基于蒸气云模型的建筑工地乙炔气瓶爆炸事故后果模拟分析

摘要：建筑工地安全隐患众多，其中乙炔气瓶安全隐患屡见不鲜。本文旨在使用蒸气云模型计算模拟乙炔气瓶爆炸事故的后果严重程度，并利用数值模拟软件MATLAB将其直观的表现出来，以此帮助建筑施工人员真正知晓乙炔气瓶的危险性，促进其严格落实各项气瓶安全措施。

关键词：蒸气云模型;乙炔;爆炸事故;模拟

建筑施工现场安全隐患众多，其中乙炔气瓶安全隐患屡见不鲜，若严格按照规程作业，其危险性很小，但是一旦出现事故，其危险性极大，如何才能让施工管理人员更加重视乙炔气瓶安全，真正知晓气瓶的危险程度，严格落实各项气瓶及柴油储罐的安全措施意义重大。本文旨在用一种最直观的方式去表达——即事故后果模拟分析，帮助企业及从业人员直观的感受乙炔气瓶爆炸的危险性，从而强化安全管理措施。

1 蒸气云模型理论

蒸气云模型的基本理论与数学模型如下：

（1）冲击波伤害理论[1]。乙炔气瓶发生爆炸时，爆炸瞬时产生的冲击波具有极大的杀伤力，冲击波在波面上形成超高强度的超压气体ΔP，超压越大则破坏力越强，目前研究学者多用等量的TNT爆炸所产生的超压值来代替。

（2）蒸气云爆炸能量[2]。乙炔气瓶以蒸气云的爆炸模式发生爆炸，需要计算爆炸的能量值，蒸气云的破坏作用直接转换为TNT的爆炸破坏作用。

（3）冲击波破坏区域模型[3]。乙炔气瓶爆炸产生的冲击波致使周围一定区域内的空气超压，超压越大破坏力越强。相对应的在冲击波破坏模型中将破坏区域可以由远及近可分为：安全区、轻伤区、重伤区、死亡区。

蒸气云爆炸模型具體理论转化公式详见参考文献[4]。

2 事故后果分析

2.1 爆炸TNT当量计算

一瓶乙炔约40L，满载乙炔净重6—7kg（公斤），以满瓶乙炔气瓶为例，当其发生最严重事故——爆炸事故时，分析其影响后果。乙炔热值约为Qf=50MJ/kg，根据公式蒸气云爆炸理论将乙炔换算成TNT爆炸当量计算结果为6kg，即满瓶乙炔气瓶爆炸相当于6kgTNT爆炸事故。

2.2 爆炸后果模拟

爆炸后产生的爆炸冲击波致使周围一定区域内的空气超压，超压为周边建筑物破坏与人员伤亡的主要能量来源，根据相对应的在冲击波破坏模型及其由远及近的危险区域划分，通过数值模拟软件MATLAB进行模拟计算，[3]得到本案例乙炔气瓶发生爆炸时的冲击波超压与伤害距离之间的关系图如图1：

3 结论

（1）通过以上计算结果可知，满罐乙炔爆炸时威力巨大，约为2米的范围内将会导致人员死亡，约27米的范围内将会导致人员重伤，而在约712米的范围内将会导致人员轻伤，由此可见乙炔爆炸后果的严重性。

（2）本文的计算结果可以良好的解释在《气焊（割）消防安全操作规程》中规定使用气焊时要求氧气乙炔气瓶间距不小于5米，与动火作业点的间距不小于10米的原因。因为氧气为助燃性气体，若乙炔气瓶发生爆炸时，氧气瓶与其距离过近而导致氧气瓶破坏，则乙炔气瓶爆炸威力将会更大，而与动火作业的距离大于10米，是为了防止乙炔气瓶爆炸时对作业人员造成伤害。

（3）在建筑施工安全管理中一定要重视气瓶安全，严格遵守国家安全规范，做好各项气瓶安全防护措施，发现隐患及时整改，安全工作来不得半点马虎，严格管理就是对工人的生命安全负责，对自己的职业负责。

参考文献：

[1]艾唐伟，陆愈实，徐小贤.MATLAB在储罐区蒸汽云爆炸分析中的运用[J].工业与安全环保，2009，2：3132.

[2]苑静.石油储罐火灾爆炸危害控制的研究应用[D].天津：天津理工大学，2008.

[3]李国庆.MATLAB在蒸气云爆炸模拟分析中的应用[J].杭州化工，2013，（03）：3336.

[4]王炳淇.液化天然气供应站泄漏事故安全性分析及数值模拟[D].华南理工大学，2017.

作者简介：何松（1992），男，汉族，湖北黄冈人，硕士，主要从事安全管理与应急救援方面的研究。