天然气气瓶爆炸危害的分析

《装备制造技术)}2009年第 9期 天然气气瓶爆炸危害的分析 蒋小云 (柳州五菱汽车工业有限公司，广西 柳州 545007) 摘要：通过对天然气气瓶所栽气体爆炸能量及冲击波对人与建筑物危害程度的分析，提 出了进行一步加强天然气气瓶安全防护 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 的必要性。 关键词 ：天然气；甲烷 ；乙烷；冲击波；预防；安全 中图分类号：TH49 文献标识码：B 随着新能源的开发和利用，天然气作为一种新新的能源 ， 开始在全国普及使用起来。特别是在四川、新疆、陕西 、甘肃 、 内蒙古等天然气资源丰富的地区，天然气的使用受到了普遍 欢迎。然而，对天然气所用的气瓶及所装载的可燃气体爆炸所 可能引起的危害程度 ，理应有所知晓，以便采取周全的预防措 施，防患于未然，确保社会安全。 1 气瓶爆炸产生的爆破能量 每个天然气气瓶的体积为 60L，绝对压强为 l9．61 MPa， 所用可燃气体是甲烷与乙烷的混合气体。一旦气瓶发生爆炸， 所释放出的爆破能量计算如下： (1)压缩气体与水蒸气容器爆破能量公式。 Eg=告 [1-( )丁】×lO (1) 式中， E ——气体的爆破能量(kJ)； P一 容器内气体的绝对压力(MPa)； — — 容器的容积(n·，)； K——气体 的绝热指数 ，即气体的定压 比热与定容比热 之比。 常用气体的绝热指数数值见表 1。 表 1 常用气体的绝热指数 气体名称 空气 氮 氧 氢 甲烷 乙烷 乙烯 丙烷 一氧化碳 丝 ：! ：! ： !： ：!! ： ：! !：丝 !：塑 ： 丝 K值 l_295 1．4 1．31 1．32 1 35 1 3 1．135 1．31 (2)整个气瓶所装气体为甲烷时的爆破能量。 K=I．316； =60L=0．06m’；P =200 kg／crn~-=19．61 MPa。 将值代人式(1)如下： = [1_( 将 )一 ]×10 可算出EK=2672．374kJ； 收稿日期：2009～06一l1 作者简介：蒋小云(1974～)，男，桂林全州人 ，工程师，研究方向：机械安全。 文章编号：1 672—545X(2009)09—01 59—03 (3)整个气瓶所装气体为乙烷时的爆破能量。 K=I．18． =0．066 m ．P=200 kg／cm =19．61 MPa 将值代入式(1)： = 【1_( )一 ]×10 可算出： =3 609．729 k,l。 2 爆炸冲击波的危害 压力容器爆炸时，爆破能量向外释放 ，是以冲击波能量、 碎片能量和容器残余变形能量 3种形式表现出来的。后二者 所消耗的能量 ，只占总爆破能量的 3％～15％，也就是说 ，大部 分能量是产生空气冲击波。产生冲击波的危害程度分析研究 如下 ： 首先，将爆破能量 q换算成TNT当量 g ，因为TNT爆炸 所放出的爆破能量为 4 230—4 836 kJ／kg，一般取平均爆破能 量为 4 500ld&g，故其关系为 9= ： (2) 9 式(2)中的E= (1)一整瓶甲烷相当于TNT炸药的量。 q ：2 672．374，4 500=0．594 k9 (2)一整瓶乙烷相当于 TNT炸药的量。 q ：3 609．729，4 500=0．802 k9。 根据公式： = =。 ㈤ 式中， R—— 目标与爆炸中心距离(m)； Ro——目标与基准爆炸中心的相当距离(m)； q。——基准炸药量，TNT，(k9)； q——爆炸时产生冲击波所消耗的炸药量，TNT，(kg)； a——炸药爆炸试验的模拟比。 159 Equipment Manufactring Technology No．9，2009 按式(3)求出爆炸的模拟比。，即： 上 。=(殳) =0．1q q0 计算如下： 甲烷的爆炸模拟比o=0．1×0．594~~ =0．084 05 乙烷的爆炸模拟比a：0．1 x O．802。 =O．092 91 根据式(3) R = 。 (4) 求出，在 1 000 kgTNT爆炸试验中的相当距离 。： R0=R ，0；R =R0Ⅱ 表 2 1 O00kg TNT爆炸时的冲击波超压数据 按表 2的 计算一瓶甲烷产生冲击波数据如表 3。 表 3 1瓶甲烷产生的冲击波数据 距离 兄 50 55 ZXpdlm 0·023 5 0．020 5 R 4．202 5 4622 75 60 65 70 0018 0．016 0．014 3 5 043 5 463 25 5．883 5 75 0．013 6．303 75 再按表 2计算一瓶乙烷产生冲击波数据如表4。 表 4 1瓶乙烷产生的冲击波数据 距离 Rdm 16 18 20 25 30 35 40 45 ZXpd／m 0．235 0 17 0．126 0．079 0．057 0．043 0．033 0．027 月 1．4．86 56 1 672 38 1．858 2 2 322 75 2．787 3 3 251 85 3 716 4 418O 95 多数情况下 ，冲击波的伤害，破坏作用是由超压引起的。 超压波对人体的伤害和对建筑物的破坏作用见表 5和表6。 表 5 冲击波超压对人体的伤害作用 16O △ MP日 0O2—0．o3 0 o3一O．O5 005～Ol0 > 0．10 伤害作用 轻微损伤 听觉器官损伤或骨折 内脏严重损伤或死亡 大部份人死亡 表 6 冲击波超压对建筑物的破坏作用 △ Pa 伤害作用 △p P日 伤害作用 0 06--0．07 术建筑厂房房柱折断，房架松动 0 07-0．10 砖墙倒塌 0 10加．20防震钢筋混凝土破坏．小房屋倒塌 0．20--0．30 大型钢架结构破坏 0．005-．-0 006 门、窗玻璃部分破碎 0．006--0 015 受压面的门窗大部份破碎 0．015．43．02 窗框损坏 0．024)．03 墙裂缝 004加．05 墙大裂缝．屋瓦掉下 3 一个气瓶爆炸对人员和建筑物的伤害破坏 因为天然气为甲烷与乙烷的混合物，那么一瓶爆炸产生 冲击波的危害 ，根据表 2、表 3中的超压值，从表 5、表 6中可 找出对人员和建筑特的伤害、破坏作用。 3．1 对人体的伤害 以天然气气瓶所在位置为中心： (1)1．68～1．85 m范围内，大部份人员死亡； (2)2．52～2．78 m范围内，人的内脏严重损伤或死亡。 3．2 对建筑物的破坏 以天然气气瓶所在位置为中心： (1)1．34 1．48 m范围内，大型钢架结构破坏； (2)1．68～1．85 m范围内，防震钢筋混凝土破坏 ，小房屋 倒塌。 4 三个气瓶爆炸对人员和建筑物的伤害破坏 工业用天然气，一般情况都会同时将几个天然气气瓶放 一 起，一旦一个气瓶发生爆炸，其产生的超压冲击波，必定会 同时引爆其余气瓶 ，其危害程度是： 现以 4个气瓶计算，其中 1瓶爆炸，那么其余 3瓶同时爆 炸，产生冲击波的危害，相当于 1．782～2．406 kg的耵汀炸药发 生爆炸。 按式(3)求出爆炸的模拟比n，即 0=f旦_1 =0．1 q q0 计算如下 ： 甲烷的爆炸模拟比Ⅱ=0．1 X 1．782 =0．121 2 乙烷的爆炸模拟比0=0．1×2．406o =0．134 0 根据式(4) R V =。 求出在 1 000 kg TNT爆炸试验中的相当距离 R。 R0=R ／0，R =R00 按表 3的R。计算 ，3瓶甲烷产生冲击波数据如表 7。 再按表4计算，3瓶乙烷产生冲击波数据如下表8。 《装备制造技术)2oo9年第9期 表 7 3瓶甲烷产生冲击波数据 其冲击波产生 的危害 ，根据表 3、表 4中的超压值 ，从表 5、表 6中找出对人员和建筑特的伤害、破坏作用。 4．1 对人体的伤害 以天然气气瓶所在位置为中心： (1)2．42～2．68m范围内，大部份人员死亡 ； (2)3．63～4．02m范围内，人的内脏严重损伤或死亡； (3)4．84～5．36m范围内，人的听觉器官损伤或骨折 (4)6．66—7．37m范围内，人会受到轻微损伤。 4．2 对建筑物的破坏 以天然气气瓶所在位置为中心： (1)1．93～2．14m范围内，大型钢架结构破坏； (2)2．42～2．68m范围内，防震钢筋混凝土破坏，小房屋 倒塌 ； (3)3．03～3．35m范围内，砖墙倒塌； (4)4m范围内，木建筑厂房屋柱折断，房架松动； (5)4．24～4．69m内，墙会开大裂缝 ，屋瓦掉下 ； (6)6．66～7．37m范围内，墙裂缝。 一 般情况下，一颗手榴弹的装药量为 ，I1NT炸药 53～78．0 g，其破片杀伤威力半径为 6～10 m。而 1瓶天然气则相当于 594～802 g TNT炸药 ，4瓶 天然气则相 当于 2 376～3 208 g TNT炸药，也就是说，4瓶天然气相当于44～6O颗(TNT)手榴 弹，一旦这么多的手榴弹发生爆炸，其后果是可想而知的。 5 结束语 我国大中城市现在使用天然气现象非常普遍，其中：仓 库、机车、天然气加气站等都是天然气气瓶密集使用场所。据 了解，到目前为止，大部份天然气气瓶使用场所均尚未安装可 燃气体泄漏报警器。 “安全第一，预防为主”，这是我国的安全生产管理方针， 为了防止天然气气瓶发生爆炸的危险，笔者认为，采取给天然 气气瓶使用场所装上可燃气体泄漏报警装置等安全保障措 施 ，很有必要 ，且必不可少。 参考文献： ⋯1王显政．安全评价(第三版)【M】．北京：煤炭工业出版社，2005． 【2J2周 国泰．危险化学品安全技术全 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 【M】．北京 ：化学工业出版社， 1997． Damage Analysis of Natural Gas-drive Auto Gas Bottle Explosion JIANG Xiao-yun (Liuzhou Wuling Auto Industry Co．，Ltd．，Liuzhou Guangxi 545007，China) Abstract：Bring forwards the necessary to strengthen safe~countermeasure for the gas bottle inside the natural gas—drive auto by ana1)，ze the damage level to the human and construction by the natural gas explosion energy and the shock wave． Key words：natural gas ；methane；ethane；shock wave；defend；safety — 受 一 (上接第 139页) Pneumatic Material Handling System Apply to Roof Panel FANG Hai-ou (SAIC GM—Wuhng Automobile Co．，Ltd．，Liuzhou Guangxi 545007，China) Abstract：Introduced nowadays the status of material handling systems applying to car man ufacturing industry ． With author’s experiences on body shop equipments manufacturing ， put forward the pmject of material handfing system using on roof pane1． Key words：pneumatic；material handling system；roof panel 161