嚴(yán)景藝 張禮敬 陶 剛

南京工業(yè)大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院

瓶裝液化氣鋼瓶泄漏事故

嚴(yán)景藝 張禮敬 陶 剛

南京工業(yè)大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院

本文針對(duì)一起液化氣泄漏引發(fā)的爆炸事故進(jìn)行分析，計(jì)算泄漏總量并且通過(guò)TNT當(dāng)量法得出其造成爆炸沖擊波的危害后果，并結(jié)合實(shí)際爆炸后果相比較得出結(jié)論，并對(duì)類似的液化氣鋼瓶事故提出對(duì)策措施。

液化氣鋼瓶；泄漏爆炸；事故分析；TNT當(dāng)量法

高層建筑已經(jīng)不準(zhǔn)使用瓶裝液化氣鋼瓶，多采用管道供氣，因此瓶裝液化氣多廣泛使用在民房、出租屋、大排檔、小飯店等場(chǎng)所，這些地方通?？臻g狹小，使用環(huán)境惡劣，通風(fēng)不暢，不利于液化氣體的擴(kuò)散。一旦液化石油氣發(fā)生泄漏，1L液化石油氣能迅速揮發(fā)成250L以上的氣態(tài)石油氣，且不易在空氣中擴(kuò)散，在地面積聚，能在大范圍內(nèi)形成爆炸性氣體［1］，爆炸能量極小，燃燒爆炸破壞性極大。“11·23”山西壽陽(yáng)火鍋店爆炸就是典型由于液化氣鋼瓶泄漏引發(fā)爆炸燃燒的案例，造成14死47傷的慘痛后果?，F(xiàn)結(jié)合南京市“8·18”盒飯生產(chǎn)點(diǎn)液化氣爆炸造成的事故現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行分析與比對(duì)，以確定具體的泄漏量和泄漏時(shí)間，為泄漏后應(yīng)采取的安全對(duì)策措施提出指導(dǎo)建議。

1　事故現(xiàn)場(chǎng)概況

8月18日上午7：26分，新河一村5號(hào)四幢一單元門(mén)面房為建行鼓樓支行盒飯生產(chǎn)點(diǎn)（下文簡(jiǎn)稱盒飯點(diǎn)），因液化氣鋼瓶發(fā)生泄漏導(dǎo)致爆炸，沖擊波造成5名行人受傷，其中1人重傷，4人輕傷，爆炸產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波和建筑物強(qiáng)烈震動(dòng)，致使該門(mén)面房及相鄰建筑造成不同程度損毀如圖1。建筑物破壞情況：

（1）快餐店門(mén)面房靠近馬路一側(cè)玻璃窗全部震碎，窗框嚴(yán)重扭曲變形，靠近馬路一側(cè)的大門(mén)飛出35m。店外窗戶正上方門(mén)頭由于沖擊波的作用被震落，鋁合金框架嚴(yán)重扭曲，屋外碎片一片狼藉。與酸菜魚(yú)館相鄰的一堵墻和門(mén)被推倒，碎片灑落一地。

（2）與快餐店相鄰墻壁有兩條較大裂縫和多處小裂縫，并已發(fā)生位移，殘墻斷壁十分危險(xiǎn)；屋頂天花板塌落砸至一樓大廳。

（3）室內(nèi)空調(diào)上部有明顯燃燒過(guò)的跡象，觀察店內(nèi)空間和頂部，爆炸后燃燒現(xiàn)象不明顯；氣瓶?jī)?chǔ)存間未見(jiàn)燃爆痕跡，快餐店吊頂上方輸氣軟管依然完好；灶頭部位接管上的油斑仍清晰可見(jiàn)，并未受到火焰的烘烤。

圖1　事故現(xiàn)場(chǎng)照片

2　現(xiàn)場(chǎng)泄漏狀況概況

經(jīng)過(guò)對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地勘察，了解到南京市鼓樓區(qū)新河一村5號(hào)四幢門(mén)面房位于鄭和南路東側(cè)，現(xiàn)場(chǎng)平面圖，如圖2。其右側(cè)為酸菜魚(yú)館，左側(cè)為足療館，位于鬧市區(qū)中心，附近居民較多情況復(fù)雜，事發(fā)時(shí)正值上班高峰期，人員流動(dòng)性較大，現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存有較多的液化氣鋼瓶。

圖2　盒飯生產(chǎn)點(diǎn)平面圖

該快餐店共有3只49kg的液化氣鋼瓶，3只被單獨(dú)存在在小儲(chǔ)藏室內(nèi)，其中2只液化氣鋼瓶接到匯流排上，通過(guò)輸氣軟管將液化氣分配給四個(gè)灶頭使用，另外一只鋼瓶備用。事故發(fā)生后，經(jīng)過(guò)消防人員在事故應(yīng)急處置中，勘查現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)有連接輸氣軟管的兩只液化氣瓶閥門(mén)均未關(guān)閉。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，初步分析快餐店內(nèi)是由于輸氣管線泄漏導(dǎo)致液化氣泄漏。經(jīng)過(guò)近一步試驗(yàn)，確定泄漏口位于灶臺(tái)接頭處，連接軟管與灶臺(tái)接頭處有一裂口，經(jīng)過(guò)確認(rèn)未見(jiàn)管線全程有其他泄漏口。證實(shí)只有這一處裂縫導(dǎo)致液化氣泄漏，現(xiàn)場(chǎng)也未發(fā)現(xiàn)其他可燃源。

3　泄漏量的確定

泄漏口經(jīng)測(cè)定確定為和飯店的廚房間輸氣管線，輸氣軟管在與灶臺(tái)接頭處有一條細(xì)小的裂縫，并經(jīng)泄漏源試驗(yàn)確認(rèn)該處為管線全程及接頭處唯一一處泄漏口。若將泄漏點(diǎn)看為一個(gè)小孔，那么整個(gè)泄漏過(guò)程則可以看做是一個(gè)小孔泄漏模型，如圖3。

圖3　小孔泄漏模型

考慮孔口流量系數(shù)的影響，可得到燃?xì)夤艿赖男】仔孤┠Ｐ停?/p>

式中：

Qor—質(zhì)量流量，kg/s；

M—?dú)怏w摩爾質(zhì)量，g/mol。民用液化石油氣主要成分為丙烷和丁烷，取成分為60%丙烷和40%丁烷，M值為29.2；

C0—孔口流量系數(shù)，對(duì)于Re＞30000的非臨界流取0.61，其他情況取1.0；

Aor—泄漏孔口面積，m2。該縫隙長(zhǎng)約1cm，寬0.15mm，為1.5×10-6m2；

P2—泄漏處中心點(diǎn)壓力，MPa。液化石油氣正常使用壓力0.002MPa；

Z—壓縮因子，取0.96；

k—?dú)怏w絕熱指數(shù)，對(duì)于液化石油氣一般取1.15；

R—?dú)怏w常數(shù)，J/（mol·K），為18.5；

T—溫度，K，取南京當(dāng)天上午7時(shí)許氣溫32℃；

P0—大氣壓力，MPa，取南京年平均氣壓101.16kPa。

經(jīng)計(jì)算：每小時(shí)泄漏液化石油氣量約為0.065148kg，以店主前一晚10點(diǎn)離開(kāi)店內(nèi)泄漏開(kāi)始計(jì)算，約9個(gè)半小時(shí)，泄漏量為0.6145628kg。

4　爆炸能量的確定

由上節(jié)計(jì)算出的泄漏量可知，室內(nèi)液化石油氣的質(zhì)量為0.6145628kg，約合TNT當(dāng)量0.452871327kg，其爆炸威力相當(dāng)于0.6145628kg液化石油氣的爆炸威力。由于當(dāng)時(shí)泄漏點(diǎn)和旁邊的房間不相通，當(dāng)時(shí)木門(mén)、大門(mén)、窗戶均關(guān)閉，所以認(rèn)為爆炸性氣體全部積聚在房間內(nèi)部。因此，可以通過(guò)TNT當(dāng)量法計(jì)算出爆炸引發(fā)的沖擊波破壞后果。

式中：

Ze—比擬距離；

r—距離爆炸點(diǎn)的距離，m；

再根據(jù)圖1室內(nèi)平面圖可知，初步確定的點(diǎn)火源為空調(diào)室內(nèi)機(jī)，其與門(mén)窗的距離為7.9m，由此可得比擬距離Ze的值為10.29。

式中：

Ps—比擬超壓，無(wú)單位；

P0—側(cè)向超壓峰值超壓；

Pa—周圍環(huán)境壓力。

經(jīng)計(jì)算：比擬超壓Ps為0.19459，由此可得側(cè)向超壓峰值超壓P0為19.6847kPa。

經(jīng)計(jì)算得P0為19.6847kPa，參照下表可以知道，沖擊波課引起的破壞后果為房屋的砌磚有50%被破壞，這與現(xiàn)場(chǎng)勘查的結(jié)果也是一致的。

表　基于超壓的普通建筑物破壞評(píng)價(jià)（近似值）

5　結(jié)論

（1）該起事故由于灶具與軟管接頭處的軟管老化，由于外力或其他因素引起開(kāi)裂導(dǎo)致泄漏。

（2）店主在晚下班后未將液化氣鋼瓶閥門(mén)關(guān)閉，遇店內(nèi)電器啟動(dòng)或其他激發(fā)能量引起的化學(xué)爆炸。

（3）本文通過(guò)計(jì)算該起事故液化石油氣的泄漏量，并通過(guò)TNT當(dāng)量法計(jì)算該泄漏量引發(fā)的沖擊波爆炸后果與現(xiàn)場(chǎng)情況一致，證明該泄漏量是合理有效的。

6　安全對(duì)策措施

（1）連接灶具與燃?xì)夤艿赖能浌軌勖话銥閮赡?，長(zhǎng)度不超過(guò)兩米，連接處應(yīng)該用管箍卡固定牢固。特別是當(dāng)軟管老舊之后，顏色發(fā)黃發(fā)黑，手感硬，在連接處或者彎折處更容易發(fā)生龜裂，建議一般軟管要及時(shí)進(jìn)行更換，連接處最好固定。

（2）液化鋼瓶使用者在使用完畢后，尤其在長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人的情況下，應(yīng)將液化氣鋼瓶閥門(mén)關(guān)閉，杜絕液化從源頭發(fā)生泄漏。

（3）快餐店應(yīng)加強(qiáng)日常培訓(xùn)和員工管理，加強(qiáng)液化氣管線檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，杜絕此類事件再次發(fā)生。

（4）有關(guān)部門(mén)及氣瓶供應(yīng)該定期對(duì)轄區(qū)內(nèi)的液化氣瓶的使用情況、管線情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，如有問(wèn)題及時(shí)提出意見(jiàn)并督促整改。

［1］ 萬(wàn)勇.液化石油氣蒸汽爆炸危險(xiǎn)性評(píng)析［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009，（27）：89

［2］ 任興超.燃?xì)夤艿佬孤┝康挠?jì)算［J］.煤氣與熱力，2009，（29）：7