燃烧爆炸事故后果分析

1、第七章 燃烧爆炸事故后果分析事故： 造成主观上不希望出现的结果的意外发生的事件。包含： 死亡 疾病 伤害 财产损失 其他损失。第七章燃燃烧爆爆炸事故故后果分分析重大事故故重大事故故是指生生产运行行中突然然发生重重大泄漏漏、火灾灾或爆炸炸，其中中涉及一一种或多多种有害害物质，并给现现场人员员、公众众或环境境造成即即刻的或或延迟的的严重危危害的事事件。国际劳工工组织ILO(InternationalLabourOrganization)定义Majoraccident:Anunexpected,suddenoccurrenceincluding, in particular, amajoremiss

2、ion, fireorexplosion,resultingfromabnormaldevelopmentsinthe courseofanindustrial activity,leading to aseriousdangertoworkers,the publicortheenvironment, whetherimmediate or delayed, insideoroutside theinstallationand involvingoneormorehazardoussubstances.第七章燃燃烧爆爆炸事故故后果分分析后果分析析定量描述述一个可可能发生生的事故故将造成成的人

3、员员伤亡、财产损损失和环环境污染染情况。意义:安全评价价的组成成部分；采取安全全措施的的依据；设置报警警系统、压力释释放系统统、防火火系统等等；编制应急急响应预预案的依依据。第七章燃燃烧爆爆炸事故故后果分分析7.1后果分析析的一般般程序7.2泄漏7.3蒸发与绝绝热膨胀胀7.4气云在大大气中的的扩散7.5火灾事故故后果分分析7.6爆炸后果果分析7.7中毒7.1后果分析析的一般般程序7.1.1后果分析析程序（1）划分独独立功能能单元划分原则则：包含重大大危险源源重大危险险源：重大危险险源，是是指长期期地或者者临时生产、搬搬运、使使用或者储存危险物品品，且危危险物品品的数量量等于或或者超过过临界量量

4、的单元元（包括括场所和和设施）。当一个单单元内有有多种危危险物质质时，达达到者定为重重大危险险源。式中，qi：第i种危险物物质的实实际保有有量Qi：第i种危险物物质单独独存在时时的规定定临界量量7.1.1后果分析析程序空间上相相对独立立；泄漏物料料与其他他单元隔隔离：有紧急切切断阀；有液位或或压力控控制的自自动阀；有清晰明明确信号号遥控的的阀。同一堤坝坝内的储储罐应作作为一个个单元考考虑。7.1.1后果分析析程序（2）计算单单元中有有害物质质存量根据工艺艺流程和和设备参参数，计计算单元元中有害害物质的的存量，并记录录物质的的种类、相态、温度、压力、体积或或质量等等。对于于连续的的流动系系统需要

5、要估算。（3）找出设设备的典典型故障障将设备划划分为10类，分析析可能存存在的典典型故障障，每种种设备只只考虑少少数几种种情况。管道、挠挠性连接接、过滤滤器、阀阀、压力力容器/反应器、泵、压压缩机、贮罐（常压条条件）、贮槽（加压或或冷冻）、放空空燃烧管管/排气管。7.1.1后果分析析程序（4）计算泄泄漏量分析故障障可能造造成瞬时时的或连连续的泄泄漏，计计算泄漏漏量或泄泄漏流量量。（5）计算后后果分析泄漏漏后可能能造成的的火灾、爆炸等等后果，选择合合适的的模型计计算事故故对生产产现场内内或现场场外的影影响。（6）整理结结果将计算结结果整理理成表格格，并在在单元平平面图上上划出影影响范围围。7.1

6、.1后果分析析程序7.1.2后果分析析所需参参数（1）有害物物质的参参数包括有害害物质的的相态、最大质质量或体体积、温温度、压压力、密密度，热热力学性性质如沸沸点、蒸蒸发热、燃烧热热、热容容等，有有害与毒毒性参数数等。（2）设备的的参数工艺流程程、设备备类型、设备的的可能故故障与泄泄漏位置置、泄漏漏口形状状尺寸等等。（3）现场情情况与气气象情况况设备布置置、人员员分布、资金密密度，设设备地理理位置，堤坝高高度面积积，常年年主导风风向、平平均风速速、大气气稳定情情况、日日照情况况，地形形情况，地面粗粗糙度、建筑、树木高高度等。7.1.3后果分析析模式选选择确定有害害物质存量和储储存条件件可燃有毒

7、气体液体或两两相液体或两两相气体BLEVE其他情况况可燃气体体事件树BLEVE模型可燃液体体事件树有毒液体体事件树毒性气体体事件树有害特性性过程或储储槽中的的相态释放情形形事件树或或模型7.1.3后果分析析模式选选择BLEVE:沸腾液体体膨胀性性蒸汽爆爆炸（Boiling LiquidExpandingVaporExplosions）缩写为为BLEVE池火（POOL FIRE）：可燃燃性液体体泄露后后，流到到地面形形成液池池，或流流到水面面并覆盖盖水面，遇到引引火源燃燃烧而形形成池火火。喷射火（JETFIRE) :气体从裂裂口喷出出后立即即燃烧，如同火火焰喷射射器。火球（FIREBALL）：压

8、力力容器内内液化气气体过热热使容器器爆炸，内容物物泄露并并被点燃燃，产生生强大的的火球。可燃气体释放火球闪火或爆爆炸闪火或爆爆炸闪火或爆爆炸喷射火闪火或爆爆炸瞬时泄漏?立即引燃?密度大于空气?延迟引燃?是是是是是是是是是否否否否否否否否否估计释放放时间计算释放放速率喷射扩散散重气扩散散中性扩散散重气扩散散中性扩散散绝热膨胀胀有毒气体释放重气扩散散中性扩散散重气扩散散中性扩散散绝热膨胀胀计算释放放速率和时时间喷射扩散散是是否否否是瞬时泄漏漏?密度大于于空气?可燃液体释放评价火灾灾损失接气体事事件树评价火灾灾损失评价污染染接气体事事件树评价火灾灾损失评价火灾灾损失接气体事事件树评价污染染接气体事事

9、件树瞬时泄漏?立即引燃?形成液池?液池点燃?估计泄漏漏时间和速速率绝热膨胀胀火球喷射火计算扩展展与蒸发池火计算扩展展与蒸发池火有毒液体释放评价污染染接气体事事件树接气体事事件树评价污染染接气体事事件树接气体事事件树绝热膨胀胀估计泄漏漏时间和速速率计算扩展展与蒸发计算扩展展与蒸发瞬时泄漏?形成液池?7.1.3后果分析析模式选选择7.1.3后果分析析模式选选择7.2泄漏7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸泄漏往往往是事故故的开始始物质泄漏漏可能引引起火灾灾或爆炸炸，也可可能产生生毒气伤伤害。泄漏原因因：设备损坏坏、失灵灵；错误操作作；安全阀的的正常或或不正常常动作。十类典型型设备：管道挠性连接接过滤器

10、阀压力容器器/反应器泵压缩机贮罐（常常压条件件）贮槽（加加压或冷冷冻）放空燃烧烧管/排气管7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸管道泄漏设备备及损坏坏尺寸管道7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸管道包括：管道，法兰，焊接，弯管 典型损坏 裂口尺寸 1）法兰泄漏 2）管道泄漏 3）焊缝失效 20%管径100%或20%管径100%或20%管径 7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸挠性连接接器7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸挠性连接接器包括：软管，波纹管，铰接器 典型损坏 裂口尺寸1)破裂泄漏2)接头泄漏3)连接装置损坏 100%或20%管径 20%管径 100%管径 7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸过滤器包括：

11、滤器，滤网 典型损坏 裂口尺寸 1)滤体泄漏 2)管道泄漏 100%或20%管径 20%管径 7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸过滤器7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸阀门包括：球阀，闸阀，球型阀，塞阀，针阀，蝶阀，阻气阀，泄压阀，紧急切断阀 典型损坏 裂口尺寸 1)阀室泄漏 2)阀盖泄漏 3)阀杆损坏 100%或20%管径20%管径20%管径 通用分类类法这种分类类方法既既按原理理、作用用又按结结构划分分，是目目前国际际、国内内最常用用的分类类方法。一般分分：闸阀、截截止阀、节流阀阀、仪表表阀、柱柱塞阀、隔膜阀阀、旋塞塞阀、球球阀、蝶蝶阀、止止回阀、减压阀阀安全阀阀、疏水水阀、调调节阀、底阀、过

12、滤器器、排污污阀等。阀门的分分类阀门的编编号为了便于于认识选选用，每每种阀门门都有一一个特定定的型号号，以说说明阀门门的类别别、驱动动方式、连接方方式、结结构形式式、密封封面和衬衬里材料料、公称称压力及及阀体材材料，阀阀门的型型号由七七个单元元组成，按下列列顺序编编制。1()234567驱动方式式连接方式式阀门类别别密封或衬衬里材料料结构形式式阀体材料料公称压力力1阀体材料料对于PN1.6MPa的碳铸铁铁阀门或或PN2.5MPa的碳钢阀阀门则略略去本单单元公称压力力(kgf/cm2)密封面和和衬里材材料T：铜合金金H：不锈钢钢Y：硬质合合金钢X：橡胶结构形式式（闸）：明杆杆楔式单单闸阀：明杆杆

13、楔式双双闸板3：明杆平平行单闸闸板4：明杆平平行双闸闸板：暗杆杆楔式单闸板板6：暗杆楔楔式双闸闸板连接形式式：内螺螺纹：外螺螺纹：法兰兰6：焊接驱动形式式3：蜗轮4：正齿轮轮6：气动7：液动9：电动对手轮、手柄式式板手等等直接传传动的阀阀门省略略本单元元阀门类型型：闸阀阀：截止止阀：旋塞塞阀：止回回阀：减压压阀：安全全阀Q：球阀D：蝶阀()234567四、阀门门的编号号例：Z1H6阀门的含含义:Z闸阀驱驱动方方式：手手动4法兰连接接1明杆楔式式单闸阀阀H密封圈或或衬里为为不锈钢钢16公称压力力16Kgf/cm2阀体材料料：碳铸铸铁阀门门四、阀门门的编号号7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸阀门7.

14、2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸阀门7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸阀门7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸阀门7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸阀门7.2.1压力容器器及及反应应器包括：分离器，气体洗涤器，混合器，反应器，热交换器，火加热器，塔，管道清洗发射/接受器，再沸器 典型损坏 裂口尺寸 1)容器破裂 2)容器泄漏 3)人孔盖泄漏 4)喷嘴损坏 5)仪表管道破裂 6)内部爆炸 全部破裂 100%最大管径 20%开口直径 100%管径 100%或20%管径 全部破裂 7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸泵包括：离心泵，往复泵 典型损坏 裂口尺寸 1)泵壳损坏 2)密封泄漏 100%或20%管径20%管

15、径 7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸压缩机包括：离心式压缩机，轴流式压缩机，往复式压缩机 典型损坏 裂口尺寸 1)泵壳损坏 2)密封泄漏 100%或20%管径20%管径 7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸贮罐包括：所有常压贮罐（管道连接和堤坝也应作为设备的一部分考虑） 典型损坏 裂口尺寸 1)容器损坏 2)连接泄漏 100%100%或20%管径 7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸贮罐7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸加压或冷冷冻贮槽槽包括：加压贮罐或运输容器，冷冻贮罐或运输容器，地埋或非地埋容器 典型损坏 裂口尺寸 1)沸腾液体扩展蒸汽云爆炸（仅非地埋情况） 2)破裂 3)焊缝失效 全部破裂（点燃）

16、全部破裂100%或20%管径 7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸放空燃烧烧管和排排气管7.2.1泄漏设备备及损坏坏尺寸放空燃烧烧管和排排气管包括：所有放空燃烧管或排气管（歧管、洗气放空装置、分离鼓应作为设备的一部分考虑） 典型损坏 裂口尺寸 1)歧管或分离鼓泄漏 2)超规范排放 100%或20%管径估算 7.2.2泄漏的原原因从人-机系统来来考虑造造成各种种泄漏事事故的原原因主要要有4类：（1）设计失失误基础设计计错误，如地基基下沉，造成容容器底部部产生裂裂缝，或或设备变变形、错错位等；选材不当当，如强强度不够够，耐腐腐蚀性差差、规格格不符等等；布置不合合理，如如压缩机机和输出出管没有有弹性连连

17、接，因因振动而而使管道道破裂；选用机械械不合适适，如转转速过高高、耐温温、耐压压性能差差等；选用计测测仪器不不合适；储罐、贮贮槽未加加液位计计，反应应器(炉)未加溢流流管或放放散管等等。7.2.2泄漏的原原因（2）设备原原因加工不符符合要求求，或未未经检验验擅自采采用代用用材料；加工质量量差，特特别是焊焊接质量量差；施工和安安装精度度不高，如泵和和电机不不同轴、机械设设备不平平衡、管管道连接接不严密密等；选用的标标准定型型产品质质量不合合格；对安装的的设备没没有按机械设备备安装工工程及验验收规范范进行验收收；设备长期期使用后后未按规规定检修修期进行行检修，或检修修质量差差造成泄泄漏；计测仪表表

18、未定期期校验，造成计计量不准准；阀门损坏坏或开关关泄漏，又未及及时更换换；设备附件件质量差差，或长长期使用用后材料料变质、腐蚀或或破裂等等。7.2.2泄漏的原原因（3）管理原原因没有制定定完善的的安全操操作规程程；对安全漠漠不关心心，已发发现的问问题不及及时解决决；没有严格格执行监监督检查查制度；指挥错误误，甚至至违章指指挥；让未经培培训的工工人上岗岗，知识识不足，不能判判断错误误；检修制度度不严，没有及及时检修修已出现现故障的的设备，使设备备带病运运转。7.2.2泄漏的原原因人为失误误误操作，违反操操作规程程；判断错误误，如记记错阀门门位置而而开错阀阀门；擅自脱岗岗；思想不集集中；发现异常常

19、现象不不知如何何处理。7.2.3泄漏的控控制无论气体体泄漏还还是液体体泄漏，泄漏量量的多少少都是决决定泄漏漏后果严严重程度度的主要要因素，而泄漏漏量又与与泄漏时时间有关关。因此此，控制制泄漏应应该尽早早地发现现泄漏并并且尽快快地阻止止泄漏。通过人员员巡回检检查可以以发现较较严重的的泄漏；利用泄泄漏检测测仪器、气体泄泄漏检测测系统可可以发现现各种泄泄漏。利用停车车或关闭闭遮断阀阀停止向向泄漏处处供应料料可以控控制泄漏漏。一般般来说，与监控控系统连连锁的自自动停车车速度快快；仪器器报警后后由人工工停车速速度较慢慢，大约约需3-15分钟。7.2.4泄漏量的的计算液体泄漏漏根据柏努努利（Bernoul

20、li）方程可可以建立立液体经经小孔泄泄漏的速度度计算公公式：Q液体泄漏漏流量，kg/s；Cd排放系数数，通常常取0.60.64A泄漏口面面积，m2；泄漏液体体密度，kg/m3；P容器内介介质压力力，Pa；P0环境压力力，Pa；g重力加速速度，9.8m/s2；h泄漏口上上液位高高度，m。PhP07.2.4泄漏量的的计算排放系数数Cd：实际流量量与理想想理论流流量的比比，用于于补偿公公式推导导中忽略略了的摩摩擦损失失、因惯惯性引起起的截面面收缩等等因素。影响因素素：泄漏口形形状泄漏口位位置泄漏介质质的状态态取值：薄壁（壁壁厚孔孔半径）小孔泄泄漏，其其值约为为0.62；厚壁（孔孔半径壁厚8倍孔半径径

21、）小孔孔或通过过一短管管泄漏，其值约约为0.81；通过修圆圆小孔排排放，则则排放系系数为1.0。保守估计计，取1.0。7.2.4泄漏量的的计算根据泄漏漏口形状状取值其他问题题：压力变化化；液位变化化；大气相通通；管道阻力力。雷诺数Re泄漏口形状圆形（多边形）三角形长条形1000.650.600.551000.500.450.40PhP0通常按前前述公式式计算的的为初始始流量，也是最最大流量量。雷诺数Re是流体力力学里面面的一个个参数，是流体体流动中中惯性力力与粘性性力比值值的量度度。表达式：ReLu/u为流体流流动速度度；L为流场的的几何特特征尺寸寸，如管管道的直直径为流体的的密度；为流体的的

22、粘度。对于圆管管内的流流动，当当Re2300时，流动动总是层层流；Re4000时，流动动一般为为湍流；其间为为过渡区区，流动动可能是是层流，也可能能是湍流流，取决决于外界界条件。雷诺数Re对于平行行流体流流过光滑滑平板的的情况，边界层层由层流流转变为为湍流的的临界雷雷诺数约约在1053106之间。层流：液体流动动过程中中，各质质点的流流线互不不混杂，互不干干扰的流流动状态态。紊流：液体运动动过程中中，各质质点的流流线互相相混杂，互相干干扰的流流动状态态。7.2.4泄漏量的的计算过热液体体泄漏过热液体体是指液液体的温度超过过其沸点点而没有沸腾腾的情况。如果液体体的沸点点低于周周围环境境温度，泄漏

23、后后一部分分液体将将立即闪闪蒸为蒸蒸气。假假设闪蒸蒸过程绝绝热，则则很容易易确定闪闪蒸部分分的比例例，即闪蒸液体体分数为为：FV闪蒸液体体分数；直接蒸蒸发的液液体与原原液体的的比例Cp液体恒压压热容，J/(kgK)T液体温度度，K；Tb液体常压压沸点，K；HV常压沸点点下的汽汽化热热，J/kg。7.2.4泄漏量的的计算气体泄漏漏：气体符合合理想气气体状态态方程，则根据据柏努利利（Bernoulli）方程可推推导出如如下的气气体泄漏漏公式：Cd气体泄漏漏系数，当裂口口形状为为圆形时时取1.00,三角形时时取0.95，长方形形时取0.90；绝热指数数，是等等压热容容与等容容热容的的比值；M气体的分

24、分子量；kg/mol；R气体常数数，8.314J/(molK)；T容器内气气体温度度，K。7.2.4泄漏量的的计算临界压力力：泄漏气体体的运动动速度达达到声速速时的压压力。声速流：压力高高于临界界压力亚声速流流：压力力低于临临界压力力。用原原公式计计算。7.2.4泄漏量的的计算许多气体体的绝热热指数在在1.1到1.4之间，则则相应的的临界压压力只有有约1.7到1.9个大气压压，因此此多数事事故的气气体泄漏漏是声速速流。几种气体体的绝热热指数和和临界压压力（atm）注意：泄泄漏流量量仍然随随容器中中介质压压力的增增加而增增加。物质丁烷丙烷二氧化硫甲烷氨氯一氧化碳氢1.101.131.291.31

25、1.311.361.401.41PC1.711.731.831.841.841.871.901.907.2.4泄漏量的的计算两相泄漏漏在过热液液体发生生泄漏的的场合，有时会会出现液液、气两两相流动动。如果容器器中的过过热液体体泄漏前前通过较较长的管管道（L/D12）就会产生生两相泄泄漏。一种简化化计算：假设系统统中出口口临界压压力和上上游压力力比为0.55，则：（1）泄漏两两相中蒸蒸发液体体分数FV按下式计计算：（2）两相流流中气相相和液相相混合物物的平均均密度：7.2.4泄漏量的的计算（3）则两相相流排放放泄漏流流量为：Cd两相流泄泄漏系数数，一般般取0.8。闪蒸比例例分数可可按前述述计算：

26、FV1，表示液液体将全全部蒸发发为气体体，应按按气体泄泄漏计算算；FV较小，可可以简单单地按液液体泄漏漏计算。7.3蒸发与绝绝热膨胀胀7.3.1液体的扩扩展与蒸蒸发液体的扩扩展(spreading)：无渗漏损损失，扩扩散期间间也不考考虑挥发发有防火堤堤，液池池面积就就是防火火堤所围围面积。没有防火火堤：液液体流向向低洼处处，液池池面积可可以估计计。土地较平平整：液液体将扩扩散至达达到最小小液体厚厚度。光滑平整整的地面面，液层层最小厚厚度主要要取决于于液体性性质；对于粗糙糙地面，液层厚厚度主要要取决于于地面性性质。7.3蒸发与膨膨胀7.3.1液体的扩扩展与蒸蒸发地面性质最小液层厚度/m地面性质最

27、小液层厚度/m草地0.020混凝土地面0.005粗糙地面0.025平静的水面0.0018平整地面0.0107.3.1液体的扩扩展与蒸蒸发考虑到池池火等计计算一般般以圆池池为模型型，其他他形状液液池应化化为等面面积圆，其直径径为：液池半径径随时间间变化的的计算，基本假假定是圆圆柱形液液池在光滑平面面上扩展。对于瞬时时泄漏：对于连续续泄漏：r液池半径径，m；t泄漏时间间，s；液体密度度，g/m3；g重力加速速度，m/s2;m泄漏质量量，kg；7.3.1液体的扩扩展与蒸蒸发液体的蒸蒸发吸收地面面热：低低温液体体或闪蒸蒸后剩余余的液体体，主要要吸收地地面热量量进行蒸蒸发，蒸蒸发速率率：表面热导系数 w

28、/(mk)热扩散系数 m2/s混凝土1.11.2910-7土地（8%水）0.94.310-7干沙0.32.310-7湿沙土地0.63.310-7沙砾地2.511.010-7m蒸发速率率，kg/(m2s)s表面热导导系数，w/(mk)；as热扩散系系数，m2/s；Ta环境温度度，K；Tb液体沸点点，K；表面热导导率和热热扩散速速率表面热导导率ls是指在稳稳定传热热条件下下，1m厚的材料料，两侧侧表面的的温差为为1度（K,）,在1秒内，通通过1平方米面面积传递递的热量量，单位位为瓦/米度（W/mK，此处的的K可用代替）。as=ls/(rC)，热扩散散率越大大，表示物体体内部温温度扯平平的能力力越大

29、，或者说说材料中中温度变变化传播播的越迅迅速。7.3.1液体的扩扩展与蒸蒸发风引起质质量转移移：根据扩散散通量正正比于液液池表面面饱和蒸蒸气浓度度与其在在大气中中的本底底浓度之之差，忽忽略本底底浓度并并结合理理想气体体状态方方程，可可以得到到下面的的液体蒸蒸发速度度公式：传质系数数可以按按下式计计算：传质系数数也可简简单计算算：m蒸发速度度，kg/(m2s)k扩散传质质系数，m/s；Ps液体饱和和蒸气压压，PaM分子量，kg/mol；u10m高处风速速，m/hr；ScSchmidt数，/（D）；空气粘度度，kg/mhr；空气密度度，kg/m3；D蒸发液体体的扩散散系数，m2/hr。1米高处风风

30、速，m/s7.3.1液体的扩扩展与蒸蒸发其他蒸发发计算公公式：下面的公公式考虑虑了大气气稳定度度：稳定条件na不稳定0.23.84610-3中性0.254.68510-3稳定0.35.28510-37.3.1液体的扩扩展与蒸蒸发美国环保保署使用用的公式式：式中：P液体在池池温度下下的蒸气气压，kPa；T池中液体体温度，K。R气体常数数，82.05atmcm3/（molK）7.3.2喷射扩散散等效裂口口：气体喷出出时，温温度与压压力与外外界环境境不一致致：温度可能能低于环环境温度度压力可能能高于环环境压力力等效裂口口直径与与实际裂裂口直径径的关系系为：喷射轴线上距喷射射孔x处的浓度度：Deq等效

31、裂口口直径，m；D计算泄漏漏流量用用裂口直直径，m；0泄露气体体的密度度；环境条件件下的气气体密度度 。7.3.2喷射扩散散垂直于喷喷射轴的的水平面面上的浓浓度分布布由下式式给出：沿轴的喷喷射速度度分布由由下式计计算：ux喷射轴上上距喷射射孔x处的喷射射速度，m/s；u0实际泄漏漏气流速速度，m/s，喷射扩散等浓度线示意图 7.3.2喷射扩散散其他问题题：喷射速度度沿喷射射轴线下下降，直直到某一一点喷射射速度等等于风速速。计算该点点的浓度度，如果果大于感感兴趣浓浓度度则则继续评评价。选择后续续模型，需要了了解转折折点的气气体密度度：转折点处处密度低低于空气气密度，选用中中性烟羽羽模型或或浮性烟

32、烟羽模型型；转折点处处密度高高于空气气密度，还需考考察喷射射云整体体密度：按中轴线线浓度的的10%作为边界界。7.3.3绝热膨胀胀基本假设设：闪蒸的液液体或压压缩气体体瞬时释释放后的的快速膨膨胀按绝绝热过程程处理。假定气云云是呈包包含两个个区间的的半球状状，内层层“核”具有均均匀的浓浓度，包包含50%的泄漏量量，外层层浓度呈呈高斯分分布，具具有另外外50%的泄漏量量。这种双层层云团扩扩散假定定分两步步：第一步，气体或或气溶胶胶膨胀到到压力降降至大气气压，在在膨胀过过程中气气团获得得动能，称为膨膨胀能；第二步，在膨胀胀能作用用下气团团进一步步扩张，推动空空气紊流流混合进进入气团团。假设第二二阶段

33、持持续到核核的扩张张速度降降到某给给定值时时结束。7.3.3绝热膨胀胀模型：第一步膨膨胀到大大气压，膨胀能能是始态态能量和和末态能能量的差差，减去去对大气气所做的的功：第二步空空气紊流流混合，紊流扩扩散系数数按下式式计算：其中Vg0是标准状状态下气气体的体体积。内核半径径和内核核浓度随随时间的的变化可可按下式式计算：7.3.3绝热膨胀胀当内核扩扩张速度度（drc/dt）降至给给定值时时第二阶阶段结束束。临界界速度的的选择是是任意的的，通常常的推荐荐值是1m/s。选定此速速度再结结合扩散散能以及及内核半半径、内内核浓度度与时间间的关系系，可以以得到第第二阶段段结束时时的内核核半径和和浓度：扩散第

34、二二阶段结结束时，半球形形气团的的半径按按下式计计算：气团密度度：根据气团团半径可可知气团团体积，根据下下式求气气团中空空气质量量：则气团密密度为：7.5火灾事故故后果分分析7.5.1热辐射破破坏准则则热通量准准则：以热通量量作为衡衡量目标标是否被被破坏的的参数；目标接受受到的热热通量大大于或等等于临界界热通量量，目标标被破坏坏；否则则，目标标不被破破坏。适用范围围为热通量量作用的的时间比比目标达达到热平平衡所需需要的时时间长。热通量是是指单位位面积发发射或接接收的热热能，通通常以q表示，单单位是J/m2。7.5.1热辐射破破坏准则则热强度准准则：以目标接接收到的的热强度度作为目目标是否否被破

35、坏坏的唯一一参数；目标接收收到的热热强度大大于或等等于临界界热强度度时，目目标被破破坏；否否则，目目标不被被破坏。适用范围围为作用于于目标的的热通量量持续时时间非常常短、以以至于目目标接收收到的热热量来不不及散失失掉。热强度是是指热通通量除以以热通量量作用时时间，通通常用I表示，单单位？。7.5.1热辐射破破坏准则则热通量-热强度准准则：当热通量量准则或或热强度度准则的的适用条条件均不不具备时时、应该该使用热热通量-热强度准准则。热通量-热强度准准则认为为,目标能否否被破坏坏不能由由热通量量或热强强度一个个参数决决定，而而必须由由它们的的组合来来决定。如果以热热通量q和热强度度I分别作为为纵坐

36、标标和横坐坐标，那那么，目目标破坏坏的临界界状态对对应qI平面有一一条临界界曲线。本书中未未严格区区分热通通量和热强度度7.5.1热辐射破破坏准则则烧伤等级级烧伤程度损伤深度临床表现创面愈合过程一度表皮层红斑，轻度红肿、热、痛。感觉过敏，干燥无水泡。35天痊愈，脱屑，无疤痕。浅二度真皮浅层创面温度高，水泡形成，潮湿，水肿，剧痛，感觉过敏。如无感染，1014天痊愈，不留疤痕。深二度真皮深层创面温度微低，湿润，水泡少，疼痛，白中透红，有小红斑点，水肿。如无感染，34周痊愈，有轻度疤痕。三度全层皮肤，累及皮下组织或更深创面皮革样，苍白或焦黄炭化，凹陷，感觉消失，无水泡，可见皮下静脉网。34周后焦痂脱

37、落，大范围烧伤需植皮，有疤痕。7.5.1热辐射破破坏准则则辐射热强度（kW/m2）人体暴露极限35.0-37.51分钟100%致死；10秒钟1%致死25.01分钟100%致死；10秒钟重伤12.5-15.01分钟1%致死；10秒钟一度烧伤9.58秒钟达到疼痛极限，20秒钟二度烧伤4.0-4.520秒钟以上引起疼痛；可能烧伤；0%致死1.5长时间暴露无不适感不同热辐辐射水平平下人的的的暴露露极限7.5.1热辐射破破坏准则则稳态火灾灾下不同同热通量量的伤害害效应临界热强度(kW/m2)破坏类型临界热强度(kW/m2）破坏类型37.5过程装备破坏5.0暴露15s的痛阈值25.0木材引燃最小能量(无引

38、火)4.5暴露20s的痛阈值，一度烧伤16.0暴露5s后人严重灼伤2.0PVC绝缘电缆破坏12.5木材引燃最小能量（有火）1.75暴露1min的痛阈值6.4暴露8s的痛阈值，20s后二度烧伤1.6长时间暴露无不适感7.5.1热辐射破破坏准则则瞬间火灾灾作用下下人的伤伤害准则则临界热通量（kJ/m2）伤害效应375三度烧伤250二度烧伤125一度烧伤65皮肤疼痛7.5.1热辐射破破坏准则则物品热通量（kW/m2）纸20.4木材32聚氨酯18聚乙烯20尼龙29聚苯乙烯18聚丙烯20聚甲基丙烯酸甲酯18聚氯乙烯21一些物品品点燃所所需热辐辐射强度度（10分钟暴露露）7.5.2池火池火概述述池火：可可

39、燃液体体液面上上的自然然燃烧。泄漏到地地面上、堤坝内内液体的的燃烧；敞开的容容器内液液体的燃燃烧；水面上液液体燃烧烧。池火模型型一般按按圆形液液面计算算，所以以其他形形状的液液池应换换算为等等面积的的圆池。无边界阻阻挡的连连续泄漏漏，随着着液池面面积扩大大燃烧速速度加快快，当燃燃烧速度度等于泄泄漏速度度时，液液池直径径达到最最大。最大直径径可按下下式计算算：D液池直径径，m；Q液体泄漏漏流量，kg/s；mf液体单位位面积燃燃烧速率率，kg/(m2.s)7.5.2池火液体燃烧烧速率广泛采用用液体单位面积积燃烧速速率计算公式式，不考考虑液池池大小对对燃烧速速率的影影响。液体沸点点高于环环境温度度时

40、：液体沸点点低于环环境温度度时：mf液体单位位面积燃燃烧速率率，kg/(m2s)；c常数，0.001kg/(m2s)；Hc液体燃烧烧热，J/kg；Hv液体在常常沸点下下的蒸发发热，J/kg；Cp液体的定定压热容容，J/(kgK)Tb液体的沸沸点，K；Ta环境温度度，K。7.5.2池火考虑了液液池大小小的公式式：半理论公公式；参数由大大量固体体和液体体实验关关联，能能得到与与实验非非常一致致的结果果；表明随着着池直径径增加单单位面积积燃烧速速率增加加。可燃液体液化天然气液化丙烷气苯二甲苯汽油煤油甲醇mf0.0780.0990.0850.0900.0550.0390.015k1.11.42.71.

41、42.13.5-几种液体体的燃烧烧参数7.5.2池火池火高度度无风时：有风时：a空气密度度，kg/m3g重力加速速度；9.8m/s2；u10m高处风速速，m/s；uc特征风速速，如果uuc,则u/uc取1。公式表明明，液池池直径越越大火焰焰越长；有风时时火焰长长度有所所减少，但是，火焰向向下风方方向倾斜斜，加重重了下风风方向的的热辐射射危害，还可能能危及附附近高大大设备。7.5.2池火火焰在风风作用下下向下风风扩展，风向上上直径为为：与原液池池直径之之差称为为后拖量。火焰倾斜斜角可以以按下式式计算：v空气动粘粘度，m2/s；火焰倾角角，。计算火焰焰倾角的的公式中中，下面面的简单单关系式式被认为

42、为能给出出最好效效果：7.5.2池火热辐射通通量池周围距距池中心心x处的热辐辐射强度度为：式中：q接受点热热辐射通通量，W/m2；q表面池火表面面热辐射射通量，W/m2；vF几何视角角因子；大气透射射率。假设燃料料燃烧的的能量从从圆柱状状池火焰焰的侧面面和上面面均匀向向外辐射射，则池池火焰表表面热辐辐射能量量为：f热辐射系系数，范范围从0.13到0.35，保守取取值0.35。7.5.2池火考虑黑烟烟以及一一氧化碳碳、水蒸蒸气等，火焰表表面热辐辐射能量量可按下下式计算算：qf火焰可见见部分最最大发射射能量，取140kW/m2；qs火焰黑烟烟部分最最大发射射能量，取20kW/m2；上式适用用于含大

43、大量黑烟烟的碳氢氢化合物物燃烧。视角因子子：接受体所所能接受受的发热热体辐射射能量的的分数；取决于发发射体和和接受体体的形状状、距离离和相对对角度；计算式非非常复杂杂。7.5.2池火L视角因子子计算7.5.2池火大气透射射率：考虑水蒸蒸气、二二氧化碳碳等对热热辐射的的吸收；常用的一一种计算算方法是是：另一种常常用计算算公式：上面两式式的计算算结果非非常接近近。作为保守守的估计计，取=1也可。点源模型型：假设全部部热量由由池中心心点发出出：使用上式式时通常常可假定定大气透透射率为为1。7.5.2池火液体燃烧烧时的总总热通量量q总总热通量量，Wr液池半径径效率因子子，可取取0.357.5.2池火后

44、果分析析tc空气导热热系数，可取1；q总总热通量量；I临界热辐辐射强度度，按表表7-9取值；I/kW/m2x含义37.5死亡半径25重伤半径12.5轻伤半径4感觉区半径7.5.3喷射火高压气体体从裂口口高速喷喷出后被被点燃，就形成成喷射火火；喷射火的的长度可可以认为为等于喷喷口到燃燃烧浓度度下限的的长度；热量认为为是从中中心轴线线上一系系列相等等的辐射射源发出出，每一一点源的的热通量量为：f燃烧效率率因子，取0.35；n假设的点点源数；Q泄漏流量量，kg/s。则距离点点源距离离xi处某点接接受的热热辐射通通量为：Xp发射因子子，取0.2总热通量量是各点点辐射的的和：7.5.3喷射火几点注意意：

45、辐射点源源的数目目可以任任意选取取，但对对于后果果分析来来说，取取5点即可。该模型没没有考虑虑风的影影响，因因为一般般喷射速速度比风风速大得得多。在低压喷喷射时，风速的的影响比比较明显显，在下下风向接接受热量量会更多多。如果风使使喷射火火焰偏离离了轴线线，则该该模型不不适用。7.5.4火球火球：也称为沸沸腾液体体扩展蒸蒸气爆炸炸（Boiling liquidexpandingvapour explosion，简称BLEVE）。当压力容容器受外外界热量量的作用用使槽壁壁强度下下降并突突然破坏坏，储存存的过热热液体或或液化气气体突然然释放并并被点燃燃，形成成巨大火火球。火球的危危害主要要是热辐辐射

46、而不不是爆炸炸冲击波波，强烈烈的热辐辐射可能能造成严严重的人人员伤亡亡和财产产损失。7.5.4火球7.5.4火球火球直径径：火球持续续时间：W火球中消消耗的可可燃物的的质量，kg。对于单罐罐储存，W取罐容量量的50%；对于双罐罐储存，W取罐容量量的70%；对于多罐罐储存，W取罐容量量的90%。火球在燃燃烧时一一般会升升离地面面，其高高度也有有模型描描述，保保守的估估计可以以认为火火球没有有离开地地面。7.5.4火球模型D=aMbt=cMdabcdLihou和Maund3.510.330.320.33Roberts5.80.330.450.33Pietersen,TNO6.480.3250.82

47、50.26Williamson和Mann5.880.3331.090.167Moorhouse和Pritchard5.330.3271.090.327Hasegawa和Sato5.280.2771.10.097Fay和Lews6.280.332.530.17Lihou和Maund6.360.3252.570.167Raj P K5.450.3331.340.167常见火球球模型7.5.4火球距火球在在地面投投影处x的热辐射射通量为为：火球表面面热辐射射通量为为：上式实际际是假定定火球在在持续时时间内辐辐射热量量恒定不不变。f是燃烧辐辐射分数数，是容容器压力力的函数数：常数f1=0.27，f2=

48、0.32。P为容器内内压力，MPa。在没有有可靠数数据时f可取0.3。视角因子子，考虑虑最简单单最保守守的情况况：xlhD所以忽略火球球高度：7.5.5闪火闪火是可可燃蒸气气云的非非爆炸燃燃烧；燃烧速度度虽然很很快但比比爆炸慢慢得多；危害主要要是热辐辐射而没没有冲击击波。有关闪火火的后果果分析研研究还很很不充分分，一般般可以认认为蒸气气云浓度度在气体体爆炸上上、下限限之间的的范围为为闪火范范围。闪火的热热辐射也也可以采采用适当当的模型型描述，但考虑虑到蒸气云本本身的形形状已经经难于确确定，而而闪火持持续时间间又很短短，因此一般后果果分析可可不考虑虑其热辐辐射效应应，只考考虑闪火火范围内内的伤害

49、害。一般可认认为闪火火范围内内的室外外人员将将全部烧烧死，建建筑物内内将有部部分人被被烧死。在缺乏资资料时，可以认认为室内内的死亡亡率为0。7.5.6热辐射伤伤害概率率模型热辐射伤伤害也常常用概率率模型描描述。概概率与伤伤害百分分率的关关系为：D%012345678902.672.953.123.253.363.453.523.593.66103.723.773.823.873.923.964.014.054.084.12204.164.194.234.264.294.334.364.394.424.45304.484.504.534.564.594.614.644.674.694.72404.754.774.804.824.854.874.904.924.954.97505.005.035.055.085.105