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液化气泄漏导致燃爆事故分析 1情况描述 近日，某居民区液化气地下管线所在巷道发生燃爆事故。事故勘察发现液化 气输运管线存在泄漏。工况描述如下：液化气主要介质为丙烷，输送压力为370 mm水柱。管道内径为80 mm。泄漏口径大小未知。 工况如下： (1)管道所处的巷道为23mxi的空间，空间非密闭，泄漏介质 可以传至外部空间； (2)内压80mm的管道置于巷道底部，并以370mm水柱的压力将丙烷介 质向外扩散；(3)泄漏口假设为圆形，位于泄漏管线上部，即丙烷向上部泄漏。 下面分析泄漏引起的燃爆区域大小以及燃爆强度。 2气体泄漏量理论计算 假设气体为理想气体，那么根据伯努利方程推导得到的不同孔径下的泄漏量计 算公式计算如下： qm=S5.8C-A-P^—(1)I 2叵 C = 0.7070Jk(尸(2)V k + 1 式中：qm：燃气泄漏的质量流量，kg/h；A：泄漏口面积，mm2； Pi：管道内可燃气体的压强，MPa；M：泄漏燃气的分子量，kg/kmol； T：泄漏燃气的温度，K； k：气体绝热指数，单原子气体取0.66,双原子气体取1.4,多原子气 体取1.29； 对此工况下的丙烷气体，61.29,故0=0.47。 Pi=0.00364MPa, M=44 kg/kmol, 7^283K, Z=l。 那么不同泄漏口径d下，丙烷气体的泄漏质量流量如计算如表1所示。 表1不同泄漏孔径下丙烷泄漏质量流量d/mm151015 如/kgs8.2 X10-60.0002050.0008210.001853泄漏扩散形态 依据上述工况，建立丙烷泄漏扩散模型，当泄漏孔径分别为5mm、10mm时, 丙烷泄漏形成的可燃区域形态如图1、2所示。 9.50e-029.13e-02 8.76e-028.39e-02 8.02e-027.65e-02 7.28e-026.91 e-02 6.54e-026.17e-02 5.80e-025.43e-02 5.06e-024.69e-02 4.32e-023.95e-02 3.58e-023.21e-02 2.84e-022.47e-02 2.10e-02Contours of Mole fraction of c3h8 Contours of Mole fraction of c3h8 Contours of Mole fraction of c3h8Nov 08, 2012FLUENT 6.3 (3d, pbns, spe, rke) Contours of Mole fraction of c3h8 图1泄漏孔径5mm时丙烷泄漏云图 9.50e-029.13e-02 8.76e-028.39e-02 8.02e-027.65e-02 7.28e-026.91e-02 6.54e-026.17e-02 5.80e-025.43e-02 5.06e-024.69e-02 4.32e-023.95e-02 3.58e-023.21 e-02 2.84e-022.47e-02 2.10e-02Contours of Mole fraction of c3h8 Contours of Mole fraction of c3h8 Contours of Mole fraction of c3h8Nov 07. 2012FLUENT 6.3 (3d. pbns, spe. rke) Contours of Mole fraction of c3h8 图2泄漏孔径10mm时丙烷泄漏云图 可以看到，丙烷至泄漏口呈现喷出的状态，并向上形成柱形蘑菇云，到达 顶面后，沿顶面向四周扩散（如图1）。当丙烷在宽度方向上到达巷道两侧时， 由于比空气重，因此要下沉。由于长度方向上丙烷可以扩散出去，因此在出口 处丙烷浓度不处于爆炸界限内。 4爆炸能量计算4. 1 TNT当量 假设泄漏出来的气体爆炸时爆炸威力等效为一爆心处爆炸的TNT,那么爆心 处的TNT当量可以计算得到。采用TNT当量法计算可燃气体爆炸能量，如下： Q = VI/?￡?￡1?H//4180(3) 式中：。：TNT当量，kg；e：爆炸系数，取0.06； ￡i： TNT转化系数,取0.064；H\z可燃气体热值，对丙烷，Hi=95650kJ/m3； W：气体泄漏量，kg； 泄漏的气体均存于巷道内，且空气量充分，即泄放出的气体在遇到点火源均 能够爆炸，那么泄漏处的气体全部参与爆炸。 假设泄漏时间为那么皿=m，带入上式得： Q = qm-t-0.06 ? 0.064 ? 95650 / 4180 = 0.088-qm-t 由于m与泄漏孔径有关，因此TNT当量Q与泄漏孔径d、泄漏时间1有关。 (1 )泄漏孔径为1mm 当泄漏孔径为1mm时，随着时间％的增加，TNT当量变化如图3所