氢气储罐物理爆炸评价

氢气储罐物理爆炸评价

一、简述

爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在最短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象． １）爆炸的特性

一般来说，爆炸现象具有以下特征 ①爆炸过程进行得很快；

②爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波； ③发出或大或小的响声；

④周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏． 2）．爆炸类型

按爆炸性质可分为物理爆炸和化学爆炸。物理爆炸就是物质状态参数（温度、压力、体积）迅速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。其特点是在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化，发生变化的仅是介质的状态参数。本分析的氢气储罐爆炸属于物理爆炸。 二、爆炸的后果模拟

1、爆炸能量（以工作压力计算爆炸能量） 氢气储罐工作压力P=2.5MPa 单台氢气储罐容积V=20m3

2.5MPa下氢气爆炸能量系数Cp=3.75×103KJ/m3 氢气爆炸能量L=CpV=3.75×103×20=7.5×104KJ

2、将爆破能量q换算式成TNT当量qTNT

TNT爆热值qTNT=4.23×103KJ/Kg（将爆破能量q换算式成TNT当量qTNT，因为1kgTNT爆炸所放出的爆破能量为4230~4836kJ/kg，取爆破能量为4230KJ/Kg ）故

20m3氢气储罐的爆炸能量的TNT当量值： Q=L/qTNT=17.7Kg(TNT) 3、确定爆炸的模拟比α 标准炸药量Q0 1000 Kg

α=（Q/Q0）1/3=（17.7/1000）1/3=0.26 式中α—模拟比

Q0—基准炸药量 取1000kg TNT kg Q—爆炸的能量TNT kg

4、根据表附，表中列出的对人员和建筑物的伤害以及破坏作用的超压值，从表4中找出对应的超压△P（中间值应用换入法）时1000kgTNT爆炸试验中的相当距离R0，列于表5、表6中。

5、根据R0=R/α，算出实际危害距离，（距爆炸中心距离）： R=R0α=R0×0.26

式中 R0——相当距离, m;

R——实际距离, m。

6、物理爆炸冲击波超压可能的伤害范围 表附6-1 冲击波超压对人体的伤害

△p/ Mpa 0.02-0.03 伤害作用 轻微损伤 0.03-0.05 0.05-0.10 ＞0.10 △p/ （Mpa） 破坏作用 0.005-0.006 门窗玻璃部分破碎 0.006-0.015 0.015-0.02 0.02-0.03 0.04=0.05 距离R0/m △p0/ Mpa 40 0.033 听觉器官损伤或骨折 内脏严重损伤或死亡 大部分人死亡 △p/ Mpa 0.06-0.07 破坏作用 木建筑厂房房柱折断，房架松动 砖墙倒塌 防震钢筋混凝土破坏，小房屋倒塌 大型钢架结构破坏 60 0.018 65 0.016 70 0.0143 表附6-2 冲击波超压对建筑物的破坏作用

受压面的门窗玻璃大0.07-0.10 部分破碎 窗框损坏 0.10-0.20 墙裂缝 墙裂缝，屋瓦掉下 45 0.027 50 0.0235 0.20-0.30 55 0.0205 表附6-3 1000kgTNT爆炸时的冲击波超压分布情况 计算结果如表附6-5、表附6-5所示：

表附6-4 爆炸击冲波超压对人体的伤害作用

超压△P（MPa） 0.02～0.03 0.03～0.05 0.05～0.10 >0.10 伤害作用 轻度损伤 听觉器损伤或骨折 内脏严重损伤或死亡 人员死亡 相当距离实际距离R（m） R0（m） 56 42.5 32.5 23 56Χ0.26=14.56 42.5Χ0.26=11.05 32.5Χ0.26=8.45 23Χ0.26=5.98 表附6-5 爆炸冲击波超压对建筑物的破坏作用

超压△P（MPa） 0.005～0.006 0.006～0.015 0.015～0.02 0.02～0.03 0.04～0.05 0.06～0.07 0.07～0.10 0.10～0.20 0.20～0.30 破坏作用 门窗玻璃部分破碎 变压面的门窗玻璃大部分破碎 窗框损坏 墙裂缝 墙大裂缝，屋瓦掉下 木建筑厂房房柱折断、房架松动 砖墙倒塌 小房屋倒塌 大型钢架结构破坏 相当距离R0（m） >75 >75 66 56 36 29 27 23 17 实际距离R（m） >75Χ0.26=19.5 >75Χ0.26=19.5 66Χ0.26=17.16 56Χ0.28=14.56 36Χ0.26=9.36 29Χ0.26=7.54 27Χ0.26=7.02 23Χ0.26=5.98 17Χ0.26=4.42 计算物理爆炸冲击波超压可能的伤害范围

（1）1000 Kg标准炸药距离爆炸中心R0=42.5m范围内可致人重

伤，最小冲击波超压为△p0=0.03 MPa，氢气储罐的爆炸致人重伤的实际距离R=αR0=0.26×42.5=11.05m

氢气储罐的爆炸致人重伤的圆面积S=∏R2=3.1416×11.052=383.6m2 1000 Kg标准炸药致人死亡的最小冲击波超压为△p0=0.05 MPa，距离爆炸中心的标准距离R0=32.5m。

氢气储罐的爆炸致人死亡的实际距离R=αR0=0.26×32.5=8.45m 氢气储罐的爆炸致人重伤的圆面积S=∏R2=3.1416×8.452=224.3m2

（2）1000 Kg标准炸药导致防震钢筋混凝土破坏的最小冲击波超压为△p0=0.1 MPa离爆炸中心标准距离R0=22.3m。氢气储罐的爆炸导致防震钢筋混凝土破坏的实际距离R=αR0=0.26×22.3=5.8m

氢气储罐的爆炸导致防震钢筋混凝土破坏的圆面积S=∏R2=3.1416×5.82=105.6m2 三、评价结果

如果20m3氢气储罐的爆炸,以氢气储罐为中心在半径11.05m的圆形面积S＝383.6m2之内，均可能因储气罐爆炸的冲击波超压而致重伤；在半径8.45m的圆形面积S＝224.3m2之内，均可能因储气罐爆炸冲击波超压而致死；在半径5.8m的圆形面积S＝105.6m2之内，致防震钢筋混凝土破坏。

氢气储罐爆炸后碎片对人和设备都会造成很大的破坏作用。 以上计算为储罐在额定压力下爆炸造成的危害后果计算。当设备爆炸时的压力超过额定压力，其爆炸能量及破坏力将超过以上计算值。如果发生火灾爆炸，爆炸冲击波危害将远超过以上计算值。