危险化学品仓库爆炸危害范围研究

（青海省消防救援总队黄南州支队同仁大队，青海黄南 811399）

0.引言

随着科技的进步和经济水平的发展，各种化学品在制造、生产等领域得到广泛应用，为现代社会文明发挥了不可磨灭的贡献。袁纪武[1]分析了我国化学事故的现状，认为化学品易燃、易爆、有毒、腐蚀性等特点，在生产、运输、储存过程中，极易发生火灾爆炸事故，对人类、设备、环境极易造成损害，严重威胁救援人员的生命安全。黄顺根等[2]分析了近几年危险化学品伤害事故，提出准确掌握危险化学品的危险特性，分门别类的了解其理化特性，科学分析化学品的储存条件和爆炸性质，是及时辨别爆炸危险，减轻爆炸伤害的有效措施。

表1所示，列举了近几年我国发生的典型危险化学品爆炸事故，化学品爆炸事故造成的人员伤亡和损失引起社会的广泛关注，尤其是天津港“8•12”瑞海公司危险品仓库特别重大火灾爆炸事故造成的影响更是引起社会和党中央、国务院的高度关注。

表1 我国近几年典型危险化学品爆炸事故

针对危险化学品仓库火灾的爆炸危险性，准确计算火灾爆炸半径，及时疏散危险范围内的人员和设备，为现场事故处置决策提供科学支撑，保障灭火救援官兵生命安全是十分必要的。本文模拟计算危险化学品爆炸危害范围，并与实际爆炸危害情况进行对比，验证模拟结果的准确性。

1.典型危化品火灾爆炸事故与危化品的危险性

本文结合天津港“8•12”瑞海公司危险品仓库特别重大火灾爆炸事故及其近几年发生的危险化学品爆炸事故，总结了如下的化学品危险特性[3]：

（1）易燃易爆性。危险化学品仓库内的压缩气体和液化气体扩散性极强，在一定压力和温度下，能自发充满任何容器，可燃气体扩散后，聚集在地表、沟壑等处，与空气混合达到爆炸极限时，在一定点火能量作用下发生猛烈燃烧和爆炸。易燃、燃烧速度快、火焰温度高、着火爆炸危险性大，决定了危险化学品在储存和运输过程中存在极大危险。（2）不稳定性。危化品压缩性和膨胀性较强。压縮气体和液化气体具有热胀冷缩现象，在储存过程中,遇到火源、阳光直射、高温烘烤等外界因素，极易发生超温、超压或者泄漏，导致容器发生爆炸事故。易燃固体的着火点较低，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。危化品中的氧化物对热、震动或磨擦敏感，易发生分解、燃爆、危险性较高。（3）毒害性。危化品中的大多还有毒害品遇酸、受热分解产生有毒气体，液态毒害品易挥发、渗透造成环境污染。在发生危化品爆炸事故后，大量有毒物质弥漫在空气中，对周围群众、救援人员、环境、水资源等造成极大威胁，稍有不慎就会发生中毒事件，增加损失的同时会造成社会恐慌。（4）腐烛性。危险化学品爆炸以后，腐烛品会使人的肌肤表面及内脏造成灼伤，伤口不易愈合。内部器官受腐蚀后,甚至会造成死亡。

2.危化品仓库爆炸危害范围计算

马红霞[4]指出，消防安全评价对于控制危害、减少损失意义重大，应高度重视。针对危险化学品火灾事故的爆炸危险，许开立等[5]提出了安全等级特征量的计算方法，认为蒸气云爆炸是可燃气体泄漏后扩散，形成弥漫相当大空间的云状可燃气体混合物，被点燃后发生火灾，由于特殊原因和条件，火焰传播被加速，产生剧烈的爆炸冲击波超压，是危险化学品爆炸最常见的现象。其中，仓储物类型、数量、爆炸发生位置的地形等因素，是判断蒸气云爆炸危害半径的关键指标。根据许开立等提出的安全等级特征量及其计算方法，笔者做出了如下式（1）～式（5）的爆炸模拟计算方法：

2.1 蒸气云爆炸当量

TNT当量法是把气云爆炸的破坏作用转化成TNT爆炸的破坏作用，从而把蒸气云的能量转化成TNT当量。TNT当量法简单易行，但有明显缺陷：（1）TNT爆炸时炸源体积可忽略，而蒸气云较大不能忽略，且随着爆炸的进行，炸源体积在增大。（2）TNT爆炸时能量是瞬间释放的，而蒸气云爆炸过程中能量的释放速率有限。（3）TNT爆炸过程形成的冲击波强度大，但衰减速度快，而蒸气云爆炸多属爆燃过程，正压作用时间较短，负压作用时间较长。因而TNT当量法只适用于很强的蒸气云爆炸且用以模拟爆炸远场时偏差较小，模拟爆炸近场时高估蒸气云爆炸产生的超压。（4）TNT当量法的当量系数难以确定，可变性较大（0.02%～15.9%）。（5）TNT当量法关键模型：

式中：WTNT―蒸气云的TNT当量，kg；β―地面爆炸系数；取β=1.8；α―蒸气云TNT当量系数（统计平均值为0.04，占统计的60%；Wf―蒸气云中可燃气体总质量，kg；Qf―可燃气体的燃烧热，KJ/kg；QTNT―TNT的爆炸热，KJ/kg，QTNT=4120-4690KJ/kg，一般取平均4500KJ/kg。

由式（1）计算出对气云爆炸有贡献的爆炸物当量；由式（2）可以确定目标R处的爆炸特征距离；再由式（3）计算出目标R处的爆炸超压值。

2.2 蒸气云爆炸超压冲击波危害范围

（1）死亡区范围计算公式：

（2）重伤和轻伤区范围：

式中：Ps―引起人员伤害冲击波峰值，Pa；R―目标到蒸气云中心距离，m；P0―大气压，101325Pa；E―蒸气云爆炸总能量，MJ；Vf―储存气体体积，m3；Z―爆炸特征长度，m。

注释：蒸气云爆炸冲击波重伤超压按44kPa计，轻伤超压按17kPa计，根据蒸气云爆炸冲击波计算公式分别计算出重伤半径R1和轻伤半径R2，如果采取防护措施和现场有建筑物遮挡爆炸威力会有所减小。

3.危化品仓库爆炸事故应急救援对策

3.1 统一指挥、联合救援

存放危化品的仓库发生事故后，现场应急救援工作任务重、专业性强，需要政府统一指挥协调各部门应急联动部门进行联合救援。危险化学品仓库发生初期火灾，燃烧面积小、烟气流动速度慢，是火灾扑救的最佳时机，正确选用灭火剂能有效控制火势消灭火灾。在火灾初期阶段，企业要组织本单位员工快速处置，防止火势蔓延扩大。一旦初期控制火势失败，火势蔓延扩大导致发生爆炸，需要调集消防、防化、环保、安监等单位进入现场救援，现场救援力量多、时间长、任务重。还需要落实人员救助、救援物资和装备运送等保障工作。

3.2 加强应急管理工作

制定危险化学品仓库火灾爆炸事故应急救援预案。由于危险化学品仓库火灾爆炸事故突然性强、危害性大等特点，需要准确迅速的实施灭火救援行动。危险化学品储存企业要制定突发险情处置预案并组织经常性演练，落实灭火救援各项准备工作，处置预案对危险源进行辨识和评估，制定各类危险化学品火灾（泄漏）处置措施，落实应急救援物资、装备储备，一旦发生火灾爆炸事故，保障灭火救援工作顺利进行。首先定期组织险情处置演练，加强员工险情处置培训；其次消防部队到危险化学品仓库调查研究，实地演练灭火救援预案，提高救援人员的技战术水平。

3.3 现场采取科学的技战术措施

危险化学品具有易燃、易爆、剧毒、腐蚀等危险特性，处置危险化学品仓库火灾爆炸事故，现场救援人员要做好个人安全防护。按照危险化学品危险等级划分不同等级救援区域，对救援人员进行不同等级防护，配戴相应的个人防护装备，确保救援人员的生命安全。

消防部队到达事故现场，现场指挥员要采取综合措施，获取及时准确的现场信息，为指挥部制定决策救援方案提供依据，包括被困人员情况，消防设施运行情况，生产装置、建（构）筑物损坏程度等信息。查明危险品种类、储存数量、火势燃烧范围和主要蔓延途径，判断现场主要危险区域以及发生爆炸的可能性，为下一步进行火灾扑救提供信息依据根据火情侦察设置重危区、中危区、轻危区和安全区救援区域，并设立警戒标志，在安全区视情设立隔离带，合理设置出入口，严格控制人员、车辆、物资进入并登记。危险化学品仓库火灾扑救，现场情况错综复杂,灭火战斗过程中存在爆炸、倒塌、复燃、复爆、中毒等危险性，火场指挥员要选用经验丰富的灭火干部或参谋担任现场安全观察哨，密切观察火场状况,预先商定撤离信号，发现突发险情及时告警，作战人员第一时间撤离战斗，就近采取避险措施。

救援人员及时控制外围火势蔓延，切断火势蔓延途径，利用水枪对燃烧罐（桶）及其邻近容器进行冷却保护。当外围火点被彻底扑灭，堵漏工作准备就绪后，按照危险化学品种类，选择适合的灭火剂和灭火方法。扑救压缩或液化气体选用干粉、二氧化碳、卤代烷灭火；扑救易燃液体可用泡沫、干粉、卤代烷或雾状水；扑救爆炸物品火灾采取水流进行吊射，切忌用强力水流直接冲击堆垛或者采取沙土覆盖；扑救遇湿易燃物品火灾选用干粉、二氧化碳、卤代烷扑救。切忌用水或泡沫扑救。

4.结语

危化品爆炸危害模拟结果与实际情况相符。扑救危险化学品仓库火灾，要综合现场有效救援信息，确定危险化学品仓库内危险品种类、数量、位置，运用典型火灾爆炸试验计算公式，计算现场危险化学品爆炸危害范围理论值，确定火灾扑救安全距离，保证作战人员生命安全。