燃燒爆炸事故后果分析

1、第七章 燃燒爆炸事故后果分析事故： 造成主觀上不希望出現(xiàn)的結(jié)果的意外發(fā)生的事件。包含： 死亡 疾病 傷害 財產(chǎn)損失 其他損失。第七章燃燃燒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產(chǎn)運行行中突然然發(fā)生重重大泄漏漏、火災(zāi)災(zāi)或爆炸炸，其中中涉及一一種或多多種有害害物質(zhì)，并給現(xiàn)現(xiàn)場人員員、公眾眾或環(huán)境境造成即即刻的或或延遲的的嚴重危危害的事事件。國際勞工工組織ILO(InternationalLabourOrganization)定義Majoraccident:Anunexpected,suddenoccurrenceincluding, in particular, amajoremiss

2、ion, fireorexplosion,resultingfromabnormaldevelopmentsinthe courseofanindustrial activity,leading to aseriousdangertoworkers,the publicortheenvironment, whetherimmediate or delayed, insideoroutside theinstallationand involvingoneormorehazardoussubstances.第七章燃燃燒爆爆炸事故故后果分分析后果分析析定量描述述一個可可能發(fā)生生的事故故將造成成的人

3、員員傷亡、財產(chǎn)損損失和環(huán)環(huán)境污染染情況。意義:安全評價價的組成成部分；采取安全全措施的的依據(jù)；設(shè)置報警警系統(tǒng)、壓力釋釋放系統(tǒng)統(tǒng)、防火火系統(tǒng)等等；編制應(yīng)急急響應(yīng)預(yù)預(yù)案的依依據(jù)。第七章燃燃燒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蒸發(fā)與絕絕熱膨脹脹7.4氣云在大大氣中的的擴散7.5火災(zāi)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）劃分獨獨立功能能單元劃分原則則：包含重大大危險源源重大危險險源：重大危險險源，是是指長期期地或者者臨時生產(chǎn)、搬搬運、使使用或者儲存危險物品品，且危危險物品品的數(shù)量量等于或或者超過過臨界量量

4、的單元元（包括括場所和和設(shè)施）。當一個單單元內(nèi)有有多種危危險物質(zhì)質(zhì)時，達達到者定為重重大危險險源。式中，qi：第i種危險物物質(zhì)的實實際保有有量Qi：第i種危險物物質(zhì)單獨獨存在時時的規(guī)定定臨界量量7.1.1后果分析析程序空間上相相對獨立立；泄漏物料料與其他他單元隔隔離：有緊急切切斷閥；有液位或或壓力控控制的自自動閥；有清晰明明確信號號遙控的的閥。同一堤壩壩內(nèi)的儲儲罐應(yīng)作作為一個個單元考考慮。7.1.1后果分析析程序（2）計算單單元中有有害物質(zhì)質(zhì)存量根據(jù)工藝藝流程和和設(shè)備參參數(shù)，計計算單元元中有害害物質(zhì)的的存量，并記錄錄物質(zhì)的的種類、相態(tài)、溫度、壓力、體積或或質(zhì)量等等。對于于連續(xù)的的流動系系統(tǒng)需要

5、要估算。（3）找出設(shè)設(shè)備的典典型故障障將設(shè)備劃劃分為10類，分析析可能存存在的典典型故障障，每種種設(shè)備只只考慮少少數(shù)幾種種情況。管道、撓撓性連接接、過濾濾器、閥閥、壓力力容器/反應(yīng)器、泵、壓壓縮機、貯罐（常壓條條件）、貯槽（加壓或或冷凍）、放空空燃燒管管/排氣管。7.1.1后果分析析程序（4）計算泄泄漏量分析故障障可能造造成瞬時時的或連連續(xù)的泄泄漏，計計算泄漏漏量或泄泄漏流量量。（5）計算后后果分析泄漏漏后可能能造成的的火災(zāi)、爆炸等等后果，選擇合合適的的模型計計算事故故對生產(chǎn)產(chǎn)現(xiàn)場內(nèi)內(nèi)或現(xiàn)場場外的影影響。（6）整理結(jié)結(jié)果將計算結(jié)結(jié)果整理理成表格格，并在在單元平平面圖上上劃出影影響范圍圍。7.1

6、.1后果分析析程序7.1.2后果分析析所需參參數(shù)（1）有害物物質(zhì)的參參數(shù)包括有害害物質(zhì)的的相態(tài)、最大質(zhì)質(zhì)量或體體積、溫溫度、壓壓力、密密度，熱熱力學(xué)性性質(zhì)如沸沸點、蒸蒸發(fā)熱、燃燒熱熱、熱容容等，有有害與毒毒性參數(shù)數(shù)等。（2）設(shè)備的的參數(shù)工藝流程程、設(shè)備備類型、設(shè)備的的可能故故障與泄泄漏位置置、泄漏漏口形狀狀尺寸等等。（3）現(xiàn)場情情況與氣氣象情況況設(shè)備布置置、人員員分布、資金密密度，設(shè)設(shè)備地理理位置，堤壩高高度面積積，常年年主導(dǎo)風(fēng)風(fēng)向、平平均風(fēng)速速、大氣氣穩(wěn)定情情況、日日照情況況，地形形情況，地面粗粗糙度、建筑、樹木高高度等。7.1.3后果分析析模式選選擇確定有害害物質(zhì)存量和儲儲存條件件可燃有毒

7、氣體液體或兩兩相液體或兩兩相氣體BLEVE其他情況況可燃氣體體事件樹BLEVE模型可燃液體體事件樹有毒液體體事件樹毒性氣體體事件樹有害特性性過程或儲儲槽中的的相態(tài)釋放情形形事件樹或或模型7.1.3后果分析析模式選選擇BLEVE:沸騰液體體膨脹性性蒸汽爆爆炸（Boiling LiquidExpandingVaporExplosions）縮寫為為BLEVE池火（POOL FIRE）：可燃燃性液體體泄露后后，流到到地面形形成液池池，或流流到水面面并覆蓋蓋水面，遇到引引火源燃燃燒而形形成池火火。噴射火（JETFIRE) :氣體從裂裂口噴出出后立即即燃燒，如同火火焰噴射射器?；鹎颍‵IREBALL）：壓

8、力力容器內(nèi)內(nèi)液化氣氣體過熱熱使容器器爆炸，內(nèi)容物物泄露并并被點燃燃，產(chǎn)生生強大的的火球?？扇細怏w釋放火球閃火或爆爆炸閃火或爆爆炸閃火或爆爆炸噴射火閃火或爆爆炸瞬時泄漏?立即引燃?密度大于空氣?延遲引燃?是是是是是是是是是否否否否否否否否否估計釋放放時間計算釋放放速率噴射擴散散重氣擴散散中性擴散散重氣擴散散中性擴散散絕熱膨脹脹有毒氣體釋放重氣擴散散中性擴散散重氣擴散散中性擴散散絕熱膨脹脹計算釋放放速率和時時間噴射擴散散是是否否否是瞬時泄漏漏?密度大于于空氣?可燃液體釋放評價火災(zāi)災(zāi)損失接氣體事事件樹評價火災(zāi)災(zāi)損失評價污染染接氣體事事件樹評價火災(zāi)災(zāi)損失評價火災(zāi)災(zāi)損失接氣體事事件樹評價污染染接氣體事事

9、件樹瞬時泄漏?立即引燃?形成液池?液池點燃?估計泄漏漏時間和速速率絕熱膨脹脹火球噴射火計算擴展展與蒸發(fā)池火計算擴展展與蒸發(fā)池火有毒液體釋放評價污染染接氣體事事件樹接氣體事事件樹評價污染染接氣體事事件樹接氣體事事件樹絕熱膨脹脹估計泄漏漏時間和速速率計算擴展展與蒸發(fā)計算擴展展與蒸發(fā)瞬時泄漏?形成液池?7.1.3后果分析析模式選選擇7.1.3后果分析析模式選選擇7.2泄漏7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸泄漏往往往是事故故的開始始物質(zhì)泄漏漏可能引引起火災(zāi)災(zāi)或爆炸炸，也可可能產(chǎn)生生毒氣傷傷害。泄漏原因因：設(shè)備損壞壞、失靈靈；錯誤操作作；安全閥的的正?；蚧虿徽３幼鳌Ｊ惖湫托驮O(shè)備：管道撓性連接接過濾器

10、閥壓力容器器/反應(yīng)器泵壓縮機貯罐（常常壓條件件）貯槽（加加壓或冷冷凍）放空燃燒燒管/排氣管7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸管道泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸管道7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸管道包括：管道，法蘭，焊接，彎管 典型損壞 裂口尺寸 1）法蘭泄漏 2）管道泄漏 3）焊縫失效 20%管徑100%或20%管徑100%或20%管徑 7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸撓性連接接器7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸撓性連接接器包括：軟管，波紋管，鉸接器 典型損壞 裂口尺寸1)破裂泄漏2)接頭泄漏3)連接裝置損壞 100%或20%管徑 20%管徑 100%管徑 7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸過濾器包括：

11、濾器，濾網(wǎng) 典型損壞 裂口尺寸 1)濾體泄漏 2)管道泄漏 100%或20%管徑 20%管徑 7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸過濾器7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸閥門包括：球閥，閘閥，球型閥，塞閥，針閥，蝶閥，阻氣閥，泄壓閥，緊急切斷閥 典型損壞 裂口尺寸 1)閥室泄漏 2)閥蓋泄漏 3)閥桿損壞 100%或20%管徑20%管徑20%管徑 通用分類類法這種分類類方法既既按原理理、作用用又按結(jié)結(jié)構(gòu)劃分分，是目目前國際際、國內(nèi)內(nèi)最常用用的分類類方法。一般分分：閘閥、截截止閥、節(jié)流閥閥、儀表表閥、柱柱塞閥、隔膜閥閥、旋塞塞閥、球球閥、蝶蝶閥、止止回閥、減壓閥閥安全閥閥、疏水水閥、調(diào)調(diào)節(jié)閥、底閥、過

12、濾器器、排污污閥等。閥門的分分類閥門的編編號為了便于于認識選選用，每每種閥門門都有一一個特定定的型號號，以說說明閥門門的類別別、驅(qū)動動方式、連接方方式、結(jié)結(jié)構(gòu)形式式、密封封面和襯襯里材料料、公稱稱壓力及及閥體材材料，閥閥門的型型號由七七個單元元組成，按下列列順序編編制。1()234567驅(qū)動方式式連接方式式閥門類別別密封或襯襯里材料料結(jié)構(gòu)形式式閥體材料料公稱壓力力1閥體材料料對于PN1.6MPa的碳鑄鐵鐵閥門或或PN2.5MPa的碳鋼閥閥門則略略去本單單元公稱壓力力(kgf/cm2)密封面和和襯里材材料T：銅合金金H：不銹鋼鋼Y：硬質(zhì)合合金鋼X：橡膠結(jié)構(gòu)形式式（閘）：明桿桿楔式單單閘閥：明桿桿

13、楔式雙雙閘板3：明桿平平行單閘閘板4：明桿平平行雙閘閘板：暗桿桿楔式單閘板板6：暗桿楔楔式雙閘閘板連接形式式：內(nèi)螺螺紋：外螺螺紋：法蘭蘭6：焊接驅(qū)動形式式3：蝸輪4：正齒輪輪6：氣動7：液動9：電動對手輪、手柄式式板手等等直接傳傳動的閥閥門省略略本單元元閥門類型型：閘閥閥：截止止閥：旋塞塞閥：止回回閥：減壓壓閥：安全全閥Q：球閥D：蝶閥()234567四、閥門門的編號號例：Z1H6閥門的含含義:Z閘閥驅(qū)驅(qū)動方方式：手手動4法蘭連接接1明桿楔式式單閘閥閥H密封圈或或襯里為為不銹鋼鋼16公稱壓力力16Kgf/cm2閥體材料料：碳鑄鑄鐵閥門門四、閥門門的編號號7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸閥門7.

14、2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸閥門7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸閥門7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸閥門7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸閥門7.2.1壓力容器器及及反應(yīng)應(yīng)器包括：分離器，氣體洗滌器，混合器，反應(yīng)器，熱交換器，火加熱器，塔，管道清洗發(fā)射/接受器，再沸器 典型損壞 裂口尺寸 1)容器破裂 2)容器泄漏 3)人孔蓋泄漏 4)噴嘴損壞 5)儀表管道破裂 6)內(nèi)部爆炸 全部破裂 100%最大管徑 20%開口直徑 100%管徑 100%或20%管徑 全部破裂 7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸泵包括：離心泵，往復(fù)泵 典型損壞 裂口尺寸 1)泵殼損壞 2)密封泄漏 100%或20%管徑20%管

15、徑 7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸壓縮機包括：離心式壓縮機，軸流式壓縮機，往復(fù)式壓縮機 典型損壞 裂口尺寸 1)泵殼損壞 2)密封泄漏 100%或20%管徑20%管徑 7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸貯罐包括：所有常壓貯罐（管道連接和堤壩也應(yīng)作為設(shè)備的一部分考慮） 典型損壞 裂口尺寸 1)容器損壞 2)連接泄漏 100%100%或20%管徑 7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸貯罐7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸加壓或冷冷凍貯槽槽包括：加壓貯罐或運輸容器，冷凍貯罐或運輸容器，地埋或非地埋容器 典型損壞 裂口尺寸 1)沸騰液體擴展蒸汽云爆炸（僅非地埋情況） 2)破裂 3)焊縫失效 全部破裂（點燃）

16、全部破裂100%或20%管徑 7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸放空燃燒燒管和排排氣管7.2.1泄漏設(shè)備備及損壞壞尺寸放空燃燒燒管和排排氣管包括：所有放空燃燒管或排氣管（歧管、洗氣放空裝置、分離鼓應(yīng)作為設(shè)備的一部分考慮） 典型損壞 裂口尺寸 1)歧管或分離鼓泄漏 2)超規(guī)范排放 100%或20%管徑估算 7.2.2泄漏的原原因從人-機系統(tǒng)來來考慮造造成各種種泄漏事事故的原原因主要要有4類：（1）設(shè)計失失誤基礎(chǔ)設(shè)計計錯誤，如地基基下沉，造成容容器底部部產(chǎn)生裂裂縫，或或設(shè)備變變形、錯錯位等；選材不當當，如強強度不夠夠，耐腐腐蝕性差差、規(guī)格格不符等等；布置不合合理，如如壓縮機機和輸出出管沒有有彈性連連

17、接，因因振動而而使管道道破裂；選用機械械不合適適，如轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速過高高、耐溫溫、耐壓壓性能差差等；選用計測測儀器不不合適；儲罐、貯貯槽未加加液位計計，反應(yīng)應(yīng)器(爐)未加溢流流管或放放散管等等。7.2.2泄漏的原原因（2）設(shè)備原原因加工不符符合要求求，或未未經(jīng)檢驗驗擅自采采用代用用材料；加工質(zhì)量量差，特特別是焊焊接質(zhì)量量差；施工和安安裝精度度不高，如泵和和電機不不同軸、機械設(shè)設(shè)備不平平衡、管管道連接接不嚴密密等；選用的標標準定型型產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量不合合格；對安裝的的設(shè)備沒沒有按機械設(shè)備備安裝工工程及驗驗收規(guī)范范進行驗收收；設(shè)備長期期使用后后未按規(guī)規(guī)定檢修修期進行行檢修，或檢修修質(zhì)量差差造成泄泄漏；計測儀表表

18、未定期期校驗，造成計計量不準準；閥門損壞壞或開關(guān)關(guān)泄漏，又未及及時更換換；設(shè)備附件件質(zhì)量差差，或長長期使用用后材料料變質(zhì)、腐蝕或或破裂等等。7.2.2泄漏的原原因（3）管理原原因沒有制定定完善的的安全操操作規(guī)程程；對安全漠漠不關(guān)心心，已發(fā)發(fā)現(xiàn)的問問題不及及時解決決；沒有嚴格格執(zhí)行監(jiān)監(jiān)督檢查查制度；指揮錯誤誤，甚至至違章指指揮；讓未經(jīng)培培訓(xùn)的工工人上崗崗，知識識不足，不能判判斷錯誤誤；檢修制度度不嚴，沒有及及時檢修修已出現(xiàn)現(xiàn)故障的的設(shè)備，使設(shè)備備帶病運運轉(zhuǎn)。7.2.2泄漏的原原因人為失誤誤誤操作，違反操操作規(guī)程程；判斷錯誤誤，如記記錯閥門門位置而而開錯閥閥門；擅自脫崗崗；思想不集集中；發(fā)現(xiàn)異常常

19、現(xiàn)象不不知如何何處理。7.2.3泄漏的控控制無論氣體體泄漏還還是液體體泄漏，泄漏量量的多少少都是決決定泄漏漏后果嚴嚴重程度度的主要要因素，而泄漏漏量又與與泄漏時時間有關(guān)關(guān)。因此此，控制制泄漏應(yīng)應(yīng)該盡早早地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)泄漏并并且盡快快地阻止止泄漏。通過人員員巡回檢檢查可以以發(fā)現(xiàn)較較嚴重的的泄漏；利用泄泄漏檢測測儀器、氣體泄泄漏檢測測系統(tǒng)可可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)各種泄泄漏。利用停車車或關(guān)閉閉遮斷閥閥停止向向泄漏處處供應(yīng)料料可以控控制泄漏漏。一般般來說，與監(jiān)控控系統(tǒng)連連鎖的自自動停車車速度快快；儀器器報警后后由人工工停車速速度較慢慢，大約約需3-15分鐘。7.2.4泄漏量的的計算液體泄漏漏根據(jù)柏努努利（Bernoul

20、li）方程可可以建立立液體經(jīng)經(jīng)小孔泄泄漏的速度度計算公公式：Q液體泄漏漏流量，kg/s；Cd排放系數(shù)數(shù)，通常常取0.60.64A泄漏口面面積，m2；泄漏液體體密度，kg/m3；P容器內(nèi)介介質(zhì)壓力力，Pa；P0環(huán)境壓力力，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泄漏量的的計算排放系數(shù)數(shù)Cd：實際流量量與理想想理論流流量的比比，用于于補償公公式推導(dǎo)導(dǎo)中忽略略了的摩摩擦損失失、因慣慣性引起起的截面面收縮等等因素。影響因素素：泄漏口形形狀泄漏口位位置泄漏介質(zhì)質(zhì)的狀態(tài)態(tài)取值：薄壁（壁壁厚孔孔半徑）小孔泄泄漏，其其值約為為0.62；厚壁（孔孔半徑壁厚8倍孔半徑徑

21、）小孔孔或通過過一短管管泄漏，其值約約為0.81；通過修圓圓小孔排排放，則則排放系系數(shù)為1.0。保守估計計，取1.0。7.2.4泄漏量的的計算根據(jù)泄漏漏口形狀狀取值其他問題題：壓力變化化；液位變化化；大氣相通通；管道阻力力。雷諾數(shù)Re泄漏口形狀圓形（多邊形）三角形長條形1000.650.600.551000.500.450.40PhP0通常按前前述公式式計算的的為初始始流量，也是最最大流量量。雷諾數(shù)Re是流體力力學(xué)里面面的一個個參數(shù)，是流體體流動中中慣性力力與粘性性力比值值的量度度。表達式：ReLu/u為流體流流動速度度；L為流場的的幾何特特征尺寸寸，如管管道的直直徑為流體的的密度；為流體的的

22、粘度。對于圓管管內(nèi)的流流動，當當Re2300時，流動動總是層層流；Re4000時，流動動一般為為湍流；其間為為過渡區(qū)區(qū)，流動動可能是是層流，也可能能是湍流流，取決決于外界界條件。雷諾數(shù)Re對于平行行流體流流過光滑滑平板的的情況，邊界層層由層流流轉(zhuǎn)變?yōu)闉橥牧鞯牡呐R界雷雷諾數(shù)約約在1053106之間。層流：液體流動動過程中中，各質(zhì)質(zhì)點的流流線互不不混雜，互不干干擾的流流動狀態(tài)態(tài)。紊流：液體運動動過程中中，各質(zhì)質(zhì)點的流流線互相相混雜，互相干干擾的流流動狀態(tài)態(tài)。7.2.4泄漏量的的計算過熱液體體泄漏過熱液體體是指液液體的溫度超過過其沸點點而沒有沸騰騰的情況。如果液體體的沸點點低于周周圍環(huán)境境溫度，泄漏

23、后后一部分分液體將將立即閃閃蒸為蒸蒸氣。假假設(shè)閃蒸蒸過程絕絕熱，則則很容易易確定閃閃蒸部分分的比例例，即閃蒸液體體分數(shù)為為：FV閃蒸液體體分數(shù)；直接蒸蒸發(fā)的液液體與原原液體的的比例Cp液體恒壓壓熱容，J/(kgK)T液體溫度度，K；Tb液體常壓壓沸點，K；HV常壓沸點點下的汽汽化熱熱，J/kg。7.2.4泄漏量的的計算氣體泄漏漏：氣體符合合理想氣氣體狀態(tài)態(tài)方程，則根據(jù)據(jù)柏努利利（Bernoulli）方程可推推導(dǎo)出如如下的氣氣體泄漏漏公式：Cd氣體泄漏漏系數(shù)，當裂口口形狀為為圓形時時取1.00,三角形時時取0.95，長方形形時取0.90；絕熱指數(shù)數(shù)，是等等壓熱容容與等容容熱容的的比值；M氣體的分

24、分子量；kg/mol；R氣體常數(shù)數(shù)，8.314J/(molK)；T容器內(nèi)氣氣體溫度度，K。7.2.4泄漏量的的計算臨界壓力力：泄漏氣體體的運動動速度達達到聲速速時的壓壓力。聲速流：壓力高高于臨界界壓力亞聲速流流：壓力力低于臨臨界壓力力。用原原公式計計算。7.2.4泄漏量的的計算許多氣體體的絕熱熱指數(shù)在在1.1到1.4之間，則則相應(yīng)的的臨界壓壓力只有有約1.7到1.9個大氣壓壓，因此此多數(shù)事事故的氣氣體泄漏漏是聲速速流。幾種氣體體的絕熱熱指數(shù)和和臨界壓壓力（atm）注意：泄泄漏流量量仍然隨隨容器中中介質(zhì)壓壓力的增增加而增增加。物質(zhì)丁烷丙烷二氧化硫甲烷氨氯一氧化碳氫1.101.131.291.31

25、1.311.361.401.41PC1.711.731.831.841.841.871.901.907.2.4泄漏量的的計算兩相泄漏漏在過熱液液體發(fā)生生泄漏的的場合，有時會會出現(xiàn)液液、氣兩兩相流動動。如果容器器中的過過熱液體體泄漏前前通過較較長的管管道（L/D12）就會產(chǎn)生生兩相泄泄漏。一種簡化化計算：假設(shè)系統(tǒng)統(tǒng)中出口口臨界壓壓力和上上游壓力力比為0.55，則：（1）泄漏兩兩相中蒸蒸發(fā)液體體分數(shù)FV按下式計計算：（2）兩相流流中氣相相和液相相混合物物的平均均密度：7.2.4泄漏量的的計算（3）則兩相相流排放放泄漏流流量為：Cd兩相流泄泄漏系數(shù)數(shù)，一般般取0.8。閃蒸比例例分數(shù)可可按前述述計算：

26、FV1，表示液液體將全全部蒸發(fā)發(fā)為氣體體，應(yīng)按按氣體泄泄漏計算算；FV較小，可可以簡單單地按液液體泄漏漏計算。7.3蒸發(fā)與絕絕熱膨脹脹7.3.1液體的擴擴展與蒸蒸發(fā)液體的擴擴展(spreading)：無滲漏損損失，擴擴散期間間也不考考慮揮發(fā)發(fā)有防火堤堤，液池池面積就就是防火火堤所圍圍面積。沒有防火火堤：液液體流向向低洼處處，液池池面積可可以估計計。土地較平平整：液液體將擴擴散至達達到最小小液體厚厚度。光滑平整整的地面面，液層層最小厚厚度主要要取決于于液體性性質(zhì)；對于粗糙糙地面，液層厚厚度主要要取決于于地面性性質(zhì)。7.3蒸發(fā)與膨膨脹7.3.1液體的擴擴展與蒸蒸發(fā)地面性質(zhì)最小液層厚度/m地面性質(zhì)最

27、小液層厚度/m草地0.020混凝土地面0.005粗糙地面0.025平靜的水面0.0018平整地面0.0107.3.1液體的擴擴展與蒸蒸發(fā)考慮到池池火等計計算一般般以圓池池為模型型，其他他形狀液液池應(yīng)化化為等面面積圓，其直徑徑為：液池半徑徑隨時間間變化的的計算，基本假假定是圓圓柱形液液池在光滑平面面上擴展。對于瞬時時泄漏：對于連續(xù)續(xù)泄漏：r液池半徑徑，m；t泄漏時間間，s；液體密度度，g/m3；g重力加速速度，m/s2;m泄漏質(zhì)量量，kg；7.3.1液體的擴擴展與蒸蒸發(fā)液體的蒸蒸發(fā)吸收地面面熱：低低溫液體體或閃蒸蒸后剩余余的液體體，主要要吸收地地面熱量量進行蒸蒸發(fā)，蒸蒸發(fā)速率率：表面熱導(dǎo)系數(shù) w

28、/(mk)熱擴散系數(shù) m2/s混凝土1.11.2910-7土地（8%水）0.94.310-7干沙0.32.310-7濕沙土地0.63.310-7沙礫地2.511.010-7m蒸發(fā)速率率，kg/(m2s)s表面熱導(dǎo)導(dǎo)系數(shù)，w/(mk)；as熱擴散系系數(shù)，m2/s；Ta環(huán)境溫度度，K；Tb液體沸點點，K；表面熱導(dǎo)導(dǎo)率和熱熱擴散速速率表面熱導(dǎo)導(dǎo)率ls是指在穩(wěn)穩(wěn)定傳熱熱條件下下，1m厚的材料料，兩側(cè)側(cè)表面的的溫差為為1度（K,）,在1秒內(nèi)，通通過1平方米面面積傳遞遞的熱量量，單位位為瓦/米度（W/mK，此處的的K可用代替）。as=ls/(rC)，熱擴散散率越大大，表示物體體內(nèi)部溫溫度扯平平的能力力越大

29、，或者說說材料中中溫度變變化傳播播的越迅迅速。7.3.1液體的擴擴展與蒸蒸發(fā)風(fēng)引起質(zhì)質(zhì)量轉(zhuǎn)移移：根據(jù)擴散散通量正正比于液液池表面面飽和蒸蒸氣濃度度與其在在大氣中中的本底底濃度之之差，忽忽略本底底濃度并并結(jié)合理理想氣體體狀態(tài)方方程，可可以得到到下面的的液體蒸蒸發(fā)速度度公式：傳質(zhì)系數(shù)數(shù)可以按按下式計計算：傳質(zhì)系數(shù)數(shù)也可簡簡單計算算：m蒸發(fā)速度度，kg/(m2s)k擴散傳質(zhì)質(zhì)系數(shù)，m/s；Ps液體飽和和蒸氣壓壓，PaM分子量，kg/mol；u10m高處風(fēng)速速，m/hr；ScSchmidt數(shù)，/（D）；空氣粘度度，kg/mhr；空氣密度度，kg/m3；D蒸發(fā)液體體的擴散散系數(shù)，m2/hr。1米高處風(fēng)風(fēng)

30、速，m/s7.3.1液體的擴擴展與蒸蒸發(fā)其他蒸發(fā)發(fā)計算公公式：下面的公公式考慮慮了大氣氣穩(wěn)定度度：穩(wěn)定條件na不穩(wěn)定0.23.84610-3中性0.254.68510-3穩(wěn)定0.35.28510-37.3.1液體的擴擴展與蒸蒸發(fā)美國環(huán)保保署使用用的公式式：式中：P液體在池池溫度下下的蒸氣氣壓，kPa；T池中液體體溫度，K。R氣體常數(shù)數(shù)，82.05atmcm3/（molK）7.3.2噴射擴散散等效裂口口：氣體噴出出時，溫溫度與壓壓力與外外界環(huán)境境不一致致：溫度可能能低于環(huán)環(huán)境溫度度壓力可能能高于環(huán)環(huán)境壓力力等效裂口口直徑與與實際裂裂口直徑徑的關(guān)系系為：噴射軸線上距噴射射孔x處的濃度度：Deq等效

31、裂口口直徑，m；D計算泄漏漏流量用用裂口直直徑，m；0泄露氣體體的密度度；環(huán)境條件件下的氣氣體密度度 。7.3.2噴射擴散散垂直于噴噴射軸的的水平面面上的濃濃度分布布由下式式給出：沿軸的噴噴射速度度分布由由下式計計算：ux噴射軸上上距噴射射孔x處的噴射射速度，m/s；u0實際泄漏漏氣流速速度，m/s，噴射擴散等濃度線示意圖 7.3.2噴射擴散散其他問題題：噴射速度度沿噴射射軸線下下降，直直到某一一點噴射射速度等等于風(fēng)速速。計算該點點的濃度度，如果果大于感感興趣濃濃度度則則繼續(xù)評評價。選擇后續(xù)續(xù)模型，需要了了解轉(zhuǎn)折折點的氣氣體密度度：轉(zhuǎn)折點處處密度低低于空氣氣密度，選用中中性煙羽羽模型或或浮性煙

32、煙羽模型型；轉(zhuǎn)折點處處密度高高于空氣氣密度，還需考考察噴射射云整體體密度：按中軸線線濃度的的10%作為邊界界。7.3.3絕熱膨脹脹基本假設(shè)設(shè)：閃蒸的液液體或壓壓縮氣體體瞬時釋釋放后的的快速膨膨脹按絕絕熱過程程處理。假定氣云云是呈包包含兩個個區(qū)間的的半球狀狀，內(nèi)層層“核”具有均均勻的濃濃度，包包含50%的泄漏量量，外層層濃度呈呈高斯分分布，具具有另外外50%的泄漏量量。這種雙層層云團擴擴散假定定分兩步步：第一步，氣體或或氣溶膠膠膨脹到到壓力降降至大氣氣壓，在在膨脹過過程中氣氣團獲得得動能，稱為膨膨脹能；第二步，在膨脹脹能作用用下氣團團進一步步擴張，推動空空氣紊流流混合進進入氣團團。假設(shè)第二二階段

33、持持續(xù)到核核的擴張張速度降降到某給給定值時時結(jié)束。7.3.3絕熱膨脹脹模型：第一步膨膨脹到大大氣壓，膨脹能能是始態(tài)態(tài)能量和和末態(tài)能能量的差差，減去去對大氣氣所做的的功：第二步空空氣紊流流混合，紊流擴擴散系數(shù)數(shù)按下式式計算：其中Vg0是標準狀狀態(tài)下氣氣體的體體積。內(nèi)核半徑徑和內(nèi)核核濃度隨隨時間的的變化可可按下式式計算：7.3.3絕熱膨脹脹當內(nèi)核擴擴張速度度（drc/dt）降至給給定值時時第二階階段結(jié)束束。臨界界速度的的選擇是是任意的的，通常常的推薦薦值是1m/s。選定此速速度再結(jié)結(jié)合擴散散能以及及內(nèi)核半半徑、內(nèi)內(nèi)核濃度度與時間間的關(guān)系系，可以以得到第第二階段段結(jié)束時時的內(nèi)核核半徑和和濃度：擴散第

34、二二階段結(jié)結(jié)束時，半球形形氣團的的半徑按按下式計計算：氣團密度度：根據(jù)氣團團半徑可可知氣團團體積，根據(jù)下下式求氣氣團中空空氣質(zhì)量量：則氣團密密度為：7.5火災(zāi)事故故后果分分析7.5.1熱輻射破破壞準則則熱通量準準則：以熱通量量作為衡衡量目標標是否被被破壞的的參數(shù)；目標接受受到的熱熱通量大大于或等等于臨界界熱通量量，目標標被破壞壞；否則則，目標標不被破破壞。適用范圍圍為熱通量量作用的的時間比比目標達達到熱平平衡所需需要的時時間長。熱通量是是指單位位面積發(fā)發(fā)射或接接收的熱熱能，通通常以q表示，單單位是J/m2。7.5.1熱輻射破破壞準則則熱強度準準則：以目標接接收到的的熱強度度作為目目標是否否被破

35、壞壞的唯一一參數(shù)；目標接收收到的熱熱強度大大于或等等于臨界界熱強度度時，目目標被破破壞；否否則，目目標不被被破壞。適用范圍圍為作用于于目標的的熱通量量持續(xù)時時間非常常短、以以至于目目標接收收到的熱熱量來不不及散失失掉。熱強度是是指熱通通量除以以熱通量量作用時時間，通通常用I表示，單單位？。7.5.1熱輻射破破壞準則則熱通量-熱強度準準則：當熱通量量準則或或熱強度度準則的的適用條條件均不不具備時時、應(yīng)該該使用熱熱通量-熱強度準準則。熱通量-熱強度準準則認為為,目標能否否被破壞壞不能由由熱通量量或熱強強度一個個參數(shù)決決定，而而必須由由它們的的組合來來決定。如果以熱熱通量q和熱強度度I分別作為為縱坐

36、標標和橫坐坐標，那那么，目目標破壞壞的臨界界狀態(tài)對對應(yīng)qI平面有一一條臨界界曲線。本書中未未嚴格區(qū)區(qū)分熱通通量和熱強度度7.5.1熱輻射破破壞準則則燒傷等級級燒傷程度損傷深度臨床表現(xiàn)創(chuàng)面愈合過程一度表皮層紅斑，輕度紅腫、熱、痛。感覺過敏，干燥無水泡。35天痊愈，脫屑，無疤痕。淺二度真皮淺層創(chuàng)面溫度高，水泡形成，潮濕，水腫，劇痛，感覺過敏。如無感染，1014天痊愈，不留疤痕。深二度真皮深層創(chuàng)面溫度微低，濕潤，水泡少，疼痛，白中透紅，有小紅斑點，水腫。如無感染，34周痊愈，有輕度疤痕。三度全層皮膚，累及皮下組織或更深創(chuàng)面皮革樣，蒼白或焦黃炭化，凹陷，感覺消失，無水泡，可見皮下靜脈網(wǎng)。34周后焦痂脫

37、落，大范圍燒傷需植皮，有疤痕。7.5.1熱輻射破破壞準則則輻射熱強度（kW/m2）人體暴露極限35.0-37.51分鐘100%致死；10秒鐘1%致死25.01分鐘100%致死；10秒鐘重傷12.5-15.01分鐘1%致死；10秒鐘一度燒傷9.58秒鐘達到疼痛極限，20秒鐘二度燒傷4.0-4.520秒鐘以上引起疼痛；可能燒傷；0%致死1.5長時間暴露無不適感不同熱輻輻射水平平下人的的的暴露露極限7.5.1熱輻射破破壞準則則穩(wěn)態(tài)火災(zāi)災(zāi)下不同同熱通量量的傷害害效應(yīng)臨界熱強度(kW/m2)破壞類型臨界熱強度(kW/m2）破壞類型37.5過程裝備破壞5.0暴露15s的痛閾值25.0木材引燃最小能量(無引

38、火)4.5暴露20s的痛閾值，一度燒傷16.0暴露5s后人嚴重灼傷2.0PVC絕緣電纜破壞12.5木材引燃最小能量（有火）1.75暴露1min的痛閾值6.4暴露8s的痛閾值，20s后二度燒傷1.6長時間暴露無不適感7.5.1熱輻射破破壞準則則瞬間火災(zāi)災(zāi)作用下下人的傷傷害準則則臨界熱通量（kJ/m2）傷害效應(yīng)375三度燒傷250二度燒傷125一度燒傷65皮膚疼痛7.5.1熱輻射破破壞準則則物品熱通量（kW/m2）紙20.4木材32聚氨酯18聚乙烯20尼龍29聚苯乙烯18聚丙烯20聚甲基丙烯酸甲酯18聚氯乙烯21一些物品品點燃所所需熱輻輻射強度度（10分鐘暴露露）7.5.2池火池火概述述池火：可可

39、燃液體體液面上上的自然然燃燒。泄漏到地地面上、堤壩內(nèi)內(nèi)液體的的燃燒；敞開的容容器內(nèi)液液體的燃燃燒；水面上液液體燃燒燒。池火模型型一般按按圓形液液面計算算，所以以其他形形狀的液液池應(yīng)換換算為等等面積的的圓池。無邊界阻阻擋的連連續(xù)泄漏漏，隨著著液池面面積擴大大燃燒速速度加快快，當燃燃燒速度度等于泄泄漏速度度時，液液池直徑徑達到最最大。最大直徑徑可按下下式計算算：D液池直徑徑，m；Q液體泄漏漏流量，kg/s；mf液體單位位面積燃燃燒速率率，kg/(m2.s)7.5.2池火液體燃燒燒速率廣泛采用用液體單位面積積燃燒速速率計算公式式，不考考慮液池池大小對對燃燒速速率的影影響。液體沸點點高于環(huán)環(huán)境溫度度時

40、：液體沸點點低于環(huán)環(huán)境溫度度時：mf液體單位位面積燃燃燒速率率，kg/(m2s)；c常數(shù)，0.001kg/(m2s)；Hc液體燃燒燒熱，J/kg；Hv液體在常常沸點下下的蒸發(fā)發(fā)熱，J/kg；Cp液體的定定壓熱容容，J/(kgK)Tb液體的沸沸點，K；Ta環(huán)境溫度度，K。7.5.2池火考慮了液液池大小小的公式式：半理論公公式；參數(shù)由大大量固體體和液體體實驗關(guān)關(guān)聯(lián)，能能得到與與實驗非非常一致致的結(jié)果果；表明隨著著池直徑徑增加單單位面積積燃燒速速率增加加?？扇家后w液化天然氣液化丙烷氣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-幾種液體體的燃燒燒參數(shù)7.5.2池火池火高度度無風(fēng)時：有風(fēng)時：a空氣密度度，kg/m3g重力加速速度；9.8m/s2；u10m高處風(fēng)速速，m/s；uc特征風(fēng)速速，如果uuc,則u/uc取1。公式表明明，液池池直徑越越大火焰焰越長；有風(fēng)時時火焰長長度有所所減少，但是，火焰向向下風(fēng)方方向傾斜斜，加重重了下風(fēng)風(fēng)方向的的熱輻射射危害，還可能能危及附附近高大大設(shè)備。7.5.2池火火焰在風(fēng)風(fēng)作用下下向下風(fēng)風(fēng)擴展，風(fēng)向上上直徑為為：與原液池池直徑之之差稱為為后拖量?；鹧鎯A斜斜角可以以按下式式計算：v空氣動粘粘度，m2/s；火焰傾角角，。計算火焰焰傾角的的公式中中，下面面的簡單單關(guān)系式式被認為

42、為能給出出最好效效果：7.5.2池火熱輻射通通量池周圍距距池中心心x處的熱輻輻射強度度為：式中：q接受點熱熱輻射通通量，W/m2；q表面池火表面面熱輻射射通量，W/m2；vF幾何視角角因子；大氣透射射率。假設(shè)燃料料燃燒的的能量從從圓柱狀狀池火焰焰的側(cè)面面和上面面均勻向向外輻射射，則池池火焰表表面熱輻輻射能量量為：f熱輻射系系數(shù)，范范圍從0.13到0.35，保守取取值0.35。7.5.2池火考慮黑煙煙以及一一氧化碳碳、水蒸蒸氣等，火焰表表面熱輻輻射能量量可按下下式計算算：qf火焰可見見部分最最大發(fā)射射能量，取140kW/m2；qs火焰黑煙煙部分最最大發(fā)射射能量，取20kW/m2；上式適用用于含大

43、大量黑煙煙的碳氫氫化合物物燃燒。視角因子子：接受體所所能接受受的發(fā)熱熱體輻射射能量的的分數(shù)；取決于發(fā)發(fā)射體和和接受體體的形狀狀、距離離和相對對角度；計算式非非常復(fù)雜雜。7.5.2池火L視角因子子計算7.5.2池火大氣透射射率：考慮水蒸蒸氣、二二氧化碳碳等對熱熱輻射的的吸收；常用的一一種計算算方法是是：另一種常常用計算算公式：上面兩式式的計算算結(jié)果非非常接近近。作為保守守的估計計，取=1也可。點源模型型：假設(shè)全部部熱量由由池中心心點發(fā)出出：使用上式式時通常?？杉俣ǘù髿馔竿干渎蕿闉?。7.5.2池火液體燃燒燒時的總總熱通量量q總總熱通量量，Wr液池半徑徑效率因子子，可取取0.357.5.2池火后

44、果分析析tc空氣導(dǎo)熱熱系數(shù)，可取1；q總總熱通量量；I臨界熱輻輻射強度度，按表表7-9取值；I/kW/m2x含義37.5死亡半徑25重傷半徑12.5輕傷半徑4感覺區(qū)半徑7.5.3噴射火高壓氣體體從裂口口高速噴噴出后被被點燃，就形成成噴射火火；噴射火的的長度可可以認為為等于噴噴口到燃燃燒濃度度下限的的長度；熱量認為為是從中中心軸線線上一系系列相等等的輻射射源發(fā)出出，每一一點源的的熱通量量為：f燃燒效率率因子，取0.35；n假設(shè)的點點源數(shù)；Q泄漏流量量，kg/s。則距離點點源距離離xi處某點接接受的熱熱輻射通通量為：Xp發(fā)射因子子，取0.2總熱通量量是各點點輻射的的和：7.5.3噴射火幾點注意意：

45、輻射點源源的數(shù)目目可以任任意選取取，但對對于后果果分析來來說，取取5點即可。該模型沒沒有考慮慮風(fēng)的影影響，因因為一般般噴射速速度比風(fēng)風(fēng)速大得得多。在低壓噴噴射時，風(fēng)速的的影響比比較明顯顯，在下下風(fēng)向接接受熱量量會更多多。如果風(fēng)使使噴射火火焰偏離離了軸線線，則該該模型不不適用。7.5.4火球火球：也稱為沸沸騰液體體擴展蒸蒸氣爆炸炸（Boiling liquidexpandingvapour explosion，簡稱BLEVE）。當壓力容容器受外外界熱量量的作用用使槽壁壁強度下下降并突突然破壞壞，儲存存的過熱熱液體或或液化氣氣體突然然釋放并并被點燃燃，形成成巨大火火球?；鹎虻奈Ｎ：χ饕菬彷椵椛?/p>

46、而不不是爆炸炸沖擊波波，強烈烈的熱輻輻射可能能造成嚴嚴重的人人員傷亡亡和財產(chǎn)產(chǎn)損失。7.5.4火球7.5.4火球火球直徑徑：火球持續(xù)續(xù)時間：W火球中消消耗的可可燃物的的質(zhì)量，kg。對于單罐罐儲存，W取罐容量量的50%；對于雙罐罐儲存，W取罐容量量的70%；對于多罐罐儲存，W取罐容量量的90%?；鹎蛟谌既紵龝r一一般會升升離地面面，其高高度也有有模型描描述，保保守的估估計可以以認為火火球沒有有離開地地面。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常見火球球模型7.5.4火球距火球在在地面投投影處x的熱輻射射通量為為：火球表面面熱輻射射通量為為：上式實際際是假定定火球在在持續(xù)時時間內(nèi)輻輻射熱量量恒定不不變。f是燃燒輻輻射分數(shù)數(shù)，是容容器壓力力的函數(shù)數(shù)：常數(shù)f1=0.27，f2=

48、0.32。P為容器內(nèi)內(nèi)壓力，MPa。在沒有有可靠數(shù)數(shù)據(jù)時f可取0.3。視角因子子，考慮慮最簡單單最保守守的情況況：xlhD所以忽略火球球高度：7.5.5閃火閃火是可可燃蒸氣氣云的非非爆炸燃燃燒；燃燒速度度雖然很很快但比比爆炸慢慢得多；危害主要要是熱輻輻射而沒沒有沖擊擊波。有關(guān)閃火火的后果果分析研研究還很很不充分分，一般般可以認認為蒸氣氣云濃度度在氣體體爆炸上上、下限限之間的的范圍為為閃火范范圍。閃火的熱熱輻射也也可以采采用適當當?shù)哪Ｐ托兔枋觯紤]慮到蒸氣云本本身的形形狀已經(jīng)經(jīng)難于確確定，而而閃火持持續(xù)時間間又很短短，因此一般后果果分析可可不考慮慮其熱輻輻射效應(yīng)應(yīng)，只考考慮閃火火范圍內(nèi)內(nèi)的傷害

49、害。一般可認認為閃火火范圍內(nèi)內(nèi)的室外外人員將將全部燒燒死，建建筑物內(nèi)內(nèi)將有部部分人被被燒死。在缺乏資資料時，可以認認為室內(nèi)內(nèi)的死亡亡率為0。7.5.6熱輻射傷傷害概率率模型熱輻射傷傷害也常常用概率率模型描描述。概概率與傷傷害百分分率的關(guān)關(guān)系為：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