液化气在槽罐车中的姿态是,15个大气压下部分气体和大多数液体。当液化石油气为气态时,极易爆炸,因为它的主要成分是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯的混合物。气态的石油气迅速与空气混合,当在空气中的浓度到达一定范围时,如遇明火,或者剧烈运动时爆炸,在气体空间爆燃,并产生冲击波。
我们来计算一下液化石油气产生的能量,描述一下产生的冲击波对其周围物质的破坏。
液化石油气的热值为45200~46100 kJ/kg,一般地我们需要将它推算为TNT当量。TNT炸药的能量为4690 kJ/kg,是不是简单地直接将液化石油气的能量就等同于同样能量的TNT爆炸效果呢?
虽然按能量角度来看,这样的分析没有问题,但是这不是直接的方法,所以严格地说,不是的。液化石油气的爆炸条件与TNT是不同的,TNT的氧化剂和还原剂均匀混合,瞬间化学反应,产生百万级别的大气压。液化石油气只有气态时与空气混合,比例达到一定值时才会产生爆炸,它的爆炸范围比TNT大得多,爆炸压强小得多,大约20-30个大气压。爆炸对周围物质的破坏正是由于产生的冲击波对物质破坏的结果。由于已经研究出冲击波在空气中传播的破坏,我们就可以大约计算出液化石油气对周围物质的破坏能力。
即二次爆炸是在气体扩散至30米半径的范围,平均高度约为5米时发生的。空间系数取1,是指发生在地面,它可以从1到0.5之间,取决于爆炸云的地面效应,完全脱离地面的影响时为0.5,坚实的地面附近为1。
如果等同考虑液化石油气的热值转变成TNT,它的威力要大得多。上表中的等同TNT当量为13410kg,140毫巴*伤半径为238m的圆,50毫巴受伤半径为546m。按槽罐车只装5吨计算,5吨液化石油气的热值也将相当于50吨的TNT。(不可想象,*伤半径将达到800m)
对于本次温岭槽罐车爆炸事故,因为第二次的爆炸产生了主要爆炸破坏,我们只计算它的*伤半径。而第一次爆炸发生后的泄露是不可避免的,那么第二次爆炸的发生也无法防止。我们预防类似事故的措施应该放在如何避免第一次爆炸的发生。
第一次爆炸的原因有,交通碰撞事故导致罐体破裂,液化石油气蒸汽罐内爆炸。交通事故的避免是目前各安全管理部门都在考虑的,也采取了许多措施,如限速,保持距离等,但是目前还没有本次事故中有交通事故的报道。所以我们重点讨论液化石油气蒸汽在罐内爆炸的可能性,以及哪些状况下可能发生爆炸,从而有针对性地采取措施,避免类似事故。
1. 静电积聚放电发生爆炸。
2. 罐体制造缺陷,开裂。
3. 高温,内压升高,安全阀失效。
4. 液体晃动,流速太高。
对于消除静电装置,需要经常检查槽罐车的静电消除装置。本次事故发生在高速公路的匝道处,匝道倾斜,是否静电消除装置不能接触地面正常放电?要查一下,也要检查目前的装置是否有这种可能。
罐体制造缺陷的检查,有了难度,只能追溯厂家,追加检查它的同类罐子。
安全阀的问题,现场能够找到的话,查一下,其它同上。
液体流速大的问题,以前少有人提起。其实,任何物质爆炸都有起爆能量,静电触发是一种,化学反应也是一种,速度太高的动能也会造成能量达到物质的起爆能量。
本次事故发生在匝道,那是速度矢量变化率最大的地方。通常认为高速上车速高,所以危险。其实危险源自速度变化率。高速上速度快,并不会产生直接事故,是因为有情况刹车时的速度变化率不能适应引起的,匝道上看上去速度变化率不大,其实速度是个矢量,有方向,匝道上的速度变化率是非常大的。
我们只有分析清楚直接原因,才能针对性地采取措施,针对性地培训相关人员,效果才会好。