事故后果模拟分析

事故后果模拟分析,泄 漏,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。,泄 漏,1 泄漏情况分析2)造成泄漏的原因(1)设计失误基础设计错误，如地基下沉，造成容器底部产生裂缝，或设备变形、错位等；选材不当，如强度不够，耐腐蚀性差、规格不符等；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；选用机械不合适，如转速过高、耐温、耐压性能差等；选用计测仪器不合适；储罐、贮槽未加液位计，反应器(炉)未加溢流管或放散管等。,泄 漏,1 泄漏情况分析2)造成泄漏的原因(2)设备原因。加工不符合要求，或未经检验擅自采用代用材料；加工质量差，特别是不具有操作证的焊工焊接质量差；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；选用的标准定型产品质量不合格；,泄 漏,1 泄漏情况分析2)造成泄漏的原因(2)设备原因。对安装的设备没有按1时，表明液体将全部蒸发成气体，这时应按气体泄漏公式计算；如果Fv很小，则可近似按液体泄漏公式计算。,泄漏后的扩散,1)液体的扩散(1)液池面积瞬时泄漏(泄漏时间不超过30s)时，连续泄漏(泄漏持续10min以上)时，,泄漏后的扩散,1)液体的扩散(1)液池面积瞬时泄漏(泄漏时间不超过30s)时，连续泄漏(泄漏持续10min以上)时，,泄漏后的扩散,1)液体的扩散(2)蒸发量液池内液体蒸发按其机理可分为闪蒸、热量蒸发和质量蒸发3种。闪蒸过热液体泄漏后，由于液体的自身热量而直接蒸发称为闪蒸。,泄漏后的扩散,1)液体的扩散(2)蒸发量闪蒸发生闪蒸时液体蒸发速度Qt可由下式计算：式中 Fv直接蒸发的液体与液体总量的比例； m泄漏的液体总量，kg； t闪蒸时间，s。,泄漏后的扩散,1)液体的扩散(2)蒸发量热量蒸发当Fv1或Qtm时，则液体闪蒸不完全，有一部分液体在地面形成液池，并吸收地面热量而气化，称为热量蒸发。热量蒸发速度Qt按下式计算：,泄漏后的扩散,1)液体的扩散(2)蒸发量热量蒸发式中A1液池面积，m2；T0环境温度，K；Tb液体沸点，K；H液体蒸发热，J/kg；L液池长度，m；热扩散系数，m2/s，见表2；K导热系数，J/(mK)，见表2；t蒸发时间，s；Nu努塞尔(Nusselt)数。,泄漏后的扩散,泄漏后的扩散,1)液体的扩散(2)蒸发量质量蒸发当地面传热停止时，热量蒸发终止，转而由液池表面之上气流运动使液体蒸发，称为质量蒸发。 质量蒸发速度Q1为：,泄漏后的扩散,1)液体的扩散(2)蒸发量质量蒸发式中 分子扩散系数，m2/s； Sh舍伍德(Sherwood)数； A液池面积，m2； L液池长度，m； 1液体的密度，kg/m3。,泄漏后的扩散,Sh为舍伍德数Sh=kL/DAB，k为传质分系数,DAB为分子扩散系数,L为几何特征长度。舍伍德数中包含着待求取的传质分系数，与热量传递中的努塞尔数对应，因此，又称传质努塞尔数。,泄漏后的扩散,2)喷射扩散在进行气体喷射计算时，应以等价喷射孔口直径计算。等价喷射的孔口直径按下式计算：式中D等价喷射孔径，m；D0裂口孔径，m；0泄漏气体的密度，kg/m3；周围环境条件下气体的密度，kg/m3。,泄漏后的扩散,2)喷射扩散(1)喷射的浓度分布在喷射轴线上距孔口x处的气体的质量浓度C(x)为：式中 b1，b2分布函数，b1=50.5+48.2-9.952，b2=23+41。,泄漏后的扩散,2)喷射扩散(1)喷射的浓度分布在过喷射轴线上点x且垂直于喷射轴线的平面内任一点处的气体质量浓度为：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/m3； C(x)喷射轴线上距裂口x处的气体的质量浓度，kg/m3；,泄漏后的扩散,2)喷射扩散(2)喷射轴线上的速度分布喷射速度随着轴线距离增大而减少，直到轴线上的某一点喷射速度等于风速为止，该点称为临界点。临界点以后的气体运动不再符合喷射规律。,泄漏后的扩散,2)喷射扩散(2)喷射轴线上的速度分布沿喷射轴线上的速度分布由下式得出：式中 0泄漏气体的密度，kg/m3； 周围环境条件下气体的密度，kg/m3； D等价喷射孔径，m； b1分布参数，同前； x喷射轴线上距裂口某点的距离，m；,泄漏后的扩散,2)喷射扩散(2)喷射轴线上的速度分布沿喷射轴线上的速度分布由下式得出：式中 喷射轴线上距裂口x处一点的速度，m/s； 喷射初速，等于气体泄漏时流出裂口时的速度，m/s，,泄漏后的扩散,2)喷射扩散(2)喷射轴线上的速度分布沿喷射轴线上的速度分布由下式得出：式中Q0气体泄漏速度，kg/s；Cd气体泄漏系数；D0裂口直径，m。,泄漏后的扩散,3)绝热扩散闪蒸液体或加压气体瞬时泄漏后，有一段快速扩散时间，假定此过程相当快以致在混合气团和周围环境之间来不及热交换，则称此扩散为绝热扩散。 根据TNO(1979年)提出的绝热扩散模式，泄漏气体(或液体闪蒸形成的蒸气)的气团呈半球形向外扩散。根据浓度分布情况，把半球分成内外两层，内层浓度均匀分布，且具有50的泄漏量；外层浓度呈高斯分布，具有另外50的泄漏量。,泄漏后的扩散,3)绝热扩散绝热扩散过程分为两个阶段，第一阶段气团向外扩散至大气压力，在扩散过程中，气团获得动能，称为“扩散能”；第二阶段，扩散能再将气团向外推，使紊流混合空气进入气团，从而使气团范围扩大。,泄漏后的扩散,3)绝热扩散(1)气团扩散能在气团扩散的第一阶段，扩散的气体(或蒸气)的内能一部分用来增加动能，对周围大气做功。假设该阶段的过程为可逆绝热过程，并且是等熵的。,泄漏后的扩散,3)绝热扩散(1)气团扩散能气体泄漏扩散能根据内能变化得出扩散能计算公式如下： E=CV(T1T2)0.98P0(V2V1) 式中 E气体扩散能，J； CV比定容热容，J/(kgK)； T1气团初始温度，K；,泄漏后的扩散,3)绝热扩散(1)气团扩散能气体泄漏扩散能 E=CV(T1T2)0.98P0(V2V1) 式中T2气团压力降至大气压力时的温度，K； P0环境压力，Pa； V1气团初始体积，m3； V2气团压力降至大气压力时的体积，m3。,泄漏后的扩散,3)绝热扩散(1)气团扩散能闪蒸液泄漏扩散能蒸发的蒸气团扩散能可以按下式计算： E=H1-H2-Tb(S1-S2)W-0.98(p1-p0)V1 式中 E闪蒸液体扩散能，J； H1泄漏液体初始焓；J/kg； H2泄漏液体最终焓；J/kg；,泄漏后的扩散,3)绝热扩散(1)气团扩散能闪蒸液泄漏扩散能 E=H1-H2-Tb(S1-S2)W-0.98(p1-p0)V1 式中Tb 液体的沸点，K； S1液体蒸发前的熵，J/(kgK)； S2液体蒸发后的熵，J/(kgK)； W液体蒸发量，kg；,泄漏后的扩散,3)绝热扩散(1)气团扩散能闪蒸液泄漏扩散能 E=H1-H2-Tb(S1-S2)W-0.98(p1-p0)V1 式中 p1初始压力，Pa； p0周围环境压力，Pa； V1初始体积，m3。,泄漏后的扩散,3)绝热扩散(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混合。内层半径与浓度气团内层半径R，和浓度C是时间函数，表达如下：,泄漏后的扩散,3)绝热扩散(2)气团半径与浓度内层半径与浓度式中 t扩散时间，s；V0在标准温度、压力下气体体积，m3；Kd紊流扩散系数，按下式计算：,泄漏后的扩散,3)绝热扩散(2)气团半径与浓度内层半径与浓度当中心扩散速度(dR/dt)降到一定值时，第二阶段结束。临界速度的选择是随机的且不稳定的。设扩散结束时扩散速度为1 m/s，则在扩散结束时内层半径R1和浓度C可按下式计算：,泄漏后的扩散,3)绝热扩散(2)气团半径与浓度 外层半径与浓度第二阶段末气团外层的大小可根据试验观察得出，即扩散终结时外层气团半径R2由下式求得： R2=1.456R1式中 R2，R1分别为气团内层、外层半径，m。外层气团浓度自内层向外呈高斯分布。,火 灾,易燃、易爆的气体、液体泄漏后遇到引火源就会被点燃而着火燃烧。它们被点燃后的燃烧方式有池火、喷射火、火球和突发火4种。1. 池 火 可燃液体(如汽油、柴油等)泄漏后流到地面形成液池，或流到水面并覆盖水面，遇到火源燃烧而成池火。,火 灾,1. 池 火 1) 燃烧速度 当液池中的可燃液体的沸点高于周围环境温度时，液体表面上单位面积的燃烧速度dm/dt为：式中 dm/dt单位表面积燃烧速度，kg/(m2s)； Hc液体燃烧热；J/kg；,火 灾,1. 池 火 1) 燃烧速度 式中 Cp液体的比定压热容,J/(kgK)； Tb液体的沸点，K； T0环境温度，K； H液体的气化热，J/kg。,1.泄漏模型1.1气态物质泄漏1.2液体泄漏1.3两相泄漏2.蒸发与汽化2.1过热液体蒸发模型2.2挥发性液体的汽化2.3冷冻液化气体的汽化,事故后果模拟分析,3.扩散模型3.1液体的扩散3.2喷射扩散1.3绝热扩散4.火灾4.1池火4.2喷射火4.3火球和爆燃4.4固体火灾4.5突发火,事故后果模拟分析,1.1.3 通过计算，定量分析建设项目安全评价范围内和各个评价单元的固有危险程度 （1）具有爆炸性的化学品的质量及相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量； 凝聚相含能材料： WTNT=E/QTNT 式中：WTNT爆源的TNT当量，kg； E 爆源的总能量，J； QTNT TNT爆热，可取4.52MJ/kg。 蒸气云爆炸材料： WTNT=wfqf/ QTNT 式中： 蒸汽云的TNT当量系数，取4； WTNT蒸汽云的TNT当量，kg； wf 蒸汽云中燃料的总质量，kg ； qf 燃料的燃烧热，MJ/kg； QTNT TNT爆热，可取4.124.69MJ/kg；,事故后果分析,（2）具有可燃性的化学品的质量及燃烧后放出的热量 可燃固体、可燃液体燃烧后放出的热量： E=MHC 式中：E物质燃烧后放出的热量，J； M可燃物质的质量，kg； HC可燃物质的燃烧热，J/ kg。 可燃气体燃烧后放出的热量： E=VHC 式中：E可燃气体燃烧后放出的热量，J； V参与燃烧的可燃气体的体积， m3； HC可燃气体的高燃烧热值，J/ m3。（3）具有毒性的化学品的浓度及质量(状况统计表）（4）具有腐蚀性的化学品的浓度及质量(状况统计表）,事故后果分析,1.2 风险程度的分析 1.2.1建设项目出现具有爆炸性、可燃性、毒性、腐蚀性的化学品泄漏的可能性（泄漏的主要设备及原因分析） 1.2.1.1泄漏情况分析（例） （1）可能泄漏的主要设备 根据各种设备泄漏情况分析，某公司新建项目易发生泄漏的设备、设施有：介质输送管道、各装置阀门、压力容器（氨罐）、两铵反应釜、酸泵、计量储罐、气氨放散管等。 介质输送管道，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20100、20和20100。 阀门，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： a.阀壳体泄漏，裂口尺寸取管径的20100； b.阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20； c.阀杆损坏泄漏，裂口尺寸取管径的20。,事故后果分析,压力容器（液氨储罐）、两铵反应釜，其常见泄漏情况和裂口尺寸为： a.容器破裂而泄漏，裂口尺寸取容器本身尺寸； b.容器本体泄漏，裂口尺寸取与其连接的粗管道管径的100%； c.孔盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%； d.喷嘴断裂而泄漏，裂口尺寸取管径的100%； e.仪表管路破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20%100%； f.容器内部爆炸，全部破裂。 酸泵，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： a.泵体损坏泄漏，裂口尺寸取与其连接管径的20%100%； b.密封压盖处泄漏，裂口尺寸取管径的20%。,事故后果分析, 计量储罐,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： a.罐体损坏而泄漏，裂口尺寸为本体尺寸； b.接头泄漏，裂口尺寸为与其连接管道管径的20%100%； 气氨放散管，包括放散管、接头等，泄漏主要发生在筒体和接头部位。裂口尺寸取管径的20%100%。,事故后果分析,1.2.1.2 可能造成泄漏的原因 从人-机系统来考虑造成各种泄漏事故的原因主要有四类： （1）设计失误： 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； 选材不当，如强度不够，耐腐蚀性差、规格不符等； 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； 选用机械不合适，如转速过高、耐温、耐压性能差等； 选用计测仪器不合适； 储罐、贮槽未加液位计，反应器（炉）未加溢流管或放散管等。,事故后果分析,（2）设备原因： 加工不符合要求，或未经检验擅自采用代用材料； 加工质量差，特别是不具备操作证的焊工焊接质量差； 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； 选用的标准定型产品质量不合格； 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； 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； 计测仪表未定期校验，造成计量不准； 阀门损坏或开关泄漏，又未及时更换； 设备附件质量差，或长期使用后材料变质、腐蚀或破裂等。,事故后果分析,（3）管理原因： 没有制定完善的安全操作规程； 对安全漠不关心，已发现的问题不及时解决； 没有严格执行监督检查制度； 指挥错误，甚至违章指挥； 让未经培训的工人上岗，知识不足，不能判断错误； 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。 （4）人为失误： 误操作，违反操作规程； 判断错误，如记错阀门位置而开错阀门； 擅自脱岗； 思想不集中； 发现异常现象不知如何处理。,事故后果分析,1.2.2出现具有爆炸性、可燃性的化学品泄漏后具备造成爆炸、火灾事故条件和需要的时间 1.2.2.1 泄漏后具备造成爆炸、火灾事故条件 例：某公司新建项目涉及到的具有爆炸性、可燃性的化学品为：液氨。 液氨储罐如果泄漏，在常温、常压下立即挥发成为气氨，泄漏后的气氨与空气混合达到爆炸的极限范围是：爆炸下限15.7%(V/V)，爆炸上限 27.4% (V/V)。在此爆炸极限内，遇明火（火星、火焰、电火花、电弧、静电火花等）、高热（651），立即引发爆炸事故。在爆炸极限之外，遇明火（火星、火焰、电火花、电弧、静电火花等）、高热（651 ）立即燃烧而引发火灾。,事故后果分析,1.2.2.2泄漏后具备造成火灾爆炸事故需要的时间 例：液氨为加压液化气体，若发生泄漏，将吸收周围环境的热量瞬时蒸发。液氨泄漏会在泄漏过程中全部蒸发为气氨。 泄漏后遇明火（火星、火焰、电火花、电弧、静电火花等）、高热（651 ）的时间不同，造成的后果也不相同。 （1）立即起火。液氨从容器中往外泄漏时即被点燃，发生扩散燃烧，产生喷射性火焰或形成火球，它能迅速地危及泄漏现场，但很少会影响到厂区的外部。,事故后果分析,（2）滞后起火。液氨泄出后与空气混合形成可燃蒸气云团，并随风飘移，遇火源发生爆炸或爆轰，能引起较大范围的破坏。 （3）泄漏后具备造成爆炸、火灾事故需要的时间就是液氨大量泄漏后气氨扩散（或达到爆炸下限）遇到明火的时间。 影响这个时间的因素较多。如：泄漏模式（瞬间泄漏、连续泄漏）、泄漏量的大小、泄漏持续时间的长短、泄漏时的气象因素（风速、风向、晴雨等）、泄漏点周边的地形、地貌及建筑物的密度等等。因此要准确预测泄漏后具备造成爆炸、火灾事故需要的时间较为困难。 如果整个生产区为严禁烟火区，防火、防爆、监控设施、措施得当，就能及时发现事故隐患，及时处理，避免火灾、爆炸事故的发生。,事故后果分析,1.2.3 出现具有毒性的化学品泄漏后扩散速率及达到人的接触最高限值的时间 例：某公司新建项目涉及到的具有毒性的化学品为：液氨。 （1）选择液氨为泄漏扩散对象进行扩散速率进行分析 液氨泄漏扩散计算公式： R=(32gmt3/p )1/4 式中 r液池半径，m； m泄漏的液体质量，kg； g重力加速度，9.8ms2； p设备中液体压力，Pa； t泄漏时间，s。,事故后果分析,某公司新建项目液氨储罐50m3,最大储量32.8t,假设储罐内的液体全部泄漏，泄漏时间60 min。罐内压力为0.8MPa。 则泄漏扩散半径： R=(32gmt3/p )1/4 =(329.83280036003)/(3.14800000)1/4 =672m 则扩散速率： v =r/t=672/60=11.2 m/min,事故后果分析,（2）具有毒性的化学品泄漏后达到人的接触最高限值的时间分析及计算 分析: 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，大量毒物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。,事故后果分析,氨的危险接触浓度一览表,由上述计算可知，扩散速率为11.2m/min。由总平面布置图可知，离储罐最远处的工作场所不超过20米，如果液氨储罐瞬间大量泄漏（假设无围堰的情况），在短时间（一分钟）内就会扩散到人员工作场所位置。 液氨在空气中的浓度为0.5时，人吸入510min致死。液氨为加压液化气体，一旦泄漏。将瞬时全部蒸发，项目选址地区的风速平均为1.3m/s。也将短时间扩散到工作场所。,事故后果分析, 计算 如果液氨储罐瞬间大量泄漏，蒸发速度Qt可由下式计算： Qt Fv m/ t 式中 Fv直接蒸发的液体与液体总量的比例； m泄漏的液体总量，kg； t闪蒸时间，s。 假设：在60min内储罐液氨全部泄漏。 则：蒸发速率：Qt132800/3600 9.1kg/s 吸入气氨510min致死浓度3879 mg/m3， 则：每秒泄漏量占有的致死体积为2345m3。 假设在半径50m，离地面高度10m范围内（即在78500m3的空间内）有人工作。 则：泄漏后达到人的接触最高限值的时间为 78500/234533s,事故后果分析,1.2.4 出现爆炸、火灾、中毒事故造成人员伤亡的范围 1.2.4.1 危险物类型与伤害模型之间的对应关系 不同的危险物具有不同的事故形态。即使是同一种类型的物质，甚至同一种物质，在不同的环境、条件下也可能表现出不同的事故形态。危险物类型与伤害模型之间的对应关系如下表：,事故后果分析,1.2.4.2 爆炸伤害模型 （1）凝聚相含能材料爆炸模型 死亡区（死亡半径与爆炸量关系） R=13.6（WTNT/1000）0.37 WTNT=E/QTNT 式中 WTNT为爆源的TNT当量，kg； E爆源总能量，kJ； QTNT TNT爆热，可取 QTNT4520kJ/kg。,事故后果分析,重伤区 根据人员伤害超压准则如下表：,事故后果分析,重伤区内人员如缺少防护，则大多数将遭受严重伤害，极少数可能死亡或轻伤。它要求的冲击波峰值超压为44000kPa。这里应用了超压准则。 1+0.1567Z-3 p5 冲击波超压p= 0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019 1p10 其中 Z=R(p0/E)1/3 式中 R目标到爆源的水平距离，m； p0 环境压力，Pa。 轻伤区 它要求的冲击波峰值超压为17000kPa。计算公式与重伤区一样。 安全区 其内径为轻伤区外径，其外径无穷大。,事故后果分析,（2）蒸汽云爆炸伤害模型 采用TNT当量法估算蒸汽云爆炸的严重度 a. TNT当量计算 WTNT=1.8WfQf/QTNT 式中 1.8 地面爆炸系数 蒸汽云当量系数，取0.04； Wf 物质最大贮存质量，kg； Qf 物质的爆热，kJ/kg；TNT QTNT TNT的爆热，取QTNT 4520kJ/kg。 b. 死亡半径 R1 R1=1.36（WTNT/1000）0.37,事故后果分析,C.重伤半径R2 重伤半径R2由下列方程式求解： ps= 0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019 Z=R2（P0/E）1/3 ps=44000/P0 d.轻伤半径R3 轻伤半径R3由下列方程式求解： ps= 0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019 Z=R3（P0/E）1/3 ps=17000/P0 e.财产损失半径R4 R4=K（WTNT）1/3/1+（3175/WTNT）21/6 式中 K二级破坏系数， K5.6。,事故后果分析, 根据荷兰应用研究院TNO（1979）建议的蒸汽云爆炸冲击波的损害半径公式： R=CS（NE）1/3 式中 R损害半径，m； E 爆炸能量，kJ，可按E=VHC取； V参与反应的可燃气体的体积， m3； HC可燃气体的高燃烧热值，kJ / m3； N效率因子，一般取N=10； CS经验常数，取决于损害等级，其取值见下表：,事故后果分析,CS 与 损 害 关 系 表,事故后果分析, 沸腾液体扩展为蒸气爆炸伤害模型 沸腾液体扩展为蒸气爆炸的主要危险是强烈的热辐射，这种情况则是遇火源就会发生剧烈燃烧，产生巨大的火球。可用国际劳工组织（ILO）建议的公式： a. 火球半径： R=2.665M0.327 式中 R火球半径，m； M火球中消耗的可燃物质量，kg，对单罐贮存， M取罐容量的50，对双罐贮存， M取罐容量的70，对多罐贮存， M取罐容量的90。 b. 火球持续时间： t=1.089M0.327 式中 t火球持续时间，s。,事故后果分析,c. 火球燃烧时释放出的辐射热通量： Q HCM/t 式中 Q 火球燃烧时辐射热通量，W； HC燃烧热，J/kg； 效率因子，取决于容器内可燃物质的饱 和蒸气压p， 0.27p0.32。 d. 目标接受到的入射热辐射强度： I= QTC/4X2 式中 I热辐射强度，W/m2； Q 辐射热通量，W； TC 热传导系数，在无相对理想的数据时， 取1； X 目标距火球中心的水平距离，m。,事故后果分析,热辐射的不同入射通量所造成的损失,事故后果分析,1.2.4.3 火灾伤害模型 （1）池火灾伤害模型 可燃液体（如汽油、柴油）泄漏后流到地面形成液池，或流到水面并覆盖水面，遇火源燃烧而形成池火。 火焰高度 h=84rmf/0（2gr）1/20.6 式中 h火焰高度，m； r液池半径， m； mf 物质燃烧速度，kg/m2s 0周围空气密度，1.293kg/m3； g重力加速度，9.8m/s2。,事故后果分析,热辐射通量 当液池燃烧时放出的总热辐射通量为： Q=（r2+2rh）mfHc/（72mf0.61+1） 式中 Q总热辐射通量，W； 效率因子，可取0.130.35； Hc 液体燃烧热，J/kg。 目标入射热辐射强度（即入射通量） IQtc/4X2 式中 I热辐射强度， W/m2； Q总热辐射通量，W； tc热传导系数，在无相对理想的数据时，取1； X 目标点到液池中心距离，m。,事故后果分析,（2）固体火灾伤害模型 固体火灾的热辐射参数按点源模型估算。此模型认为，火焰辐射出的能量为燃烧热的一部分，并且辐射强度与目标至火源距离的平方成反比，即 q（r）FMCHC/4r2 式中 q（r）目标接受到的辐射强度（即入 射通量）W/m2 ； F热辐射系数，由实验确定，无 实验数据取0.25； MC 燃烧速率，kg/s； HC 燃烧热，J/kg； r 目标到火源间的距离，m。,事故后果分析,（3）室内火灾伤害模型 由于出口通道狭窄、烟雾使可见度降低，以及火灾产生的有害气体使人遭受窒息等原因，使建筑物内的人员不能及时逃离火灾现场，是造成室内火灾人员伤亡的主要原因。以日本建筑学会建议的方法进行估算： 疏散时间 tp Af/bpBp 式中 tp 疏散时间，s； 室内人员密度，人/m2； Af 房间面积， m2； bp疏散通道通过系数， 可取1.31.5人/ms Bp疏散通道最窄处宽度，m。,事故后果分析, 死亡人数估计 DpbpBp（tp-ts） 式中 Dp室内火灾死亡人数； ts允许的通道疏散时间，s，如表1所示。 以上公式说明，当tpts时是安全的，无人员死亡；当tp ts时则不安全，有人员死亡。 财产损失估计 CAfP 式中 C室内火灾造成的财产损失，万元； P室内平均财产密度，万元/m2。,事故后果分析,表1 房屋面积与允许通道疏散时间的对应关系,事故后果分析,1.2.4.4 有毒液化气体容器破裂时中毒伤害模型 （1）沸点下介质蒸发蒸气的体积Vg Vg=22.4 WC（t-t0）(273+t0)/273Mq式中 W有毒液化气体质量，kg； C介质比热，kJ/ （kg） t容器破裂前器内介质温度， ； t0介质标准沸点， ； M 介质的分子量； q介质的气化热， kJ/ kg。 （2）有毒气体扩散半径 假设有毒空气以半球形向地面扩散，则有毒气体扩散半径： R=(Vg/c)/（2/3）1/3 式中 R有毒气体的半径，m； Vg有毒介质的蒸气体积，m3； c有毒介质在空气中的危险浓度值，。,事故后果分析,（3）有毒气体危险浓度,事故后果分析,（4）例：炼油企业H2S中毒危险性分析及中毒模拟计算 1） 危险性分析 在炼油企业各生产装置大都存在H2S气体，硫磺回收装置最为突出。H2S是一种有臭鸡蛋味的气体。它不仅易燃、易爆，而且是强烈的神经毒物。硫化氢主要通过呼吸道进入人体，具有局部刺激作用和全身毒性作用。轻度中毒症状为头痛、头晕、呕吐、乏力、流泪等，重度中毒会发生中毒性肺水肿、昏迷、呼吸疲惫，甚至死亡。人对H2S的嗅觉阈为0.0120.03mg/m3，一般来讲，硫化氢臭味在10mg/m3前与浓度成正比，当浓度超过10mg/m3以后，便可以很快引起嗅觉疲劳而不闻其臭。人们进入0.5mg/m3 以上的浓度区域便有可能中毒，但在低浓度区域的中毒要经过一段时间后才会出现头痛、恶心症状，浓度愈高对呼吸道、眼部的刺激愈明显。当浓度为70-150mg/m3时，可引起眼结膜炎、鼻炎、咽炎、气管炎；当浓度为700mg/m3时，可以在瞬间引起急性支气管炎和肺炎；当接触浓度为700mg/ m3 时，会使人在瞬间失去知觉；当接触浓度为1400mg/ m3时，可致人于瞬间呼吸麻痹而窒息死亡。,事故后果分析,H2S中毒死亡事故在炼油厂曾屡有发生。以中国石化总公司为例，自成立以来，发生较为严重的H2S中毒事故17次，死亡27人，中毒38人。特别是近几年来，随着加工高含硫油的企业增多，H2S中毒伤亡事故有增无减，给企业带来严重威胁。H2S中毒死亡事故在炼油厂曾屡有发生。以中国石化总公司为例，自成立以来，发生较为严重的H2S中毒事故17次，死亡27人，中毒38人。特别是近几年来，随着加工高含硫油的企业增多，H2S中毒伤亡事故有增无减，给企业带来严重威胁。,事故后果分析,2） H2S中毒模拟计算 根据最大危险原则，以硫磺回收装置为例进行毒物泄漏扩散数学模型分析。 H2S的特性 理化性质 熔点：-82.9 沸点：-60.4 闪点：-50 相对密度（水=1）： 相对密度（空气=1）：1.19 饱和蒸汽压（kPa）: 2026.5(25.5) 定压比热容（J/mol*）：34 汽化热（kJ/kg）：548.5 相对分子量：34.08 毒理学资料 LC50： 618mg/m3 职业接触限制 MAC：10mg/m3,事故后果分析, 扩散后中毒事故模拟分析 a.硫磺回收装置一旦发生泄漏，其后果不单与H2S的数量、毒性有关，而且与泄漏物质的相态、压力、温度等状态有关，由于泄漏物质状态和环境状况可能存在诸多不确定因素，因此重大事故模拟分析是在许多假设的条件下进行的。 b.根据可研报告硫磺回收装置为常压高温装置。H2S泄漏时将迅速扩散到空气中，其速度与H2S的性质和环境温度有关。一旦泄露后形成云团在空气中扩散将笼罩很大的空间，影响范围大。,事故后果分析,c.硫磺回收装置H2S泄漏的典型泄露情况及裂口尺寸 本次毒物泄漏数据模型分析的对象是硫磺回收装置。生产过程中分离器、反应斧、热交换器各种罐和容器等泄漏情况和裂口尺寸为： 容器破裂而泄漏，裂口尺寸取容器本身尺寸； 容器本体泄漏，裂口尺寸与其连接的的粗管道管径的100； 孔盖泄漏，裂口尺寸取管径的20； 喷嘴断裂而泄漏，裂口尺寸取管径的100； 仪表管路破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20-100； 容器内部爆炸，全部破裂。,事故后果分析,中毒事故后果模拟分析的模型选取 硫磺回收装置中H2S为气态，当该装置发生泄漏时，将迅速扩散到大气中，故采用有毒气体扩散模型进行模拟分析。 有毒气体液化容器破裂时的毒害区估算 a.根据可研报告，硫磺回收装置中硫磺回收工段H2S存在的量最大，其富H2S 酸性气H2S的体积百分数最高可达94，以装置中10分钟通过的量为准进行计算可知，该工段内的H2S重量W= 3835.18kg。,事故后果分析,假设H2S泄漏前环境温度为：t()20，H2S的沸点t0()-60.4， H2S的比热：C=34J/mol*=1.16kJ/kg* 处于空气中的液化气温迅速降至标准沸点t0()，此时全部液体所放出的热量Q为： Q=WC(t- t0) 代入计算得： Q=3835.181.16(20+60.4)=357684.2 kJ,事故后果分析,b.假设这些热量全部用于反应器内H2S的蒸发。 查表可知H2S的汽化热q548.5kJ/kg 则其蒸发量W为： W=Q/q=WC(t- t0)/q 代入计算得： W= WC(t- t0)/q357684.2/548.5=652.1 kg H2S的分子量M=34.08 则在沸点下蒸发蒸汽的体积Vg为： Vg（22.4W/M）（273+ t0）/273 由上式计算得： Vg（22.4W/M）（273+ t0）/273 （22.4652.1/34.0