工業(yè)危險辨識與評價-第4章-1

工業(yè)危險辨識與評價林曉飛sophiejob@4重大事故后果分析4.1后果分析一般程序4.2泄漏4.3泄漏后的擴散4.4重氣擴散4.5中等密度云擴散4.6火災4.7爆炸4.8中毒4重大事故后果分析重大事故重大事故是指生產運行中突然發(fā)生重大泄漏、火災或爆炸，其中涉及一種或多種有害物質，并給現(xiàn)場人員、公眾或環(huán)境造成即刻的或延遲的嚴重危害的事件。Majoraccident:

Anunexpected,suddenoccurrenceincluding,inparticular,amajoremission,fireorexplosion,resultingfromabnormaldevelopmentsinthecourseofanindustrialactivity,leadingtoaseriousdangertoworkers,thepublicortheenvironment,whetherimmediateordelayed,insideoroutsidetheinstallationandinvolvingoneormorehazardoussubstances.4重大事故后果分析后果分析

定量描述一個可能發(fā)生的事故將造成的人員傷亡、財產損失和環(huán)境污染情況。意義:①安全評價的組成部分；②提供采取安全措施的依據(jù)；設置報警系統(tǒng)、壓力釋放系統(tǒng)、防火系統(tǒng)等；③編制應急響應預案的依據(jù)。4重大事故后果分析后果分析

定量描述一個可能發(fā)生的事故將造成的人員傷亡、財產損失和環(huán)境污染情況。基礎:數(shù)學模型①灰箱模型：對假想的事故場景在一系列理想化假設的前提下，依據(jù)一定的物理化學原理建立的。模型參數(shù)由實驗得到。②黑箱模型：純經驗模型，是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)總結的。4.1后果分析一般程序4.1.1后果分析程序4.1.2后果分析需要的參數(shù)4.1.3后果分析模式選擇4.1.1后果分析程序（1）劃分獨立功能單元劃分原則：同辨識單元劃分包含重大危險源；空間上相對獨立；泄漏單元與其他單元隔離：有緊急切斷閥；有液位或壓力控制的自動閥；由清晰明確信號遙控的閥。同一堤壩內的儲罐應作為一個單元考慮。（2）計算單元中有害物質存量根據(jù)工藝流程和設備參數(shù)計算單元中有害物質的存量，并記錄物質的種類、相態(tài)、溫度、壓力、體積或質量等。對于連續(xù)的流動系統(tǒng)需要估算。（3）找出設備的典型故障將設備劃分為10類，分析可能存在的典型故障，每種設備只考慮少數(shù)幾種情況。4.1.1后果分析程序（4）計算泄漏量分析故障可能造成瞬時的或連續(xù)的泄漏，計算泄漏量或泄漏流量。（5）計算后果分析泄漏后可能造成的火災、爆炸等后果，選擇合適的模型計算事故對生產現(xiàn)場內或現(xiàn)場外的影響。（6）整理結果將計算結果整理成表格，并在單元平面圖上劃出影響范圍4.1.1后果分析程序（1）有害物質的參數(shù)包括有害物質的相態(tài)、最大質量或體積、溫度、壓力、密度，熱力學性質如沸點、蒸發(fā)熱、燃燒熱、熱容等，有害與毒性參數(shù)等。（2）設備的參數(shù)工藝流程、設備類型、設備的可能故障與泄漏位置、泄漏口形狀尺寸等。4.1.2后果分析需要的參數(shù)（3）現(xiàn)場情況與氣象情況設備布置、人員分布、資金密度，設備地理位置，堤壩高度面積，常年主導風向、平均風速、大氣穩(wěn)定情況、日照情況，地形情況，地面粗糙度、建筑、樹木高度等。并不是所有參數(shù)都與模型計算有關，但關注這些情況有助于分析結果更符合實際。4.1.2后果分析需要的參數(shù)4.1.3后果分析模式選擇重大事故后果分析關心的是易燃、易爆或有毒的物質。物質泄漏可能帶來不同的后果，分析每一種可能后果，根據(jù)這些后果采用相應的分析模式，每種分析模式有多種模型可供選擇。4.2泄漏

泄漏往往是事故的開始，物質泄漏可能引起火災或爆炸，也可能產生毒氣傷害。泄漏原因：設備損壞、失靈；錯誤操作；安全閥的正?；虿徽幼?。4.2.1泄漏設備及損壞尺寸確定典型的泄露情況時，首先應列出工程的主要設備：①管道⑥泵②撓性連接

⑦壓縮機③過濾器⑧貯罐（常壓條件）④閥⑨貯槽（加壓或冷凍）⑤壓力容器/反應器⑩放空燃燒管/排氣管4.2.1泄漏設備及損壞尺寸

對選定的設備，應分析其典型損壞情況，這是泄露計算的基礎，下面一系列圖為各種設備的典型損壞。當然更可靠的是按照工廠的具體設備確定可能的損壞或泄漏尺寸。包括：管道，法蘭，焊接，彎管典型損壞可能損壞尺寸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%管徑管道管道撓性連接器包括：軟管，波紋管，鉸接器典型損壞可能損壞尺寸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%管徑撓性連接器過濾器包括：濾器，濾網典型損壞可能損壞尺寸1)濾體泄漏

2)管道泄漏100%或20%管徑

20%管徑過濾器閥包括：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可能損壞尺寸1)閥室泄漏

2)閥蓋泄漏

3)閥桿損壞100%或20%管徑20%管徑20%管徑閥壓力容器及反應器包括：分離器，氣體洗滌器，混合器，反應器，熱交換器，火加熱器，塔，管道清洗發(fā)射/接受器，再沸器典型損壞可能損壞尺寸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%管徑全部破裂壓力容器及反應器泵包括：離心泵，往復泵典型損壞可能損壞尺寸1)泵殼損壞

2)密封泄漏100%或20%管徑20%管徑泵壓縮機包括：離心式壓縮機，軸流式壓縮機，往復式壓縮機典型損壞可能損壞尺寸1)泵殼損壞

2)密封泄漏100%或20%管徑20%管徑壓縮機儲罐包括：所有常壓貯罐（管道連接和堤壩也應作為設備的一部分考慮）典型損壞可能損壞尺寸1)容器損壞

2)連接泄漏100%100%或20%管徑儲罐加壓或冷凍貯槽包括：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可能損壞尺寸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）

全部破裂100%或20%管徑加壓或冷凍貯槽放空燃燒管和排氣管包括：所有放空燃燒管或排氣管（歧管、洗氣放空裝置、分離鼓應作為設備的一部分考慮）典型損壞可能損壞尺寸1)歧管或分離鼓泄漏

2)超規(guī)范排放100%或20%管徑估算放空燃燒管和排氣管4.2.2泄漏量計算

液體泄漏根據(jù)伯努利（Bernoulli）方程可以建立液體經小孔泄漏的流量計算公式：式中：

Q—液體泄漏流量，kg/s；

Cd—排放系數(shù)，通常取0.6—0.64；

A—泄漏口面積，m2；

r—泄漏液體密度，kg/m3；

P—容器內介質壓力，Pa；

P0—環(huán)境壓力，Pa；

g—重力加速度，9.8m/s2；

h—泄漏口上液位高度，m。PhP0排放系數(shù)Cd

：實際流量與理想理論流量的比，用于補償公式推導中忽略了的摩擦損失、因慣性引起的截面收縮等因素。影響因素：泄漏口形狀泄漏口位置泄漏介質的狀態(tài)取值：薄壁（壁厚≤孔半徑）小孔泄漏，其值約為0.62；厚壁（孔半徑＜壁厚≤8倍孔半徑）小孔或通過一短管泄漏，其值約為0.81；通過修圓小孔排放，則排放系數(shù)為1.0。保守估計，取1.0。根據(jù)泄漏口形狀取值其他問題：壓力變化；液位變化；大氣相通；管道阻力。雷諾數(shù)Re泄漏口形狀圓形（多邊形）三角形長條形＞1000.650.600.55≤1000.500.450.40PhP0通常按前述公式計算的為初始流量，也是最大流量。4.2.2泄漏量計算過熱液體泄漏液體從裂口噴出后部分液體閃蒸,汽化熱來自液體本身，剩余液體將降溫至其常壓沸點。閃蒸液體分數(shù)為：式中：FV—閃蒸液體分數(shù)；Cp—液體恒壓熱容，J/(kg·K)T—液體溫度，K；Tb—液體常壓沸點，K；HV—常壓沸點下的汽化熱，J/kg。FV大于0.2，不形成液池。FV小于0.2時，可以假定帶走液體與FV成線性關系：FV=0，無液體被帶走；FV=0.1，50%液體被帶走。氣體泄漏氣體符合理想氣體狀態(tài)方程，則根據(jù)柏努利（Bernoulli）方程可推導出如下的氣體泄漏公式：式中：Cd—排放系數(shù)，通常取1.0；γ—絕熱指數(shù)，是等壓熱容與等容熱容的比值；M—氣體的分子量；kg/mol；R—氣體常數(shù)，8.314J/(mol·K)；T—容器內氣體溫度，K。4.2.2泄漏量計算氣體流動的阻塞氣體內部壓力增大，氣體泄漏流速加快；一般情況，泄漏氣體的運動速度只能達到聲速。臨界壓力泄漏氣體的運動速度達到聲速時的壓力。聲速流：壓力高于臨界壓力；亞聲速流：壓力低于臨界壓力。用原公式計算。許多氣體的絕熱指數(shù)在1.1到1.4之間，則相應的臨界壓力只有約1.7到1.9個大氣壓，因此多數(shù)事故的氣體泄漏是聲速流。幾種氣體的絕熱指數(shù)和臨界壓力（atm）

注意：泄漏流量仍然隨容器中介質壓力的增加而增加。物質丁烷丙烷二氧化硫甲烷氨氯一氧化碳氫γ91.311.311.361.401.41PC1.711.731.831.841.841.871.901.90兩相泄漏如果容器中的過熱液體泄漏前通過較長的管道（L/D>12）就會產生兩相泄漏。一種簡化計算：假設系統(tǒng)中出口臨界壓力和上游壓力比為0.55，則：泄漏兩相中蒸發(fā)液體分數(shù)FV