硝酸銨受到的總?cè)肷渫俊⒖枷卤?在半個小時內(nèi),足以將硝酸銨從100℃分解加熱到1000℃,而事實上,當入射輻射量達到37.5KW/㎡,5分鐘內(nèi)溫度可以達到400℃,硝酸銨達到爆炸條件,進而導致了第二次爆炸。熱輻射的不同入射通量所造成的損失表序號入射通量〔kW/m2對設備的損害對人的傷害137.5操作設備全部損壞1％死亡／10s,100％死亡／1min225在無火焰、長時間輻射下,木材燃燒的最小能量重度燒傷／10s,100％死亡／1min312.5有火焰時木材燃燒,塑料熔化的最低能量1度燒傷／10s,100％死亡／1min44.020秒以上感覺疼痛,未必起泡51.6長期輻射無不舒服感〔2燃燒爆炸產(chǎn)生的沖擊波超壓計算經(jīng)專業(yè)記錄,從波形記錄結(jié)果看,第一次爆炸發(fā)生在8月12日23時34分6秒,近震震級ML約2.3級,相當于3噸TNT,第二次爆炸在30秒種后,近震震級ML約2.9級,相當于21噸TNT。沖擊波波陣面上的超壓與產(chǎn)生沖擊波的能量有關,同時也與距離爆炸中心的遠近有關。沖擊波的超壓與爆炸中心距離的關系為：式中△p——沖擊波波陣面上的超壓,MPa；R——距爆炸中心的距離,m；n——衰減系數(shù)。衰減系數(shù)在空氣中隨著超壓的大小而變化,在爆炸中心附近為2.5～3；當超壓在數(shù)個大氣壓以內(nèi)時,n=2；小于1個大氣壓,n=1.5。實驗數(shù)據(jù)表明,不同數(shù)量的同類炸藥發(fā)生爆炸時,如果距離爆炸中心的R之比與炸藥量q三次方根相等,則所產(chǎn)生的沖擊波超壓相同,用公式表示如下：若則式中R——目標與爆炸中心距離,m；R0——目標與基準爆炸中心的相當距離,m；q0——基準炸藥量,TNT,kg；q——爆炸時產(chǎn)生沖擊波所消耗的炸藥量,TNT,kg；△p——目標處的超壓,MPa；△p0——基準目標處的超壓,MPa；α——炸藥爆炸試驗的模擬比。上式也可寫成為：△p<R>=△p0<R/a>由就可以根據(jù)某些已知藥量的試驗所測得的超壓來確定任意藥量爆炸時在各種相應距離下的超壓。表1是1000kgTNT炸藥在空氣中爆炸時所產(chǎn)生的沖擊波超壓。表11000kgTNT爆炸時的沖擊波超壓將爆破能量q換算成TNT當量q。因為1kgTNT爆炸所放出的爆破能量為4230～4836kJ/kg,一般取平均爆破能量為4500kJ/kg,故其關系為：求出爆炸的模擬比α,即：得由以上數(shù)據(jù)得到公式R=150m時,m,對應表1取△p=2.06~2.94破壞作用：大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞；大部分人員死亡。R=1500m時,m,對應表1取△p=0.0205~0.0235破壞作用：墻裂縫；人體輕微損傷。R=3000m時,m,對應表1取△p=＜0.013破壞作用：受壓面的門窗玻璃大部分破碎。R=5000m時,m,對應表1取△p=＜0.013破壞作用：門窗玻璃部分破碎。表2沖擊波超壓對人體的傷害作用表3沖擊波超壓對建筑物的破壞作用與事故現(xiàn)場對比分析〔1事故現(xiàn)場事故現(xiàn)場按受損程度,分為事故中心區(qū)<航拍圖見圖2、示意圖見圖3>、爆炸沖擊波波及區(qū)<示意圖見圖4>。事故中心區(qū)為此次事故中受損最嚴重區(qū)域,該區(qū)域東至躍進路、西至海濱高速、南至順安倉儲有限公司、北至吉運三道,面積約為54萬平方米。兩次爆炸分別形成一個直徑15米、深1.1米的月牙形小爆坑和一個直徑97米、深2.7米的圓形大爆坑。以大爆坑為爆炸中心,150米范圍內(nèi)的建筑被摧毀,東側(cè)的瑞海公司綜合樓和南側(cè)的中聯(lián)建通公司辦公樓只剩下鋼筋混凝土框架；堆場內(nèi)大量普通集裝箱和罐式集裝箱被掀翻、解體、炸飛,形成由南至北的3座巨大堆垛,一個罐式集裝箱被拋進中聯(lián)建通公司辦公樓4層房間內(nèi),多個集裝箱被拋到該建筑樓頂；參與救援的消防車、警車和位于爆炸中心南側(cè)的吉運一道和北側(cè)吉運三道附近的順安倉儲有限公司、安邦國際貿(mào)易有限公司儲存的7641輛商品汽車和現(xiàn)場滅火的30輛消防車在事故中全部損毀,鄰近中心區(qū)的貴龍實業(yè)、新東物流、港灣物流等公司的4787輛汽車受損。圖1瑞海公司地理方位示意圖圖2事故中心區(qū)航拍圖圖3事故中心區(qū)示意圖圖4爆炸沖擊波波及區(qū)示意圖爆炸沖擊波波及區(qū)分為嚴重受損區(qū)、中度受損區(qū)。嚴重受損區(qū)是指建筑結(jié)構(gòu)、外墻、吊頂受損的區(qū)域,受損建筑部分主體承重構(gòu)件<柱、梁、樓板>的鋼筋外露,失去承重能力,不再滿足安全使用條件。中度受損區(qū)是指建筑幕墻及門、窗受損的區(qū)域,受損建筑局部幕墻及部分門、窗變形、破裂。嚴重受損區(qū)在不同方向距爆炸中心最遠距離為：東3公里<亞實履帶天津有限公司>,西3.6公里<聯(lián)通公司辦公樓>,南2.5公里<天津振華國際貨運有限公司>,北2.8公里<天津豐田通商鋼業(yè)公司>。中度受損區(qū)在不同方向距爆炸中心最遠距離為：東3.42公里<國際物流驗放中心二場>,西5.4公里<中國檢驗檢疫集團辦公樓>,南5公里<天津港物流大廈>,北5.4公里<天津海運職業(yè)學院>。受地形地貌、建筑位置和結(jié)構(gòu)等因素影響,同等距離范圍內(nèi)的建筑受損程度并不一致。爆炸沖擊波波及區(qū)以外的部分建筑,雖沒有受到爆炸沖擊波直接作用,但由于爆炸產(chǎn)生地面震動,造成建筑物接近地面部位的門、窗玻璃受損,東側(cè)最遠達8.5公里<東疆港賓館>,西側(cè)最遠達8.3公里<正德里居民樓>,南側(cè)最遠達8公里<和麗苑居民小區(qū)>,北側(cè)最遠達13.3公里<海濱大道永定