严景艺 张礼敬 陶刚
南京工业大学安全科学与工程学院
摘要
本文针对一起液化气泄漏引发的爆炸事故进行分析，计算泄漏总量并且通过TNT当量法得出其造成爆炸冲击波的危害后果，并结合实际爆炸后果相比较得出结论，并对类似的液化气钢瓶事故提出对策措施。
关键词
液化气钢瓶；泄漏爆炸；事故分析；TNT当量法
引言
高层建筑已经不准使用瓶装液化气钢瓶，多采用管道供气，因此瓶装液化气多广泛使用在民房、出租屋、大排档、小饭店等场所，这些地方通常空间狭小，使用环境恶劣，通风不畅，不利于液化气体的扩散。一旦液化石油气发生泄漏，1L液化石油气能迅速挥发成250L以上的气态石油气，且不易在空气中扩散，在地面积聚，能在大范围内形成爆炸性气体[1]，爆炸能量极小，燃烧爆炸破坏性极大。“11·23”山西寿阳火锅店爆炸就是典型由于液化气钢瓶泄漏引发爆炸燃烧的案例，造成14死47伤的惨痛后果，现结合南京市“8·18”盒饭生产点液化气爆炸造成的事故现场情况进行分析与比对，以确定具体的泄漏量和泄漏时间，为泄漏后应采取的安全对策措施提出指导建议。
1 事故概况
8月18日上午7：26分，新河一村5号四幢一单元门面房为建行鼓楼支行盒饭生产点（下文简称盒饭点），因液化气钢瓶发生泄漏导致爆炸，冲击波造成5名行人受伤，其中1人重伤，4人轻伤，爆炸产生强大的冲击波和建筑物强烈震动，致使该门面房及相邻建筑造成不同程度损毁如图1.建筑物破坏情况：
（1）快餐店门面房靠近马路一侧玻璃窗全部震碎，窗框严重扭曲变形，靠近马路一侧的大门飞出35m。店外窗户正上方门头由于冲击波的作用被震落，铝合金框架严重扭曲，屋外碎片一片狼藉。与酸菜鱼馆相邻的一堵墙和门被推倒，碎片洒落一地。
（2）与快餐店相邻墙壁有两条较大裂缝和多处小裂缝，并已发生位移，残墙断壁十分危险；屋顶天花板塌落砸至一楼大厅。
（3）室内空调上部有明显燃烧过的迹象，观察店内空间和顶部，爆炸后燃烧现象不明显；气瓶储存间未见燃爆痕迹，快餐店吊顶上方输气软管依然完好；灶头部位接管上的油斑仍清晰可见，并未受到火焰的烘烤。
2 现场泄露状况概况
经过对事故现场的实地勘察，了解到南京市鼓楼区新河一村5号四幢门面房位于郑和南路东侧，现场平面图，如图2.其右侧为酸菜鱼馆，左侧为足疗馆，位于闹市区中心，附近居民较多情况复杂，事发时正值上班高峰期，人员流动性较大，现场储存有较多的液化气钢瓶。
该快餐店共有3只49kg的液化气钢瓶，3只被单独存在在小储藏室内，其中2只液化气钢瓶接到汇流排上，通过输气软管将液化气分配给四个灶头使用，另外一只钢瓶备用。事故发生后，经过消防人员在事故应急处置中，勘查现场发现有连接输气软管的两只液化气瓶阀门均未关闭，根据现场情况，初步分析快餐店内是由于输气管线泄漏导致液化气泄漏。经过近一步试验，确定泄漏口位于灶台接头处，连接软管与灶台接头处有一裂口，经过确认未见管线全程有其他泄漏口，证实只有这一处裂缝导致液化气泄漏，现场也未发现其他可燃源。
3 泄漏量的确定
泄漏口经测定确定为和饭店的厨房间输气管线，输气软管在与灶台接头处有一条细小的裂缝，并经泄漏源试验确认该处为管线全程及接头处唯一一处泄漏口。若将泄漏点看为一个小孔，那么整个泄漏过程则可以看做是一个小孔泄漏模型，如图3。
考虑孔口流量系数的影响，可得到燃气管道的小孔泄漏模型：
式中：
Qor-质量流量，kg/s；
M-气体摩尔质量，g/mol。民用液化石油气主要成分为丙烷和丁烷，取成分为60%丙烷和40%丁烷，M值为29.2；
C0-孔口流量系数，对于Re>30000的非临界流取0.61，其他情况取1.0：
Aor-泄漏孔口面积，m2。该缝隙长约1cm，宽0.15mm,为1.5×10-6m2；
P2-泄漏处中心点压力，MPa.液化石油气正常使用压力O.002MPa；
Z-压缩因子，取0.96；
K-气体绝热指数，对于液化石油气一般取1.15；
R-气体常数，J/(mol·K)，为18.5；
T-温度，K，取南京当天上午7时许气温32℃；
P0-大气压力，MPa，取南京年平均气压101.16kPa。
经计算：每小时泄漏液化石油气量约为0.065148kg，以店主前一晚10点离开店内泄漏开始计算，约9个半小时，泄漏量为0.6145628kg。
4 爆炸能量的确定
由上节计算出的泄漏量可知，室内液化石油气的质量为0.6145628kg，约合TNT当量0.452871327kg，其爆炸威力相当于0,6145628kg液化石油气的爆炸威力。由于当时泄漏点和旁边的房间不相通，当时木门、大门、窗户均关闭，所以认为爆炸性气体全部积聚在房间内部，因此，可以通过TNT当量法计算出爆炸引发的冲击波破坏后果。
式中：
Ze-比拟距离；
r-距离爆炸点的距离，m；
再根据图1室内平面图可知，初步确定的点火源为空调室内机，其与门窗的距离为7.9m，由此可得比拟距离Ze的值为10.29。
式中：
Ps-比拟超压，无单位；
P0-侧向超压峰值超压；
Pa-周围环境压力。
经计算：比拟超压Ps为0.19459，由此可得侧向超压峰值超压P0为19.6847kPa。
经计算得P0为19.6847kPa，参照下表可以知道，冲击波课引起的破坏后果为房屋的砌砖有50%被破坏，这与现场勘查的结果也是一致的。
5 结论
(1)该起事故由于灶具与软管接头处的软管老化，由于外力或其他因素引起开导致泄漏。
(2)店主在晚下班后未将液化气钢瓶阀门关闭，遇店内电器启动或其他激发能量引起的化学爆炸。
(3)本文通过计算该起事故液化石油气的泄漏量，并通过TNT当量法计算该泄漏量引发的冲击波爆炸后果与现场情况一致，证明该泄漏量是合理有效的。
6 安全对策措施
（1）连接灶具与燃气管道的软管寿命一般为两年，长度不超过两米，连接处应该用管箍卡固定牢固。特别是当软管老旧之后，颜色发黄发黑，手感硬，在连接处或者弯折处更容易发生龟裂，建议一般软管要及时进行更换，连接处最好固定。
（2）液化钢瓶使用者在使用完毕后，尤其在长时间无人的情况下，应将液化气钢瓶阀门关闭，杜绝液化从源头发生泄漏。
（3）快餐店应加强日常培训和员工管理，加强液化气管线检查，及时发现事故隐患，杜绝此类事件再次发生。
（4）有关门及气瓶供应该定期对辖区内的液化气瓶的使用情况、管线情况进行现场检查，如有问题及时提出意见并督促整改。
参考文献
[1]万勇.液化石油气蒸汽爆炸危险性评析[J].科技创新导报，2009, (27)：89
