危險化學(xué)品倉庫爆炸危害范圍研究

（青海省消防救援總隊黃南州支隊同仁大隊，青海黃南 811399）

0.引言

隨著科技的進步和經(jīng)濟水平的發(fā)展，各種化學(xué)品在制造、生產(chǎn)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為現(xiàn)代社會文明發(fā)揮了不可磨滅的貢獻。袁紀(jì)武[1]分析了我國化學(xué)事故的現(xiàn)狀，認(rèn)為化學(xué)品易燃、易爆、有毒、腐蝕性等特點，在生產(chǎn)、運輸、儲存過程中，極易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，對人類、設(shè)備、環(huán)境極易造成損害，嚴(yán)重威脅救援人員的生命安全。黃順根等[2]分析了近幾年危險化學(xué)品傷害事故，提出準(zhǔn)確掌握危險化學(xué)品的危險特性，分門別類的了解其理化特性，科學(xué)分析化學(xué)品的儲存條件和爆炸性質(zhì)，是及時辨別爆炸危險，減輕爆炸傷害的有效措施。

表1所示，列舉了近幾年我國發(fā)生的典型危險化學(xué)品爆炸事故，化學(xué)品爆炸事故造成的人員傷亡和損失引起社會的廣泛關(guān)注，尤其是天津港“8?12”瑞海公司危險品倉庫特別重大火災(zāi)爆炸事故造成的影響更是引起社會和黨中央、國務(wù)院的高度關(guān)注。

表1 我國近幾年典型危險化學(xué)品爆炸事故

針對危險化學(xué)品倉庫火災(zāi)的爆炸危險性，準(zhǔn)確計算火災(zāi)爆炸半徑，及時疏散危險范圍內(nèi)的人員和設(shè)備，為現(xiàn)場事故處置決策提供科學(xué)支撐，保障滅火救援官兵生命安全是十分必要的。本文模擬計算危險化學(xué)品爆炸危害范圍，并與實際爆炸危害情況進行對比，驗證模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.典型危化品火災(zāi)爆炸事故與危化品的危險性

本文結(jié)合天津港“8?12”瑞海公司危險品倉庫特別重大火災(zāi)爆炸事故及其近幾年發(fā)生的危險化學(xué)品爆炸事故，總結(jié)了如下的化學(xué)品危險特性[3]：

（1）易燃易爆性。危險化學(xué)品倉庫內(nèi)的壓縮氣體和液化氣體擴散性極強，在一定壓力和溫度下，能自發(fā)充滿任何容器，可燃?xì)怏w擴散后，聚集在地表、溝壑等處，與空氣混合達(dá)到爆炸極限時，在一定點火能量作用下發(fā)生猛烈燃燒和爆炸。易燃、燃燒速度快、火焰溫度高、著火爆炸危險性大，決定了危險化學(xué)品在儲存和運輸過程中存在極大危險。（2）不穩(wěn)定性。危化品壓縮性和膨脹性較強。壓縮氣體和液化氣體具有熱脹冷縮現(xiàn)象，在儲存過程中,遇到火源、陽光直射、高溫烘烤等外界因素，極易發(fā)生超溫、超壓或者泄漏，導(dǎo)致容器發(fā)生爆炸事故。易燃固體的著火點較低，容易自燃起火。有些自燃物品遇水或受潮后能分解引起自燃或爆炸。危化品中的氧化物對熱、震動或磨擦敏感，易發(fā)生分解、燃爆、危險性較高。（3）毒害性。危化品中的大多還有毒害品遇酸、受熱分解產(chǎn)生有毒氣體，液態(tài)毒害品易揮發(fā)、滲透造成環(huán)境污染。在發(fā)生危化品爆炸事故后，大量有毒物質(zhì)彌漫在空氣中，對周圍群眾、救援人員、環(huán)境、水資源等造成極大威脅，稍有不慎就會發(fā)生中毒事件，增加損失的同時會造成社會恐慌。（4）腐燭性。危險化學(xué)品爆炸以后，腐燭品會使人的肌膚表面及內(nèi)臟造成灼傷，傷口不易愈合。內(nèi)部器官受腐蝕后,甚至?xí)斐伤劳觥?/p>

2.危化品倉庫爆炸危害范圍計算

馬紅霞[4]指出，消防安全評價對于控制危害、減少損失意義重大，應(yīng)高度重視。針對危險化學(xué)品火災(zāi)事故的爆炸危險，許開立等[5]提出了安全等級特征量的計算方法，認(rèn)為蒸氣云爆炸是可燃?xì)怏w泄漏后擴散，形成彌漫相當(dāng)大空間的云狀可燃?xì)怏w混合物，被點燃后發(fā)生火災(zāi)，由于特殊原因和條件，火焰?zhèn)鞑ケ患铀伲a(chǎn)生劇烈的爆炸沖擊波超壓，是危險化學(xué)品爆炸最常見的現(xiàn)象。其中，倉儲物類型、數(shù)量、爆炸發(fā)生位置的地形等因素，是判斷蒸氣云爆炸危害半徑的關(guān)鍵指標(biāo)。根據(jù)許開立等提出的安全等級特征量及其計算方法，筆者做出了如下式（1）～式（5）的爆炸模擬計算方法：

2.1 蒸氣云爆炸當(dāng)量

TNT當(dāng)量法是把氣云爆炸的破壞作用轉(zhuǎn)化成TNT爆炸的破壞作用，從而把蒸氣云的能量轉(zhuǎn)化成TNT當(dāng)量。TNT當(dāng)量法簡單易行，但有明顯缺陷：（1）TNT爆炸時炸源體積可忽略，而蒸氣云較大不能忽略，且隨著爆炸的進行，炸源體積在增大。（2）TNT爆炸時能量是瞬間釋放的，而蒸氣云爆炸過程中能量的釋放速率有限。（3）TNT爆炸過程形成的沖擊波強度大，但衰減速度快，而蒸氣云爆炸多屬爆燃過程，正壓作用時間較短，負(fù)壓作用時間較長。因而TNT當(dāng)量法只適用于很強的蒸氣云爆炸且用以模擬爆炸遠(yuǎn)場時偏差較小，模擬爆炸近場時高估蒸氣云爆炸產(chǎn)生的超壓。（4）TNT當(dāng)量法的當(dāng)量系數(shù)難以確定，可變性較大（0.02%～15.9%）。（5）TNT當(dāng)量法關(guān)鍵模型：

式中：WTNT―蒸氣云的TNT當(dāng)量，kg；β―地面爆炸系數(shù)；取β=1.8；α―蒸氣云TNT當(dāng)量系數(shù)（統(tǒng)計平均值為0.04，占統(tǒng)計的60%；Wf―蒸氣云中可燃?xì)怏w總質(zhì)量，kg；Qf―可燃?xì)怏w的燃燒熱，KJ/kg；QTNT―TNT的爆炸熱，KJ/kg，QTNT=4120-4690KJ/kg，一般取平均4500KJ/kg。

由式（1）計算出對氣云爆炸有貢獻的爆炸物當(dāng)量；由式（2）可以確定目標(biāo)R處的爆炸特征距離；再由式（3）計算出目標(biāo)R處的爆炸超壓值。

2.2 蒸氣云爆炸超壓沖擊波危害范圍

（1）死亡區(qū)范圍計算公式：

（2）重傷和輕傷區(qū)范圍：

式中：Ps―引起人員傷害沖擊波峰值，Pa；R―目標(biāo)到蒸氣云中心距離，m；P0―大氣壓，101325Pa；E―蒸氣云爆炸總能量，MJ；Vf―儲存氣體體積，m3；Z―爆炸特征長度，m。

注釋：蒸氣云爆炸沖擊波重傷超壓按44kPa計，輕傷超壓按17kPa計，根據(jù)蒸氣云爆炸沖擊波計算公式分別計算出重傷半徑R1和輕傷半徑R2，如果采取防護措施和現(xiàn)場有建筑物遮擋爆炸威力會有所減小。

3.危化品倉庫爆炸事故應(yīng)急救援對策

3.1 統(tǒng)一指揮、聯(lián)合救援

存放危化品的倉庫發(fā)生事故后，現(xiàn)場應(yīng)急救援工作任務(wù)重、專業(yè)性強，需要政府統(tǒng)一指揮協(xié)調(diào)各部門應(yīng)急聯(lián)動部門進行聯(lián)合救援。危險化學(xué)品倉庫發(fā)生初期火災(zāi)，燃燒面積小、煙氣流動速度慢，是火災(zāi)撲救的最佳時機，正確選用滅火劑能有效控制火勢消滅火災(zāi)。在火災(zāi)初期階段，企業(yè)要組織本單位員工快速處置，防止火勢蔓延擴大。一旦初期控制火勢失敗，火勢蔓延擴大導(dǎo)致發(fā)生爆炸，需要調(diào)集消防、防化、環(huán)保、安監(jiān)等單位進入現(xiàn)場救援，現(xiàn)場救援力量多、時間長、任務(wù)重。還需要落實人員救助、救援物資和裝備運送等保障工作。

3.2 加強應(yīng)急管理工作

制定危險化學(xué)品倉庫火災(zāi)爆炸事故應(yīng)急救援預(yù)案。由于危險化學(xué)品倉庫火災(zāi)爆炸事故突然性強、危害性大等特點，需要準(zhǔn)確迅速的實施滅火救援行動。危險化學(xué)品儲存企業(yè)要制定突發(fā)險情處置預(yù)案并組織經(jīng)常性演練，落實滅火救援各項準(zhǔn)備工作，處置預(yù)案對危險源進行辨識和評估，制定各類危險化學(xué)品火災(zāi)（泄漏）處置措施，落實應(yīng)急救援物資、裝備儲備，一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，保障滅火救援工作順利進行。首先定期組織險情處置演練，加強員工險情處置培訓(xùn)；其次消防部隊到危險化學(xué)品倉庫調(diào)查研究，實地演練滅火救援預(yù)案，提高救援人員的技戰(zhàn)術(shù)水平。

3.3 現(xiàn)場采取科學(xué)的技戰(zhàn)術(shù)措施

危險化學(xué)品具有易燃、易爆、劇毒、腐蝕等危險特性，處置危險化學(xué)品倉庫火災(zāi)爆炸事故，現(xiàn)場救援人員要做好個人安全防護。按照危險化學(xué)品危險等級劃分不同等級救援區(qū)域，對救援人員進行不同等級防護，配戴相應(yīng)的個人防護裝備，確保救援人員的生命安全。

消防部隊到達(dá)事故現(xiàn)場，現(xiàn)場指揮員要采取綜合措施，獲取及時準(zhǔn)確的現(xiàn)場信息，為指揮部制定決策救援方案提供依據(jù)，包括被困人員情況，消防設(shè)施運行情況，生產(chǎn)裝置、建（構(gòu)）筑物損壞程度等信息。查明危險品種類、儲存數(shù)量、火勢燃燒范圍和主要蔓延途徑，判斷現(xiàn)場主要危險區(qū)域以及發(fā)生爆炸的可能性，為下一步進行火災(zāi)撲救提供信息依據(jù)根據(jù)火情偵察設(shè)置重危區(qū)、中危區(qū)、輕危區(qū)和安全區(qū)救援區(qū)域，并設(shè)立警戒標(biāo)志，在安全區(qū)視情設(shè)立隔離帶，合理設(shè)置出入口，嚴(yán)格控制人員、車輛、物資進入并登記。危險化學(xué)品倉庫火災(zāi)撲救，現(xiàn)場情況錯綜復(fù)雜,滅火戰(zhàn)斗過程中存在爆炸、倒塌、復(fù)燃、復(fù)爆、中毒等危險性，火場指揮員要選用經(jīng)驗豐富的滅火干部或參謀擔(dān)任現(xiàn)場安全觀察哨，密切觀察火場狀況,預(yù)先商定撤離信號，發(fā)現(xiàn)突發(fā)險情及時告警，作戰(zhàn)人員第一時間撤離戰(zhàn)斗，就近采取避險措施。

救援人員及時控制外圍火勢蔓延，切斷火勢蔓延途徑，利用水槍對燃燒罐（桶）及其鄰近容器進行冷卻保護。當(dāng)外圍火點被徹底撲滅，堵漏工作準(zhǔn)備就緒后，按照危險化學(xué)品種類，選擇適合的滅火劑和滅火方法。撲救壓縮或液化氣體選用干粉、二氧化碳、鹵代烷滅火；撲救易燃液體可用泡沫、干粉、鹵代烷或霧狀水；撲救爆炸物品火災(zāi)采取水流進行吊射，切忌用強力水流直接沖擊堆垛或者采取沙土覆蓋；撲救遇濕易燃物品火災(zāi)選用干粉、二氧化碳、鹵代烷撲救。切忌用水或泡沫撲救。

4.結(jié)語

危化品爆炸危害模擬結(jié)果與實際情況相符。撲救危險化學(xué)品倉庫火災(zāi)，要綜合現(xiàn)場有效救援信息，確定危險化學(xué)品倉庫內(nèi)危險品種類、數(shù)量、位置，運用典型火災(zāi)爆炸試驗計算公式，計算現(xiàn)場危險化學(xué)品爆炸危害范圍理論值，確定火災(zāi)撲救安全距離，保證作戰(zhàn)人員生命安全。