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
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表2 液氨储罐爆炸时的冲击波超压与距离关系表
表3 冲击波超压对人体的伤害作用及距离
表4 冲击波超压对建筑物的破坏作用表
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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