某制藥單位采用葡萄糖加氫工藝生產(chǎn)山梨醇,氫氣儲存于Φ3500×5200的立式儲罐內(nèi),壓力為1.0MPa（表壓）,溫度為常溫。

　　該儲罐屬于壓力容器，若由于某種原因，氫氣壓力升高，超過設(shè)計壓力，儲罐將發(fā)生物理爆炸，氫氣體積迅速膨脹，釋放出大量的能量。爆破能量以沖擊波能量、碎片能量和容器殘余變形能量的形式進(jìn)行釋放，而用于形成碎片能量和容器殘余變形能量約占總能量的5%～15%，形成沖擊波的能量約占總能量的85%～95%，破壞作用最大，而沖擊波在開始時產(chǎn)生的最大正壓力即沖擊波波陣面上的超壓△P是引起破壞作用的主要因素。影響超壓△P的因素有發(fā)生爆炸的氫氣壓力、體積、絕熱指數(shù)、與爆炸中心距離、空氣的稀薄程度及傳播途徑障礙物等。爆炸能量越大，距離爆炸中心越近，沖擊波波陣面上超壓越大，其破壞作用也越大，隨著沖擊波在空間的自由傳播，能量逐漸減弱。

　　1爆破能量

　　當(dāng)氫氣儲罐發(fā)生物理爆炸時，氫氣釋放的爆破能量[1]：

　　Eg=P×V÷（K-1）[1-（0.1013÷P）（K-1/K）]×103

　　式中Eg——?dú)怏w的爆破能量，kJ；

　　P——容器內(nèi)氣體的絕對壓力，1.101MPa；

　　V——容器的容積，50m3；

　　K——?dú)怏w的絕熱指數(shù)，氫氣的絕熱指數(shù)為

　　1.414[2]。

　　氫氣釋放爆破能量：

　　Eg=P×V÷（K-1）[1-（0.1013÷P）（K-1/K）]×103=（1.101×50）÷（1.414-1）×{1-（0.1013÷1.101）（1.414-1/1.414）}×103=8770.42（kJ）

　　由于用于產(chǎn)生沖擊的能量約85%～95%，應(yīng)對上面的結(jié)果進(jìn)行修正，但從安全角度考慮，也可不進(jìn)行修正。為能較好表示實際狀況，取最大值即95%進(jìn)行修正。即：

　　Eg沖擊波=95%×Eg=95%×8770.42=8331.9（kJ）

　　將爆破能量換算成TNT當(dāng)量：

　　q=Eg÷qTNT=8331.9÷4500≈1.85（kg）

　　qTNT為TNT爆熱，TNT爆炸所放出的爆破能量為4230～4836kJ／kg，一般取平均爆破為4500kJ／kg。

　　爆炸的模擬比：

　　α=（q/q0）1/3=（1.85/1000）1/3≈0.123

　　q0為實驗用的爆炸TNT基準(zhǔn)值，為1000㎏。

　　2危害區(qū)域

　　爆炸發(fā)生時，爆炸能量形成的沖擊波以爆炸點(diǎn)為中心，呈球形向外擴(kuò)散。超壓隨著距離的增加而衰減。不同數(shù)量的同類炸藥，若產(chǎn)生的沖擊波超壓相同，需滿足：爆炸中心的距離R之比等于爆炸模擬比α，即當(dāng)△P=△P0時:

　　R=R0×α

　　式中R——分析點(diǎn)與爆炸中心距離，m；

　　R0——實驗時測量點(diǎn)與爆炸中心距離，m；

　　α——TNT炸藥爆炸試驗的模擬比。

　　△P——分析點(diǎn)的超壓，MPa；

　　△P0——實驗時測量點(diǎn)的超壓，MPa。

　　表1、表2為1000kgTNT炸藥在空氣中爆炸產(chǎn)生的沖擊波超壓及其危害等級[1]。

 

　　當(dāng)沖擊波超壓△P=△P0=0.1MPa時，實驗時測量點(diǎn)與爆炸中心距離R0可根據(jù)表1，采用插值法進(jìn)行計算：

　　R0=[（0.126-0.1）/（0.126-0.079）]×（25-20）+20=22.77（m）

　　則分析點(diǎn)與爆炸中心距離半徑：

　　R=R0×α=22.77×0.123=2.80（m）

　　參照表2可知：以氫氣儲罐為中心，2.8m范圍防震鋼筋混凝土破壞，小房屋倒塌；大部分人員死亡。

　　同理，可計算出其他危害范圍，見表3。由表3可知，若氫氣儲罐發(fā)生物理爆炸，以該爆炸點(diǎn)為中心，4m范圍內(nèi)將造成房屋倒塌、鋼架結(jié)構(gòu)破壞、人員傷亡的嚴(yán)重事故，甚至重特大事故。

 

　　3采取的對策措施

　　(1)以氫氣罐為中心，4m范圍的不能設(shè)置值班室，并將該區(qū)域用柵欄等進(jìn)行隔離，防止無關(guān)人員穿越。在出入口設(shè)置靜電導(dǎo)出裝置及安全標(biāo)志。(2)氫氣罐應(yīng)設(shè)壓力測量儀表、安全泄壓裝置，并在頂部最高點(diǎn)設(shè)放空管。(3)嚴(yán)格按壓力容器管理有關(guān)規(guī)定進(jìn)行管理，定期對壁厚及焊縫、接管部位進(jìn)行檢驗等。(4)安裝可燃?xì)怏w檢測報警器，系統(tǒng)應(yīng)由報警控制器、可燃?xì)怏w傳感器等部分組成。(5)加強(qiáng)安全教育，嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程和工藝規(guī)程。充裝氫氣時，應(yīng)密切關(guān)注充裝壓力。(6)制定爆炸事故的應(yīng)急救援預(yù)案，并定期進(jìn)行演練。