国外某次氯气泄漏事故灾害分析

1、国外某次氯气泄漏事故灾害分析1、不同形式泄漏量判断（1） 泄漏形式的判断泄漏可分为瞬时性泄漏和连续性泄漏2种，判断准则如下：如果VT0x2.5，泄漏为连续泄漏；如果VT0x0.6，泄漏为瞬时泄漏。式中，V为环境风速，m/s；T0为泄漏持续时间，s；x为观察者离泄漏源的距离，m。假设钢瓶内的液氯在3.5min内全部漏完，故T0210s；事故后果模拟所关心的是位于泄漏点下风向1km处的城镇，故x1km；当时的环境风速小于2m/s，取V2m/s。按照如上判断准则进行判断，液氯的泄漏属于瞬时性泄漏。（2） 液氯闪蒸量的计算氯在常温常压下为气体，当液氯从储罐中泄漏到大气环境中时，为了达到新的气液平衡，必

2、然会有一部分液氯闪蒸为氯气，其闪蒸率通过下式计算：式中，Mv为闪蒸蒸气的质量，kg；M0为泄漏液体的总质量，kg；Cp为泄漏液体的定压比热，J/（kg·K）；Hv为泄漏液体的蒸发热，J/kg；Ts为存储温度，K；Tb为沸点，K。通过计算，液氯的闪蒸率为10。（3） 液池挥发速率的计算未发生闪蒸的液氯则在地面形成液池，进而从外界吸收热量挥发。由于当时气温较低，只有4，因此可以判断单位液池的挥发速率较低。又由于泄漏发生处周围有不少障碍物，可以限制液池在地面上的扩展，因此液池的面积也不会太大。总之，泄漏所形成液池的挥发速率同液氯闪蒸量相比很小，可以忽略不计。2、 扩散模型（1） 重气云团的

3、判断根据扩散云团物理性质的不同，可分为重气云团和非重气云团2种。对扩散云团进行判断，可采用如下公式：式中，V0为瞬时泄漏形成的云团的初始体积，m3；V为环境风速，m/s；0为气云初始密度，kg/m3；a为环境空气密度，kg/m3。如果上式成立，则表明云团为非重气云团；否则，为重气云团。经判断，液氯泄漏闪蒸所形成的云团为重气云团，其在空气中的运移扩散过程和浓度分布应采用重气扩散模型进行模拟。（2） 重气扩散模型云团径向尺寸随时间的变化为：式中，R为云团半径，m；H为云团高度，m；C为重力沉降系数； 为云团密度与空气密度差，kg/m3； a为空气密度，kg/m3。空气卷吸质量随时间的变化为：其中，

4、Ma为空气卷吸质量，kg；*是侧面卷吸常数；Ue是顶部卷吸速率，是Richardson数和纵向湍流速率U1的函数：其中，为顶部卷吸速率常数。由于卷吸空气的作用，云团温度随时间的变化为：式中，T为云团内部温度，；Cpa为空气比热容，J（kg·K）；Cp为泄漏物质的比热容，J（kg·K）；Qc为云团加热速率，J（s·m2），Ta为云团与卷吸空气的温差，。3、 毒负荷人类对毒物的反映不仅与所接触的毒物的浓度有关，而且还与暴露在该毒物浓度下的时间有关，因此，为了同时反映毒物浓度和暴露时间对中毒反映的影响，人们提出了毒负荷的概念，其定义如下：式中，TL为毒物的毒负荷，10-

5、6·min；t1、t2分别为开始暴露时刻和结束暴露时刻，min；C为t时刻暴露环境中毒物的浓度；n为幂指数，对于氯气，n取2。4、计算模拟结果液氯泄漏后在下风向地面的浓度分布见下图所示。图中阴影部分表示氯气浓度大于空气中允许最高浓度，即25×10-6。由图可见，液氯泄漏后其最远影响范围已经达到下风向3km处，横风向的最大影响距离也达到300m。由于模拟过程中假设泄漏工厂周围地势平坦，因此由模拟结果得出的氯气影响范围偏大，但这对于指导今后的紧急泄漏事故应急处理方案是有益的。在此次液氯泄漏事故处理中，应急救援中心将应急程度定为3级（最高级），从模拟结果来看是合理的，因为下风向1

6、km处的城镇已经全部处于氯气云团的笼罩之下。图中阴影部分外围的虚线表示氯气云团有可能影响到的区域，主要是风向改变的影响。图 液氯泄漏后在下风向地面的浓度分布下风向1km处（即氯气云团所影响到的城镇）室内外的质量浓度随时间的变化见下图所示。图中LOC线代表空气中的最高允许质量浓度（25×10-6），虚线代表室内质量浓度随时间的变化，实线代表室外质量浓度随时间的变化。图 下风向1km处室内外的质量浓度随时间的变化从下图中可以看出，氯气云团在泄漏发生67min后运移到城镇上空，城镇室外质量浓度在泄漏发生10min左右后达到最高，大约为250×10-6，随后质量浓度开始降低，大约在

7、15min后氯气云团对城镇的影响消失。在整个泄漏过程中，室内氯气质量浓度大大低于LOC的质量浓度。图 下风向1km处毒负荷随时间的变化上图为下风向1km处的毒负荷随时间的变化曲线，实线代表室外毒负荷，虚线代表室内毒负荷。从图中可以看出，虽然氯气云团只在城镇上空停留了大约10min，但由于浓度较高，故毒负荷很高；而室内虽然氯气存在的时间较长，但其浓度很低，故毒负荷很低。从氯气毒负荷的定义可知，其毒负荷主要受浓度的影响，因此虽然室内的毒负荷在增加，但增加得非常缓慢。由于泄漏是在凌晨2点钟发生，又处于冬季，人们早已在家中休息，如果门窗紧闭，因此，从模拟结果来看，泄漏事故对该城镇不会有很大的危害。但是

8、，xx市地处南方，居民没有关闭门窗的条件和习惯，因此造成的结果将是严重的，尤其对户外活动的城镇居民更为严重。国外某厂氯气泄漏危害定量分析根据有关资料，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和1mg/m3两种浓度分别计算氯气泄漏的影响范围。那么氯气浓度850mg/m3范围内的人员会死亡，1mg/m3外的范围可认为是安全的。根据以上的相关参数，采用A1OHA（Area1 1ocations of Hazardous Atmospheres）模型对最大可能存在的32

9、 m3合计47吨液氯发生泄漏事故导致毒性危害的后果进行计算，具体结果可见下图。根据计算结果，图中坐标（0，0）为泄漏点。当按管道100破裂发生泄漏，在NNW风向，2.7m/s的风速下泄漏1小时内，能达到850mg/m3致死浓度的氯气扩散范围可达到700多米的区域。而泄漏后达到最高允许浓度为1mg/m3，的影响范围可超过10公里。当按管道20破裂发生泄漏，泄漏1小时内，能达到850mg/m3致死浓度的氯气扩散范围可达到140多米的区域。而泄漏后达到最高允许浓度为1mg/m3，的影响范围可超过8公里。20破裂泄漏时，由于泄漏量远小于100破裂的情况，其危害范围相对较小。由计算结果可看出，当发生大量

10、泄漏时影响的范围很广，事故后果比较严重。图按100%管径破裂时泄漏达到致死浓度850mg/m3的影响范围图按100%管径破裂时泄漏达到最高允许浓度1mg/m3的影响范围图按20%管径破裂时泄漏达到致死浓度850mg/m3的影响范围图 按200%管径破裂时泄漏达到最高允许浓度1mg/m3的影响范围氯气泄漏事故后果模拟分析汇总（1）管道、阀门 xx水厂的氯气管道、阀门或压力表因腐蚀有可能发生连续泄漏事故，连续泄漏模拟分析结果如下表：表1 管道、阀门氯气连续泄漏（A0.00005026，U1.6m/s）距离致死区半径（m）（300mg/m3）重伤区半径（m）（90mg/m3）轻伤区半径（m）（30-

11、90mg/m3）吸入反应区半径（m）（15mg/m3）安全区半径（m）（5mg/m3）下风向中毒危害距离（m）285397142264下风向中毒区域云团中心形成时间（s）48142038表2 管道、阀门氯气连续泄漏（A0.00005026，U1.0m/s）距离致死区半径（m）（300mg/m3）重伤区半径（m）（90mg/m3）轻伤区半径（m）（30-90mg/m3）吸入反应区半径（m）（15mg/m3）安全区半径（m）（5mg/m3）下风向中毒危害距离（m）3669125184347下风向中毒区域云团中心形成时间（s）59182650（2）1吨液氯钢瓶阀门或易熔塞连续泄漏1吨液氯钢瓶阀门或易

12、熔塞因碰撞或腐蚀有可能发生连续泄漏事故，连续泄漏模拟分析结果如下表：表3 单个钢瓶阀门或易熔塞泄漏事故模拟分析结果裂口面积（m2）风速（m/s）致死区半径（300mg/m3）重伤区半径（90mg/m3）轻伤区半径（30-90mg/m3）吸入反应区半径（15mg/m3）安全区半径（5mg/m3）下风向中毒危害距离（m）/横风向中毒危害距离（m）0.0000501.655/8105/15194/28289/41555/791.070/10136/20254/36380/54744/1060.000151.699/14194/28366/52555/791114/591.0129/18254/364

13、85/69744/1061526/248（3）6个1吨液氯钢瓶阀门或易熔塞连续泄漏6个1吨液氯钢瓶阀门或易熔塞因碰撞或腐蚀有可能同时发生连续泄漏事故，连续泄漏模拟分析结果如下表：表4 6个钢瓶针阀和易熔塞同时泄漏事故模拟分析结果裂口面积（m2）风速（m/s）致死区半径（300mg/m3）重伤区半径（90mg/m3）轻伤区半径（30-90mg/m3）吸入反应区半径（15mg/m3）安全区半径（1mg/m3）下风向中毒危害距离（m）/横风向中毒危害距离（m）0.00031.6146/21289/41555/79857/1221780/2541.0190/27380/54744/1061163/16

14、62481/3550.00091.6272/39555/791114/1591780/2543958/5651.0357/51744/1061526/2182481/3555720/817（4）1吨液氯瞬时泄漏1吨液氯瞬间时泄漏时泄漏下风向影响距离与最大浓度分布表5 单个钢瓶瞬时泄漏风速（m/s）距离与时间致死区半径（300mg/m3）重伤区半径（90mg/m3）轻伤区半径（30-90mg/m3）吸入反应区半径（15mg/m3）安全区半径（1mg/m3）下风向中毒危害距离（m）/下风向中毒区域云团中心形成时间（s）1.6（m）9851576246232985348（s）616985153920

15、6433431.0（m）9871578246233025356（s）9871578246233025356（5）6吨液氯瞬时泄漏6吨液氯瞬间时泄漏时泄漏下风向影响距离与最大浓度分布表6 6个钢瓶瞬时泄漏风速（m/s）距离与时间致死区半径（300mg/m3）重伤区半径（90mg/m3）轻伤区半径（30-90mg/m3）吸入反应区半径（15mg/m3）安全区半径（1mg/m3）下风向中毒危害距离（m）/下风向中毒区域云团中心形成时间（s）1.6（m）199933035356738112643（s）124920643348461379021.0（m）199933035356738112643（s）1

16、99933035356738112643（6）液氯钢瓶破裂毒害区域计算结果表7 1吨液氯实瓶破裂毒害区域（静风）季节平均温度（）蒸发量（kg）致死区半径（300mg/m3）重伤区半径（90mg/m3）轻伤区半径（30-90mg/m3）吸入反应区半径（15mg/m3）安全区半径（1mg/m3）氯气浓度对应的最大毒害区域半径（m）春23.3190375580101146夏28.9209405985107154秋23.8192375581101146冬15.416434507291132年平22.918937588010114610006496139175252（7）液氯钢瓶破裂毒害区域计算结果表8

17、 6吨液氯实瓶破裂毒害区域（静风）季节平均温度（）蒸发量（kg）致死区半径（300mg/m3）重伤区半径（90mg/m3）轻伤区半径（30-90mg/m3）吸入反应区半径（15mg/m3）安全区半径（5mg/m3）氯气浓度对应的最大毒害区域半径（m）春23.3114268101145183264夏28.9125472107154195281秋23.8115068101146184266冬15.49856191132166239年平22.91134671001451822636000117175252318458（8）参考广州昊天液氯泄漏事故影响分析计算结果表9 管道连续泄漏模拟连续源强Q-（kg/s）风速U-（m/s）致死区半径（300mg/m3）重伤区半径（90mg/m3）轻伤区半径（30-90mg/m3）吸入反应区半径（15mg/m3）安全区半径（1mg/m3）X轴上的氯气浓度对应的最大毒害区域半径（m）/估计时间（s）2.181.6213/133438/274500/3