12重大事故后果分析
对一种可能发生的事故只有知道其后果时，对其危险性分析才算是完整的。后果分析是危险性分析的一个主要组成部分，其目的在于定量地描述一个可能发生的重大事故对工厂、对厂内职工、对厂外居民甚至对环境造成危害的严重程度。后果分析为企业或政府监管部门提供关于重大事故后果的信息，为企业决策者和设计者提供采取何种防护措施的信息。由于事故的发生是一个概率事件，完全杜绝生产过程中的事故是不可能的，因此对事故后果的控制就成为安全工作者必须关注的一个重要课题。
泄漏事故、火灾事故、爆炸事故、中毒事故是可能造成重大恶果的生产事故。
12.1 泄漏事故后果分析
火灾、爆炸和因有毒气体引起的中毒事故都与物质的泄漏有着直接的联系。确定重大事故，尤其是泄漏和火灾、爆炸事故时的危险区域是在确定有毒、有害物质泄漏后的扩散范围的基础上进行的。因此，要首先从有毒、有害物质泄漏分析开始。
12.1.1 泄漏的主要设备
根据泄漏情况，可以把生产中容易发生泄漏的设备归纳为10类，即管道、挠性连接器、过滤器、阀门、压力容器或反应罐、泵、压缩机、储罐、加压或冷冻气体容器和火炬燃烧器或放散管。
（1）管道
包括直管、弯管、法兰管、接头几部分，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：
①管道泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；
②法兰泄漏，裂口尺寸取管径的20%；
③接头泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；
（2）挠性连接器
包括软管、波纹管、铰接臂等生产挠性变形的连接部件，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：
①连接器本体破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；
②接头泄漏，裂口尺寸取管径的20%；
③连接装置损坏而泄漏，裂口尺寸取管径的100%；
（3）过滤器
由过滤器本体、管道、滤网等组成，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：
①过滤器本体泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；
②管道泄漏，与过滤器连接的管道发生的泄漏，裂口尺寸取管径20%；
（4）阀
包括生产中应用的各种阀门，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：
①阀壳体泄漏裂口尺寸取与阀连接管道管径的20-100%；
②阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%；
③阀杆损坏而泄漏，裂口尺寸取管径的20%；
（5）压力容器
包括化工生产中常用的分离、气体洗涤器、反应釜、热交换器、各种罐和容器等，其常见泄漏情况和裂口尺寸为：
①容器破裂而泄漏，裂口尺寸取容器本身尺寸；
②容器本体泄漏，裂口尺寸取与之连接的粗管道管径的100%；
③孔盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%；
④管嘴断裂而泄漏，裂口尺寸取管径的100%；
⑤仪表管路破裂而泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；
⑥内部爆炸而泄漏，裂口尺寸取容器本体尺寸；
（6）泵
常用的泵有离心泵与往复泵等，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：
①泵体损坏面泄漏裂口尺寸取与之连接管道的20-100%；
②泵体封压盖处泄漏，裂口尺寸取管径的20%；
（7）压缩机
包括离心式、轴流式和往复式压缩机，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：
①压缩机机壳损坏面泄漏，裂口尺寸取与之连接管道管的20-100%；
②压缩机密封套泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；
（8）储罐
露天储存危险物资的容器或压力容器，也包括与之连接的管道和辅助设备，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：
①罐体损坏面泄漏，裂口尺寸为本体尺寸；
②接头泄漏，裂口尺寸为与之连接管道管径的20-100%；
（9）加压或冷冻气体容器
露天或埋地放置的加压或冷冻气体容器，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：
①气体爆炸面泄漏，露天容器内部气体爆炸使容器完全破坏，裂口尺寸取本体尺寸；
②容器破裂面泄漏，裂口尺寸取本体尺寸；
③焊缝断裂面泄漏，裂口尺寸取与其连接管管径的20-100%；
④容器辅助设备泄漏、酌情确定裂口尺寸。
（10）火炬燃烧器或放散管
包括燃烧装置、放散管、接通头、气体洗涤器和分离罐等，泄漏主要发生在筒体和多通接头部位，裂口尺寸取管径的20-100%。
12.1.2 泄漏的原因
从人-机系统来考虑造成各种泄漏事故的原因主要有4类：
12.1.2.1 设计失误
（1）基础设计错误，如地基下沉，造成容器底部产生裂缝，或设备变形、错位等；
（2）选材不当，如强度不够，耐腐蚀性差、规格不符等；
（3）布置不合理，如压缩机和输出管没有弹性连接，因振动而使管道破裂；
（4）选用机械不合适，如转速过高、耐温、耐压性能差等；
（5）选用计测仪器不合适；
（6）储罐、贮槽未加液位计，反应器(炉)未加溢流管或放散管等。
12.1.2.2 设备原因
（1）加工不符合要求，或未经检验擅自采用代用材料；
（2）加工质量差，特别是焊接质量差；
（3）施工和安装精度不高，如泵和电机不同轴、机械设备不平衡、管道连接不严密等；
（4）选用的标准定型产品质量不合格；
（5）对安装的设备没有按《机械设备安装工程施工及验收通用规范》ＧＢ５０２３１－９８进行验收；
（6）设备长期使用后未按规定检修期进行检修，或检修质量差造成泄漏；
（7）计测仪表未定期校验，造成计量不准；
（8）阀门损坏或开关泄漏，又未及时更换；
（9）设备附件质量差，或长期使用后材料变质、腐蚀或破裂等。
12.1.2.3 管理原因
（1）没有制定完善的安全操作规程；
（2）对安全漠不关心，已发现的问题不及时解决；
（3）没有严格执行监督检查制度；
（4）指挥错误，甚至违章指挥；
（5）让未经培训的工人上岗，知识不足，不能判断错误；
（6）检修制度不严，没有及时检修已出现故障的设备，使设备带病运转。
12.1.2.4 人为失误
（1）误操作，违反操作规程；
（2）判断错误，如记错阀门位置而开错阀门；
（3）擅自脱岗；
（4）思想不集中；
（5）发现异常现象不知如何处理。
12.1.3 泄漏后果及泄漏控制
泄漏后果与泄漏物质的相态、压力、温度、燃烧性、毒性等性质密切相关。
12.1.3.1泄漏物质主要类型
（1）常压液体；
（2）加压液化气体；
（3）低温液化气体；
（4）加压气体。
12.1.3.2泄漏的危险物质的性质不同，其泄漏后果也不相同
（1）可燃气体泄漏后与空气混合达到燃烧界限，遇到引火源就会发生燃烧或爆炸。泄漏后发火时间的不同，泄漏后果也不相同。
①立即发火。可燃气体泄漏后立即发火，发生扩散燃烧产生喷射性火焰或形成火球，影响范围较小；
②滞后发火。可燃气体泄漏后与周围空气混合形成可燃云团，遇到引火源发生爆燃或爆炸，破坏范围较大。
（2）有毒气体泄漏
有毒气体泄漏后形成云团在空气中扩散，有毒气体浓度较大的浓密云团将笼罩很大范围，影响范围大。
（3）液体泄漏
一般情况下，泄漏的液体在空气中蒸发而形成气体，泄漏后果取决于液体蒸发生成的气体量。液体蒸发生成的气体量与泄漏液体种类有关。
①常温常压液体泄漏。液体泄漏后聚集在防液堤内或地势低洼处形成液池，液体表面发生缓慢蒸发；
②加压液化气体泄漏。液体在泄漏瞬间迅速气化蒸发。没来得及蒸发的液体形成液池，吸收周围热量继续蒸发；
③低温液体泄漏。液体泄漏后形成液池，吸收周围热量蒸发，液体蒸发速度低于液体泄漏速度。
无论气体泄漏还是液体泄漏，泄漏量的多少都是决定泄漏后果严重程度的主要因素，而泄漏量又与泄漏时间有关。因此，控制泄漏应该尽早地发现泄漏并且尽快地阻止泄漏。
通过人员巡回检查可以发现较严重的泄漏；利用泄漏检测仪器、气体泄漏检测系统可以发现各
种泄漏。
利用停车或关闭遮断阀停止向泄漏处供应料可以控制泄漏。一般来说，与监控系统连锁的自动停车速度快；仪器报警后由人工停车速度较慢，大约需3-15分钟。
12.1.4 泄漏量计算
计算泄漏量是泄漏分析的重要内容，根据泄漏量可以进一步研究泄漏物质情况。
当发生泄漏的设备的裂口规则、裂口尺寸已知，泄漏物的热力学、物理化学性质及参数可查到时，可以根据流体力学中有关方程计算泄漏量。当裂口不规则时，采用等效尺寸代替，考虑泄漏过程中压力变化等情况时，往往采用经验公式计算泄漏量。
12.1.4.1 液体泄漏量
单位时间内液体泄漏量，既泄漏速度，可按流体力学的伯努力方程计算：
0d Q C A = 12-1
式中：0Q - 液体泄漏速度，㎏/s ；
d C - 泄漏系数，按表12-1选取；
A - 裂口面积，2m ；
ρ - 泄漏液体密度，㎏/m 3；
P - 设备内物质压力，Pa ； 0P - 环境压力，Pa ；
g - 重力加速度，9.8m/s 2； h - 裂口之上液位高度，m 。
表12-1 液体泄漏系数
该式表明，常压下液体泄漏速度取决于裂口之上液位的高低；非常压下液体泄漏速度主要取决于设备内物质压力与环境压力之差。
当设备中液体是过热液体，即液体沸点低于周围环境温度时，液体经过裂口时由于压力较小而突然蒸发，蒸发接受热量使设备内剩余的液体温度降到常压沸点以下。这种场合，泄漏时直接蒸发的液体所占百分比F 可按下式计算：
H
T T C F d P
)
(-= 12-2 式中：P C - 液体的定压比热，J/k kg ?；
T - 泄漏前液体温度，K ；
d T - 液体在常压下的沸点，K ；
H - 液体的蒸发热，J/㎏。
泄漏时直接蒸发的液体将以细小烟雾的形式形成云团，与空气相混合而吸收热量蒸发。如果空气传给液体烟雾的热量不足以使其蒸发，则烟雾将凝结成液滴降落地面，形成液池。根据经验，当F>0.2时，一般不会形成液池；当F ＜0.2时，F 与带走液体之比有线性关系；当F ＝0时，没有液体带走（蒸发）；当F ＝0.1时，有50%液体带走（蒸发）。
12.1.4.2 气体泄漏量
气体从设备的裂口泄漏时，其泄漏速度与空气的流动状态有关，因此，首先需要判断泄漏时气体流动属于亚音速流动还是音速流动，前者称为次临界流，后者称为临界流。
当12-3式成立时，气体流动属于亚音速流动：
1
0)1
2(-+>γγ
γP P 12-3 当12-4式成立时，气体流动属于音速流动：
1
0)1
2(-+≤γγ
γP P 12-4 上述两式中：
O P - 环境压力，Pa ；
P - 设备内介质压力，Pa ；
γ - 比热比，即定压比热P C 定容比热V C 之比。
气体呈亚音速流动时，泄漏速度0Q 为
1
1
0)1
2(-++=γγγργP A YC Q d 12-5
气体呈音速流动时，泄漏速度0Q 为
1
1
0)1
2()12(-++=γγγγρT R A YC Q d 12-6
12-5、12-6式中：
d C - 气体泄漏系数，当裂口形状为圆形时取1.00；三角形时取0.95；长方形时取0.90；
Y - 气体膨胀因子，对于音速流动，Y = 1；对于亚音速流动，
])
(1[)()21)(11(1
02
011
γ
γγγγγγ--+-+-=P
P
P P Y 12-7
ρ - 泄漏液体密度，㎏/m 3； R - 气体常数，k mol J ?/；
T - 气体温度，K 。
随着气体泄漏设备内物质的减少而气体泄漏的流速变化时，泄漏速度的计算比较复杂，可以计算其等效泄漏速度。
12.1.4.3 两相流泄漏量
在过热液体发生泄漏的场合，有时会出现液、气两相流动。均匀两相流的泄漏速度Q 可按下式计算：
)(20C d P P A C Q -=ρ 12-8
式中：d C - 两相流泄漏系数；
A - 裂口面积，㎡；
P - 两相混合物的压力，Pa ； c P - 临界压力，可取为0.55P
ρ - 两相混合物的平均密度，㎏/m 3。
由以下公式计算：
2
1
11
ρρρV
V
F F -+
=
12-9
式中：1ρ - 液体蒸发的密度，㎏/m 3；
2ρ - 液体密度，㎏/m 3
F V - 蒸发的液体占液体总量的比例，它由下式计算：
H
T T C F C P V )
(-=
12-10
式中：P C - 两相混合物的定压比热，J/k kg ?；
T - 两相混合物的温度，K ； C T - 临界温度，K ；
H - 液体的蒸发热，J/㎏。
当V F >1时，表明液体将全部蒸发为气体，应该按气体泄漏处理；如果V F 很小，则可近似地按
液体泄漏速度计算公式来计算。
12.1.5 泄漏后的扩散
12.1.5.1 液体的扩散 （1）液池蒸发
液体泄漏后沿地面一直流到低洼处或人工边界，如提坎，岸墙，形成液池。液体离开裂口后不断蒸发，当液体蒸发速度与泄漏速度相等时，液池中的液体量将维持不变。
如果泄漏的液体挥发度较低，则液池中液体蒸发量较少，不易形成气团。如果是挥发性的液体或低沸点的液体，泄漏后液体蒸发量大，大量蒸汽在液池上面形成蒸汽云。
① 液池面积
如果泄漏的液体已经达到人工边界，则液池面积即为人工边界围成的面积。如果泄漏的液体没有到达人工边界，可以假定液体以泄漏点有中心呈扁圆柱形沿光滑的地表向外扩散，这时液池半径r 可按下述公式计算：
瞬时泄漏（泄漏时间不超过30秒）时：
4
8t p mg r ?
?
????=π 12-11
连续泄漏（泄漏持续10分钟以上）时：
4
13
32??
????=p mgt r π 12-12
式中：m - 泄漏液体量，㎏；
g - 重力加速度，9.8m/s 2； P - 设备中液体压力，a p ； t – 泄漏时间，s 。
② 蒸发量
液池内液体蒸发按其发生机理可分为闪蒸、热量蒸发、质量蒸发。由于泄漏的液体物质性质不同，并非每种液体的蒸发都包含这三种蒸发，有些过热液体通过闪蒸或热量蒸发而完全气化。
a. 闪蒸
闪蒸是由于液体的自身热量而直接蒸发的现象。发生闪蒸时液体发生速度t Q 可按下式计算：
t
M
F Q V t =
12-13 式中：V F - 直接蒸发的液体占液体总量的比例；
M - 泄漏的液体总量，㎏； t - 闪蒸时间，s ； b 热量蒸发
如果闪蒸不完全，即V F <1或m Q t <则发生热量蒸发，热量蒸发是液体在地面形成液池并吸收地面热量而气化的现象。热量蒸发时液体蒸发速度t Q 为：
)()(00b t b t t T T L
A Nu H k
t
H T T kA Q -+
-=
πα 12-14 式中：t A - 液池面积，m 2；
0T - 环境温度，K ； b T - 液体沸点，K ；
H - 液体蒸发热，J/㎏；
L - 液池长，m ；
α - 热扩散系数，m 2/s ； k - 导热系数，J/k m ?；
t - 蒸发时间，s ；
Nu - 努舍尔特（Nusselt ）数。
表12-2列出了一些地面情况的k ，α值。
表12-2 地面情况的k ，α值
c. 质量蒸发
当地面向液体传热减少时，热量蒸发逐渐减弱；当地面传热停止时，由于液体分子的迁移作用使液体蒸发的现象为质量蒸发。这种场合液体的蒸发速度t Q 为：
t h
t L
A
S Q ρα= 12-15 式中：α - 分子扩散系数，m 2/s ；
h S - 舍伍德（Sherwood ）数；
A - 液池面积，m 2； L - 液池长，m ；
t ρ - 液体密度，㎏/m 3。
（2）射流扩散
气体泄漏时从裂口射出形成气体射流。一般情况下，泄漏的气体的压力将高于周围环境大气压
力，温度低于环境温度。在进行射流计算时，应该以等价射流孔口直径来计算，等价射流的孔口直径按下式计算：
ρ
ρ0
D D = 12-16 式中：0D -裂口直径，m ；
0ρ - 泄漏气体的密度，㎏/m 3；
ρ - 周围环境条件下气体密度，㎏/m 3。
如果气体泄漏瞬间便达到周围环境的温度、压力状况，即ρρ=0，则等价射流孔口直径等于裂口直径，0D D =。在射流轴线上距孔口X 处的气体浓度)(x C 为：
ρ
ρρ-+?+=
132.0)(0
1
2
1D x b b b x C 12-17
式中：1b ，2b 是分布函数：2
150.548.29.95b ρρ=+-、22341b ρ=+，其余符号同前。
如果把上式写成x 是()C x 的函数形式，则给定某浓度值()C x ，可以计算出具有该浓度的点到孔口的距离x 。在过射流轴上点x 且垂直于射流轴线的平面内任一点处的气体浓度(),C x y )为：
()
2
2/C(x,y)=C(x) b y x e
- 12-18
式中：C(x,y) – 距裂口距离x 且垂直于喷射轴线的平面内Y 点的气体浓度，kg/m 3；
C(x) - 射流轴线上距孔口x 处气体的质量浓度，kg/m 3； 2b - 分布参数，同前
y - 对象点到射流轴线的距离，m 。
随着距孔口距离的增加，射流轴线上某一点的气体运动速度减少，直到等于周围的风速时为止，此后的气体运动就不在符合射流规律了。在后果分析时需要计算出射流轴线上速度等于周围风速的临界点以及该点处的气体浓度（临界浓度）。射流轴线上距孔口x 处一点的速度)(X U 为：
20100)](132.0[4)(X
D
D X b U X U ρρρρρ-+??= 12-19 式中：0ρ - 泄漏气体的密度，㎏/m 3；
ρ - 周围环境条件下气体密度，㎏/m 3；
D - 等价射流孔口直径，m ； 1b - 分布函数，同前；
0U - 射流初速度，等于气体泄漏时流经裂口时的速度，可按下式计算：
2
00
0)
2
(D C Q U d ρπ=
12-20 式中：0Q - 气体泄漏速度，㎏/s ；
d C - 气体泄漏系数； 0D - 裂口直径，m
当临界点处的临界浓度小于允许浓度时，只需要按射流扩散分析泄漏扩散；当临界点处的临界浓度大于允许浓度时，还需要进一步研究泄漏气体此后在大气中扩散的情况。
（3）绝热扩散
闪蒸液体或加压气体瞬时释放的场合，假定泄漏物与周围环境之间没有热交换，属于绝热扩散过程。泄漏的气体（或液体闪蒸形成的蒸汽）呈半球形向外扩散。根据浓度分析情况，把半球分成两层：内层浓度均匀分布，具有50%的泄漏量；外层浓度呈高斯分布，具有另外50%的泄漏量。
绝热过程分为两个阶段，首先气团向外扩散，压力达到大气压力；然后与周围空气掺混，范围扩大，当内层扩散速度低到一定程度时，认为扩散过程结束。
① 气团扩散能
在气团扩散的第一阶段，泄漏的气体（或蒸汽）的内能的一部分用来增加动能对周围大气做功。假设该阶段为可逆绝热过程，并且等熵。
a. 气体泄漏的场合。根据内能变化得出扩散能E 的计算公式如下：
()()1202198.0V V P T T C E v ---= 21-21
式中：v C - 等容比热，J/㎏ K ；
0P - 环境压力，Pa ； 1T - 气团初始温度，K ；
2T - 气团压力降到大气压力时的温度，K ； 1V - 气团初始体积，m 3；
2V - 气团压力降到大气压力时的体积，m 3
b. 闪蒸液体泄漏的场合。蒸发的蒸汽团扩散能E 按下式计算：
][)(211021S S T V P P H H E b -----= 12-22
式中：1H - 泄漏液体初始焓，J ；
2H - 泄漏液体最终焓，J ；
P - 初始压力，P a ； 0P - 环境压力，P a ； 1V - 初始体积，m 3； b T - 液体的沸点，K ；
1S - 液体蒸发前的熵，J/㎏K ； 2S - 液体蒸发后的熵，J/㎏K 。
② 气团半径与浓度
在扩散能的推动下气团向外扩散，并与周围空气发生紊流掺混。随时间的推移气团内层半径R 1
和浓度C 变化有如下规律：
t K R d 72.21= 12-23
C =
12-24
式中：t - 扩散时间，s ；
0V - 在标准温度、压力下气体体积，m 3；
d K - 紊流扩散系数，其计算公式为：
31
3
3
0)(
0137.0E
t V E V K d = 12-25
设扩散结束时扩散速度（/R d dt ）为1m/s ，则在扩散结束时，内层半径1R 和浓度C 可按下式计算：
3
103
.0108837.0V E R = 12-26
9.095.172-=E C 12-27
外层半径与浓度。根据实验观察，气团外层半径2R 可以按下式计算：
12456.1R R = 12-28
气团浓度自内层向外呈高斯分布。 12.1.5.2 气团在大气中的扩散
液体、气体泄漏后在泄漏源附近扩散，在泄源上方形成气团，气团将在大气中进一步扩散，影响广大区域。因此，气团在大气中的扩散成为重大事故后果分析的重要内容。
气团在大气中的扩散情况与气团自身性质有关。当气团密度小于空气密度时，气团将向上扩散而不会影响下面的居民；当气团密度大于空气密度时，气团将沿着地面扩散，危害很大。在后果分析中，仅考虑其密度接近于或大于空气密度的气团的扩散。除了气团本身性质外，气团的扩散还受大气稳定度(描述大气对情况的参数，主要取决于太阳辐射等)、风速、风向、地表粗糙度(反映地表地形、建筑物影响风流局部紊流情况的参数)等因素影响，呈现十分复杂的函数关系。
（1）高斯（Gauss ）烟羽模型
该模型适用于计算浓度分布呈高斯分布的中等浓度(接近于空气密度)气羽状气团中任一点的浓度。按风速u 的大小，垂直风向扩散系数z δ与大气混合层高度0H 之间关系，可以选择下述三个公式之一。
① 连续泄漏，风速>1m/s ，且06.1H Z ≤δ的场合，以泄漏源为原点，风向方向为X 轴的空间坐标系中一点(x ，y ，z)处的浓度为：
]}2)(exp[]2)({exp[)2exp(2),,(2
2
22220z
z y x y H z H z y u Q z y x C σσδδδπ+-+--?-= 12-29 式中：C (x ，y ，z) - 空间点(x ，y ，z)处的浓度，(3
/m kg )；
0Q - 泄漏源强，(kg/s)； u - 风速，(m/s)；
x σ - 下风向扩散系数，(m)；
y σ - 侧风向扩散系数，(m)；
z σ - 垂直风向扩散系数，(m)；
H - 有效源高，(m)，它等于泄漏源高度S H 与抬升高度H ?之合:H H H S ?+=
② 连续泄漏，风速u <0.5m/s ，假定蒸汽围绕泄漏源在全方位呈均匀分布，此时距泄漏源r 处的浓度)(r C 为：
])(2exp[)
2(2)(2
222
22222222
3?+-?+?=
m b a H a r b H a r b b Q r C π 12-30 式中：)(r C - 距泄漏源r(m)处的浓度，(3
/m kg )；
a ，
b - 扩散系数，(m)；
?m - 静风持续时间，。
取， ,3,2,13600m s =? ③ 连续泄漏，风速u ，0.5m/s
?∞
'=0
z),y ,C(x dt C
]}2)(ex p[]2)({ex p[)2ex p(]2)(ex p[)2(22
2
22222223z z y x z
y x H z H z y ut x Q
C σσσσσσσπ+-+--?-?--?=' 2-31 （2）高斯气团模型
瞬时泄漏形成的气团或重气体作用消失后气团的扩散，应用高斯气团模型计算以泄漏源为坐标原点，下风向为x 轴的三为空间一点(x ，y ，z)处的浓度：
]}
2)(exp[]2)({exp[)2exp(]2)(exp[)2(2),,,(2
22
22
22
223
t
z
y
x
z
y x H z H z y ut x Q t z y x C σσσσσσσπ+-
+--
?-
?--
?=
12-32
式中符号意义同前。
12.2 火灾事故后果分析
易燃、易爆的液体、气体泄漏后遇到引火源就会被点燃而发火燃烧。它们被点燃后的燃烧方式主要有：
（1）池火（Pool Fire ）。液体泄漏到地面后形成液池，在地面或水面燃烧。 （2）喷射火（Jet Fire ）。气体从裂口喷出后立即燃烧，如同火焰喷射器。 （3）火球（Fire Ball ）。又称沸腾液体膨胀蒸气爆炸 (BLEVE)，压力容器内液化气体过热使容器爆炸，内容物泄漏并被点燃，产生强大的火球；泄漏的可燃气团或蒸汽与空气混合后被点燃，发生预混燃烧。
（4）闪火（Flash Fire ）。泄漏的可燃气体在空气中扩散后发生的滞后燃烧不产生冲击波破坏。 火灾通过热辐射的方式影响周围环境。当火灾产生的热辐射强度足够大时，可使周围的物体燃烧或变形。强烈的热辐射可能烧死、烧伤人员，财产损失。热辐射造成伤害或损坏的情况取决于人员或物体处辐射热的多少。可以按单位表面积受到的热辐射功率大小，即入射热辐射通量来计算热辐射量。表12-3为不同入射热辐射通量造成损失的情况。
表12-3 不同入射热辐射通量造成损失的情况
热辐射对人员的伤害，彼德森（Pietersen ）提出用如下模型来预测： 皮肤裸露时的死亡几率为：
4/3r P 36.38 2.56ln()tq =-+
有衣服保护时的烧伤几率为： 二度烧伤几率：
4/3r P 43.14 3.0188ln()tq =-+
一度烧伤几率：
4/3r P 39.83 3.0186ln()tq =-+
死亡几率与死亡百分数的关系为：
?
-∞
--=5
Pr 2
)2
ex p(du u D
式中 r P ——死亡几率；
t ——热辐射时间，s ； q ——热通量，kW/m 2；
D ——死亡百分数，当r P =5时，D 为50%。 12.2.1 池火
可燃性液体泄漏后流到地面形成液池，或流到水面并覆盖水面，遇到引火源燃烧而形成池火。 （1）燃烧速度
当液池中的可燃物的沸点高于周围环境温度时，液池表面上单位面积燃烧速度
dt
dm
为： H
T T C H dt dm b p C
+-=
)(001.00 12-33 式中：
dt
dm
- 单位表面积燃烧速度，㎏/m 2s ； C H - 液体燃烧热，J/㎏；
p C - 液体的定压比热，J/㎏ K ； b T - 液体沸点，K ； 0T - 环境温度，K ；
H - 液体蒸发热J/㎏。
当液池中液体的沸点低于环境温度时，如加压液化气或冷冻液化气，液池表面上单位面积的燃烧速度
dt
dm
为： dt
dm =H H C
001.0 12-34
式中符号意义同前。
表12-4列出一些可燃液体的燃烧热。 （2）火焰高度
火焰高度h 可按下式12-35计算：
表12-4 几种可燃液体的燃烧热
6.00]2[84gr
dt dm
r h ρ= 12-35
式中：0ρ - 周围空气密度，㎏/m 3；
g - 重力加速度，9.8m/s2；
其它符号意义同前。
（3）热辐射通量
设液池是半径为r 的圆形池，则液池燃烧时放出的总热通量Q 为：
]1)(72[)
2(Q 61.02++=dt
dm
H dt dm h r r c ηππ 12-36 式中：r - 液池半径，m ；
h - 火焰高度，m ；
η- 效率因子，可取0.13-0.35；
c H - 液体燃烧热，J/㎏；
（4）热辐射强度
假设全部辐射热都是从液池中心点的一个微小的球面发出的则在距液池中心某一距离的入射热辐射强度I 为：
2
4c
Q t I x
π=
12-37 式中：Q - 总热辐射通量，W ；
c t - 空气导热系数； x - 对象点到液池中心距离。
12.2.2 喷射火
加压气体泄漏时形成射流，如果在裂口处被点燃，则形成喷射火。在计算喷射火的热通量时，把它看作一系列位于射流轴线上的点热源，每个点热源的热辐射通量都是q ，于是可以按射流扩散公式计算总热辐射通量。
点热源热辐射通量可按下式计算：
C H Q q 0η= 12-38 式中：η - 效率因子，可取0.35；
0Q - 效率速度，㎏/s ； C H - 燃烧热，J/㎏。
喷射火的火焰长度等于从泄漏裂口到可燃混合气燃烧下限的射流轴线长度。有时为了计算简便，取射流轴线距离该点X 处一点的热辐射强度i I 为：
2
4x
q
R I i π=
12-39 式中：R - 辐射率，可取0.2；
q - 点热源的辐射通量，W ；
x - 点热源到对象点的距离，m 。
某一对象点的入射热辐射强度等于喷射火的全部点热源对该点的热辐射通量的总和。
∑==n
i i I I 1
12-40
式中n 为计算时选取的点热源数，一般取n=5。
12.2.3 火球与BLEVE
发生火球和爆燃燃烧时，火球的最大半径r 为：
322.0665.2M r = 12-41
式中，M - 急剧蒸发的可燃物质的质量，㎏；
火球燃烧的持续时间t 为：
322.0089.1M t = 12-42
火球燃烧时发出的辐射通量为：
t
M
H Q C η=
12-43
式中，C H - 燃烧热，J/㎏；
M - 燃烧的物质量，㎏； t - 燃烧持续时间，s ；
η - 效率因子，取决于设备中可燃物质的饱和蒸汽压P 。
32.027.0p =η 12-44
距火球中心x 处一点的入射热辐射强度I 可按下式计算：
2
4x Qt I c π=
12-45
式中：Q - 火球燃烧辐射通量，w ；
c t - 空气导热系数。
12.2.4 闪火
泄漏的可燃气体、液体蒸发的蒸汽在空气中扩散，遇引火源突然燃烧而没有爆炸。此种情况下，处于气体燃烧范围内的全部室外人员将遇难死亡；建筑物内的部分人员将死亡。
闪火的高度可以按12-46式计算：
3
/13
2
2
2)1(20?
??
?
????-???
?
??=w wr gd s d h a
ρρ
12-46
式中：h - 闪火的高度，m ；
d - 可燃气云的厚度，m ；
s - 燃烧速度，m/s ；可以按风速的2.3倍计算：w u s 3.2=
w u - 为风速，m/s ； g - 重力加速度，m/s 2；
0ρ - 燃料-空气混合物的密度，kg/m 3； a ρ - 空气的密度，kg/m 3；
a
f
a a M M M φφρρ+-=
)1(0 φ - 燃料的体积百分数；
a M - 空气的分子量； f M - 燃料的分子量； w - 常数；
当st φφ>时 )
1(st st
w φαφφ--=
当st φφ≤时 0=w
st φ - 按当量比混合时燃料的体积百分数；
α - 燃料空气按当量比混合燃烧时的膨胀比，对碳氢燃料通常取8；
r - 空气-燃料当量质量分数；
f
st a
st M M r φφ)1(-=
闪火的辐射热通量：
a F E q τ??= 12-47
式中：q - 闪火的辐射热通量，kw/m2；
E - 闪火的表面发射能量，kw/m2；Blackmore 建议 E =173kW/m2
F - 视角系数； a
τ - 大气的透射率。
12.3 爆炸事故后果分析
爆炸是物质由一种状态迅速转变为另一种状态，并在瞬间以机械力的形式释放出巨大能量，或是气体、蒸汽在瞬间发生剧烈膨胀等现象。
一般说来，爆炸现象具有以下特征： （1）爆炸过程进行得很快；
（2）爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波； （3）发出或大或小的响声；
（4）周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。
危险物质泄漏后可燃气团遇引火源发生爆炸，往往造成极强的破坏和巨大的伤亡。表12-5为国
外重大工业爆炸事故事例。
表12-5 重大工业爆炸事故
爆炸事故有以下几种类型：
（1）蒸汽云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧，是在无限空间中的气体爆炸； （2）受限空间内可燃混合气体的爆炸；
（3）由于化学反应失控或工艺异常造成的压力容器爆炸； （4）不稳定的固体或液体的爆炸； （5）不涉及化学反应的压力容器爆炸。
其中爆炸发生时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较大；最后一种属于物理爆炸，仅释放出机械能，其影响范围较小。
12.3.1 物理爆炸的爆炸能
压力容器在内部介质压力作用下发生的爆炸属于物理爆炸。当压力容器内部介质相态不同时，发生物理爆炸时的爆炸能计算公式也不相同。
（1）当盛装气体的压力容器发生爆炸时，其释放的爆炸能E 为：
1
5
10[1()
]10(1)PV E P
γγ
γ-=-- 12-48
式中：P - 爆炸时容器内部介质的压力，a p ；
V - 压力容器的容积，m 3； γ - 气体的热容比。
表12-6列出了常见气体的热容比。
表12-6 常见气体的热容比
（2）当盛装压缩气体或液化气体的压力容器发生爆炸时，其爆炸能E 可按下式计算：
2
E 2βV P ?= 12-49
式中，P ? - 爆炸前后介质的压力差，等于破坏压力与工作压力之差，Pa ；
V - 压力容器的容积，m 3；
β - 液体的压缩系数，1-a p 。
（3）当盛装液化气体的压力容器发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀外，尚有液体的激烈蒸发过程。过热状态下液体在容器破裂时放出的爆炸能E 可按下式计算：
()()12121E H H S S T W =---???? 12-50
式中：1H - 爆炸前液化气体的焓，KJ/㎏；
2H - 大气压力下饱和液化气体的焓，KJ/㎏； 1S - 爆炸前液化气体的熵，KJ/㎏
2S - 大气压力下饱和液化气体的熵，KJ/㎏；
W - 饱和液化气体的质量，㎏； 1T - 介质在大气压力下的沸点，K 。
压力容器爆炸时，爆炸能量在相外释放时以冲击波能量、碎片能量和容器残余变形能三种形式表现出来，即，
321E E E E ++= 12-51
式中：E - 压力容器爆炸时释放的总能量，J ；
1E - 冲击波能量，J ；
2E - 碎片能量，J ； 3E - 容器残余变形能量，J 。
由于容器残余变形能量与其余两种形式能量相比可以忽略不计，所以近似的认为：
21E E E += 12-52
根据一些实验研究，可以按下述公式计算爆炸时的冲击波能量1E 和碎片能量2E ：
FE E =1 ； E F E )1(2-= 12－53
其中F 为碎片破裂能屈服系数，对于脆性破裂，F = 0.2，对于塑性破裂，F = 0.6。 12.3.2 冲击波影响范围
冲击波以爆炸源为中心向外传播，冲击波超压逐渐衰减。冲击波超压大于某一破坏压力的范围即为冲击波影响范围，一般以冲击波影响半径来量度。
（1）压力容器爆炸的冲击波影响半径
压力容器爆炸时冲击波影响半径R 可以按下式计算：
2
022.011D
E r R +
= 12-54 式中：1r - 影响半径变化率
1E - 冲击波能量，J ；
D - 压力容器直径，m 。
（2）蒸汽云团爆炸的冲击波影响半径
荷兰应用科研院(TNO)建议按下式计算蒸汽云团爆炸的冲击波影响半径R ：
3
1)(E N C R S ?= 12-55
式中：E - 爆炸能量，J ；
N - 效率因子，冲击波能量与总能量的比率，一般N=10% s C - 经验常数，取决于损坏等级，查表12-7。
表12-7 损坏等级
12.3.3 碎片能量及碎片打击
压力容器爆炸时碎片具有很大的动能向四周飞散，当碎片击中人员或设备、建筑物时将发生伤害或破坏。
压力容器内介质为液体时，容器爆炸瞬间碎片具有的能量较小，可以不考虑其影响。当容器内介质为气体或液化气体时，碎片具有较大的破坏力。
压力容器爆炸时碎片发出的初速度0v 为：
V P F m v 1
200-???=
γ 12-56 式中：0m - 压力容器本体质量，㎏；
F - 碎片破裂能屈服系数； p ? - 爆炸前后的压力差，pa ；
γ - 热容比；
V - 压力容器内气体体积，m 3
受空气阻力影响，碎片飞行S 距离以后，其速度变为v ：
)exp(00S m
A
v v ρ-
= 12-57 式中，0v - 碎片的初速度，m/s ；
A - 碎片面积，m 2； m - 碎片质量，㎏； 0ρ - 空气密度，㎏/m 3； S - 碎片飞行距离，m 。
高速飞行的碎片撞击到设备、建筑物，碎片的打击深度取决于碎片具有的动能和结构的强度。可以按下式计算碎片的打击深度X ：
33.133.081085.1v m C X P -?= 12-58
式中：P C —贯透常数，其取值情况见表12-8；
m —碎片质量，㎏；
v —碎片打击时的速度，m/s 。
表12-8 不同结构的贯透常数P C
科克斯（Cox ）等建议按下式计算打击深度X ：
21n n v KM X = 12-59
式中：M - 碎片质量，㎏；
v - 碎片打击时的速度，m/s ；
K ，1n ，2n - 被打击物体的参数，其取值情况见表12-9。
表12-9 被打击物体的有关参数
12.4 中毒事故后果分析
有毒物质泄漏后生成有毒蒸气云，它在空气中漂移、扩散、直接影响现场人员并可能波及居民
区。大量剧毒物质泄漏可能带来严重的人员伤亡和环境污染。
毒物对人员的危害程度取决于毒物的性质、毒物的浓度和人员与毒物接触时间等因素。有毒物质泄漏初期，其毒气形成气团密集在泄漏源周围，随后由于环境温度、地形、风力和湍流等影响气团漂移、扩散，扩散范围扩大，浓度减小。
在后果分析中，往往不考虑毒物泄漏的初期情况，而主要计算其在大气中漂移、扩散的范围、浓度、接触毒物的人数等。
12.4.1 毒物泄漏后果的概率函数法
概率函数法是通过人们在一定时间接触一定毒物所造成的影响的概率来描述毒物泄漏后果的一种表示方法。概率与死亡百分率有直接的关系，二者可以相互换算，见表12-10。概率值在0~10之间。
表12-10概率与中毒死亡百分率的换算关系
概率值Y与接触毒物浓度及接触时间的关系如下：
Y n?
=12-60
A
+
C
)
ln(t
B
式中：A、B、n- 取决于毒物性质的常数，表12-11列出了一些常见有毒物质的有关参数；
C- 接触毒物的浓度，ppm；
t- 接触毒物的时间，min。
表12-11 一些毒性物质的常数
C n?)，因为在一个已知点，有毒物质浓
使用概率函数表达式时，必须计算评价点的毒性负荷(t
度随着气团的稀释而不断变化，瞬时泄漏就是这种情况。确定毒物泄漏范围内某点的毒性负荷，可把气团经过该点的时间划分为若干区段，计算每个区段内该点的毒物浓度，得到各时间区段的毒性负荷，然后再求出总毒性负荷：
总毒性负荷=∑时间区段内毒性负荷
一般说来，接触毒物的时间不会超过30分钟，因为在这段时间里可以逃离现场或采取保护措施。
当毒物连续泄漏时，某点的毒物浓度在整个云团扩散期间没有变化。当设定某死亡百分率时，由表12-10查出相应的概率Y值，根据公式(12-58)有：
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 液化气储罐泄漏后果分析(2020 版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
液化气储罐泄漏后果分析(2020版) 液化石油气是从油气田或石油炼制过程中得到的一部分碳氢化合物，主要成分为C3、C4烷烃。液化石油气（LPG）是重要的燃料及化工原料，同时也是一种易燃、易爆的危险物质，在生产运输、储存和使用过程中极易发生事故。随着液化石油气在工业与民用方面的广泛应用，国内外因操作和管理不慎而发生的液化石油气火灾爆炸事故屡见不鲜。1984年11月19日，墨西哥市郊外国家石油公司液化石储运站发生泄漏并引发爆炸，造成650人死亡，6000人受伤。1998年3月5日，西安市煤气公司液化石油气管理所发生严重泄漏爆炸事故，共造成12人死亡，32人受伤，10万居民疏散。这些事故造成的人身伤亡及财产损失等都极为严重。因此，对液化石油气储罐及其管路的事故后果进行分析，提出相应的对策措施，对预防重大事故的发生具有重要意义。 液化石油气主要危险性分析
1.易燃、易爆性 液化石与空气混合后，一旦遇到火种，甚至是石头与金属撞击或摩擦的静电火花，都能迅速引起燃烧。液化石油气的爆炸极限为1.5%~9.5%，爆炸范围宽且爆炸下限低，泄漏扩散后很容易发生爆炸。液化石油气燃烧热值高，燃烧速度快。其燃烧热值是焦炉煤气的5倍，烟煤发热量的2倍，爆炸时燃烧速度为每秒数百米到数千米，火焰温度高于2000℃，着火时热辐射很强，极易引燃引爆周围易燃易爆物质，使火势扩大。 2.挥发生 液化石油气常压沸点低（例如丙烷为-42.1℃），一旦从容器或管道中泄漏出来，由于压力的降低，便可急剧气化，体积将会骤然膨胀250倍左右，并能迅速扩散蔓延。液化石油气气态比重是空气的1.5~2.5倍，一旦泄漏，易在低洼或通风不良处窝存，在平地上能沿地面迅速扩散至远处，而不是扩散到空气中去，更易酿成爆炸事故。 3.受热易膨胀性
1事故类型和危害程度分析 在进行机组检修、设备改造、消缺维护等工作时，由于安全生产管理出现漏洞，安全技术措施不完备，危险点分析和控制措施执行不到位，员工安全意识不强，自我保护不够，违章作业，劳动保护设施不完善，设备存在装置性违章等原因，均可能导致人身伤害事故的发生，一般有以下类型： (1)被火焰、化学品等干热烧伤; 被沸水、沸汤、蒸汽烫伤; (2)因缺氧导致窒息; (3)高空作业时坠落; (4)运输机械翻车、撞击等交通事故; (5)落水淹溺; (6)建筑物坍塌砸伤或掩埋窒息; (7)高空落物、机械起吊重物砸伤。 2应急处置基本原则 救治原则是及时报告、现场抢救、专业救治、严防感染。 3应急组织机构及其职责 3.1应急组织机构的组成
3.1.1最初应急救援小组 组长：当值值长2500 副组长：当班班长 成员：当班值班人员 3.1.2职责： 3.1.2.1在发生人身伤害事件后，值长或班长根据伤害程度、原因及时切断事故源，了解受伤程度后汇报运行处领导，同时采取现场急救措施，由运行处领导安排成立现场应急指挥部，批准现场救援方案，组织现场抢救。 3.1.2.2立即按本预案规定程序，组织力量对现场进行事故处理，根据现场人员受伤程度确定预案级别。 3.1.2.3负责向公司报告事故及处理的进展情况。 3.1.2.4应急状态消除，宣告应急行动结束。 3.2 指挥机构及职责 见《山西鲁能河曲发电公司突发事件总体应急预案》。 4人身伤害事故的预防和预警 4.1预防
4.1.1 严格执行《电业安全工作规程》、《消防规程》、《运行 规程》、《检修规程》 ; 认真执行“两措”计划， 落实资金、责任部门和完成日期。 4.2 预警 4.2.1 应急预案的启动 (1) 事故发生后由当值值长立即向运行处长汇报，由运行处长根 据情 况， 发布命令启动执行本应急预案。 运行处长向主管的二级单位 运行应急组首先下达应急预案启动令， 运行应急组应立即在运行范围 内，紧急启动本预案，各就各位，组织事故的应急处理。 (2) 运行处长汇报公司领导，通知并组织所辖部门紧急启动本预 案，各 单位人员接到命令后，迅速安排本部门人员各就各位。 (3) 车辆值班调度接到报警电话后，综合处应立即安排驾驶员紧 急出 车，驾驶员接到调度命令后，必须立即将救护车开至事发现场。 4.2.2 应对 4.2.2.1 烧伤及烫伤的应对 4.1.2 认真执行工作票制度及危险点分析和预控措施 4.1.3 认真落实作业安全技术措施 ; 4.1.4 作业人员应穿合适的工作服和使用合格的劳保防护用品 4.1.5 认真开展安全大检查，及时消除安全隐患 4.1.6
蒸汽云爆炸事故后果模拟分析法 超压： 1）TNT 当量 通常，以TNT 当量法来预测蒸气云爆炸的威力。如某次事故造成的破坏状况与kgTNT 炸药爆炸所造成的破坏相当，则称此次爆炸的威力为kgTNT 当量。 蒸气云爆炸的TNT 当量W TNT 计算式如下： W TNT =×α×W f ×Q f /Q TNT 式中，W TNT —蒸气云的TNT 当量(kg) α—蒸气云的TNT 当量系数，正己烷取α=； W f —蒸气云爆炸中烧掉的总质量(kg) Q f —物质的燃烧热值(kJ/kg)， 正己烷的燃烧热值按×106J/kg ，参与爆炸的正己烷按最大使用量792kg 计算，则爆炸能量为×109J 将爆炸能量换算成TNT 当量q ，一般取平均爆破能量为×106J/kg ，因此 W TNT = ×α×W f ×Q f /q TNT + =××792××106/×106 =609kg 2）危害半径 为了估计爆炸所造成的人员伤亡情况，一种简单但较为合理的预测程序是将危险源周围划分为死亡区、重伤区、轻伤区和安全区。 死亡区内的人员如缺少防护，则被认为将无例外的蒙受重伤或死亡，其内径为0，外径为R ，表示外周围处人员因冲击波作用导致肺出血而死亡的概率为，它与爆炸量之间的关系为： = m 重伤区的人员如缺少防护，则绝大多数将遭受严重伤害，极少数人可能死亡或受伤。其内径就是死亡半径R 1，外径记为R 2，代表该处 0.37 0.37 1420.4313.613.610001000TNT W R ?? ??== ? ??? ??
人员因冲击波作用耳膜破损的概率为，它要求的冲击波峰值超压为44000Pa 。冲击波超压P ?按下式计算： P ?=++式中： P ?——冲击波超压，Pa ； Z ——中间因子，等于； E ——蒸气云爆炸能量值，J ； P0——大气压，Pa ，取101325 得R 2= 轻伤区的人员如缺少防护，则绝大多数将遭受轻微伤害，少数人将受重伤或者平安无事。轻伤区的内径为重伤区的外径R 2，外径R 3，表示外边界处耳膜因冲击波作用破裂的概率为，它要求的冲击波峰值 超压为17000Pa 。冲击波超压P ?按下式计算： P ?=++P ?——冲击波超压，Pa ； Z ——中间因子，等于； E ——蒸气云爆炸能量值，J ； P0——大气压，Pa ，取101325 得R 3= m 安全区内人员即使无防护，绝大多数也不会受伤，安全区内径为轻伤区的外径R 3，外径无穷大。 财产损失半径，指在冲击波的作用下建筑物发生三级破坏的半径，单位为m 。按照英国建筑物破坏等级的划分标准规定，建筑物的三级破坏是指房屋不能居住、屋基部分或全部破坏、外墙1 ~ 2面部分破损，承重墙破损严重。财产损失半径可由下式确定。 式中： K ——取值为5. 6 6 /121/3TNT 431751??? ???? ?? ?????+= TNT W KW R 0440********.434 101325P P ?===2 1 3 0R Z E P =?? ? ?? 01700017000 0.168101325P P ?===313 0R Z E P =?? ???
XX发电总厂410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉重大事故后果模拟分析 唐开永 （注册安全工程师，一级安全评价师） XX发电总厂410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉以及自动控制和主要辅助设备，是1992年5月，四川省电力工业局与芬兰Foster Whecler能源公司（当时为芬兰Ahlstrom公司）签定合同购买的。于1996年9月建设安装完毕并投运，至今运行良好。 XX发电总厂410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉主蒸汽蒸发量为410t/h，主蒸汽压力为9.8MPa。锅炉汽包工作压力为10.75 MPa，设计压力为12.10 MPa，汽包总容积约30 m3。根据国家安监部门《关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见》，已经构成为蒸汽锅炉类重大危险源。 大型蒸汽锅炉重大事故类型主要是因操作失误或压力容器制造质量缺陷、维护不当、腐蚀等原因引起的压力容器破裂而导致的锅炉汽包物理爆炸。进而引发锅炉本体炉膛及相关压力管道（容器）物理爆炸，酿成锅炉爆炸恶性重大事故。现对其进行重大事故后果模拟分析。 ⒈锅炉汽包爆破能量计算 ①锅炉汽包爆破机理及爆破能量计算公式 锅炉汽包爆破事故的性质是饱和水容器物理爆炸。在锅炉汽包中水介质以气、液两态存在，工作介质的压力大于大气压，介质温度高于其在大气压下的沸点。当容器破裂时，气体迅速膨胀，液体迅速沸腾，剧烈蒸发，产生暴沸或水蒸气爆炸。其爆破能量可按下式计算： Ｅw=ＣwＶ 式中： Ｅw—饱和水容器的爆破能量，kJ； Ｃw—饱和水爆破能量系数kJ/ m3； Ｖ—容器内饱和水所占容积，m3。 ②410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉汽包爆破能量 设410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉汽包爆破时最大压力为12.10 MPa，根据有关资料，以《常用压力下饱和水容器的爆破能量系数表》为参照，用插入法求得该压力下饱和水爆破能量系数Ｃw为：1.978×106。则根据上式计算可得410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉汽包爆破能量为 Ｅw=1.978×106×30=5.934×107(kJ)
氯气泄漏重大事故后果模拟分析(经典)
————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期: ?
国内外统计资料显示，因防爆装置不作用而造成焊缝爆裂或大裂纹泄漏的重大事故概率仅约为6．9×10－7～６．９×10－８/年左右,一般发生的泄漏事故多为进出料管道连接处的泄漏。据我国不完全统计，设备容器一般破裂泄漏的事故概率在1×1０-5/年。此外,据储罐事故分析报道,储存系统发生火灾爆炸等重大事故概率小于１×10－6，随着近年来防灾技术水平的提高,呈下降趋势。 第七章氯气泄漏重大事故后果模拟分析 7.1危险区域的确定 概述: 泄漏类型分为连续泄漏（小量泄漏)和瞬间泄漏(大量泄漏），前者是指容器或管道破裂、阀门损坏、单个包装的单处泄漏,特点是连续释放但流速不变,使连续少量泄漏形成有毒气体呈扇形向下风扩散;后者是指化学容器爆炸解体瞬间、大包装容器的泄漏、许多小包装的多处泄漏,使大量泄漏物形成一定高度的毒气云团呈扇形向下风扩散。 氯泄漏后虽不燃烧，但是会造成大面积的毒害区域,会在较大范围內对环境造成破坏，致人中毒,甚至死亡。根据不同的事故类型、氯气泄漏扩散模型，危害区域会有所不同。氯设备泄漏、爆炸事故概率低,一旦发生可造成严重的后果。 以下液氯钢瓶中的液氯泄漏作为事故模型进行危险区域分析。 毒害区域的计算方法: (1)设液氯重量为W(ｋｇ),破裂前液氯温度为t(℃），液氯比热为Ｃ(kj/kg .℃），当钢瓶破裂时瓶内压力降至大气压,处于过热状态的液氯迅速降至标准沸点ｔ0（℃)，此时全部液氯放出的热量为：
事故后果模拟 中毒 有毒物质泄漏后生成有毒蒸气云，它在空气中飘移、扩散，直接影响现场人员，并可能波及居民区。大量剧毒物质泄漏可能带来严重的人员伤亡和环境污染。 毒物对人员的危害程度取决于毒物的性质、毒物的浓度和人员与毒物接触时间等因素。有毒物质泄漏初期，其毒气形成气团密集在泄漏源周围，随后由于环境温度、地形、风力和湍流等影响气团飘移、扩散，扩散范围变大，浓度减小。在后果分析中，往往不考虑毒物泄漏的初期情况，即工厂范围内的现场情况，主要计算毒气气团在空气中飘移、扩散的范围、浓度、接触毒物的人数等。 有毒液化气体容器破裂时的毒害区估算 液化介质在容器破裂时会发生蒸气爆炸。当液化介质为有毒物质，如液氯、液氨、二氧化硫、硫化氢、氢氰酸等，爆炸后若不燃烧，会造成大面积的毒害区域。 设有毒液化气体质量为W(单位：kg)，容器破裂前器内介质温度为t(单位：℃)，液体介质比热为C[单位：kJ／(kg·℃)。当容器破裂时，器内压力降至大气压，处于过热状态的液化气温度迅速降至标准沸点t0(单位：℃)，此时全部液体所放出的热量为：Q=W·C(t—t0) 设这些热量全部用于器内液体的蒸发，如它的气化热为g(单位：kJ／kg)，则其蒸发量：
q t t C W q Q W )(0-?==' 如介质的分子量为M ，则在沸点下蒸发蒸气的体积Vg(单位：m 3)为： 273273)(4.222732734.22000t M t t C W t M W V q g +?-?=+?= 为便于计算，现将压力容器最常用的液氨、液氯、氢氰酸等的有关物理化学性能列于表2-3中。关于一些有毒气体的危险浓度见表2-4。 若已知某种有毒物质的危险浓度，则可求出其危险浓度下的有毒空气体积。如二氧化硫在空气中的浓度达到0．05％时，人吸入5～10min 即致死，则Vg 的二氧化硫可以产生令人致死的有毒空气体积为： V=Vg ×100／0．05=2000 Vg 。 假设这些有毒空气以半球形向地面扩散，则可求出该有毒气体扩散半径为： R=33 421/π?c Vg =30944.2/c Vg 式中 R ——有毒气体的半径，m ； Vg ——有毒介质的蒸气体积，m 3； C ——有毒介质在空气中的危险浓度值，％。 表2-3 一些有毒物质的有关物化性能
2.2 事故后果模拟分析法火灾、爆炸、中毒是常见的重大事故，经常造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失，影响社会安定。这里重点介绍有关火灾、爆炸和中毒事故（热辐射、爆炸波、中毒）后果分析，在分析过程中运用了数学模型。通常一个复杂的问题或现象用数学模型来描述，往往是在一个系列的假设的前提下按理想的情况建立的，有递增模型经过小型试验的验证，有的则可能与实际情况有较大出入，但对辨识危险性来说是可参考的。2.2.1 泄漏由于设备损坏或操作失误引起泄漏，大量易燃、易爆、有毒有害物质的释放，将会导致火灾、爆炸、中毒等重大事故发生，因此，后果分析由泄漏分析开始。 2.2.1.1 泄漏情况分析 2.1.1.1.1 泄漏的主要设备根据各种设备泄漏情况分析，可将工厂（特别是化工厂） 中易发生泄漏的设备 归纳为以下10 类：管道、挠性连接器、过滤器、阀门、压力容器或反应器、泵、压缩机、储罐、加压或冷冻气体容器，火炬燃烧装置或放散管等。 ⑴管道。它包括管道、法兰和接头，其典型情况和裂口尺寸分别取管径 的20%- 100% 20 痢20%- 100% ⑵挠性连接器。它包括软管、波纹管和铰接器，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①连接器本体破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20%- 100% ②接头处的泄漏，裂口尺寸取管径的20% ③连接装置损坏泄漏，裂口尺寸取管径的100% ⑶过滤器。它由过滤器本体、管道、滤网等组成，其典型泄漏情况和裂口尺寸分别取管径的20%- 100%和20%。 ⑷阀。其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①阀壳体泄漏，裂口尺寸取管径的20%- 100% ②阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%
③阀杆损坏泄漏，裂口尺寸取管径的20% ⑸压力容器或反应器。包括化工生产中常用的分离器、气体洗涤器、反应釜、热交换器、各种罐和容器等。其常见的此类泄漏情况和裂口尺寸为： ①容器破裂而泄漏，裂口尺寸取容器本身尺寸； ②容器本体泄漏，裂口尺寸取与其连接的粗管道管径的100% ③孔盖泄漏，裂口尺寸取管径的20% ④喷嘴断裂而泄漏，裂口尺寸取管径的100% ⑤仪表管路破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20%- 100% ⑥容器内部爆炸，全部破裂。 ⑹泵。其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①泵体损坏泄漏，裂口尺寸取与其连接管径的20%-100% ②密封压盖处泄漏，裂口尺寸取管径的20% ⑺压缩机。包括离心式、轴流式和往复式压缩机，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①压缩机机壳损坏而泄漏，裂口尺寸取与其连接管道管径的20%-100% ②压缩机密封套泄漏，裂口尺寸取管径的20% ⑻储罐。露天储存危险物质的容器或压力容器，也包括与其连接的管道和辅助设备，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①罐体损坏而泄漏，裂口尺寸为本体尺寸； ②接头泄漏，裂口尺寸为与其连接管道管径的20%-100% ③辅助设备泄漏，酌情确定裂口尺寸。 ⑼加压或冷冻气体容器。包括露天或埋地放置的储存器、压力容器或运输槽车等，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：
4 事故后果分析 对一种可能发生的事故只有知道其后果时，对其危险性分析才算是完整的。后果分析是危险源危险性分析的一个主要组成部分，其目的在于定量地描述一个可能发生的重大事故对工厂、对厂内职工、对厂外居民甚至对环境造成危害的严重程度。后果分析为企业或企业主管部门提供关于重大事故后果的信息，为企业决策者和设计者提供采取何种防护措施的信息。由于事故的发生是一个概率事件，完全杜绝生产过程中的事故是不可能的，因此对事故后果的控制就成为安全工作者必须关注的一个重要课题。 泄漏事故、火灾事故、爆炸事故、中毒事故是可能造成重大恶果的生产事故，也是我们进行后果分析的重点。 4．1 泄漏事故后果分析 火灾和因有毒气体引起的中毒事故都与物质的泄漏有着直接的联系。确定重大事故，尤其是泄漏和火灾事故时的危险区域是在确定有毒物质泄漏后的扩散范围的基础上进行的。因此，要首先从有毒、有害物质泄漏分析开始。 4．1．1 泄漏的主要设备 根据泄漏情况，可以把化工生产中容易发生泄漏的设备归纳为10类，即管道、挠性连接器、过滤器、阀门、压力容器或反应罐、泵、压缩机、储罐、加压或冷冻气体容器和火炬燃烧器或放散管。 （1）管道 包括直管、弯管、法兰管、接头几部分，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ?管道泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%； ?法兰泄漏，裂口尺寸取管径的20%； ?接头泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%； （2）挠性连接器 包括软管、波纹管、铰接臂等生产挠性变形的连接部件，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：?连接器本体破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%； ?接头泄漏，裂口尺寸取管径的20%； ?连接装置损坏而泄漏，裂口尺寸取管径的100%； （3）过滤器 由过滤器本体、管道、滤网等组成，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ?过滤器本体泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%； ?管道泄漏，与过滤器连接的管道发生的泄漏，裂口尺寸取管径20%； （4）阀 包括化工生产中应用的各种阀门，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ?阀壳体泄漏裂口尺寸取与阀连接管道管径的20-100%； ?阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%； ?阀杆损坏而泄漏，裂口尺寸取管径的20%； （5）压力容器 包括化工生产中常用的分离、气体洗涤器、反应釜、热交换器、各种罐和容器等，其常见泄漏情况和裂口尺寸为：
CNG储气瓶泄漏事故后果模拟分析评价 摘要：CNG储气瓶由于高压和介质可燃爆两大事故因素，无论发生何种事故，都可能引发泄漏，火灾，化学爆炸和物理爆炸。本文即对CNG储气瓶泄漏后导致爆炸事故进行事故后果模拟分析，计算其爆炸冲击波的伤害范围。 关键词：CNG储气瓶泄漏事故后果 一、引言 随着天然气在汽车能源中所占比重的增大，越来越多的加气站被建立，压缩天然气（CompressedNaturalGas，简称CNG）加气站是常见的一类，在各种CNG 加气站里，通过压缩机加压压缩，强行将天然气储存在特制容器内，专供汽车加气的备用装置或系统，称为储气装置或储气技术[1]。CNG储气瓶是加气站常用的储气装置，该装置一般具有25～30MPa的高压，其储存的压缩天然气的主要成分是甲烷，属一级可燃气体，甲类火灾危险性，爆炸极限为5%～15%，最小点火能量仅为0.28mJ，燃烧速度快，燃烧热值高，对空气的比重为0.55，扩散系数为0.196，极易燃烧，爆炸，并且扩散能力强，火势蔓延迅速，一旦发生事故，难以控制[2]。 CNG储气瓶由于高压和介质可燃爆两大事故因素，无论发生何种事故，都可能引发泄漏，火灾，化学爆炸和物理爆炸，如果事故得不到有效控制，还可相互作用，相互影响，促使事故扩大蔓延及至产生巨大的冲击波危害，因此，对其危害后果做出合理评价具有重大意义[1]。 二、泄漏事故后果模拟分析 假设某一加气子站内有3支4m3大容积储气瓶，其中一支储气瓶的瓶口处发生天然气泄漏，模拟分析如下： 1.泄漏量计算 1.1 泄漏类型判断 P-储气瓶组内介质压力，取25MPa P0 -环境压力，取0.1 MPa，则P0 / P = 0.004 k-介质的绝热指数，取1.316 ，则介质流动属音速流动。 1.2泄漏孔面积和喷射孔等价直径
国内外统计资料显示，因防爆装置不作用而造成焊缝爆裂或大裂纹泄漏的重大事故概率仅约为6.9×10－7～6.9×10－8/年左右，一般发生的泄漏事故多为进出料管道连接处的泄漏。据我国不完全统计，设备容器一般破裂泄漏的事故概率在1×10－5/年。此外，据储罐事故分析报道，储存系统发生火灾爆炸等重大事故概率小于1×10－6，随着近年来防灾技术水平的提高，呈下降趋势。 第七章氯气泄漏重大事故后果模拟分析 7.1危险区域的确定 概述: 泄漏类型分为连续泄漏（小量泄漏）和瞬间泄漏（大量泄漏），前者是指容器或管道破裂、阀门损坏、单个包装的单处泄漏，特点是连续释放但流速不变，使连续少量泄漏形成有毒气体呈扇形向下风扩散；后者是指化学容器爆炸解体瞬间、大包装容器的泄漏、许多小包装的多处泄漏，使大量泄漏物形成一定高度的毒气云团呈扇形向下风扩散。 氯泄漏后虽不燃烧，但是会造成大面积的毒害区域，会在较大范围內对环境造成破坏，致人中毒，甚至死亡。根据不同的事故类型、氯气泄漏扩散模型，危害区域会有所不同。氯设备泄漏、爆炸事故概率低，一旦发生可造成严重的后果。 以下液氯钢瓶中的液氯泄漏作为事故模型进行危险区域分析。 毒害区域的计算方法: (1)设液氯重量为W(kg)，破裂前液氯温度为t(℃)，液氯比热为C(kj/kg .℃)，当钢瓶破裂时瓶内压力降至大气压，处于过热状态的液氯迅速降至标准沸点t0(℃)，此时全部液氯放出的热量为:
Q=WC(t-t0) 设这些热量全部用于液氯蒸发，如汽化热为q(kj/kg)，则其蒸发量W为: W=Q/q=WC(t-t0)/q 氯的相对分子质量为M r，则在沸点下蒸发的液氯体积V g(m3)为: V g =22.4W/M r273+t0/273 V g =22.4WC(t-t0)/ M r q273+t0 /273 氯的有关理化数据和有毒气体的危险浓度如下: 相对分子质量:71 沸点: -34℃ 液体平均此热:0.98kj/kg.℃ 汽化热: 2.89×102kj/kg 吸入5－10mim致死浓度:0.09% 吸入0.5－1h致死浓度: 0.0035-0.005% 吸入0.5－1h致重病浓度:0.0014-0.0021% 已知氯的危险浓度，则可求出其危险浓度下的有毒空气体积: 氯在空气中的浓度达到0.09%时，人吸入5～10min即致死。则V g(m3)的液氯可以产生令人致死的有毒空气体积为: V1 = V g×100/0.09 = 1111V g(m3) 氯在空气中的浓度达到0.00425(0.0035～0.005)%时，人吸入0.5～1h，则V g(m3)的液氯可以产生令人致死的有毒空气体积为: V2=V g×100/0.00425=23529V g(m3) 氯在空气中的浓度达到0.00175(0.0014～0.0021)%时，人吸入0.5～1 h，则
重大事故后果分析方法：爆炸 爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常借助于气体的膨胀来实现。 从物质运动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表现。物质运动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间内释放出大量的能。 一般说来，爆炸现象具有以下特征： (1)爆炸过程进行得很快； (2)爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波； (3)发出或大或小的响声； (4)周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。 一般将爆炸过程分为两个阶段：第一阶段是物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能；第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。
按爆炸性质可分为物理爆炸和化学爆炸。物理爆炸就是物质状态参数(温度、压力、体积)迅速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。物理爆炸的特点是：在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化，发生变化的仅是介质的状态参数。例如锅炉、压力容器和各种气体或液化气体钢瓶的超压爆炸。化学爆炸就是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。例如可燃气体、蒸气或粉尘与空气混合形成爆炸性混合物的爆炸。化学爆炸的特点是：爆炸发生过程中介质的化学性质发生了变化，形成爆炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量。化学爆炸有3个要素：反应的放热性、反应的快速性和生成气体产物。 从工厂爆炸事故来看，有以下几种化学爆炸类型： (1)蒸气云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧，是在无限空间中的气体爆炸； (2)受限空间内可燃混合气体的爆炸； (3)化学反应失控或工艺异常造成压力容器爆炸； (4)不稳定的固体或液体爆炸。 总之，发生化学爆炸时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较大，而物理爆炸仅释放出机械能，其影
蒸汽云爆炸事故后果模 拟分析法 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
蒸汽云爆炸事故后果模拟分析法 超压： 1）TNT当量 通常，以TNT当量法来预测蒸气云爆炸的威力。如某次事故造成的破坏状况与kgTNT炸药爆炸所造成的破坏相当，则称此次爆炸的威力为kgTNT当量。 蒸气云爆炸的TNT当量W TNT计算式如下： W TNT=×α×W f×Q f/Q TNT 式中，W TNT—蒸气云的TNT当量(kg) α—蒸气云的TNT当量系数，正己烷取α=； W f—蒸气云爆炸中烧掉的总质量(kg) Q f—物质的燃烧热值(kJ/kg)， 正己烷的燃烧热值按×106J/kg，参与爆炸的正己烷按最大使用量 792kg计算，则爆炸能量为×109J 将爆炸能量换算成TNT当量q，一般取平均爆破能量为×106J/kg，因此 W TNT= ×α×W f×Q f /q TNT+ =××792××106/×106 =609kg 2）危害半径 为了估计爆炸所造成的人员伤亡情况，一种简单但较为合理的预测程序是将危险源周围划分为死亡区、重伤区、轻伤区和安全区。 死亡区内的人员如缺少防护，则被认为将无例外的蒙受重伤或死亡，其内径为0，外径为R ，表示外周围处人员因冲击波作用导致肺出血而死亡的概率为，它与爆炸量之间的关系为： = m 重伤区的人员如缺少防护，则绝大多数将遭受严重伤害，极少数人可能死亡或受伤。其内径就是死亡半径R1，外径记为R2，代表该处人员
因冲击波作用耳膜破损的概率为，它要求的冲击波峰值超压为44000Pa。 ?按下式计算： 冲击波超压P ?=++式中： P ?——冲击波超压，Pa； P Z——中间因子，等于； E——蒸气云爆炸能量值，J； P0——大气压，Pa，取101325 得R2= 轻伤区的人员如缺少防护，则绝大多数将遭受轻微伤害，少数人将受重伤或者平安无事。轻伤区的内径为重伤区的外径R2，外径R3，表示外边界处耳膜因冲击波作用破裂的概率为，它要求的冲击波峰值超压为17000Pa。冲击波超压P?按下式计算： ?=++P?——冲击波超压，Pa； P Z——中间因子，等于； E——蒸气云爆炸能量值，J； P0——大气压，Pa，取101325 得R3= m 安全区内人员即使无防护，绝大多数也不会受伤，安全区内径为轻伤区的外径R3，外径无穷大。 财产损失半径，指在冲击波的作用下建筑物发生三级破坏的半径，单位为m。按照英国建筑物破坏等级的划分标准规定，建筑物的三级破坏是指房屋不能居住、屋基部分或全部破坏、外墙1 ~ 2面部分破损，承重墙破损严重。财产损失半径可由下式确定。 式中： K——取值为5. 6 正常泄露： 从原料危险性及最大储存使用量两方面综合考虑，选取甲醇的存储为研究对象进行蒸汽云爆炸事故后果模拟分析。
甲醇储罐爆炸事故后果分析-企业管理范文2）爆炸的能量 甲醇的容积为200m3，假设罐内充满最高爆炸上限44.0％的混合气体，则其中甲醇含量为200m3×0.44=88m3（气态）；按标准状态下1mol=22.4×10-3m3计。 甲醇的燃烧热为727.0kJ/mol； 能量释放Q＝88m3×727.0kJ/mol÷（22.4×10-3m3/mol）=2.86×106kJ； 冲击波的能量约占爆炸时介质释放能量的75％。 则冲击波的能量E＝2.86×106kJ×75％＝2.14×106kJ。 3）爆炸冲击波的伤害、破坏作用 冲击波是由压缩波迭加形成的，是波面以突进形式在介质中传播的压缩波。开始时产生的最大正压力即是冲击波波阵面上的超压△ρ。多数情况下，冲击波的伤害、破坏作用是由超压引起的。 冲击波伤害、破坏的超压准则认为，只要冲击波超压达到一定值时，便会对目标造成一定的伤害或破坏。超压波对人体的伤害和对建筑物的破坏作用见附表4－20和附表4－21。 附表4－20 冲击波超压对人体的伤害作用 1000kgTNT爆炸时的冲击波超压。
附表4－22中列出了超压△ρ时的1000kgTNT爆炸试验中的相当距离R。 附表4－22 1000kgTNT爆炸时的冲击波超压分别情况 4）后果模拟 ①爆破能量E换算成TNT当量。因为1kgTNT爆炸所放出的爆破能量为4230～4836kJ/kg，一般取平均爆破能量为4500kJ/kg，故200m3甲醇罐爆炸时，其TNT当量为： q＝E/QTNT＝E/4500＝2.14×106/4500＝476kg； ②爆炸的模拟比α： α＝（q/q0）1/3=（q/1000）1/3＝0.4761/3=0.781 ③根据附表4－20、附表4－21中列出的对人员和建筑物的伤害、破坏作用的超压△ρ，从附表4－22中找出对应的超压△ρ（中间值用插入法）时的1000 kgTNT爆炸式样中的相当距离R0，列于附表4－23、附表4－24中。 ④根据R0＝R/α，算出实际危害距离（距爆炸中心距离）： R＝R0×α＝R0×0.781 式中：R0——相当距离，m；R——实际距离，m。 ⑤计算结果如附表4－23、附表4－24所示。 附表4－23甲醇储罐爆炸冲击波超压对人体的伤害作用
事故后果模拟分析方法 1 简述 火灾、爆炸、中毒是常见的重大事故，经常造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失，影响社会安定。这里重点介绍有关火灾、爆炸和中毒事故(热辐射、爆炸波、中毒)后果分析，在分析过程中运用了数学模型。通常一个复杂的问题或现象用数学模型来描述，往往是在一个系列的假设前提下按理想的情况建立的，有些模型经过小型试验的验证，有的则可能与实际情况有较大出入，但对辨识危险性来说是可参考的。 2 泄漏 由于设备损坏或操作失误引起泄漏，大量易燃、易爆、有毒有害物质的释放，将会导致火灾、爆炸、中毒等重大事故发生。因此，事故后果分析由泄漏分析开始。 2．1 泄漏情况分析 1)泄漏的主要设备 根据各种设备泄漏情况分析，可将工厂(特别是化工厂)中易发生泄漏的设备归纳为以下10类：管道、挠性连接器、过滤器、阀门、压力容器或反应器、泵、压缩机、储罐、加压或冷冻气体容器及火炬燃烧装置或放散管等。 (1)管道。它包括管道、法兰和接头，其典型泄漏情况和裂口尺寸分别取管径的20％～100％、20％和20％～100％。 (2)挠性连接器。它包括软管、波纹管和铰接器，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①连接器本体破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20％～100％； ②接头处的泄漏，裂口尺寸取管径的20％； ③连接装置损坏泄漏，裂口尺寸取管径的100％。 (3)过滤器。它由过滤器本体、管道、滤网等组成，其典型泄漏情况和裂口尺寸分别取管径的20％～100％和20％。 (4)阀。其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①阀壳体泄漏，裂口尺寸取管径的20％～100％； ②阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20％；
③阀杆损坏泄漏，裂口尺寸取管径的20％。 (10)火炬燃烧器或放散管。它们包括燃烧装置、放散管、多通接头、气体洗涤器和分离罐等，泄漏主要发生在简体和多通接头部位。裂口尺寸取管径的20％～100％。 2)造成泄漏的原因 从人－机系统来考虑造成各种泄漏事故的原因主要有4类。 (1)设计失误。 ①基础设计错误，如地基下沉，造成容器底部产生裂缝，或设备变形、错位等； ②选材不当，如强度不够，耐腐蚀性差、规格不符等； ③布置不合理，如压缩机和输出管没有弹性连接，因振动而使管道破裂； ④选用机械不合适，如转速过高、耐温、耐压性能差等； ⑤选用计测仪器不合适； ⑥储罐、贮槽未加液位计，反应器(炉)未加溢流管或放散管等。 (2)设备原因。 ①加工不符合要求，或未经检验擅自采用代用材料； ②加工质量差，特别是不具有操作证的焊工焊接质量差； ③施工和安装精度不高，如泵和电机不同轴、机械设备不平衡、管道连接不严密等； ④选用的标准定型产品质量不合格； ⑤对安装的设备没有按<机械设备安装工程及验收规范)进行验收； ⑥设备长期使用后未按规定检修期进行检修，或检修质量差造成泄漏； ⑦计测仪表未定期校验，造成计量不准； ⑧阀门损坏或开关泄漏，又未及时更换； ⑨设备附件质量差，或长期使用后材料变质、腐蚀或破裂等。
压力容器物理爆炸 本节按照安全评价事故最大化原则，对该项目可能发生的重大事故进行模拟计算对可能发生的事故作出如下模拟评价。 介质为压缩空气的实验压力容器基本数据： 体积：V=250L=0.25m 3，绝对压力：P=8.1 Mpa 1. 计算发生爆炸时释放的爆破能量：E g =C g ·V ； 32857 .010]1013.01[5.2?? ?? ? ??-=p pV C g 式中：E g —气体的爆破能，kJ ； C g ——压缩气体爆破能量系数，kJ/m 3； V ——容器的容积，m 3； p-容器内气体的绝对压力，MPa ； 根据公式：代入数据得：C g =14458.73 kJ/m 3， E g =3614.68 kJ 2.将爆破能量E g 换成TNT 当量q ，代入数据： q=E g /q TNT =E g /4500则：q=0.80 3.爆炸的模拟比a ，即： a=（q/q 0）1/3=（q/1000）1/3=0.1q 1/3则： a=0.0928 4.在1000kgTNT 爆炸试验中相当的距离R 0，则 R 0 = R/a 或R = R 0·a 式中，R —目标与爆炸中心的距离，m ；
R0—目标与基准爆炸中心的相当距离，m。 △p(R)=△p0(R／α) 或△p(R0·a)=△p0(R0) 附表1 1000kgTNT爆炸时的冲击波超压 5.根据附表1给出的相关数据，在距离爆炸中心不同半径处的超压，见附表2。 附表2距离爆炸中心不同半径处的超压 6.离爆炸中心不同半径处冲击波超压对建筑物的破坏作用 附表3 冲击波超压对建筑物的破坏作用
由附表2和见附表3可知，离爆炸中心不同半径处冲击波超压对建筑物的破坏作用见附表4。 附表3-4 不同半径处冲击波超压对建筑物的破坏作用 7. 不同半径处冲击波超压对人体的伤害作用 附表5 冲击波超压对人体的伤害作用
2.2事故后果模拟分析法 火灾、爆炸、中毒是常见的重大事故，经常造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失，影响社会安定。这里重点介绍有关火灾、爆炸和中毒事故（热辐射、爆炸波、中毒）后果分析，在分析过程中运用了数学模型。通常一个复杂的问题或现象用数学模型来描述，往往是在一个系列的假设的前提下按理想的情况建立的，有递增模型经过小型试验的验证，有的则可能与实际情况有较大出入，但对辨识危险性来说是可参考的。 2.2.1 泄漏 由于设备损坏或操作失误引起泄漏，大量易燃、易爆、有毒有害物质的释放，将会导致火灾、爆炸、中毒等重大事故发生，因此，后果分析由泄漏分析开始。 2.2.1.1 泄漏情况分析 2.1.1.1.1泄漏的主要设备 根据各种设备泄漏情况分析，可将工厂(特别是化工厂)中易发生泄漏的设备归纳为以下10类：管道、挠性连接器、过滤器、阀门、压力容器或反应器、泵、压缩机、储罐、加压或冷冻气体容器，火炬燃烧装置或放散管等。 ⑴管道。它包括管道、法兰和接头，其典型情况和裂口尺寸分别取管径的20%～100%、20%和20%～100%。 ⑵挠性连接器。它包括软管、波纹管和铰接器，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①连接器本体破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20%～100%； ②接头处的泄漏，裂口尺寸取管径的20%； ③连接装置损坏泄漏，裂口尺寸取管径的100%。 ⑶过滤器。它由过滤器本体、管道、滤网等组成，其典型泄漏情况和裂口尺寸分别取管径的20%～100%和20%。 ⑷阀。其典型泄漏情况和裂口尺寸为：
①阀壳体泄漏，裂口尺寸取管径的20%～100%； ②阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%； ③阀杆损坏泄漏，裂口尺寸取管径的20%。 ⑸压力容器或反应器。包括化工生产中常用的分离器、气体洗涤器、反应釜、热交换器、各种罐和容器等。其常见的此类泄漏情况和裂口尺寸为： ①容器破裂而泄漏，裂口尺寸取容器本身尺寸； ②容器本体泄漏，裂口尺寸取与其连接的粗管道管径的100%； ③孔盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%； ④喷嘴断裂而泄漏，裂口尺寸取管径的100%； ⑤仪表管路破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20%～100%； ⑥容器内部爆炸，全部破裂。 ⑹泵。其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①泵体损坏泄漏，裂口尺寸取与其连接管径的20%～100%； ②密封压盖处泄漏，裂口尺寸取管径的20%； ⑺压缩机。包括离心式、轴流式和往复式压缩机，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①压缩机机壳损坏而泄漏，裂口尺寸取与其连接管道管径的20%～100%； ②压缩机密封套泄漏，裂口尺寸取管径的20%。 ⑻储罐。露天储存危险物质的容器或压力容器，也包括与其连接的管道和辅助设备，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①罐体损坏而泄漏，裂口尺寸为本体尺寸； ②接头泄漏，裂口尺寸为与其连接管道管径的20%～100%； ③辅助设备泄漏，酌情确定裂口尺寸。 ⑼加压或冷冻气体容器。包括露天或埋地放置的储存器、压力容器或运输槽车等，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①露天容器内部气体爆炸使容器完全破裂，裂口尺寸取本体尺寸；
丙、丁烷储罐事故后果分析 摘要：分析了丙、丁烷的危险特性及丙、丁烷储罐潜在的泄漏、火灾爆炸危险性及发生火灾爆炸事故的原因；比较了丙、丁烷储罐区池火、喷射火和沸腾液体扩展蒸气爆炸 事故后果分析方法；提出了预防丙、丁烷储罐区火灾爆炸事故的技术措施。 关键字：丙、丁烷储罐、火灾、爆炸、事故后果分析 1前言 事故后果分析是一种对危险源预测和控制的有效方法。它通过估计重大事故发生后会有哪些不良的影响，以及这些不良影响所造成的伤亡、损害的严重性，来为人们制定防范措施提供依据。丙、丁烷常用于有机物合成和乙烯制造，用作燃料和制冷剂，具有易燃易爆性，如果泄漏至空气中，可能产生火灾爆炸事故。丙、丁烷储罐储量大，潜在危险性高，蕴含巨。大能量的储罐一旦发生重大事故将波及周围环境，甚至引起严重的连锁反应，后果不堪设想。因此，通过分析可能发生事故的原因，对其发生池火灾、喷射火、沸腾液体扩展蒸气爆炸和蒸气云爆炸事故后果进行模拟分析并提出相应的建议和对策，可为同类储罐使用企业的安全管理提供科学依据和参考，有利于帮助企业制定防范措施以及事故应急救援预案，减少人员伤亡和财产损失，对预防重特大事故发生具有重要意义。 2丙、丁烷主要危险性分析 表1为丙、丁烷的燃烧爆炸特性。丙、丁烷火灾危险性类别为甲A类，闪点低（丙烷为-104℃，丁烷为-82℃），爆炸下限低（2.25％）且爆炸范围大。丙、丁烷常温下极易气化，气化后气体体积迅速扩大250~300倍，而且气态比重是空气的1.5~2.0倍，易向低洼处积聚或沿表面扩散，欲遇火极易发生燃烧爆炸。丙、丁烷热膨胀系数高，受热极易膨胀，当容器内满液时，温度每升高1℃，体积膨胀0.3~0.4％，气压增大19.6~29.4千帕，密闭容器内极易发生物理性爆炸。此外，丙、丁烷的电阻率高达1011~1014Ω／㎝，据测定，从容器、设备、管道中喷出时产生的静电位可达9000伏，极易引起爆炸事故。 表1 丙、丁烷的燃烧爆炸特性 主要成分丙烷丁烷 闪点／℃-104 -82 自然点／℃493 408 最小引燃能量／mJ 0.31 0.25 爆炸下限／％（体积分数） 2.37 1.86 爆炸上限／％（体积分数）9.50 8.41 高热值／103kJ／m3101.2 133.8 低热值／103kJ／m393.1 123.5 火灾危险类别甲A 甲A 3丙、丁烷储罐发生火灾爆炸事故原因分析 根据《世界石油化工企业近30年100起特大型火灾爆炸事故汇编》的统计，引起储罐区火灾爆炸事故事故的原因分布情况见表2
事故后果模拟分析 （1）物理爆炸能量计算 液化气体和高温饱和水一般在容器内以气液两态存在，当容器破裂发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀做功外，还有过热液体激烈的蒸发过程。在大多数情况下，这类容器内的饱和液体占有容器介质重量的绝大部分，它的爆破能量比饱和气体大得多，一般计算时考虑气体膨胀做的功。过热状态下液体在容器破裂时释放出爆破能量可按下式计算： [] W T )S S ()H H (E 12121---= 式中，E ——过热状态液体的爆破能量，kJ ； H 1——爆炸前饱和液体的焓，kJ/kg ； H 2——在大气压力下饱和液体的焓，kJ/kg ； S 1——爆炸前饱和液体的熵，kJ/(kg ·℃)； S 2——在大气压力下饱和液体的熵，KJ/(kg ·℃)； T 1——介质在大气压力下的沸点，℃； W ——饱和液体的质量，kg 。 （2）物理爆炸冲击波的伤害范围（危险性区域）估算 冲击波对人体造成的伤害是由于其超压引起的，显然，超压越大，伤害作用就越大。对爆炸的冲击波超压，采用比
例法则模拟标准TNT炸药爆炸之冲击波超压进行估算，即两个爆炸源若在某一地点形成同样的冲击波超压，则此超压点与两爆炸源距离之比，等于两爆炸源爆炸药量之比的三次方根。也就是说，当 R/ R0= ( Q /Q 0 )1/ 3= α 时，有 ΔP= ΔP0 式中：R ——实际爆炸源至超压点的距离，m； R0——标准炸药爆炸源至超压点的距离，m； q ——实际爆炸物的TNT当量，TNT，kg； q0——标准TNT炸药量，TNT，kg； α——爆炸模拟比； ΔP ——实际爆炸源至超压点的超压，MPa； ΔP0——标准炸药爆炸源至超压点的超压，MPa。