?液化石油氣作為一種通用燃料廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中，但由于其具有易燃易爆的特性，在其生產(chǎn)、貯運(yùn)和使用過程中極易引起火災(zāi)爆炸事故，尤其在液化石油氣的貯罐區(qū)，貯罐集中貯量大，一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸，將會造成嚴(yán)重的后果。例如1984年墨西哥某液化石油氣貯備站，一個(gè)球型和枕型貯罐相繼發(fā)生爆炸著火，爆炸半徑達(dá)400m，碎片飛出最遠(yuǎn)的達(dá)1200m，死亡500余人，傷2000余人，損失達(dá)5000萬美元。1998年3月5日，發(fā)生在西安市液化石油氣站的一個(gè)儲罐區(qū)內(nèi)，相繼發(fā)生了4次爆炸，出事現(xiàn)場一片火海，有6個(gè)儲罐被焚毀，造成12人死亡，32人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失470多萬元。
盛裝液化石油氣的儲罐屬壓力容器，壓力通常有1.57MPa，一旦發(fā)生爆炸，危害極大。如果液化石油氣儲罐設(shè)在地上，為了確保儲罐與周圍的人和建筑物的安全距離，需要很大的空間，可是現(xiàn)在城市用地十分緊張，很難找到一片專用空地；如果液化石油氣儲罐直接埋在地下，發(fā)生泄漏很難發(fā)現(xiàn)和維修，容易造成地下水和土壤污染；如果設(shè)置在地下室里，同體積的液化石油氣比空氣大約重0.5倍，一旦泄漏出來，地下室里空氣流通不好，很容易在較低處聚集，可能形成爆炸性混合物，遇到火源就會爆炸。所以，液化石油氣儲罐不管設(shè)置在地上還是地下都會有危險(xiǎn)。本文從儲罐發(fā)生爆炸后會造成的影響后果考慮，就怎樣設(shè)置儲罐相對比較安全進(jìn)行探討，對液化石油氣儲罐的安全管理和安全評價(jià)具有現(xiàn)實(shí)意義。
1 研究方法
本文從能量釋放的角度出發(fā)，以爆炸理論為基礎(chǔ)，利用相關(guān)模型估算爆炸沖擊波的波及范圍。
液化石油氣儲罐屬于壓力容器，當(dāng)它發(fā)生爆炸時(shí)有兩種形式：一種是壓力容器爆炸，由于罐內(nèi)操作壓力過大或儲罐受腐蝕、老化，抗壓能力下降，導(dǎo)致壓力容器爆炸。二是蒸氣云爆炸，由于儲罐或各種附件破裂、磨損、密封不嚴(yán)而導(dǎo)致的泄漏，形成爆炸性混合氣體遇火源發(fā)生爆炸。這兩種爆炸都會產(chǎn)生沖擊波。沖擊波的計(jì)算可采用TNT當(dāng)量法，即將爆炸的能量換算為TNT當(dāng)量，然后將等量的TNT炸藥爆炸的沖擊波即近似認(rèn)為是液化石油氣爆炸的沖擊波。由于液化石油氣爆炸速度沒有TNT炸藥爆炸速度快，因此按TNT當(dāng)量計(jì)算的沖擊波要高于液化石油氣爆炸的實(shí)際產(chǎn)生的沖擊波，但是這種方法簡單而且偏于安全，所以在工程經(jīng)常采用。
1.1 蒸氣云爆炸的能量
式中：WTNT——蒸氣云的TNT當(dāng)量（kg）；
α——蒸氣云的當(dāng)量系數(shù)，通常取4％；
Wf——蒸氣云爆炸中燃燒掉的總質(zhì)量（kg）；
Qf——燃料的燃燒熱（MJ/kg）；
QTNT——TNT的爆炸熱（MJ/kg）。
1.2 沖擊波超壓
液化石油氣儲罐設(shè)置在地上時(shí)，采用空氣中爆炸的沖擊波超壓計(jì)算公式：
式中：ΔP——沖擊波超壓（kgf/cm2）；
W——爆炸蒸氣云的TNT當(dāng)量（kg）；
R——爆心到所研究點(diǎn)的距離（m）。
液化石油氣儲罐設(shè)置在地下室或直埋地下時(shí)，當(dāng)液體泄漏一段時(shí)間，形成爆炸性混合氣體，不管是地下室還是儲罐都融為一體，假設(shè)成一個(gè)理想爆炸源，在地下粘土中發(fā)生爆炸，其爆炸沖擊波的計(jì)算公式：
式中，Δp、W、R意義同上。
1.3 超壓準(zhǔn)則
超壓準(zhǔn)則認(rèn)為，爆炸波是否對目標(biāo)造成傷害由爆炸波超壓唯一決定，只有當(dāng)爆炸波超壓大于或等于某一臨界值是地，才會對目標(biāo)造成一定的傷害。否則，爆炸波不會對目標(biāo)造成傷害。
研究表明，超壓準(zhǔn)則并不是對任何情況都適用。相反，這級嚴(yán)格的適用范圍，即爆炸波正相持續(xù)時(shí)間必須滿足如下條件：ωt＞40，（ω為目標(biāo)響應(yīng)角頻率（s-1）,t為爆炸波持續(xù)時(shí)間（S））。根據(jù)超壓準(zhǔn)則所確定的人員傷害程度及建筑物破壞程度見表1和表2。
（1）爆炸沖擊波對人員的傷害，采用表1所示的傷害準(zhǔn)則。
（2）爆炸沖擊波對建筑物的破壞，采用表2所示的破壞準(zhǔn)則。
表1 沖擊波對人的傷害效應(yīng)
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沖擊波超壓Δ（kgf/cm2） | 傷害效應(yīng) |
＞1.0 | 死亡（大部分人員會死亡） |
0.5～1.0 | 重傷（損傷人的聽覺器官或產(chǎn)生骨折） |
0.2～0.3 | 輕傷（人體受到輕微損傷） |
＜0.2 | 能保證人員安全 |
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表2 沖擊波對建筑物的破壞效應(yīng)
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超壓ΔP×105,Pa | 建筑物被破壞的程度 |
＞2.0 | 鋼架橋位移 |
1.0～2.0 | 防震建筑物破壞或嚴(yán)重破壞 |
0.5～1.0 | 鋼骨架或輕型鋼筋混凝土建筑物破壞 |
0.3～0.5 | 不含混凝土厚0.2～0.3m的磚板因剪切或彎曲而破裂，房屋幾乎完全破壞 |
0.15～0.3 | 磚砌房屋50％被破壞，無框架、自約束的鋼板建筑完全破壞，油罐破裂 |
0.07～0.015 | 房屋的一部分完全破壞，無法繼續(xù)居住 |
0.02～0.07 | 房屋結(jié)構(gòu)受到輕微破壞，大小窗玻璃經(jīng)常震碎 |
0.01 | 玻璃開始破裂 |
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