某制藥單位采用葡萄糖加氫工藝生產山梨醇,氫氣儲存于Φ3500×5200的立式儲罐內,壓力為1.0MPa（表壓）,溫度為常溫。

　　該儲罐屬于壓力容器，若由于某種原因，氫氣壓力升高，超過設計壓力，儲罐將發生物理爆炸，氫氣體積迅速膨脹，釋放出大量的能量。爆破能量以沖擊波能量、碎片能量和容器殘余變形能量的形式進行釋放，而用于形成碎片能量和容器殘余變形能量約占總能量的5%～15%，形成沖擊波的能量約占總能量的85%～95%，破壞作用最大，而沖擊波在開始時產生的最大正壓力即沖擊波波陣面上的超壓△P是引起破壞作用的主要因素。影響超壓△P的因素有發生爆炸的氫氣壓力、體積、絕熱指數、與爆炸中心距離、空氣的稀薄程度及傳播途徑障礙物等。爆炸能量越大，距離爆炸中心越近，沖擊波波陣面上超壓越大，其破壞作用也越大，隨著沖擊波在空間的自由傳播，能量逐漸減弱。

　　1爆破能量

　　當氫氣儲罐發生物理爆炸時，氫氣釋放的爆破能量[1]：

　　Eg=P×V÷（K-1）[1-（0.1013÷P）（K-1/K）]×103

　　式中Eg——氣體的爆破能量，kJ；

　　P——容器內氣體的絕對壓力，1.101MPa；

　　V——容器的容積，50m3；

　　K——氣體的絕熱指數，氫氣的絕熱指數為

　　1.414[2]。

　　氫氣釋放爆破能量：

　　Eg=P×V÷（K-1）[1-（0.1013÷P）（K-1/K）]×103=（1.101×50）÷（1.414-1）×{1-（0.1013÷1.101）（1.414-1/1.414）}×103=8770.42（kJ）

　　由于用于產生沖擊的能量約85%～95%，應對上面的結果進行修正，但從安全角度考慮，也可不進行修正。為能較好表示實際狀況，取最大值即95%進行修正。即：

　　Eg沖擊波=95%×Eg=95%×8770.42=8331.9（kJ）

　　將爆破能量換算成TNT當量：

　　q=Eg÷qTNT=8331.9÷4500≈1.85（kg）

　　qTNT為TNT爆熱，TNT爆炸所放出的爆破能量為4230～4836kJ／kg，一般取平均爆破為4500kJ／kg。

　　爆炸的模擬比：

　　α=（q/q0）1/3=（1.85/1000）1/3≈0.123

　　q0為實驗用的爆炸TNT基準值，為1000㎏。

　　2危害區域

　　爆炸發生時，爆炸能量形成的沖擊波以爆炸點為中心，呈球形向外擴散。超壓隨著距離的增加而衰減。不同數量的同類炸藥，若產生的沖擊波超壓相同，需滿足：爆炸中心的距離R之比等于爆炸模擬比α，即當△P=△P0時:

　　R=R0×α

　　式中R——分析點與爆炸中心距離，m；

　　R0——實驗時測量點與爆炸中心距離，m；

　　α——TNT炸藥爆炸試驗的模擬比。

　　△P——分析點的超壓，MPa；

　　△P0——實驗時測量點的超壓，MPa。

　　表1、表2為1000kgTNT炸藥在空氣中爆炸產生的沖擊波超壓及其危害等級[1]。

 

　　當沖擊波超壓△P=△P0=0.1MPa時，實驗時測量點與爆炸中心距離R0可根據表1，采用插值法進行計算：

　　R0=[（0.126-0.1）/（0.126-0.079）]×（25-20）+20=22.77（m）

　　則分析點與爆炸中心距離半徑：

　　R=R0×α=22.77×0.123=2.80（m）

　　參照表2可知：以氫氣儲罐為中心，2.8m范圍防震鋼筋混凝土破壞，小房屋倒塌；大部分人員死亡。

　　同理，可計算出其他危害范圍，見表3。由表3可知，若氫氣儲罐發生物理爆炸，以該爆炸點為中心，4m范圍內將造成房屋倒塌、鋼架結構破壞、人員傷亡的嚴重事故，甚至重特大事故。

 

　　3采取的對策措施

　　(1)以氫氣罐為中心，4m范圍的不能設置值班室，并將該區域用柵欄等進行隔離，防止無關人員穿越。在出入口設置靜電導出裝置及安全標志。(2)氫氣罐應設壓力測量儀表、安全泄壓裝置，并在頂部最高點設放空管。(3)嚴格按壓力容器管理有關規定進行管理，定期對壁厚及焊縫、接管部位進行檢驗等。(4)安裝可燃氣體檢測報警器，系統應由報警控制器、可燃氣體傳感器等部分組成。(5)加強安全教育，嚴格遵守安全操作規程和工藝規程。充裝氫氣時，應密切關注充裝壓力。(6)制定爆炸事故的應急救援預案，并定期進行演練。