《安全評(píng)價(jià)技術(shù)》課件-沸騰液體擴(kuò)展為蒸氣云爆炸事故傷害后果評(píng)價(jià)

一、沸騰液體擴(kuò)展為蒸氣云爆炸（BLEVE）事故傷害后果評(píng)價(jià)目錄1.BLEVE評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)介2.BLEVE事故傷害后果評(píng)價(jià)過(guò)程1.BLEVE評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)介1.BLEVE評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)介典型案例2012年10月6日6日上午9點(diǎn)10分，湖南懷化常吉高速公路官莊鎮(zhèn)1117段地穆庵隧道口發(fā)生了一起液化石油氣槽罐車側(cè)翻事故，救援過(guò)程中發(fā)生爆炸，三名消防隊(duì)員犧牲。這起爆炸事故是典型的沸騰液體擴(kuò)散蒸汽爆炸（BoilingLiquidExpandingVaporExplosion簡(jiǎn)稱BLEVE）。1.BLEVE評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)介當(dāng)裝有一定壓力液體的容器暴露于火源中時(shí)，這種液體就會(huì)被加熱，蒸汽壓力升高，容器內(nèi)的壓力增加。當(dāng)壓力達(dá)到安全閥設(shè)定的壓力，閥門打開(kāi)，將蒸汽釋放到大氣中，容器的液面下降，液體對(duì)它接觸的那部分容器壁有一定的冷卻作用，但是蒸汽卻沒(méi)有這種作用。BLEVE原理描述當(dāng)液體繼續(xù)氣化，被液體冷卻的儲(chǔ)罐表面積的比例也就逐漸減少，不一會(huì)兒，沒(méi)有被冷卻的儲(chǔ)罐金屬暴露于火源，金屬變熱，然后爆炸。1.BLEVE評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)介沸騰液體擴(kuò)展為蒸氣云爆炸（BLEVE）的過(guò)程將產(chǎn)生巨大火球，在這一過(guò)程中火球的熱輻射是最主要的傷害形式。當(dāng)然，BLEVE產(chǎn)生的碎片和沖擊波也有一定的危害，但與爆炸產(chǎn)生的火球熱輻射危害相比相對(duì)較小。所以BLEVE評(píng)價(jià)方法主要考慮火球的熱輻射傷害。通過(guò)計(jì)算火球表面熱輻射能量及熱輻射強(qiáng)度分布，依據(jù)熱輻射傷害準(zhǔn)則，從而計(jì)算BLEVE造成人員的死亡半徑、重傷半徑以及輕傷半徑。2.BLEVE事故傷害后果評(píng)價(jià)過(guò)程2.BLEVE事故傷害后果評(píng)價(jià)過(guò)程對(duì)于沸騰液體擴(kuò)展為蒸氣云爆炸，國(guó)際勞工組織（ILO)提出了三個(gè)典型計(jì)算模型：H.R.Greenberg提出的模型，J.J.Cramer

提出的模型和

A.F.Roberts提出的模型。本節(jié)采用

Greenberg和Cramer提出的模型。計(jì)算內(nèi)容主要包括火球直徑、火球燃燒時(shí)間、火球表面熱輻射能量、視角系數(shù)、大氣熱傳遞系數(shù)及熱輻射強(qiáng)度分布等，具體計(jì)算方法如下。①火球直徑式中：D—火球直徑，m;W—火球中消耗的可燃物質(zhì)量，kg。對(duì)單罐儲(chǔ)存，W取罐容量的50%；對(duì)雙罐儲(chǔ)存，W取罐容量的70%；對(duì)多罐儲(chǔ)存，W取罐容量的90%。D=2.665W0.3272.BLEVE事故傷害后果評(píng)價(jià)過(guò)程②火球持續(xù)時(shí)間

式中：t——火球持續(xù)時(shí)間，s。t=1.089W0.327③火球抬升高度?；鹎蛟谌紵龝r(shí)，將抬升到一定高度?；鹎蛑行木嚯x地面的高度H由下式估計(jì)：H=D④火球表面熱輻射能量。假設(shè)火球表面熱輻射能量是均勻擴(kuò)散的，火球表面熱輻射能量SEP由下式計(jì)算：

式中：FS—火球表面輻射的能量比；Ha—火球的有效燃燒熱，J/kg。SEP=FsmHa/(πD2t)2.BLEVE事故傷害后果評(píng)價(jià)過(guò)程Fs與儲(chǔ)罐破裂瞬間儲(chǔ)存物料的飽和蒸氣壓力p（MPa）有關(guān)：Fs=0.27p0.32對(duì)于因外部火災(zāi)引起的BLEVE事故，上式中的p值可取儲(chǔ)罐安全閥啟動(dòng)壓力pv，（MPa）的1.21倍，即：p=1.21pvHs由右式求得：

式中：

Hs——液化氣的燃燒熱，J/kg；

Hv——液化氣常沸點(diǎn)下的蒸發(fā)熱，J/kg；

Cp——液化氣的恒壓比熱容，J/(kg·K）；

T——火球表面火焰溫度與環(huán)境溫度之差，一般來(lái)說(shuō)T=1700K，K。2.BLEVE事故傷害后果評(píng)價(jià)過(guò)程⑤視角系數(shù)視角系數(shù)F的計(jì)算公式如下：

式中：r——目標(biāo)到火球中心的距離，m。令目標(biāo)與液化氣儲(chǔ)罐的水平距離為X（m），則：

2.BLEVE事故傷害后果評(píng)價(jià)過(guò)程⑥大氣熱傳遞系數(shù)火球表面輻射的熱能在大氣中傳輸時(shí)，由于空氣的吸收及散射作用，一部分能量損失掉了。假定能量損失比為a，則大氣熱傳遞系數(shù)τa=1-a。α和大氣中的CO2和H2O的含量、熱傳輸距離及輻射光譜的特性等因素有關(guān)。τa可由以下的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)求?。?/p>

2.BLEVE事故傷害后果評(píng)價(jià)過(guò)程⑦火球熱輻射強(qiáng)度分布函數(shù)。

在不考慮障礙物對(duì)火球熱輻射產(chǎn)生阻擋作用的條件下，距離液化氣容器

X

處的熱輻射強(qiáng)度q（W/m2）可由下式計(jì)算：

⑧熱輻射傷害準(zhǔn)則。沸騰液體擴(kuò)展蒸氣云爆炸（BLEVE）與池火災(zāi)（pool

fire）事故傷害后果熱輻射傷害準(zhǔn)則相同，使用彼德森（Pietersen）提出的熱輻射影響模型進(jìn)行計(jì)算。

式中：q—人體接收到的熱通量，W/m2；

t—人體暴露于熱輻射中的時(shí)間，s；

Pr—人員傷害概率。2.BLEVE事故傷害后果評(píng)價(jià)過(guò)程⑧熱輻射傷害準(zhǔn)則。有衣服保護(hù)（20%皮膚裸露）時(shí)的死亡概率為：二度燒傷概率：一度燒傷概率：

式中，Cn為常數(shù)，一度燒傷取2.8×106，二度燒傷取8.434×106，死亡取1.459×107。本講小結(jié)