池火灾 蒸汽云爆炸模型

2、火灾、爆炸事故后果模拟分析

罐区所储存物料中，丙酮的闪点最低，燃爆概率较其它物料高，因此在本评价中选取100m3丙酮储罐进行火灾、爆炸事故后果模拟分析。

1）丙酮泄漏后造成火灾、爆炸所需要的时间

丙酮易燃，如果发生泄漏，其蒸气极易与空气形成爆炸性混合物，在存在引火源的条件下，引起燃烧爆炸事故。

丙酮液体泄漏可根据流体力学中的柏努力方程计算泄漏量。当裂口不规则时，可采取等效尺寸代替；当泄漏过程中压力变化时，则往往采用如下经验公式：

Q?CdA?2(P?P0)??2gh

式中：

Q：液体泄漏速率，㎏/s；

Cd：液体泄漏系数，选择情况参照表5.7，取0.50； A：裂口面积，1/4×（0.05×20%）2×3.14=0.0000785m2； ρ：泄漏液体密度，㎏/m3，丙酮密度取800㎏/m3； p-p0:0Pa；(设备内为常压) g：重力加速度，9.8m/s2； h：裂口之上液位高度，3.0m。

泄漏系数Cd的取值通常可从标准化学工程手册中查到。下表为常用的液体泄漏系数数据。

附表4.15 液体泄漏系数Cd

雷诺数Re ＞100 裂口形状 圆形（多边形） 0.65 三角形 0.60 长方形 0.55 ≤100 0.50 0.45 0.40 丙酮储罐的泄漏主要因为管道法兰、阀门密封面的破损等原因造成的。

储存过程中由于法兰、阀门密封面的破损，裂口尺寸取管径的20％，设事故管道的直径为DN50。

通过计算可知，丙酮储罐接管管径破损20%时的泄漏速率为Q=241g/s。

丙醇的爆炸下限为2.5％，分子量为58.09，储罐泄漏时，假设泄漏时泄漏的液体全部蒸发为气体，以泄漏点周围1m3区域范围内形成可燃性混合气体计，系统中的丙醇蒸气体积分数及质量浓度比在20℃时的换算公式：

Y=L×M/2.4 =2.5×58.09/2.4 =60.51g/m3

因此，当泄漏点1m3区域范围泄漏出来的可燃物质丙酮达到60.51g时，就会达到混合性爆炸气体的爆炸下限。

所以，泄漏出来的丙酮液体气化后0.251秒钟内可在泄漏点1m3

范围内形成爆炸性混合气体。

以下是不同管径破损20％时，在泄漏点1m3范围内形成爆炸性混合气体所需要的时间，其它易燃液体泄漏后形成爆炸性气体所需时间可参照丙酮。

附表4.16 丙酮储罐接管不同管径破损泄漏后形成爆炸性气体所需时间

物质名称 管径（mm） DN32 丙酮 DN50 DN80 液体泄漏速率（㎏/s） 0.099 0.241 0.617 形成爆炸性气体所需时间（s） 0.611 0.251 0.098 备注 破损20％ 破损20％ 破损20％

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