除渣器-山东智信环保科技

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火电厂烟气脱硝工程液氨储罐爆炸模拟分析

作者: 山东智信环保科技 来源: 山东智信环保科技 发布时间:2016-05-10
目前我国火电厂脱硝工程中还原剂主要有三种:液氨、氨水、尿素,其中液氨的运输费用、初期投资费用、运行费用为最低。在液氨供应方便,政策允许及安全措施完善的条件下,宜选用液氨作为还原剂。而液氨具有毒性,易燃易爆,重大危险源辨识中临界量仅为10吨,属于首批重点监管危险化学品。
对于液氨储罐发生爆炸进行分析,有助于企业采取相应安全措施,一旦发生火灾,使救援人员与储罐保持足够的安全距离,本文以常温情况下20立方米的液氨储罐为例,对液氨储罐进行气体爆炸蒸汽云模型进行模拟分析,
本项目涉及到的液氨为易燃易爆介质,其爆炸极限为15.7%~27.4%,液氨储罐容积为20m3。利用气体爆炸蒸气云模型对其事故危害分析如下:
参与爆炸的液氨的总质量为42.717kg
计算易燃易爆物质与空气混合后爆炸相当TNT的摩尔量。
 
WTNT=Wf×Qf÷QTNT
式中:WTNT—蒸气云的TNT当量,kg;
       Wf—蒸气云中燃料的总质量,kg;
     Qf—蒸气的燃烧热,kJ/kg;
 
            QTNT—TNT的爆炸热,一般取4.52×103kJ/kg;
 
通过对灌装间爆炸的TNT当量分析,灌装间爆炸时最大TNT当量为413kg。由实验数据表明,不同数量的同类炸药发生爆炸时,如果R与R0之比和q与q0之比的三次方根相等,则所产生的冲击波超压相同,用公式表示为:
 
如果:
 则:△p = △p0
    上式也可写成为:
△p(R)=△p0(R/α)
 
式中  R——目标与爆炸中心距离,m;
   R0——目标与基准爆炸中心的相当距离,m;
    q0——基准炸药量,TNT,kg,此处基准炸药量取1000kgTNT
    q——爆炸时产生冲击波所消耗的炸药量,TNT,kg;
 
△p——目标处的超压,Mpa;
    △p0——基准目标处的超压,Mpa;
    α——炸药爆炸试验的模拟比。
该项目重组分储罐爆炸时q量为413kg,计算得α为0.745。
 
基准炸药量取1000kgTNT时的R0与△p0相互关系见下表:
表1  1000kgTNT爆炸时的冲击波超压与距离关系表
距离R0(m) 16 18 20 25 30 35 40 45
△p0(MPa) 0.235 0.17 0.126 0.079 0.057 0.043 0.033 0.027
距离R0(m) 50 55 60 65 70
△p0(MPa) 0.0235 0.0205 0.018 0.016 0.0143
 
表2  液氨储罐爆炸时的冲击波超压与距离关系表
距离R(m) 11.92 13.41 14.90 18.62 22.34 26.07 29.79 33.51
△p(MPa) 0.235 0.17 0.126 0.079 0.057 0.043 0.033 0.027
距离R(m) 37.24 40.96 44.68 48.40 52.13
△p(MPa) 0.0235 0.0205 0.018 0.016 0.0143
 
表3  冲击波超压对人体的伤害作用及距离
序号 超压△p/MPa 伤害作用 R(m)
1 0.02~0.03 轻微伤害 31.7~41.7
2 0.03~0.05 听觉器官损害或骨折 25.2~31.7
3 0.05~0.10 内脏严重损害或死亡 17.0~24.2
4 >0.10 大部分人员死亡 <17.0
 
表4  冲击波超压对建筑物的破坏作用表
序号 超压△p(MPa) 伤害作用 伤害范围(m)
1 0.015~0.02 窗框损坏、玻璃破碎 41.7~50.6
2 0.02~0.10 墙裂缝至砖墙倒塌 17.0~41.7
3 0.10~0.20 防震钢筋混凝土破坏,小房屋倒塌 12.8~17.0
4 >0.20 大型钢架结构破坏  <12.8
根据超压冲击波对人体及建筑物的伤害、破坏作用,当超压冲击波在0.02~0.03MPa时,会对人体造成轻微损伤,此时最大影响距离为41.7m,当超压冲击波在0.015~0.02MPa时,会造成建筑物门、窗玻璃破碎,此时最大影响距离为50.6m,超过此范围影响不大。
在实际情况中,液氨储罐爆炸可能受到多种因素影响,例如:液氨储罐的装量系数,液氨储罐温度,液氨大规模泄漏后参与爆炸的氨体积增加等。所以本次模拟只针对液氨储罐在特定情况的影响范围,企业的具体情况应根据实际情况进行分析。
 
 

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