自来水公司液氯泄漏事故影响分析

自来水公司 液氯泄漏事故影响分析 目 录 1 水厂简介.198 1.1 基本情况 198 1.2 液氯使用流程 .199 1.3 危险源分布.200 1.4 企业的安全措施201 2 氯气的危险特性.202 2.1 氯的理化性质 .202 2.2 氯的典型危险特性204 3 氯气的主要化学事故类型分析 .205 3.1 主要化学事故类型205 3.2 可能影响周边的主要事故模式分析.205 3.3 分析小结 206 4 氯泄漏事故调查与分析206 4.1 氯泄漏事故调查206 4.2 案例中氯泄漏事故分析.212 4.3 氯泄漏事故模式分析 213 4.4 液氯(氯气)泄漏抢险堵漏调查 .214 4.5 氯泄漏事故分析小结 214 5 气象特征分析.214 6 氯气毒性分析.215 6.1新编危险物品安全手册氯毒性数据.215 6.2危险化学品安全技术全书氯毒性数据.215 6.3 美国政府工业卫生学家会议生产环境中化学物质的阈限值.216 6.4工作场所有害因素职业接触限值 （GBZ2-2002）氯毒性数据：.216 6.5 对比分析小结 .216 7 氯气泄漏事故后果分析217 7.1 氯气泄漏扩散计算模拟.217 7.2 氯气管道连续泄漏模拟计算222 7.3 液氯钢瓶阀门或易熔塞破损时连续泄漏模拟分析 .224 7.4 液氯实瓶破裂瞬时泄漏.227 7.5 液氯实瓶破裂毒害区域计算与后果分析229 7.6 国外某次氯气泄漏事故灾害分析.234 7.7 国外某厂氯气泄漏危害定量分析.238 7.8 氯气泄漏事故后果模拟分析汇总.241 7.9 预警分级.245 1xx 水厂简介 1.1 基本情况 xx 水厂是 xx 市自来水公司唯一的供水生产厂，设计能力为 15 万吨/日，目前供水量约 1013 万吨/日，占地面积 93 亩。 该厂位于 xx，山顶是净水工艺流程设施，山下是泵站，取水源 位于增江河廖村地段。 其厂区占地面积 26500m2,东面是增江河；南面与城区相望； 北面为 xx；西面为 xx。 厂区设有液氯仓库一间。 液氯钢瓶的进出采用汽车运输。 液氯仓库建筑面积：50m2，正常生产时储存氯实瓶 4 个,在使 用 1 个,1 个备用，液氯钢瓶共 6 个。液氯最大储存量约有 6 吨。 使用液氯的数量基本情况见下表。 2006 年 16 月购买、使用、储存基本情况 品名单位期初库存量 购买量 合计 使用量 合计 期末库存量 液氯吨173756552532484 该厂最大液氯使用量约 11.65 吨/月，最大期末库存量约 5.161 吨。一般情况下，液氯使用量约 910 吨/月，期末库存量约 35 吨。汽车每次运入量 4 吨，每月约运 23 次。 1.2 液氯使用流程 液氯钢瓶真空加氯机 文丘里管 文丘里管 文丘里管 抽自增江水 水净化池 水净化池 水净化池 抽自增江水 抽自增江水 合格自来水供 xx 市区 1.3 危险源分布 （一）危险目标确定 危险目标: 液氯仓库、液氯运输车辆。 （1）液氯仓库 液氯仓库混凝土结构，50 平方米，最大限量：可储存 6 个液氯 实瓶共 6 吨。 该库也作为氯气投加室，室内有氯气管道、球阀等，液氯钢瓶 上有 2 个针阀和 1 个易熔塞。有可能发生管道泄漏、焊缝泄漏、球 阀、针阀泄漏、或液氯钢瓶破裂爆炸。起吊、搬运、装卸液氯钢瓶 时，容易发生钢瓶针阀损坏造成泄漏，或钢瓶发生碰撞，发生爆炸。 液氯仓库内的危险目标有： 管道（包括内径 DN10 的铜管 2 条约 1.3m/条、DN15 不 锈钢管约 4.7m 和 20PVC 管约 3m，共 10.3m） ； 3 个 DN15 的不锈钢球阀； 1 个氯气压力表和真空调节器； 氯气过滤器（200） ； 液氯钢瓶（包括每个钢瓶上的 2 个针阀和 1 个易熔塞） 。 （2）液氯运输车辆 车辆进出厂区以及厂内车辆运输装卸时,若没有按规定停靠或限 速行驶,不仅可能造成车辆伤害事故，而且可能会导致发生钢瓶泄漏、 爆炸等更严重的化学事故。 （二） 重大危险源的辨识 （1）依据 GB18218-2000重大危险源辨识可知液氯已列入重 大危险源的辨识范围。 储存场所重大危险源辨识表 项目 名称 所属物质类别最大储存量（吨）临界量（吨） 液氯有毒物质625 由于液氯的最大储存量小于临界量，按照重大危险源的辨识指 标，因此，判定 xx 水厂液氯不构成重大危险源。 根据作业频次及发生危险的可能性，液氯钢瓶使用时的主要危 险作业是更换瓶或钢瓶起吊、卸车时,其次是氯气管道焊缝、阀门、 压力表等处发生泄漏。 1.4 企业的安全措施 （1）成立了应急救援组织机构：该公司设有氯气抢险队。 （2）个体防护设施：所有氯气投加室的操作人员配备了防毒面具。 （3）消防设施： 名称规格数量备注 消防水加压泵11kw2 台 消防水加压泵7.5kw1 台 消火栓SS100-65-1.610 个 锦塑管65mm20mm10 盘 帆布管65mm20mm10 盘 消火栓 及配套 器材 喷水枪10 支 ABC 干粉灭火器34 灭火器MY411 灭火器1211(2kg)49 淘汰产品，需更换。 灭火器1211(4kg)5 淘汰产品，需更换。 灭火器1211(25kg)2 淘汰产品，需更换。 灭火器泡沫(3kg)1 （4）氯气吸收安全装置： 序号设备名称型号与规格数量 1反应吸收塔DN800*3200*48002 2风机GF472,风量 500010000m3/h，风压 2554Pa1 附：电机P7.5kw1 3吸收液储槽4000*3000*1200，12m3，20，1200kg1 4循环泵80FS-15,流量 50m3/h，扬程 15m，P7.5kw2 5氯气监测报警仪德国 ALLDOS2 6风管直径350mm1 （5）防护用品表 名称数量 防毒面罩6 个 防毒面具2 个 口罩50 个 防护手套（橡胶材料）50 双 （6）常备抢修器材表 器材名称数量 扳手2 把 易熔塞2 个 六角螺帽2 个 手锤1 把 应急灯10 个 氨气（10）200ml 2 氯气的危险特性 2.1 氯的理化性质 氯气：分子量 71，常温下的氯为黄绿色气体，比空气重 2.5 倍， 是氧气的 2.3 倍，有刺激性异臭。0，0.1MPa 时，密度 3.214、 溶点-102，沸点-34.6，溶于水和碱溶液，易溶于二硫化碳和四 氯化碳等有机溶剂，有毒，一般操作场所空气中含量不得超过 0.001mg/L。液态的氯是黄绿色透明液体，并有较大的蒸汽压。液 氯在 0时的密度为 1468kg/m3。在 0时 1L 液氯可气化为 463L 的氯气，1kg 的液氯在 0气化后的体积约为 300L。在大气压下， 液氯的沸点为 34。氯态的氯在 0，1 大气压的溶解度为 1.46g（100g 水） ，此时的溶解热为 5.28ka/mol 摩尔。常压下， 20时 100g 水中 0.7293g，30时 0.5723 g，温度越高溶解度 越小。 氯的化学性质非常活泼，能与金属、非金属及其他化合物进行反 应，与有机化合物也能发生卤代、加成等反应。 氯气有剧毒。氯气中含有水时，对钢铁有强烈的腐蚀性，但干燥 氯气的腐蚀性很小。氯气和氢气的混合具有爆炸性，氯含氢爆炸范 围为 496%。氯气的理化特性及危险特性见下表。 氯的理化性质及危险特性 表 2-1 中文名： 氯;氯气危险货物编号： 23002标 识 英文名： Chlorline；UN 编号：1017 外观与性状黄绿色有刺激性气 味的气体。 熔点（）-101相对密度 (水=1)1.47 临界温度（ ）144相对密度 (空气=1)2.48 理 化 性 质 沸点（）-34.5饱和蒸汽压（ KPa）506.62/10.3 侵入途径吸入。 健 康 危 害 健康危害 对眼、呼吸系统粘膜有刺激作用 。可引起迷走神经兴奋 、反射性 心跳骤停。 急性中毒：轻度者出现粘膜刺激症状：眼红、流泪、咳嗽,肺部无 特殊所见 ;中度者出现支气管炎和支气管肺炎表现,病人胸痛、 头 痛、恶心、较重干咳、呼吸及脉搏增快,可有轻度 紫绀等;重度者出 现肺水肿,可发生昏迷和休克。有时发生喉头痉挛和水肿,造成窒 息。还可引起反射性呼吸抑制 ,发生呼吸 骤停死亡。 慢性中毒： 长期低浓度接触 ,可引起慢性支气管炎、支气管哮喘和 肺水肿;可引起职业性座疮及牙齿酸蚀症 。 燃烧性助燃燃烧分解物氯化氢 闪点()无意义爆炸上限（ v%）无意义 自燃温度 ()无意义爆炸下限（ v%）无意义 危险特性 本品不会燃烧 ,但可助燃。在日光下与易燃气体混合时会发生燃烧爆 炸。若遇高热,容器内压增大 ,有开裂和爆炸的危险 。 建规火险分级乙稳定性稳定聚合危害不能出现 禁忌物易燃或可燃物、醇类、乙醚、氢。 燃 烧 爆 炸 危 险 性 灭火方法切断电源。喷水冷却容器 ,可能的话将容器从火场移至空旷处 。 氯的理化性质及危险特性 续上表 2-1 危险性类别：第 2.3 类;有毒气体危险货物包装标志： 6 包 装 与 储 运 储运注意事项：不燃有毒压缩气体。储存于阴凉、通风仓间内。仓温不宜超过30。 远离火种、 热源。防止阳光直射。应与易燃、可燃物,金属粉末等分开存放。不可混储 混运。液氯储存区要建低于自然地面的围堤。验收时要注意品名,注意验瓶日期 ,先进 仓的先发用。搬运时轻装倾卸 ,防止钢瓶及附件破损。 运输按规定路线行驶 ,勿在居民 区和人口稠密区停留。 接触限值：中国 MAC：1mg/m3; 苏联 MAC：1mg/m3; 美国 STEL：ACGIH1ppm,3mg/m3; 美国 TWA：OSHA1ppm,3mg/m3【上限值】; ACGIH10.5ppm,1.5mg/m3; 侵入途径：吸入 . 毒 性 毒性：属高毒类。 LC50：293ppm1 小时（大鼠吸入） 急 救 皮肤接触： 脱去污染的衣着 ,立即用水冲洗至少 15 分钟。若有灼伤 ,按酸灼伤处理。 眼睛接触： 立即提起眼脸 , 用流动清水或生理盐水冲洗至少15 分钟。 吸入： 迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。呼吸困难时给输氧。给予 24碳酸氢纳溶液雾化吸入。就医。 防 护 措 施 工程控制： 严加密闭 ,提供充分的局部排风和全面排风。 呼吸系统防护： 空气中浓度超标时，必须佩带防毒面具。紧急事态抢救或逃生时，建 议佩带正压自给式呼吸器。 眼睛防护： 戴化学安全防护眼镜。 防护服： 穿相应的防护服。 手防护： 戴防化学品手套。 其他： 工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作后，淋浴更衣。保持良好的卫生习惯。 进入罐或其它高浓度区作业，须有人监护。 泄 漏 处 置 迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并隔离直至气体散尽，建议应急处理人员戴正压自 给式呼吸器，穿厂商特别推荐的化学防护服（完全隔离）。避免与乙炔、松节油、乙 醚、氨等物质接触。切断气源，喷雾状水稀释、溶解，然后抽排（室内）或强力通风 （室外） 。如有可能，用管道将泄漏物导至还原剂（酸式硫酸钠或酸式碳酸钠）溶液。 也可以将漏气钢瓶置于石灰乳液中。漏气容器不能再用，且要经过技术处理以清除可能 剩下的气体。 本表来自于 常用化学危险物品安全手册 2.2 氯的典型危险特性 氯的主要事故类型是氯气、液氯泄漏中毒。 3 氯气的主要化学事故类型分析 3.1 主要化学事故类型 该水厂使用的危险化学品主要是液氯，其可能的主要事故模式 分析如下： （1）从液氯钢瓶气化后的氯气经过内径为 8mm,总长度约 10.3 m 的管道进入文丘里管，管道、阀门和压力表等处有 可能发生氯气泄漏事故； （2）液氯钢瓶卸车时操作不当,造成失衡撞坏瓶帽使钢瓶上的 出口针阀损坏,或钢瓶上的针阀、易熔塞年久失修腐蚀损坏， 有可能发生 1 吨液氯钢瓶液氯泄漏事故； （3）满载 4 个钢瓶共 4 吨液氯的汽车进入厂区后出现意外,使 液氯钢瓶发生碰撞造成针阀同时损坏, 有可能发生 4 吨液氯 同时泄漏事故； （4）液氯钢瓶充装压力过高，加上高温日晒，可能发生钢瓶破 裂氯气泄漏事故。 综上分析，该厂事故类型有三种可能：氯气管道泄漏（包括阀 门） 、钢瓶上针阀（包括易熔塞）液氯泄漏和钢瓶破裂液氯泄漏。 3.2 可能影响周边的主要事故模式分析 水厂因储存、使用的氯气均有一定的量,无论发生上述任何一种 形式的氯气、液氯泄漏事故都有可能引起周边一定区域内人员中毒。 为了有效地减免氯气事故的危害，该厂已在液氯仓库内安装一套 WX2型泄氯吸收安全装置，库内一旦发生氯气泄漏，其氯气探测报 警仪会自动报警并启动强力抽风机和喷淋吸收液循环泵，通过一条 300 的风管将泄漏的氯气控制在库内。虽然该套装置最大吸收氯 气量大于 1 吨，但若氯气泄漏量超过 1 吨或抽风机损坏，使库内无 法形成负压，会造成泄漏氯向外扩散引起周边一定区域内人员中毒。 另外，如果液氯钢瓶运输车在厂区内发生事故，造成钢瓶发生 泄漏，由于在室外无法用抽风机抽送泄漏的氯气到泄氯吸收安全装 置，会造成泄漏的氯向外扩散引起周边一定区域内人员中毒。 3.3 分析小结 综上分析,xx 水厂可能影响周边的主要化学事故为氯储存、使用 过程中发生氯气或液氯泄漏,主要事故模式为泄漏的氯在空气中扩散 到厂外,可能引起周边一定区域内人员中毒。 4 氯泄漏事故调查与分析 4.1 氯泄漏事故调查 （1）案例 1：美国一氯碱厂发生氯气泄漏 一、事故的概况及经过 1991 年 5 月 6 日，Pioneer 氯碱公司位于内华达州 Henderson 市的氯碱厂发生氯气泄漏，造成 55 人中毒住院，并且 约 15 万居民外出避难，同时，所有通往该地的道路被封锁，学 校停课，警戒时间大约 7 小时。氯气是在用配管把液氯向 150 吨容 量的罐中输送时发生的，估计有数吨的液氯外泄。中毒人包括 15 名消防队员和 6 名警察。 二、事故原因分析 配管破裂或接头泄漏。 （2）案例 2：日本一造纸厂氯气泄漏 一、事故概况及经过： 1991 年 7 月，位于日本 Shizouka Prefechure 的年产 4090 吨的 Marui 造纸厂发生氯气泄漏，造成 100 多名工人和过路人受伤， 其中 10 人送进医院观察。气体是在装氯化铝的卡车司机将 2 吨气 体误打入一贮罐引起化学反应而发生的。 二、事故原因分析 人员误操作。 （3）案例 3 一、事故的概况及经过 3 月 29 日晚，一辆在京沪高速公路行驶的罐式半挂车在江苏淮 安段发生交通事故，引发车上罐装的液氯大量泄漏，造成 29 人死 亡，436 名村民和抢救人员中毒住院治疗，门诊留治人员 1560 人， 10500 多名村民被迫疏散转移，大量家畜（家禽）、农作物死亡和 损失，已造成直接经济损失 1700 余万元。京沪高速公路宿迁至宝 应段（约 110 公里）关闭 20 小时。 事故发生后，江苏省政府立即启动了全省危险化学品运输安全 事故应急救援预案，当地大批公安、武警、消防、安监等人员投入 了事故的抢救工作。 二、事故原因分析 超载、运输车辆事故，致使液氯泄漏。 现已查明，这辆肇事的重型罐式半挂车属山东济宁市科迪化学 危险货物运输中心。这辆核定载重为 15 吨的运载剧毒化学品液氯 的槽罐车严重超载，事发时实际运载液氯多达 4044 吨，超载 1696。而且使用报废轮胎，安全机件也不符合技术标准，导致 左前轮爆胎，在行驶的过程中槽罐车侧翻，致使液氯泄漏。肇事车 驾驶员、押运员在事故发生后逃离现场，失去最佳救援时机，直接 导致事故后果的扩大，这一系列因素是造成此次特大事故的直接原 因。 此外，济宁市科迪化学危险货物运输中心对挂靠的这辆危险化 学品运输车疏于安全管理，所运载液氯的生产和销售单位山东沂州 水泥集团化工公司被有关部门证实没有生产许可证；该中心也没有 履行监督和检查的职责，未能及时纠正车主使用报废轮胎和车辆超 载行为，是这起事故的间接原因。 专业人员在检查过程中还发现该车押运员缺乏应有的工作资质， 没有参加相关的培训和考核，不具备押运危险化学品的资质，也不 具备危险化学品运输知识和相应的应急处置能力。这是事故发生乃 至伤亡损失扩大的另一个重要间接原因。 （4）案例 4：广州发生氯气大泄漏 上百人中毒数千人紧急撤离 一、事故的概况及经过 2001 年 2 月 23 日晚 7 时许，广州 xx 市福和镇一间私人化工 厂发生氯气泄漏意外，大量氯气四处飘散，上百名村民出现轻重不 同的中毒症状，需送医院救治。工厂附近 8 个村约二三千名村民在 镇、市有关部门组织下，连夜有秩序地紧急疏散。 出事的化工厂设在福和镇上棚村内。晚上 7 时许，一只储存氯 气的气罐受损而发生氯气泄漏。化工厂一名工人说，当时，他们发 现有氯气泄漏，还想着去关阀门，但见到一名名工人先后被氯气熏 倒，知道不妙，便与其他工人一起逃了出来。大量泄出的氯气随着 风向向四周村户飘去。事发后，xx 市领导以及公安、消防、卫生、 环保等多个部门人员赶到现场，当场决定组织村民紧急疏散，上棚、 岭参、福新、光辉、岭埔村等村二三千名村民拖儿带女、扶老携幼， 乘上政府组织调来的中巴，或自驾摩托车、步行疏散至福和镇、中 新镇。xx 市多家医院也派出救护车一次次地将中毒人员送入医院。 晚上 11 时许，泄漏氯气已得到控制，村民们开始陆续回到家里。 二、事故原因分析 氯气储存罐损坏。 （5）案例 5：上海自来水公司某水厂发生氯气泄漏 一、事故的概况及经过 1997 年 7 月 25 日下午 3 时左右，上海自来水公司某水厂请上 海某控制机器有限公司（合资企业）来该厂加氯车间检修、测试在 线的 DR-20K 电子磅称，下午 3 时 10 分左右，日班的加氯工使用 氯气钢瓶仓库的 3 吨行车，起吊在电子磅称上的氯气钢瓶，由于该 行车单边刹车不灵，致使被吊钢瓶晃动，碰擦相邻钢瓶，引起钢瓶 互撞，撞击到最后一只接在加氯歧管上的钢瓶，脱离支架，造成 DN10mm 连接管拉脱，引起液氯泄漏，当时在场人员及时采取措 施，关闭氯气电动阀，切断加氯机氯源，3 时 45 分左右，漏氯得到 控制。在抢险过程中，有 3 名职工轻度吸氯，被送往有关医院观察 治疗，诊断为氯气吸入。 二、事故原因分析 由于行车安装质量存在问题，刹车不灵，加上加氯设备本身的 缺陷，在处理液氯泄漏过程中，现场人员又未佩带个人防护用品， 厂内缺乏运输化学危险品的管理制度，危险物品操作时现场也无监 护措施等，造成了事故的发生。 （6）案例 6：江苏省淮安市一水厂发生氯气泄漏事故 一、事故的概况及经过 2005 年 9 月 8 日凌晨，位于江苏省淮安市淮阴区黄河路上的 自来水厂发生氯气泄漏事故，所幸排险及时，没有造成人员伤亡。 据现场目击者李先生介绍：夜里 3 时许，他起床上卫生间时，想抽 根烟就打开窗户，突然闻到一股浓烈的刺激性气味，因为他家隔壁 就是自来水厂，周围又没有其他工厂，他的第一判断就是有毒气体 发生泄漏。他立即叫醒家人并报警。淮安市消防支队一姓曾的同志 告诉记者，凌晨 4 点 51 分接到淮阴区 110 指挥中心的报警电话后， 他们立即派出该支队的 3 个中队 60 余名消防官兵赶到现场，经过 检查发现是水厂的生产间发生氯气泄漏。他们戴上面具迅速将水厂 的工作人员以及周围的居民紧急疏散，同时采取堵漏措施进行紧急 排险。经过 1 个小时奋战，险情排除。 二、事故原因分析 氯气管道损坏。 （7）案例 7：湖南浏阳一水厂氯气泄漏 一、事故的概况及经过 2003 年 08 月 02 日早晨，浏阳工业园水厂发生一起氯气泄漏 事件，厂区附近的石井村 1000 多村民被毒气熏得纷纷逃离家门， 其中 100 多名村民因吸入氯气而中毒。经过当地医院全力抢救，中 毒村民病情已全部得到控制。 当日凌晨零时许，石井村 55 岁的老村长彭厚昌看完电视准备 上楼睡觉，突然一股浓烈的漂白剂气味扑面而来，他顿感双眼刺痛， 喉咙发紧，呼吸困难。他暗叫不好，赶紧上楼将已入睡的老婆摇醒， 而 75 岁的老母此时已脸色发紫，喘着气，直喊脑壳痛。彭厚昌估 计老母是中毒了，赶紧将她背到了几百米开外。 看着由水厂方向飘来的一团团刺鼻的白色雾气，彭厚昌心想可 能是隔壁水厂发生了氯气泄露事故。他跑到水厂一问，果然是这么 回事。水厂的工作人员告诉他，用来漂白自来水的氯气发生泄漏， 他们已没法控制，得赶快疏散村民。 随后，靠近水厂厂区的 40 多户村民紧急转移，离得较远的村 民闻讯后也纷纷逃出家门。但由于氯气的扩散速度极快，还是有不 少村民吸进了氯气。 从 2 日凌晨 2 时开始，有中毒症状的村民就不断地被送到该院。 在该院住院部大楼，中毒患者几乎占据了该楼 3 至 5 层的所有病房。 中毒的村民大约有 130 多名，离水厂 300 米以内的几乎每家都有人 中毒，这些人中最小的只有 9 个月大，最大的已有 85 岁。 该厂生产科科长厉娇平告诉记者，可能是制氯间的温度太高了， 压力表发生了爆炸，引起了氯气泄漏。事故发生后，水厂工作人员 带上防毒面具准备进去抢修，但为时已晚，因为氯气属剧毒，扩散 很快，几分钟后就充满了整个车间，皮肤上有汗，碰到氯气就会腐 蚀皮肤。 而随后赶到的消防队员也只能在外面喷水稀释氯气。直到长沙 市消防支队派人增援，全副武装进入现场后，才将氯气总阀关上。 而此时氯气的泄露已达 3 个多小时。 二、事故原因分析 氯气压力表损坏。 （8）案例 8：镇江高资水厂氯气泄漏 一、事故的概况及经过 2005 年 07 月 11 日下午 2 点 50 分左右，镇江丹徒区高资自 来水厂发生氯气泄漏。记者火速赶往现场，在离水厂千米之外，记 者看到一排待命的消防车，随即嗅到一股刺鼻的气味，忍不住猛烈 咳嗽。在水厂大门外，头戴空气呼吸器的高资消防中队战士不断来 回急跑，出来一批人再换进另一批人，一个脚穿红色拖鞋的徐姓老 者，瘫坐在大门外地上，大口喘气并不时剧烈咳嗽，随即被人架起 送往医院抢救。 自来水厂负责人徐月庭告诉记者，下午正在办公室，忽然闻到 空气中有股刺鼻的氯气味道，他立即跑到存放氯气罐的车间，看见 为自来水杀毒的备用氯气罐阀门处正向外冒着白色气泡，不好，氯 气泄漏了！他立即将氯气罐推进附近的石灰池中，但不想还是没有 能阻止氯气外泄。氯气罐可存 500 公斤氯气，经过一个阶段使用， 现存至少还有 300 公斤。 氯气刚刚泄漏，水厂 10 多名工作人员就被立即疏散，随即警 方对水厂所在的东方桥路进行戒严，并紧急疏散附近千余名群众。 记者戴上呼吸器进入现场，看到 5 名消防官兵正在轮流朝石灰池内 的氯气罐喷水。为彻底弄清氯气泄漏真实情况并采取最有效措施， 4 点 20 分，两名消防官兵穿上厚实严密的防化服进入石灰池现场， 但无法堵住泄漏的阀门，只能让氯气在石灰池内慢慢释放，并用大 量的水稀释挥发到空气中的氯气水厂消防官兵告诉记者，泄漏氯 气的彻底解决，还需要一段时间。 二、事故原因分析 氯气罐阀门损坏。 (9)案例 9：美国纽约水厂遭受氯气泄漏污染 一、事故的概况及经过 纽约的一家饮用水工厂日前发现有毒氯气泄漏。 有关官员已经撤出了大约75 名工人和正在附近参加两个夏 令营的百余名儿童。 环境保护部警察局的成员危险作业小组，身穿氖制绿色的化 学服，上午 9 点之前，在一片恐慌之后进入了那座大楼，氯的 程度已经达到了 28ppm，几乎是以前的三倍，这个数量会引起 人们的恐慌。 这次泄漏很可能是在阀门进行更换时发生的，那些阀门曾经 是作为一个经常的维修方案的一部分。 二、事故原因分析 更换阀门。 4.2 案例中氯泄漏事故分析 从上述 9 个事故案例可见，自来水厂发生氯气泄漏的案例就有 6 个，应引起自来水厂的高度重视。 综上事故分析，发生水厂液氯泄漏事故的原因主要有： （1） 运输超载翻车，造成钢瓶碰撞发生泄漏； （2） 装卸钢瓶时，行车失灵，造成钢瓶碰撞发生泄漏； （3） 氯气管道腐蚀发生泄漏； （4） 阀门损坏失修泄漏； （5） 压力表损坏失修泄漏； （6） 阀门更换时没有做足安全措施而发生泄漏。 结合 xx 水厂的实际情况，可能对周边区域造成较大影响的事故 有： 氯气管道、阀门发生泄漏事故； 液氯钢瓶针阀或易熔塞发生泄漏事故； 液氯钢瓶起吊时，行车发生事故造成碰撞发生针阀泄漏或突发 破裂爆炸事故并引发库内共 6 个钢瓶同时破裂爆炸事故； 运输车辆在厂区发生事故，造成 1 个液氯钢瓶针阀泄漏或 4 个液氯钢瓶针阀同时泄漏事故。 运输车辆在厂区发生事故，造成 1 个液氯钢瓶破裂或 4 个液 氯钢瓶同时破裂事故。 运输车辆在运输途中发生超载翻车，造成 1 个液氯钢瓶破裂 或 4 个液氯钢瓶同时破裂事故。 由于运输途中发生的事故不属于本预案的论述范围，本事故分 析只对的可能性进行分析。 发生上述和事故在水厂的几率较高；发生和中的针阀 泄漏有一定的几率，但发生几个钢瓶同时爆炸的几率几乎为零；发 生的几率也比较小；但都不可麻痹大意。 4.3 氯泄漏事故模式分析 根据上述事故案例，结合 xx 水厂的实际使用情况，造成氯泄漏 事故的主要事故原因与事故模式如下： 1)管道、阀门或压力表泄漏事故 该水厂使用氯的管道全部为氯气管道，主要管段是由液氯钢瓶出口 到真空加氯机之间,不锈钢管直径约 DN15mm,长度约 4.7 m，铜管 直径约 DN12mm,长度约 2.6m，PVC 管直径约 DN15mm,长度约 3 m，管道上还有 3 个 DN15 不锈钢球阀和 1 个压力表。因此，事 故灾害影响区域分析时以氯气作为代表进行分析。 管道泄漏主要发生模式如下表所示： 典型泄漏情况损坏尺寸 法兰漏20管径 管道漏100或 20管径 接头损坏100或 20管径 2) 液氯钢瓶针阀或易熔塞泄漏 液氯钢瓶为压力容器，可能的主要事故模式为钢瓶上 2 个针 阀或 1 个易熔塞等处的液氯泄漏。根据液氯钢瓶的情况，选择单个 液氯实瓶上的 1 个针阀（或易熔塞）泄漏或 2 个针阀和易熔塞同时 泄漏作为代表事故模型分析。同时也选择多个液氯实瓶上的 1 个针 阀（或易熔塞）泄漏或 2 个针阀和易熔塞同时泄漏作为代表事故模 型分析。 3) 氯实瓶破裂泄漏 氯实瓶一旦充装时超压，在路途中遇日晒，或装卸时发生碰撞， 有可能发生氯瓶破裂。氯瓶破裂事故比氯瓶针阀或易熔塞泄漏事故 后果更为严重，而且，有时单个氯瓶爆裂可引起周边实瓶的爆裂， 故选取氯瓶破裂进行事故后果影响范围模拟分析。根据水厂氯实瓶 的现场放置恃况，分别选择单个和 6 个氯实瓶爆炸 2 种可能性作为 代表事故模型分析。 4.4 液氯(氯气)泄漏抢险堵漏调查 xx 水厂在使用液氯过程中，正常情况下是不会出现氯气泄漏情 况的。 由于该厂坚称未发生过氯气泄漏事故，因此难于分析该厂的泄 漏抢险堵漏情况，只能根据昊天公司提供的使用液氯记录。 根据昊天公司使用液氯的记录，以往发生氯气泄漏的部位多在 阀门的盘根、管道法兰的垫片的位置上，其堵漏的处理时间如下： （1）一般操作处理(关闭钢瓶出口针阀的操作)：51 0 分钟； （2）阀门的盘根堵漏：51 5 分钟； （3）管道法兰的垫片堵漏：515 分钟左右； （4）管道穿孔堵漏(安装管夹)：1 5 分钟。 45 氯泄漏事故分析小结 综上分析，xx 水厂可能导致的氯中毒事故主要源于氯泄漏，包 括氯管道及其附件的连续泄漏、液氯钢瓶针阀或易熔塞的连续泄漏 和氯实瓶的瞬时爆裂泄漏。故选取三种泄漏事故模式进行模拟分析。 瞬时泄漏模式选取单个和 6 个氯瓶破裂为代表进行分析。 5 气象特征分析 氯泄漏后，生成有毒蒸气云，氯气在空气中漂移、扩散受环境 温度、地形、风力等影响。有毒蒸气云的运动主要受二种作用制约， 一种是随大气整体飘移的作用，另一种是与周围空气相混合的扩散 作用。 xx 市基本气象条件如下： 主导风向 ：SE 和 NN ； 年平均风速（m/s） ：1.6； 年平均相对湿度（%）：74； 年平均气温（）：22.9； 极端最高温度（）：38.7；极端最低温度（）：2.9； 春季平均气温（）：23.3； 夏季平均气温（）：28.9； 秋季平均气温（）：23.8； 冬季平均气温（）：15.4。 6 氯气毒性分析 氯属剧毒品，危规号为 23002，关于氯的毒性，有关资料都有 记载，但具体毒性浓度数据有一定的差异，现列举部分有代表性的 氯气毒性指标作对比分析。 6.1 新编危险物品安全手册氯毒性数据 （1）大鼠吸入 LC50：29310-4（849.7mg/m3）1h （2）小鼠吸入 LC50：13710-4（397.3mg/m3）1h （3）狗吸入 LC50：80010-4（2320mg/m3）1h （4）猫吸入 LC50：28063010-4（81231827mg/m3） 1h。 6.2 危险化学品安全技术全书氯毒性数据 （1)急性毒性 LC50:850mg/m3，1 小时（大鼠吸入） （2）泄漏应急处理 迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并立即进行隔离，小泄漏 时隔离 150m，大泄漏时隔离 450m， ，严格限制出入。合理通风， 加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑收容，产生的大 量废水，如有可能，用管道将泄漏物导致还原剂（酸式硫酸钠或酸 式碳酸钠）溶液，也以将漏气钢瓶浸入石灰乳液中。漏气容器要妥 善处理、修复、检验后再用。 6.3 美国政府工业卫生学家会议生产环境中化学物质的 阈限值： （1）时间加权平均浓度：1.5mg/m3 （2）短时间接触限值/上限值（C）: 2.9mg/m3 64 工作场所有害因素职业接触限值 （GBZ2-2002）氯毒性 数据： （1）在空气中氯气浓度达 15mg/m3以上，气管产生难以忍受 的强烈刺激。 （2）在 100mg/m3以上瞬间的吸入，即引起候头肿胀和支气 管痉挛性狭窄，气管溃疡发炎，粘膜碎片剥落，从而发现吐血，记 性肺水肿。 （3）在空气中浓度高达 3000mg/m3以上时，会引起“内击性 死亡” ，即深吸进氯气几次后可以造成死亡。 （4）接触微量浓度（大于 5mg/m3）的氯气，还会出现慢性中 毒。工作场所最高允许浓度为 1mg/m3。 65 对比分析小结 经对上述资料对比分析，根据国家安全生产监督管理局发布的 剧毒化学品目录 （2002 年版） ，氯气属于剧毒物品。在常温常压 下氯气呈黄绿色，比空气重，刺激呼吸道及眼睛粘膜，吸入后可能 引起肺水肿、支气管炎，严重时甚至可造成中毒死亡。氯气对人体 的毒性作用可见下表。 表 7-1 氯气危害性 浓度 Mg/m3ppm 危害程度 3000010000一般过滤性防毒面具失去保护作用 30001000深吸入少量可能危及生命 850283可能危及生命，造成致命性损害 300100可能造成致命性损害 1201804060接触 3060 分钟可能引起严重损害 9030引起剧咳 30903090刺激咽喉或引起剧咳 155刺激咽喉 3612有明显气味，刺激眼、鼻 31.510.5略有气味，无长期有害作用 0.060.02嗅觉浓度 7氯气泄漏事故后果分析 71 氯气泄漏扩散计算模拟 （1）氯气泄漏扩散过程 氯气管道、阀门、压力表或液氯钢瓶的材质、焊缝以及腐蚀造 成的强度下降等设备缺陷原因都可能引起容器破裂从而引发氯气泄 漏，使氯气迅速扩展。 氯气属于重气，它泄漏时的扩散机理与一般烟囱热污染性烟羽 的扩散完全不同，它在地表的释放可分为三个过程。 初始阶段：气云刚形成的阶段，主导其运动的作用力为释放的 惯性及外界的平均风速。 重力扩展阶段：初始的动量消失后，主导作用为重力及外界的 湍流扰动，由于重力使气团下降到地表拓展范围，而且稀释作用 主要靠大气湍流以及气云下降引起的湍流卷增作用引入外界空气。 被动扩散阶段：当气云经一段时间混合稀释后，其密度和温度 或浓度逐渐接近外界空气，主要靠大气的湍流。 （2）氯气危害浓度 根据有关资料，氯气的半数致死浓度，即引起实验染毒动物半 数死亡的毒物浓度为 850mg/m3。氯的最高允许浓度为 1mg/m3， 即在一个工作日内任何时间都不应超过的浓度。选取浓度 850mg/m3（283ppm） 、300mg/m3（100ppm） 、 90mg/m3（30ppm） 、3090mg/m3（1030ppm） 、 15mg/m3（5ppm） 、5mg/m3（1.7ppm）和 1mg/m3（0.3ppm）7 种浓度分别计算氯气泄漏的影响范围。 本模拟分析的计算依据如下： 浓度 Mg/m3ppm 伤害分区危害程度 850283深吸入少量可能危及生命 300100致死区（A 区）可能造成致命性损害 9030重伤区（B 区）引起剧咳 30901030轻伤区（C 区）刺激咽喉，引起剧咳 155吸入反应区（D 区）刺激咽喉 62有明显气味，刺激眼、鼻 1003嗅觉浓度 （3）液氯泄漏量计算 流体泄漏速度可用流体力学的柏努利方程计算。其泄漏速度为： （7-1） gh pp ACdQ2 2 0 式中 Q0液体泄漏速度，kg/s； Cd液体泄漏系数； A裂口面积，m2; 泄漏液体密度，kg/m3; P容器内介质压力，Pa； P0环境压力，Pa; g重力加速度，9.8m/s2; h裂口之上液位高度，m。 对于非常压下的液体泄漏速度，主要取决于内介质压力与环境 压力之差和液位高低。 （4）液氯容器破裂形成毒害区半径估算 液化介质液氯在容器破裂时会发生蒸气扩散，从而造成大面积 的毒害区域，其毒害区按如下方法估算。 设液氯质量为 W（单位：kg）,容器破裂前器内温度为 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：） ，此时全部液体所吸收的热量为： （7-2） 0 ttCWQ 设这些热量全部用于器内液体的蒸发，如它的汽化热为 q（单 位：kJ/kg） ，则其蒸发量： （7-3） q ttCW 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： m3）为： （7-4） 273 273 4 . 22 273 273 4 . 22 000 t qM ttCWt M W Vg 假设这些带有氯气的空气以半球形向地面扩散,则可求出该氯气 扩散半径为: （7-5） 3 0 3 0 0994 . 2 / 3 4 2 1 /CVgCVg R 式中 R有毒气体的半径，m； Vg有毒介质的蒸气体积，m3； CO有毒介质在空气中的危险浓度，%; （5）气体连续扩散高斯分布 采用世界银行提供的中等密度云连续扩散模型（高斯扩散模型） ， 分析时，根据分析源周边的实际情况，考虑地面有效粗糙度并进行 修正。连续排放： （7-6） 2 2 2 2 2 1 exp, zyzy Zy u Q zyxc 式中 c（ x,y,z）连续排放时，给定地点的污染物浓度， mg/m3； Q连续排放的物料流量，mg/s； u平均风速，m/s; x下风向距离，m; y横风向距离，m； z离地面的距离，m; x,y,zx,y,z 方向扩散参数，按下表选择： 表 72 不同大气稳定度下的扩散参数 大气稳定度yz A0.22x（ 1+0.0001x）-1/20.20x B C D E F 0.16x（ 1+0.0001x）-1/2 0.11x（ 1+0.0001x）-1/2 0.08x（ 1+0.0001x）-1/2 0.06x（ 1+0.0001x）-1/2 0.04x（ 1+0.0001x）-1/2 0.123x 0.08x（ 1+0.0002x）-1/2 0.06x（ 1+0.0015x）-1/2 0.03x（ 1+0.0003x）-1/2 0.016x（ 1+0.0003x）-1/2 有效粗糙度 Z00.1m 的粗糙地形扩散参数按如下计算（地面有效 粗糙度长度按下表选取）： yyoy f zzz f 0 000 1ZZfy xgf z ZxedxcbZxf ln 0 1 00000 00 lnln, 表 7-3 地面有效粗糙度长度 地面类型 Z0/m 地面类型 Z0/m 草原、平坦开阔地农作物地区 村落、分散的树林 0.1 0.1-0.3 0.3-1 分散的高矮建筑物（城市） 密集的高矮建筑物（大城市） 1-4 4 上式中，大气稳定度为 D，各参数按下表选择： 表 7-4 不同大气稳定度下的系数值 稳定度 ABCDEF a0 b0 c0 d0 0.042 1.10 0.0364 0.4364 0.115 1.5 0.045 0.853 0.15 1.49 0.0182 0.87 0.38 2.53 0.13 0.55 0.3 2.4 0.11 0.86 0.57 2.913 0.0944 0.753 e0 f0 g0 0.05 0.273 0.024 0.01238 0.156 0.0136 0.01046 0.089 0.0071 0.042 0.35 0.03 0.01682 0.27 0.022 0.0228 0.29 0.023 （6）气体瞬时扩散高斯分布 采用世界银行提供的中等密度云瞬时扩散模型（高斯扩散模型） 。 （6-7） 2 2 2 2 2 2 2/3 2 1 exp 2 2 , zyxzyx ZyutxQ tzyxc 式中 c（ x,y,z,t）瞬时排放时，给定地点（ x,y,z）和时间 t 的污染物浓度，mg/m3； Q瞬时排放的物料流量，mg/s； t瞬时排放时，污染物运行的时间，s； u平均风速，m/s； x下风向距离，m； y横风向距离，m； z离地面的距离，m； x,y,zx,y,z 方向扩散参数，地面有效粗糙度修正等因 素的修正方法同上。瞬时源时，给定取样时间 t（ s） ，则按下式修 正： 2 . 0 min10 600/ t yy 7.2 氯气管道连续泄漏模拟计算 （1)事故模式设定 选取氯气从液氯钢瓶连接管到真空加氯机之间的管道、阀门和 压力表泄漏事故进行分析，按管道内径 DN8 计算: 压力： 0.1MPa 泄漏裂口设定：设裂口直径为 DN=8mm， 则裂口面积为 5.027X10-5m2 （2)泄漏模拟计算结果 选取裂口面积为 A 5.027X10-5m2，压力：0.1Mpa， Cd0.65；=1.468kg/m3; P=Pa；P0=Pa; H=0m。 输入相关参数代入“有毒有害物质泄漏扩散模拟评价与风险分 析系统”软件计算 ，泄漏模型选择：气体泄漏；扩散模型选择：连 续排放；得计算结果如下： 泄漏速度=0.0376 kg/s； 气体流动情况分析：音速流动。 按泄漏时间15分钟计，得泄漏量为33.84 kg。 （3)风速为 1.6m/s 时，中毒危害距离 取 xx 市年平均风速：U1.6m/s; 代入软件计算 ，得 扩散模拟计算结果详见下表。 （4)风速为 1.0m/s 时，中毒危害距离 取风速：U1.0m/s; 代入软件计算 ，得扩散模拟计算结果详 见下表。 表 7-5 在 1.6m/s 风速下，管道泄漏氯气扩散的中毒危害距离 氯气浓度对应的中毒危害距离（m） 距离 （A0.m2） 850 mg/ m3 300 mg/ m3 90 mg/ m3 30 mg/m3 15 mg/ m3 5 mg/ m3 1 mg/m3 下风中毒危害距离16285397141264693 横风中毒危害距离34814203899 表 7-6 在 1.0m/s 风速下，管道泄漏氯气扩散的中毒危害距离 氯气浓度对应的中毒危害距离（m） 距离 （A0.m2） 850 mg/ m3 300 mg/ m3 90 mg/ m3 30 mg/m3 15 mg/ m3 5 mg/ m3 1 mg/m3 下风中毒危害距离213669125184347934 横风中毒危害距离359182650133 7.3 液氯钢瓶阀门或易熔塞破损时连续泄漏模拟分析 1）事故模式设定 选取液氯瓶在起吊、装卸、使用过程中，更换瓶头接管、易熔 塞针阀损坏等无法及时抢修，导致液氯连续泄漏事故模式进行分析， 根据 xx 水厂液氯仓库的实际操作情况，选取单个液氯实瓶作为事故 模式进行分析。 型号规格：800L 储存温度：计算时取 293K 储存压力：0.6MPa 液氯密度：1470kg/m3 单瓶液氯重量：1 吨 2）分析模型简介 按连续扩散浓度分布模型进行分析。详见 7.1 所述。 3）单个氯实瓶连续泄漏 单个氯实瓶液氯最大存量为 1000kg，以准静风和平均风速分 别为 1.0 和 1.6m/s，大气稳定度为 D 级进行计算分析，模拟出氯 气在空间中的浓度分布。 将有关数据代入“有毒有害物质泄漏扩散模拟评价与风险分析 系统”软件进行计算，7 种空间浓度计算结果如下表所示。 单个氯实瓶发生单个阀连续泄漏时的计算结果见下表。 表 7-7 在 1.6m/s 风速下，氯气扩散的中毒危害距离 氯气浓度对应的中毒危害距离（m） 距离 （A0.m2） 850 mg/ m3 300 mg/ m3 90 mg/ m3 30 mg/m3 15 mg/ m3 5 mg/ m3 1 mg/m3 下风中毒危害距离31551051942895551570 横风中毒危害距离4815284179224 表 7-8 在 1.0m/s 风速下，氯气扩散的中毒危害距离 氯气浓度对应的中毒危害距离（m） 距离 （A0.m2） 850 mg/ m3 300 mg/ m3 90 mg/ m3 30 mg/m3 15 mg/ m3 5 mg/ m3 1 mg/m3 下风中毒危害距离40701362543807442178 横风中毒危害距离610203654106311 单个氯实瓶 2 个针阀和 1 个易熔塞同时发生连续泄漏时的计 算结果见下表。 表 7-9 在 1.6m/s 风速下，氯气扩散的中毒危害距离 氯气浓度对应的中毒危害距离（m） 距离 （A0.m2） 850 mg/ m3 300 mg/ m3 90 mg/ m3 30 mg/m3 15 mg/ m3 5 mg/ m3 1 mg/m3 下风中毒危害距离569919436655511143447 横风中毒危害距离814285279159493 表 7-10 在 1.0m/s 风速下，氯气扩散的中毒危害距离 氯气浓度对应的中毒危害距离（m） 距离 （A0.m2） 850 mg/ m3 300 mg/ m3 90 mg/ m3 30 mg/m