重大危險源分級標準

1、重大危險源分級標準（征求意見稿）1適用范圍本規(guī)范規(guī)定了重大危險源評估分級的方法和程序。本規(guī)范為重大危險源評估分級技術(shù)規(guī)范，適用于包括儲罐區(qū)、庫區(qū)、生產(chǎn)場所等重大危險源。2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款，通過本規(guī)范的引用而成為本標準的條款。凡是標注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本規(guī)范，然而，鼓勵根據(jù)本規(guī)范達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本規(guī)范。中華人民共和國安全生產(chǎn)法危險化學(xué)品安全管理條例 安全生產(chǎn)許可證條例重大危險源辨識（GB18218）安全評價通則關(guān)于規(guī)范重大危險源監(jiān)督與管理工作的通知(安監(jiān)總協(xié)

2、調(diào)字2005125號)3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本規(guī)范。3.1重大危險源major hazard installations重大危險源是指長期地或者臨時地生產(chǎn)、搬運、使用或者儲存危險物品，且危險物品的數(shù)量等于或超過臨界量的單元（包括場所和設(shè)施）。4重大危險源分級判據(jù)重大危險源分級判據(jù)如表1所示。表1 重大危險源分級判據(jù)危險源等級分級判據(jù)死亡人數(shù)一級重大危險源可能造成30人（含30人）以上二級重大危險源可能造成10一29人三級重大危險源可能造成39人四級重大危險源可能造成1-2人具體判別的依據(jù)如下：一級重大危險源：可能造成死亡30人（含30人）以上的重大危險源；二級重大危險源：可能造成死亡

3、10-29人的重大危險源；三級重大危險源：可能造成死亡3-9人的重大危險源；四級重大危險源：可能造成死亡1-2人的重大危險源。5重大危險源死亡人數(shù)及財產(chǎn)損失計算方法可能造成的死亡人數(shù)評價程序為：將重大危險源的周邊區(qū)域劃分成等間隔的網(wǎng)格區(qū)，用一笛卡爾坐標體系的網(wǎng)格覆蓋城市的區(qū)域地圖(如圖1所示)，網(wǎng)格間距大小取決于當?shù)厝丝诿芏?，以不影響計算結(jié)果為準。確定每一網(wǎng)格內(nèi)的人員數(shù)量，通過火災(zāi)(室內(nèi)火災(zāi)除外)、爆炸、毒物泄漏擴散事故后果模型計算重大危險源事故在每一網(wǎng)格中心處產(chǎn)生的熱輻射、超壓或毒物濃度的數(shù)值，然后通過熱輻射、沖擊波超壓、中毒概率函數(shù)將其其轉(zhuǎn)化為造成死亡的概率。將每一網(wǎng)格中心的死亡率與人口數(shù)

4、量相乘，即得到死亡的人數(shù)。將所有網(wǎng)格的死亡人數(shù)求和，即得到總的死亡人數(shù)。具體用下式表示： （1）式中，N為總的死亡人數(shù)，Di為第i個網(wǎng)格的人口密度，S為網(wǎng)格面積，vi為第i個網(wǎng)格的個人死亡率，n為網(wǎng)格的數(shù)目。圖1 死亡人數(shù)計算原理示意圖采用財產(chǎn)損失半徑的方法評估事故后果造成的損失，并假定此半徑內(nèi)沒有損失的財產(chǎn)與此半徑外損失的財產(chǎn)相互抵消，或者說此半徑內(nèi)的財產(chǎn)完全損失，此半徑外的財產(chǎn)完全無損失。財產(chǎn)損失半徑通過火災(zāi)、爆炸事故后果模型確定。財產(chǎn)損失半徑按下式計算： （2）式中，Ri為i區(qū)半徑，m；Ki為常量。熱輻射對建筑物的影響直接取決于熱輻射強度的大小及作用時間的長短，以引燃木材的熱通量作為對建

5、筑物破壞財產(chǎn)損失半徑，計算公式如下： （3） （4）式中，q為引燃木材的熱通量（W/m2），t為熱輻射作用時間，即火災(zāi)持續(xù)時間（s）。 6重大危險源評價分級程序重大危險源的評價分級程序如下圖所示。如果一種危險物質(zhì)具有多種事故形態(tài)，按照后果最嚴重的事故形態(tài)考慮，即遵循“最大危險原則”。各類重大危險源具體事故情景選擇、后果計算及死亡概率計算過程參見附錄A。 危險源調(diào)查分析選取事故情景計算事故后果火災(zāi)模型爆炸模型泄漏擴散模型計算財產(chǎn)損失半徑確定評價區(qū)域劃分網(wǎng)格計算死亡概率熱輻射概率方程沖擊波超壓概率方程計算死亡人數(shù)按死亡人數(shù)分級毒物中毒概率方程財產(chǎn)調(diào)查人口調(diào)查按財產(chǎn)損失分級確定重大危險源等級圖2 重

6、大危險源評價分級程序附錄A：重大危險源事故后果模型A.1 儲罐區(qū)重大事故后果分析A.1.1 儲罐區(qū)的主要事故后果類型A.1.1.1池火災(zāi)易燃液體如汽油、苯、甲醇、乙酸乙酯等，一旦從儲罐及管路中泄漏到地面后，將向四周流淌、擴展，形成一定厚度的液池，若受到防火堤、隔堤的阻擋，液體將在限定區(qū)域（相當于圍堰）內(nèi)得以積聚，形成一定范圍的液池。這時，若遇到火源，液池可能被點燃，發(fā)生地面池火災(zāi)。A.1.1.2蒸氣云爆炸易燃易爆氣體如H2、天然氣等，泄漏后隨著風(fēng)向擴散，與周圍空氣混合成易燃易爆混合物，在擴散擴過程中如遇到點火源，延遲點火，由于存在某些特殊原因和條件，火焰加速傳播，產(chǎn)生爆炸沖擊波超壓，發(fā)生蒸氣云

7、爆炸。易燃易爆的液化氣體如液化石油氣、液化丙烷、液化丁烷等，其沸點遠小于環(huán)境溫度，泄漏后將會由于自身的熱量、地面?zhèn)鳠?、太陽輻射、氣流運動等迅速蒸發(fā)，在液池上面形成蒸氣云，與周圍空氣混合成易燃易爆混合物，并且隨著風(fēng)向擴散，擴散擴過程中如遇到點火源，也會發(fā)生蒸氣云爆炸。A.1.1.3噴射火對于易燃易爆氣體如H2、天然氣，以及易燃易爆的液化氣體來說，泄漏后可能因摩擦產(chǎn)生的靜電立即點火，產(chǎn)生噴射火。A.1.1.4沸騰液體擴展蒸氣云爆炸易燃易爆的液化氣體容器在外部火焰的烘烤下可能發(fā)生突然破裂，壓力平衡被破壞，液體急劇氣化，并隨即被火焰點燃而發(fā)生爆炸，產(chǎn)生巨大的火球。這種事故被稱為沸騰液體擴展為蒸氣云爆炸

8、。A.1.1.5中毒事故毒性的液化氣體如液氯、液氨等，由于沸點小于環(huán)境溫度，泄漏后會因自身熱量、地面?zhèn)鳠?、太陽輻射、氣流運動等迅速蒸發(fā)，生成有毒蒸氣云，密集在泄漏源周圍，隨后由于環(huán)境溫度、地形、風(fēng)力和湍流等因素影響產(chǎn)生漂移、擴散，范圍變大，濃度減小。A.1.2儲罐區(qū)主要事故后果模型A.1.2.1池火災(zāi)事故后果模型池火災(zāi)火焰的幾何尺寸及輻射參數(shù)按如下步驟計算。計算池直徑根據(jù)泄漏的液體量和地面性質(zhì)，按下式可計算最大可能的池面積。（1）式中，S為液池面積（m2），W為泄漏液體的質(zhì)量（kg），為液體的密度（kg/m3）Hmin為最小油層厚度（m）。最小物料層厚度與地面性質(zhì)對應(yīng)關(guān)系見表1。表1 不同性質(zhì)

9、地面物料層厚度表地面性質(zhì)最小物料層厚度（m）草地0.020粗糙地面0.025平整地面0.010混凝土地面0.005平靜的水面0.0018確定火焰高度計算池火焰高度的經(jīng)驗公式如下： （2）式中：L為火焰高度（m），D為池直徑（m），mf為燃燒速率（kg/m2s），0為空氣密度（kg/m3），g為引力常數(shù)。計算火焰表面熱通量假定能量由圓柱形火焰?zhèn)让婧晚敳肯蛑車鶆蜉椛?，用下式計算火焰表面的熱通量?（3）式中，q0為火焰表面的熱通量（kw/m2），HC為燃燒熱（kJ/kg），為圓周率，f為熱輻射系數(shù)（可取為0.15），mf為燃燒速率（kg/m2s），其它符號同前。目標接收到的熱通量的計算目標接收到

10、的熱通量q(r)的計算公式為： （4） 式中，q(r)為目標接收到的熱通量（kw/m2），q0為由式（3）計算的火焰表面的熱通量（kw/m2），r為目標到油區(qū)中心的水平距離（m），V為視角系數(shù)。視角系數(shù)的計算角系數(shù)V與目標到火焰垂直軸的距離與火焰半徑之比s，火焰高度與直徑之比h有關(guān)。 （5） （6） （7） （8） （9） （10） （11） （12） （13）其中A、B、J、K、VH、VV是為了描述方便而引入的中間變量，為圓周率。A.1.2.2蒸氣云爆炸事故后果模型蒸氣云爆炸產(chǎn)生的沖擊波超壓是其主要危害。沖擊波超壓可通過傳統(tǒng)的TNT當量系數(shù)法進行計算，將事故爆炸產(chǎn)生的爆炸能量等同于一定當量的

11、TNT，也可根據(jù)爆炸能量直接計算。（1）TNT當量法確定閃蒸系數(shù)在熱力學(xué)數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上，用下式估算燃料的閃蒸部分。 （14）式中，F(xiàn)為蒸發(fā)系數(shù)，Cp為燃料的平均比熱(kJ/kgK)，T為環(huán)境壓力下容器內(nèi)溫度與沸點的溫差(K)，L為汽化熱(kJ/kg)。計算云團中燃料的質(zhì)量： （15）式中，Wf 為云團中燃料的質(zhì)量(kg)，W為泄漏的燃料的質(zhì)量(kg)，F(xiàn)為閃蒸系數(shù)。計算TNT當量： （16）無因次超壓（9806.65Pa）圖1 曲線式中，WTNT為燃料的TNT當量(kg)，Wf為云團中燃料的質(zhì)量(kg)，Hf為燃料的燃燒熱(MJ/kg)，HTNT為TNT的爆熱(MJ/kg)，e為TNT當量系

12、數(shù)，推薦e=0.03。將實際距離轉(zhuǎn)化為無因次距離： （17）式中，R為離爆炸點的實際距離(m)，為無因次距離(m)。在離爆炸點距離為R處，根據(jù)相應(yīng)的值，查圖1得到超壓，進而預(yù)測人員受傷害和建筑受破壞的情況。 （2）直接計算法在得到云團中燃料的質(zhì)量的情況下，可按下式直接計算爆炸沖擊波超壓p。 （18）（0.3Z12） （19） （20）式中，ps為沖擊波正相最大超壓（Pa），Z為無量綱距離，Pa為環(huán)境壓力，R為目標到爆源的水平距離（m），E為爆源總能量（J），為蒸氣云當量系數(shù)，一般取0.04，W為蒸氣云中對爆炸沖擊波有實際貢獻的燃料質(zhì)量（Kg），QC為燃料的燃燒熱（J/Kg）。A.1.2.3噴射

13、火事故后果模型加壓的可燃物泄漏時形成射流，如果在泄漏裂口處被點燃，則形成噴射火。假定火焰為圓錐形，并用從泄漏處到火焰長度4/5處的點源模型來表示。火焰長度計算噴射火的火焰長度可用如下方程得到： （21）式中，L為火焰長度（m），HC為燃燒熱（J/kg），m為質(zhì)量流速（kg/s）。熱輻射的通量計算距離火焰點源為X(m)處接收到的熱輻射通量可用下式表示： （22）式中，q為距離X處接收的熱輻射的通量（KW/m2），f為熱輻射率，為大氣傳輸率。大氣傳輸率按下式計算： （23）A.1.2.4沸騰液體擴展為蒸氣云爆炸事故后果模型計算主要包括如下步驟?；鹎蛑睆?（24）式中，D為火球直徑（m），W為火球中

14、消耗的可燃物質(zhì)量（Kg）。對單罐儲存，W取罐容量的50%；對雙罐儲存，W取罐容量的70%；對多罐儲存，W取罐容量的90%。火球持續(xù)時間 （25）式中，t為火球持續(xù)時間（s），W同式（24）?；鹎蛱叨然鹎蛟谌紵龝r，將抬升到一定高度?；鹎蛑行木嚯x地面的高度H由下式估計： （26）火球表面熱輻射能量假設(shè)火球表面熱輻射能量是均勻擴散的?；鹎虮砻鏌彷椛淠芰縎EP由下式計算： （27）式中，F(xiàn)s為火球表面輻射的能量比，Ha為火球的有效燃燒熱（J/Kg）。Fs與儲罐破裂瞬間儲存物料的飽和蒸氣壓力P（MPa）有關(guān)： （28）對于因外部火災(zāi)引起的BLEVE事故，上式中的P值可取儲罐安全閥啟動壓力Pv（MPa

15、）的1.21倍，即： （29）Ha由下式求得： （30）式中，Hc為燃燒熱（J/kg），Hv為常沸點下的蒸發(fā)熱（J/kg），Cp為恒壓比熱（J/(kg.K)），T為火球表面火焰溫度與環(huán)境溫度之差（K），一般來說T=1700K。視角系數(shù)視角系數(shù)F的計算公式如下： （31）式中，r為目標到火球中心的距離（m）。令目標與儲罐的水平距離為X（m），則： （32）大氣熱傳遞系數(shù)火球表面輻射的熱能在大氣中傳輸時，由于空氣的吸收及散射作用，一部分能量損失掉了。假定能量損失比為，則大氣熱傳遞系數(shù)。和大氣中的CO2和H2O的含量、熱傳輸距離及輻射光譜的特性等因素有關(guān)?？捎梢韵碌慕?jīng)驗公式來求?。?（33）式中，p

16、w為環(huán)境溫度下空氣中的水蒸氣壓（N/m2），r為目標到火球表面的距離（m）。 （34）式中，為環(huán)境溫度下的飽和水蒸氣壓（N/m2），RH為相對濕度。 （35）火球熱輻射強度分布函數(shù)在不考慮障礙物對火球熱輻射產(chǎn)生阻擋作用的條件下，距離儲罐X處的熱輻射強度q（W/m2）可由下式計算： （36）A.1.2.5中毒事故后果模型（1）泄漏模型液體泄漏速率模型液體泄漏可根據(jù)流體力學(xué)中的柏努力方程計算泄漏量。當裂口不規(guī)則時，可采取等效尺寸代替；當泄漏過程中壓力變化時，則往往采用經(jīng)驗公式。柏努力方程如下： （37）式中，Q為液體泄漏速率(kg/s)，Cd為無量綱泄漏系數(shù)，r是液體密度(kg/m3)，A是泄漏孔

17、面積(m2)，P為罐壓(Pa)，P0為大氣壓力(Pa)，g為引力常數(shù)(9.8m/s2)，h為液壓高度(m)。液體出口速度可按下式計算： （38）式中，u為液體出口速度（m/s），其他符號如前。持續(xù)時間按下式計算： （39）式中，u0為初始流速（m/s），AT為罐內(nèi)液面積(m2)。泄漏系數(shù)Cd的取值通?？蓮臉藴驶瘜W(xué)工程手冊中查到。對于管道破裂，Cd的典型取值為0.8。表2為常用的液體泄漏系數(shù)數(shù)據(jù)。表2 液體泄漏系數(shù)Cd雷諾數(shù)Re裂 口 形 狀圓形（多邊形）三角形長方形1000.650.600.551000.500.450.40這個方法沒有考慮泄漏速率對時間的依賴關(guān)系（壓力隨時間而降低以及液壓高度

18、下降）。因此，計算出的泄漏速率是保守的最大可能泄漏速率。氣體泄漏模型壓力氣體泄漏通常以射流的方式發(fā)生，泄漏的速度與其流動的狀態(tài)有關(guān)，其特征可用臨界流（最大出口速度等于聲速）或亞臨界流來描述。Perry等人用如下的關(guān)系式作為臨界流的判斷準則：當式（40）成立時，氣體流動屬音速流動；當式（41）成立時，氣體流動屬亞音速流動。 （40） （41）式中，P0為環(huán)境大氣壓力(Pa)，P為容器壓力(Pa)，k為氣體的絕熱指數(shù)，即定壓比熱CP和定容比熱Cv之比。對于很多氣體，臨界比值（P/Po）c r近似為2，也就是說儲壓近似等于大氣壓力的兩倍，此時流體泄漏的出口速度近似等于聲速。臨界流的質(zhì)量泄漏速率可按下

19、式計算： （42） 氣體呈亞音速流動時，其泄漏量為： （43）式中，Q是氣體泄漏速率（kgs），Cd為氣體泄漏稀疏，A為裂口面積（m2），M是氣體相對分子質(zhì)量，R是普適氣體常數(shù)（8.31436 J mol-1K-1），T是氣體的儲存溫度（K），Y為氣體膨脹因子，按式（44）計算。 （44）上述考慮的為理想氣體的不可逆絕熱擴散過程。此外，沒有考慮氣體泄漏速率隨時間的變化，因此使用初始儲存條件必然導(dǎo)致保守的結(jié)果。兩相流泄漏模型Cude在1975年建議了兩相流泄漏關(guān)系式。假設(shè)源容器和泄漏點之間的管道長度和管道直徑之比LD12，泄漏點壓力與泄漏點上流壓力之比Pc/P=0.55。具體計算方法如下： 第一

20、步，按下式計算兩相流的質(zhì)量分數(shù)： （45）式中，MV為蒸發(fā)的液體占液體總量的比例，Tc是對應(yīng)于泄漏點壓力Pc的平衡溫度（K），T是對應(yīng)于泄漏點上流壓力P的平衡溫度（K），CP是液體的定壓比熱J（kgK），Hv是液體的蒸發(fā)熱（J/kg）。 第二步，按下式計算兩相流的平均密度： （46） 式中，、和分別是兩相流、蒸氣和液體的密度（kgm3）。 第三步，按下式計算兩相流的質(zhì)量泄漏速率Q（kgS）： （47）式中，Cd為泄漏系數(shù)，多數(shù)情況下，取Cd0.8，A為裂口面積（m2），P為兩相混合物的壓力（Pa），PC為臨界壓力（Pa）。 如果LDst)，w=0(當st)，為恒定壓力下理想配比時燃燒的膨脹比(

21、碳氫化合物一般取=8)，為燃料所占混合物的體積比，st為理想配比時燃料占的體積比。燃燒速度 s=2.3 Uww。如果知道蒸氣云團的組成和火焰的幾何形狀，就可以計算閃火產(chǎn)生的熱輻射影響?；鹧鎸挾然鹧鎸挾萕隨時間變化關(guān)系： （96）熱輻射能平面物體單位面積上接收的輻射能由下式計算： （97）式中，E為輻射能(KW/m2)，F(xiàn)為幾何視角系數(shù)，a為大氣傳輸率。在保守計算場合，若是干燥晴朗的天氣一般可取a=1，已知濕度時可用 （98）式中，RH為相對濕度，X為到目標物的距離(m)。幾何視角因子假設(shè)輻射面和接受面是兩個互相平行的平面，則F可用Fmax表示，計算關(guān)系如下：Fmax=(Fh2+FV2)0.5 （99）Fh=tan-1(1/Xr)-AXrtan-1(A) /Fv=HrAtan-1(A)+(B/Hr)tan-1(B) /A=1/(Hr2+Xr2)0.5B=Hr/(1+Xr2)0.5Hr=H/bXr=X/bb=1/2W當Xr和Hr給定時，可以根據(jù)以上公式計算出最大視角系數(shù)F，也可以查表7或圖4得到F值。圖4 最大視角系數(shù)表7 最大視角系數(shù)Fmax的值XrHr0.10.20.30.51.01.52.03.05.0最大視角系數(shù)Fmax0.10.38240.52510.58360.63170.66530.67430.6780.68080.68230.20.22890.38090.46890