加油站储罐火灾爆炸定量分析评价.doc
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5.3加油站储油罐爆炸危险性定量分析评价
随着近年来城乡交通的大发展，加油站数量与日剧增，加油站的安全性日益引起人们的关注。
本章采用G·M莱克霍夫计算方法对****加油站埋地储罐爆炸事故进行定量分析。
****加油站有15m30#柴油罐1个，15m393#汽油罐1个，以及7m397#汽油罐1个，均埋地敷设。
由于加油站储油罐埋地敷设，爆炸时周围土壤要吸收一部分能量，因此采用G·M莱克霍夫计算方法进行分析，根据危险最大化原则，对处于同一罐区的汽油罐进行统一计算，即汽油总储量为22m3。
5.3.1爆炸能量（TNT）当量计算
汽油罐发生爆炸时放出的能量与油品储量以及放热性有关：
QTNT=υ·V·ρ·HC/qTNT
式中：
QTNT：
TNT当量为kg；
υ：
蒸汽云当量系数，通常取0.04；
V：
储罐的公称容积，22m3；
ρ：
油品比重，取0.74×103kg/m3；
HC：
油品的最大发热量，43.73kJ/kg；
qTNT：
TNT爆炸时所释放出的能量，一般取其平均值4500kJ/kg。
故：
QTNT=0.04×22×0.74×103×43.73/4500=6.33kg
5.3.2G·M莱克霍夫计算公式
G•M莱克霍夫经过沙质粘地中实验得出的冲出波超压与距离之间关系式为：
转换为：
式中
P：
爆炸冲击波超压，MPa；
R：
爆炸中心到所研究点的距离，m；
QTNT当量为kg。
利用此公式可得到任意冲击波超压的距离。
5.3.3爆炸危害效应
发生爆炸时形成强大的冲击波，冲击波的超压可造成人员伤亡和建筑物破坏。
表5-7和表5-8分别列出了不同冲击波超压下建筑物的损坏和人员的伤害程度以及利用莱克霍夫关系式得到的距离。
表5-7冲击波超压对人体的伤害作用
超压P0/MPa
伤害作用
伤害距离（m）
超压P0/MPa
伤害作用
伤害距离（m）
0.02～0.03
轻微作用
5.5～6.3
0.05～0.10
听觉器官损伤或骨折
3.7～4.6
0.03～0.05
内脏严重损伤或死亡
4.6～5.5
>0.1
大部分人员死亡
<3.7
表5-8冲击波超压对建筑物的破坏作用
超压P0/MPa
伤害作用
破坏距离（m）
超压P0/MPa
伤害作用
破坏距离（m）
0.005～0.006
门窗玻璃部分破碎
9.4～10
0.06～0.07
木建筑厂房房柱折断，房架松动
4.1～4.4
0.006～0.015
受压面的门窗玻璃大部分破碎
6.9～9.4
0.07～0.10
砖墙倒塌
3.7～4.1
0.015～0.02
窗框破坏
6.3～6.9
0.10～0.20
防震钢筋混泥土破坏，小房屋倒塌
3.0～3.7
0.02～0.03
墙裂缝
5.5～6.3
0.20～0.30
大型钢驾结构破坏
2.6～3.0
0.04～0.05
墙大裂缝
4.6～5.0
根据表5-7可知，当超压小于0.02MPa时，人员才方能免于损伤，此时的安全距离为6.3m；根据表5-8可知，当超压小于0.005MPa时，建筑物才可能免于遭受破坏，此时的安全距离为10m。
5.4加油站储油罐火灾危险性定量分析评价
***加油站有汽油罐2个，共计22m3，柴油罐1个。
下面以火灾危险性较大的汽油贮罐为例，进行定量分析。
5.4.1燃烧速度
当液池中的可燃液体的沸点高于周围环境温度时，液体表面单位面积的燃烧速度可以用下式进行计算：
式中：
dm/dt——单位表面积燃烧速度，kg/（m2·s）；
Hc——液体的燃烧热，J/kg；
Cp——液体的定压比热，J/（kg·k）；
Tb——液体的沸点，K；
To——环境温度，K；
H——液体的汽化热，J/kg。
燃烧速度也可以从手册中直接查得，通过查手册可知汽油的燃烧速度为92kg/（m2·h），即0.0256kg/（m2·s）。
5.4.2火焰高度
假设液池为一半径r的圆池子，其火焰高度可按下式计算：
式中：
h——火焰高度；m；
r——液池半径；m；
ρ0——周围空气密度，kg/m3；
g——重力加速度，9.8m/s2；
dm/dt——燃烧速度，kg/（m2·s）。
储罐规格为Φ2800mm×5100mm，储罐周围均填充沙土，因此发生池火事故时形成的直径为5.1m（半径2.55m）的液池是可能的。
则：
因此，该储罐发生池火事故时火焰高度为6.68m。
5.4.3热辐射通量
当液池燃烧时放出的总热辐射通量为：
式中：
Q——总热辐射通量，W；
η——效率因子，可取0.13～0.35；取其平均值0.24。
Hc——最大发热量，43728.8J/mol，其余符号意义同前。
按上式计算总热辐射通量为：
5.4.4入射通量与危害效应
假设全部辐射热量由液池中心点的小球面辐射出来,则距液池中心某一距离x处的入射通量（目标入射热辐射强度）为：
式中：
I——热辐射强度，W/m2；
Q——总热辐射通量，W；
tc——热传导系数，在无相对理想的数据时，可取值为1；
X——目标点到液池中心距离，m。
当入射通量一定时可以求出目标点到液池中心距离x，因此：
当I=37.5W/m2时，=2.84m
当I=25.0W/m2时，=3.48m
当I=12.5W/m2时，=4.92m
当I=4.0W/m2时，=8.71m
当I=1.6W/m2时，=13.76m
火灾通过热辐射的方式影响周围环境，当火灾产生的热辐射强度足够大时，可造成周围设施受损甚至人员伤亡。
不同入射通量造成的危害如表3。
表3热辐射的不同入射通量所造成的危害
入射通量（W/m2）
对设施的危害
对人员的危害
危害距离（m）
37.5
操作设备全部损坏
1%死亡，10s100%死亡，1min
3.6
25.0
在无火焰、长时间辐射下，木材燃烧的最小能量
重大损伤，1/10s100%死亡，1min
4.4
12.5
有火焰时，木材燃烧，塑料熔化的最低能量
1度烧伤，10s
1%死亡，1min
6.2
4.0
/
20s以上感觉疼痛，未必起泡
11.0
1.6
/
长期辐射，无不舒服感
17.4
对照表3可知，若该加油站发生池火火灾，距离火池中心17.4m以外则可以保证人员不受伤害，距离火池中心6.2m以外则可以保证建构筑物不受损坏。
5.5风险程度分析
用G·M莱克霍夫计算方法和池火计算方法对***加油站的火灾、爆炸危险性的定量分析可知，该加油站若发生爆炸事故，爆炸能量相当于6.33kgTNT爆炸。
该加油站若发生池火事故、火焰高度为6.68m。
通过以上定量计算，加油站若发生储罐爆炸事故，将会形成强大的冲击波，冲击波的超压可能造成站内工作人员和站内建筑物及设备设施的损害。
加油站若发生池火火灾事故，站内设施及人员也将受到热辐射的伤害。
根据该建设项目设计图纸及评价人员的现场勘查，油罐区距站外最近建筑物约50米，比较本文的计算结果可知，***加油站是符合国家标准要求的加油站，可以保证周边建构筑物和人员的安全。
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