基于蒸氣云模型的建筑工地乙炔氣瓶爆炸事故后果模擬分析

摘要：建筑工地安全隱患眾多，其中乙炔氣瓶安全隱患屢見不鮮。本文旨在使用蒸氣云模型計算模擬乙炔氣瓶爆炸事故的后果嚴重程度，并利用數值模擬軟件MATLAB將其直觀的表現出來，以此幫助建筑施工人員真正知曉乙炔氣瓶的危險性，促進其嚴格落實各項氣瓶安全措施。

關鍵詞：蒸氣云模型;乙炔;爆炸事故;模擬

建筑施工現場安全隱患眾多，其中乙炔氣瓶安全隱患屢見不鮮，若嚴格按照規程作業，其危險性很小，但是一旦出現事故，其危險性極大，如何才能讓施工管理人員更加重視乙炔氣瓶安全，真正知曉氣瓶的危險程度，嚴格落實各項氣瓶及柴油儲罐的安全措施意義重大。本文旨在用一種最直觀的方式去表達——即事故后果模擬分析，幫助企業及從業人員直觀的感受乙炔氣瓶爆炸的危險性，從而強化安全管理措施。

1 蒸氣云模型理論

蒸氣云模型的基本理論與數學模型如下：

（1）沖擊波傷害理論[1]。乙炔氣瓶發生爆炸時，爆炸瞬時產生的沖擊波具有極大的殺傷力，沖擊波在波面上形成超高強度的超壓氣體ΔP，超壓越大則破壞力越強，目前研究學者多用等量的TNT爆炸所產生的超壓值來代替。

（2）蒸氣云爆炸能量[2]。乙炔氣瓶以蒸氣云的爆炸模式發生爆炸，需要計算爆炸的能量值，蒸氣云的破壞作用直接轉換為TNT的爆炸破壞作用。

（3）沖擊波破壞區域模型[3]。乙炔氣瓶爆炸產生的沖擊波致使周圍一定區域內的空氣超壓，超壓越大破壞力越強。相對應的在沖擊波破壞模型中將破壞區域可以由遠及近可分為：安全區、輕傷區、重傷區、死亡區。

蒸氣云爆炸模型具體理論轉化公式詳見參考文獻[4]。

2 事故后果分析

2.1 爆炸TNT當量計算

一瓶乙炔約40L，滿載乙炔凈重6—7kg（公斤），以滿瓶乙炔氣瓶為例，當其發生最嚴重事故——爆炸事故時，分析其影響后果。乙炔熱值約為Qf=50MJ/kg，根據公式蒸氣云爆炸理論將乙炔換算成TNT爆炸當量計算結果為6kg，即滿瓶乙炔氣瓶爆炸相當于6kgTNT爆炸事故。

2.2 爆炸后果模擬

爆炸后產生的爆炸沖擊波致使周圍一定區域內的空氣超壓，超壓為周邊建筑物破壞與人員傷亡的主要能量來源，根據相對應的在沖擊波破壞模型及其由遠及近的危險區域劃分，通過數值模擬軟件MATLAB進行模擬計算，[3]得到本案例乙炔氣瓶發生爆炸時的沖擊波超壓與傷害距離之間的關系圖如圖1：

3 結論

（1）通過以上計算結果可知，滿罐乙炔爆炸時威力巨大，約為2米的范圍內將會導致人員死亡，約27米的范圍內將會導致人員重傷，而在約712米的范圍內將會導致人員輕傷，由此可見乙炔爆炸后果的嚴重性。

（2）本文的計算結果可以良好的解釋在《氣焊（割）消防安全操作規程》中規定使用氣焊時要求氧氣乙炔氣瓶間距不小于5米，與動火作業點的間距不小于10米的原因。因為氧氣為助燃性氣體，若乙炔氣瓶發生爆炸時，氧氣瓶與其距離過近而導致氧氣瓶破壞，則乙炔氣瓶爆炸威力將會更大，而與動火作業的距離大于10米，是為了防止乙炔氣瓶爆炸時對作業人員造成傷害。

（3）在建筑施工安全管理中一定要重視氣瓶安全，嚴格遵守國家安全規范，做好各項氣瓶安全防護措施，發現隱患及時整改，安全工作來不得半點馬虎，嚴格管理就是對工人的生命安全負責，對自己的職業負責。

參考文獻：

[1]艾唐偉，陸愈實，徐小賢.MATLAB在儲罐區蒸汽云爆炸分析中的運用[J].工業與安全環保，2009，2：3132.

[2]苑靜.石油儲罐火災爆炸危害控制的研究應用[D].天津：天津理工大學，2008.

[3]李國慶.MATLAB在蒸氣云爆炸模擬分析中的應用[J].杭州化工，2013，（03）：3336.

[4]王炳淇.液化天然氣供應站泄漏事故安全性分析及數值模擬[D].華南理工大學，2017.

作者簡介：何松（1992），男，漢族，湖北黃岡人，碩士，主要從事安全管理與應急救援方面的研究。