泄露计算方法

1、几种典型设备损坏类型及损坏尺寸序号设备名称设备类型典型泄漏损坏尺寸1管道管道、法兰、接管头、弯头（1）法兰泄漏（2）管道泄漏（3）接头损坏20%管径20%或100%管径20%或100%管径2绕性连接器软管、波纹管、铰接臂（1）破裂泄漏（2）接头泄漏（3）连接机构损坏20%或100%管径20%管径100%管径3过滤器滤器、滤网（1）滤体泄漏（2）管道泄漏20%或100%管径20%管径4阀球、阀门、栓、阻气门、保险等 （1）壳泄漏（2）盖子泄漏（3）杆损坏20%或100%管径20%管径20%管径5压力容器、反应槽分离器、气体洗涤器、反应器、热交换器、火焰加热器等（1）容器破裂容器泄漏（2

2、）进入孔盖泄漏（3）喷嘴断裂（4）仪表管路破裂（5）内部爆炸全部破裂100%管径20%管径100%管径20%或100%管径全部破裂6泵离心泵、往复泵（1）机壳损坏（2）密封压盖泄漏20%或100%管径20%管径7压缩机离心式、轴流式、往复式（1）机壳损坏（2）密封套泄漏20%或100%管径20%管径8贮罐露天贮罐（1）容器损坏（2）接头泄漏全部破裂20%或100%管径9贮存容器(用于加压或冷冻)压力、运输、冷冻、填埋、露天等容器（1）气爆（不埋设情况下）（2）破裂（3）焊点断裂全部破裂（点燃）全部破裂20%或100%管径10放空燃烧装置/放空管放空燃烧装置或放空管（1）多歧接头/圆筒泄漏（2）

3、超标排气20%或100%管径确定池半径将液池假定为半径为r的圆形池子。当池火灾发生在油罐或油罐区时，可根据防护堤所围池面积计算池直径：式中：D池直径，m；S防护堤所围池面积，m2；当池火灾发生在输油管道区，且无防火堤时，假定泄漏的液体无蒸发，并已充分蔓延、地面无渗透，则根据泄漏的液体量和地面性质计算最大池面积：式中：S最大池面积，m2；W泄漏的液体量，kg；Hmin最小油厚度，与地面性质和状态油罐，如表4-2所示。r油的密度，kg/ m3。表4-2 不同地面的最小油厚度地面性质最小油膜厚度Hmin（m）地面性质最小油膜厚度Hmin（m）草地0.020混凝土地面0.005粗糙地面0.025平静的

4、水面0.0018平整地面0.010第一节 泄漏模型第 1 页：1911泄漏情况分析第 2 页：1912泄漏量的计算火灾、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。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

5、此，事故后果分析由泄漏分析开始。1911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20100、20和20100。(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：连接器本体破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20100；接头处的泄漏，裂口尺寸取管径的20；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、

6、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20100和20。(4)阀。其典型泄漏情况和裂口尺寸为：阀壳体泄漏，裂口尺寸取管径的20100；阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20；阀杆损坏泄漏，裂口尺寸取管径的20。(5)压力容器、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。常见的此类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，裂口尺寸取与其连接的粗管道管径的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20100； 容器内部爆炸，全部破裂。(6

7、)泵。其典型泄漏情况和裂口尺寸为：泵体损坏泄漏，裂口尺寸取与其连接管径的20100；密封压盖处泄漏，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：压缩机机壳损坏而泄漏，裂口尺寸取与其连接管道管径的20100；压缩机密封套泄漏，裂口尺寸取管径的20。(8)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：罐体损坏而泄漏，裂口尺寸为本体尺寸；接头泄漏，裂口尺寸为与其连接管道管径的20100；辅助设备泄漏，酌情确定裂口尺寸。(9)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，

8、其典型泄漏情况和裂口尺寸为：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；容器破裂而泄漏，裂口尺寸取本体尺寸；焊接点(接管)断裂泄漏，取管径的20一100。(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，泄漏主要发生在筒体和多通接头部位。裂口尺寸取管径的20100。2)造成泄漏的原因从人一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。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

9、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。(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；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。(3)管理原因。没有制定完善的安全操作规程；对安全漠不关

10、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。3)泄漏后果泄漏一旦出现，其后果不单与物质的数量、易燃性、毒性有关，而且与泄漏物质的相态、压力、温度等状态有关。这些状态可有多种不同的结合，在后果分析中，常见的可能结合有4种：·常压液体；·加压液化气体；·低温液化气体；·加压气体。泄漏物质的物性不同，其

11、泄漏后果也不同。(1)可燃气体泄漏。可燃气体泄漏后与空气混合达到燃烧极限时，遇到引火源就会发生燃烧或爆炸。泄漏后起火的时间不同，泄漏后果也不相同。立即起火。可燃气体从容器中往外泄出时即被点燃，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。滞后起火。可燃气体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。(2)有毒气体泄漏。有毒气体泄漏后形成云团在空气中扩散，有毒气体的浓密云团将笼罩很大的空间，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生成气体，泄漏后果与液体的性质和贮存条件(温度、压力)

12、有关。常温常压下液体泄漏。这种液体泄漏后聚集在防液堤内或地势低洼处形成液池，液体由于池表面风的对流而缓慢蒸发，若遇引火源就会发生池火灾。加压液化气体泄漏。一些液体泄漏时将瞬时蒸发，剩下的液体将形成一个液池，吸收周围的热量继续蒸发。液体瞬时蒸发的比例决定于物质的性质及环境温度。有些泄漏物可能在泄漏过程中全部蒸发。低温液体泄漏。这种液体泄漏时将形成液池，吸收周围热量蒸发，蒸发量低于加压液化气体的泄漏量，高于常温常压下液体的泄漏量。无论是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。1912泄漏量的计算当发生泄漏的设备的裂口是规则的，而且裂口尺寸及泄漏物质的有关热力学、物理化学

13、性质及参数已知时，可根据流体力学中的有关方程式计算泄漏量。当裂口不规则时，可采取等效尺寸代替；当遇到泄漏过程中压力变化等情况时，往往采用经验公式计算。1)液体泄漏量液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：对于常压下的液体泄漏速度，取决于裂口之上液位的高低；对于非常压下的液体泄漏速度，主要取决于窗口内介质压力与环境压力之差和液位高低。当容器内液体是过热液体，即液体的沸点低于周围环境温度，液体流过裂口时由于压力减小而突然蒸发。蒸发所需热量取自于液体本身，而容器内剩下的液体温度将降至常压沸点。在这种情况下，泄漏时直接蒸发的液体所占百分比F可按下式计算： 按式(282)计算的

14、结果，几乎总是在0l之间。事实上，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蒸发。如果空气传给液体烟雾的热量不足以使其蒸发，由一些液体烟雾将凝结成液滴降落到地面，形成液池。根据经验，当F>02时，一般不会形成液池；当F<O2时，F与带走液体之比有线性关系，即当F=0时，没有液体带走(蒸发)；当F=01时，有50的液体被带走。2)气体泄漏量气体从裂口泄漏的速度与其流动状态有关。因此，计算泄漏量时首先要判断泄漏时气体流动属于音速还是亚音速流动，前者称为临界流，后者称为次临界流。当式(283)成立时，气体流动属音速流动：当容器内物质随泄漏而减少或压力降低而影响泄

15、漏速度时，泄漏速度的计算比较复杂。如果流速小或时间短，在后果计算中可采用最初排放速度，否则应计算其等效泄漏速度。3)两相流动泄漏量在过热液体发生泄漏时，有时会出现气、液两相流动。均匀两相流动的泄漏速度可按下式计算：当F>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。2813泄漏后的扩散如前所述，泄漏物质的特性多种多样，而且还受原有条件的强烈影响，但大多数物质从容器中泄漏出来后，都可发展成弥散的气团向周围空间扩散。对可燃气体若遇到引火源会着火。这里仅讨论气团原形释放的开始形式，即液体泄漏后扩散、喷射扩散和绝热扩散。关于气团在大气中的扩散

16、属环境保护范畴，在此不予考虑。1)液体的扩散液体泄漏后立即扩散到地面，一直流到低洼处或人工边界，如防火堤、岸墙等，形成液池。液体泄漏出来不断蒸发，当液体蒸发速度等于泄漏速度时，液池中的液体量将维持不变。如果泄漏的液体是低挥发度的，则从液池中蒸发量较少，不易形成气团，对厂外人员没有危险；如果着火则形成池火灾；如果渗透进土壤，有可能对环境造成影响，如果泄漏的是挥发性液体或低温液体，泄漏后液体蒸发量大，大量蒸发在液池上面后会形成蒸气云，并扩散到厂外，对厂外人员有影响。(1)液池面积。如果泄漏的液体已达到人工边界，则液池面积即为人工边界围成的面积。如果泄漏的液体未达到人工边界，则从假设液体的泄漏点为中

17、心呈扁圆柱形在光滑平面上扩散，这时液池半径r用下式计算：瞬时泄漏(泄漏时间不超过30s)时，(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，下面分别介绍。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。发生闪蒸时液体蒸发速度Qt可由下式计算：热量蒸发。当Fv<1或Qt<m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： 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。其蒸发速度Q1为：2)喷射扩散气体泄漏时从裂口喷出，形成气体

18、喷射。大多数情况下气体直接喷出后，其压力高于周围环境大气压力，温度低于环境温度。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：其余符号意义同前。如果把式(2817)改写成X是C(x)的函数形式，则给定某质量浓度值C(x)，就可算出具有浓度的点至孔口的距离x。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：(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。沿喷射轴线上的速度分布由下式得出：当临界点处的浓度小于允许浓度(如可燃气体的燃烧下限或者有害气体最高允许浓度)时，只需按喷射来分析；若该点浓度大于允许浓度时，则需要进一步分析泄漏气体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泄漏后，有一段快速扩散时间，假定此过