液体火灾事故后果（池火）分析 （孙自涛整理） 一、池火半径r 的计算 池火半径(多用于罐区)r=(S/π)1/2 （单位m ） 池火半径(多用在船舱或其他不规则形态)r=(3s/π) 1/2/2 式中：S 为防火堤内面积或其他不规则形面积。 π取3.14（以下略） 二、池火燃烧速度（Mf ）计算 1、可燃液体沸点高于周围环境温度时。单位面积燃烧速度Mf 值计算公式为：（有些物质可查表） H T Tb Cp Hc dt dm Mf +-= = )0(001.0 式中: MF 为单位面积燃烧速度，（Kg/m 2s ） H C 为液体燃烧热；（J/Kg ）(也可查表) Cp 为定亚比热；(J/Kg.K) (可查表) T b 为物质沸点；（K ）(可查表) T 0为环境温度；（K ）(可查表) H 为物质气化热；（J/Kg ）(可查表) 2、可燃液体沸点低于周围环境温度时。单位面积燃烧速度Mf 值计算公式为：
H Hc dt dm Mf 001.0= = 式中:各符号表示内容同上。 三、计算燃烧时间（即池火持续时间） SMf W t = 式中: t 为池火持续时间 ， （s ） W 为液池液体的总质量，（Kg ） S 为液体的面积，m 2 Mf 为液体单位面积燃烧速度，（Kg/m 2s ） 四、计算燃烧火焰高度 1、计算公式 根据托马斯池火火焰高度经验公式，计算池火的火焰高度h ： h = 84r{Mf/[ρo （2gr ）0.5] }0.6 式中: h 为池火火焰高度m; r 为液池半径或等效半径,（单位m ） p 0为周围空气密度。（取1.29 Kg/m 3） g 为重力加速度，（9.8m/S 2） Mf 即dm/dt 为液体单位面积燃烧速度，（Kg/m 2s ） 或使用池火焰高度的经验公式转换如下： 61.00)]/([42gD m D L h f ρ?== 式中：L 为火焰高度（m ）， D 为液池直径（m ）， m f 为燃烧速率（kg/m 2s ）， ρ0为空气密度（kg/m 3），g 为引力常数。
1事故类型和危害程度分析 在进行机组检修、设备改造、消缺维护等工作时，由于安全生产管理出现漏洞，安全技术措施不完备，危险点分析和控制措施执行不到位，员工安全意识不强，自我保护不够，违章作业，劳动保护设施不完善，设备存在装置性违章等原因，均可能导致人身伤害事故的发生，一般有以下类型： (1)被火焰、化学品等干热烧伤; 被沸水、沸汤、蒸汽烫伤; (2)因缺氧导致窒息; (3)高空作业时坠落; (4)运输机械翻车、撞击等交通事故; (5)落水淹溺; (6)建筑物坍塌砸伤或掩埋窒息; (7)高空落物、机械起吊重物砸伤。 2应急处置基本原则 救治原则是及时报告、现场抢救、专业救治、严防感染。 3应急组织机构及其职责 3.1应急组织机构的组成
3.1.1最初应急救援小组 组长：当值值长2500 副组长：当班班长 成员：当班值班人员 3.1.2职责： 3.1.2.1在发生人身伤害事件后，值长或班长根据伤害程度、原因及时切断事故源，了解受伤程度后汇报运行处领导，同时采取现场急救措施，由运行处领导安排成立现场应急指挥部，批准现场救援方案，组织现场抢救。 3.1.2.2立即按本预案规定程序，组织力量对现场进行事故处理，根据现场人员受伤程度确定预案级别。 3.1.2.3负责向公司报告事故及处理的进展情况。 3.1.2.4应急状态消除，宣告应急行动结束。 3.2 指挥机构及职责 见《山西鲁能河曲发电公司突发事件总体应急预案》。 4人身伤害事故的预防和预警 4.1预防
4.1.1 严格执行《电业安全工作规程》、《消防规程》、《运行 规程》、《检修规程》 ; 认真执行“两措”计划， 落实资金、责任部门和完成日期。 4.2 预警 4.2.1 应急预案的启动 (1) 事故发生后由当值值长立即向运行处长汇报，由运行处长根 据情 况， 发布命令启动执行本应急预案。 运行处长向主管的二级单位 运行应急组首先下达应急预案启动令， 运行应急组应立即在运行范围 内，紧急启动本预案，各就各位，组织事故的应急处理。 (2) 运行处长汇报公司领导，通知并组织所辖部门紧急启动本预 案，各 单位人员接到命令后，迅速安排本部门人员各就各位。 (3) 车辆值班调度接到报警电话后，综合处应立即安排驾驶员紧 急出 车，驾驶员接到调度命令后，必须立即将救护车开至事发现场。 4.2.2 应对 4.2.2.1 烧伤及烫伤的应对 4.1.2 认真执行工作票制度及危险点分析和预控措施 4.1.3 认真落实作业安全技术措施 ; 4.1.4 作业人员应穿合适的工作服和使用合格的劳保防护用品 4.1.5 认真开展安全大检查，及时消除安全隐患 4.1.6
国内外统计资料显示，因防爆装置不作用而造成焊缝爆裂或大裂纹泄漏的重大事故概率仅约为6.9×10－7～6.9×10－8/年左右，一般发生的泄漏事故多为进出料管道连接处的泄漏。据我国不完全统计，设备容器一般破裂泄漏的事故概率在1×10－5/年。此外，据储罐事故分析报道，储存系统发生火灾爆炸等重大事故概率小于1×10－6，随着近年来防灾技术水平的提高，呈下降趋势。 第七章氯气泄漏重大事故后果模拟分析 7.1危险区域的确定 概述: 泄漏类型分为连续泄漏（小量泄漏）和瞬间泄漏（大量泄漏），前者是指容器或管道破裂、阀门损坏、单个包装的单处泄漏，特点是连续释放但流速不变，使连续少量泄漏形成有毒气体呈扇形向下风扩散；后者是指化学容器爆炸解体瞬间、大包装容器的泄漏、许多小包装的多处泄漏，使大量泄漏物形成一定高度的毒气云团呈扇形向下风扩散。 氯泄漏后虽不燃烧，但是会造成大面积的毒害区域，会在较大范围內对环境造成破坏，致人中毒，甚至死亡。根据不同的事故类型、氯气泄漏扩散模型，危害区域会有所不同。氯设备泄漏、爆炸事故概率低，一旦发生可造成严重的后果。 以下液氯钢瓶中的液氯泄漏作为事故模型进行危险区域分析。 毒害区域的计算方法: (1)设液氯重量为W(kg)，破裂前液氯温度为t(℃)，液氯比热为C(kj/kg .℃)，当钢瓶破裂时瓶内压力降至大气压，处于过热状态的液氯迅速降至标准沸点t0(℃)，此时全部液氯放出的热量为:
Q=WC(t-t0) 设这些热量全部用于液氯蒸发，如汽化热为q(kj/kg)，则其蒸发量W为: W=Q/q=WC(t-t0)/q 氯的相对分子质量为M r，则在沸点下蒸发的液氯体积V g(m3)为: V g =22.4W/M r273+t0/273 V g =22.4WC(t-t0)/ M r q273+t0 /273 氯的有关理化数据和有毒气体的危险浓度如下: 相对分子质量:71 沸点: -34℃ 液体平均此热:0.98kj/kg.℃ 汽化热: 2.89×102kj/kg 吸入5－10mim致死浓度:0.09% 吸入0.5－1h致死浓度: 0.0035-0.005% 吸入0.5－1h致重病浓度:0.0014-0.0021% 已知氯的危险浓度，则可求出其危险浓度下的有毒空气体积: 氯在空气中的浓度达到0.09%时，人吸入5～10min即致死。则V g(m3)的液氯可以产生令人致死的有毒空气体积为: V1 = V g×100/0.09 = 1111V g(m3) 氯在空气中的浓度达到0.00425(0.0035～0.005)%时，人吸入0.5～1h，则V g(m3)的液氯可以产生令人致死的有毒空气体积为: V2=V g×100/0.00425=23529V g(m3) 氯在空气中的浓度达到0.00175(0.0014～0.0021)%时，人吸入0.5～1 h，则
蒸汽云爆炸事故后果模拟分析法 超压： 1）TNT 当量 通常，以TNT 当量法来预测蒸气云爆炸的威力。如某次事故造成的破坏状况与kgTNT 炸药爆炸所造成的破坏相当，则称此次爆炸的威力为kgTNT 当量。 蒸气云爆炸的TNT 当量W TNT 计算式如下： W TNT =×α×W f ×Q f /Q TNT 式中，W TNT —蒸气云的TNT 当量(kg) α—蒸气云的TNT 当量系数，正己烷取α=； W f —蒸气云爆炸中烧掉的总质量(kg) Q f —物质的燃烧热值(kJ/kg)， 正己烷的燃烧热值按×106J/kg ，参与爆炸的正己烷按最大使用量792kg 计算，则爆炸能量为×109J 将爆炸能量换算成TNT 当量q ，一般取平均爆破能量为×106J/kg ，因此 W TNT = ×α×W f ×Q f /q TNT + =××792××106/×106 =609kg 2）危害半径 为了估计爆炸所造成的人员伤亡情况，一种简单但较为合理的预测程序是将危险源周围划分为死亡区、重伤区、轻伤区和安全区。 死亡区内的人员如缺少防护，则被认为将无例外的蒙受重伤或死亡，其内径为0，外径为R ，表示外周围处人员因冲击波作用导致肺出血而死亡的概率为，它与爆炸量之间的关系为： = m 重伤区的人员如缺少防护，则绝大多数将遭受严重伤害，极少数人可能死亡或受伤。其内径就是死亡半径R 1，外径记为R 2，代表该处 0.37 0.37 1420.4313.613.610001000TNT W R ?? ??== ? ??? ??
人员因冲击波作用耳膜破损的概率为，它要求的冲击波峰值超压为44000Pa 。冲击波超压P ?按下式计算： P ?=++式中： P ?——冲击波超压，Pa ； Z ——中间因子，等于； E ——蒸气云爆炸能量值，J ； P0——大气压，Pa ，取101325 得R 2= 轻伤区的人员如缺少防护，则绝大多数将遭受轻微伤害，少数人将受重伤或者平安无事。轻伤区的内径为重伤区的外径R 2，外径R 3，表示外边界处耳膜因冲击波作用破裂的概率为，它要求的冲击波峰值 超压为17000Pa 。冲击波超压P ?按下式计算： P ?=++P ?——冲击波超压，Pa ； Z ——中间因子，等于； E ——蒸气云爆炸能量值，J ； P0——大气压，Pa ，取101325 得R 3= m 安全区内人员即使无防护，绝大多数也不会受伤，安全区内径为轻伤区的外径R 3，外径无穷大。 财产损失半径，指在冲击波的作用下建筑物发生三级破坏的半径，单位为m 。按照英国建筑物破坏等级的划分标准规定，建筑物的三级破坏是指房屋不能居住、屋基部分或全部破坏、外墙1 ~ 2面部分破损，承重墙破损严重。财产损失半径可由下式确定。 式中： K ——取值为5. 6 6 /121/3TNT 431751??? ???? ?? ?????+= TNT W KW R 0440********.434 101325P P ?===2 1 3 0R Z E P =?? ? ?? 01700017000 0.168101325P P ?===313 0R Z E P =?? ???
XX发电总厂410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉重大事故后果模拟分析 唐开永 （注册安全工程师，一级安全评价师） XX发电总厂410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉以及自动控制和主要辅助设备，是1992年5月，四川省电力工业局与芬兰Foster Whecler能源公司（当时为芬兰Ahlstrom公司）签定合同购买的。于1996年9月建设安装完毕并投运，至今运行良好。 XX发电总厂410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉主蒸汽蒸发量为410t/h，主蒸汽压力为9.8MPa。锅炉汽包工作压力为10.75 MPa，设计压力为12.10 MPa，汽包总容积约30 m3。根据国家安监部门《关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见》，已经构成为蒸汽锅炉类重大危险源。 大型蒸汽锅炉重大事故类型主要是因操作失误或压力容器制造质量缺陷、维护不当、腐蚀等原因引起的压力容器破裂而导致的锅炉汽包物理爆炸。进而引发锅炉本体炉膛及相关压力管道（容器）物理爆炸，酿成锅炉爆炸恶性重大事故。现对其进行重大事故后果模拟分析。 ⒈锅炉汽包爆破能量计算 ①锅炉汽包爆破机理及爆破能量计算公式 锅炉汽包爆破事故的性质是饱和水容器物理爆炸。在锅炉汽包中水介质以气、液两态存在，工作介质的压力大于大气压，介质温度高于其在大气压下的沸点。当容器破裂时，气体迅速膨胀，液体迅速沸腾，剧烈蒸发，产生暴沸或水蒸气爆炸。其爆破能量可按下式计算： Ｅw=ＣwＶ 式中： Ｅw—饱和水容器的爆破能量，kJ； Ｃw—饱和水爆破能量系数kJ/ m3； Ｖ—容器内饱和水所占容积，m3。 ②410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉汽包爆破能量 设410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉汽包爆破时最大压力为12.10 MPa，根据有关资料，以《常用压力下饱和水容器的爆破能量系数表》为参照，用插入法求得该压力下饱和水爆破能量系数Ｃw为：1.978×106。则根据上式计算可得410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉汽包爆破能量为 Ｅw=1.978×106×30=5.934×107(kJ)
压力容器物理爆炸 本节按照安全评价事故最大化原则，对该项目可能发生的重大事故进行模拟计算对可能发生的事故作出如下模拟评价。 介质为压缩空气的实验压力容器基本数据： 体积：V=250L=0.25m 3，绝对压力：P=8.1 Mpa 1. 计算发生爆炸时释放的爆破能量：E g =C g ·V ； 32857 .010]1013.01[5.2?? ?? ? ??-=p pV C g 式中：E g —气体的爆破能，kJ ； C g ——压缩气体爆破能量系数，kJ/m 3； V ——容器的容积，m 3； p-容器内气体的绝对压力，MPa ； 根据公式：代入数据得：C g =14458.73 kJ/m 3， E g =3614.68 kJ 2.将爆破能量E g 换成TNT 当量q ，代入数据： q=E g /q TNT =E g /4500则：q=0.80 3.爆炸的模拟比a ，即： a=（q/q 0）1/3=（q/1000）1/3=0.1q 1/3则： a=0.0928 4.在1000kgTNT 爆炸试验中相当的距离R 0，则 R 0 = R/a 或R = R 0·a 式中，R —目标与爆炸中心的距离，m ；
R0—目标与基准爆炸中心的相当距离，m。 △p(R)=△p0(R／α) 或△p(R0·a)=△p0(R0) 附表1 1000kgTNT爆炸时的冲击波超压 5.根据附表1给出的相关数据，在距离爆炸中心不同半径处的超压，见附表2。 附表2距离爆炸中心不同半径处的超压 6.离爆炸中心不同半径处冲击波超压对建筑物的破坏作用 附表3 冲击波超压对建筑物的破坏作用
由附表2和见附表3可知，离爆炸中心不同半径处冲击波超压对建筑物的破坏作用见附表4。 附表3-4 不同半径处冲击波超压对建筑物的破坏作用 7. 不同半径处冲击波超压对人体的伤害作用 附表5 冲击波超压对人体的伤害作用
CNG储气瓶泄漏事故后果模拟分析评价 摘要：CNG储气瓶由于高压和介质可燃爆两大事故因素，无论发生何种事故，都可能引发泄漏，火灾，化学爆炸和物理爆炸。本文即对CNG储气瓶泄漏后导致爆炸事故进行事故后果模拟分析，计算其爆炸冲击波的伤害范围。 关键词：CNG储气瓶泄漏事故后果 一、引言 随着天然气在汽车能源中所占比重的增大，越来越多的加气站被建立，压缩天然气（CompressedNaturalGas，简称CNG）加气站是常见的一类，在各种CNG 加气站里，通过压缩机加压压缩，强行将天然气储存在特制容器内，专供汽车加气的备用装置或系统，称为储气装置或储气技术[1]。CNG储气瓶是加气站常用的储气装置，该装置一般具有25～30MPa的高压，其储存的压缩天然气的主要成分是甲烷，属一级可燃气体，甲类火灾危险性，爆炸极限为5%～15%，最小点火能量仅为0.28mJ，燃烧速度快，燃烧热值高，对空气的比重为0.55，扩散系数为0.196，极易燃烧，爆炸，并且扩散能力强，火势蔓延迅速，一旦发生事故，难以控制[2]。 CNG储气瓶由于高压和介质可燃爆两大事故因素，无论发生何种事故，都可能引发泄漏，火灾，化学爆炸和物理爆炸，如果事故得不到有效控制，还可相互作用，相互影响，促使事故扩大蔓延及至产生巨大的冲击波危害，因此，对其危害后果做出合理评价具有重大意义[1]。 二、泄漏事故后果模拟分析 假设某一加气子站内有3支4m3大容积储气瓶，其中一支储气瓶的瓶口处发生天然气泄漏，模拟分析如下： 1.泄漏量计算 1.1 泄漏类型判断 P-储气瓶组内介质压力，取25MPa P0 -环境压力，取0.1 MPa，则P0 / P = 0.004 k-介质的绝热指数，取1.316 ，则介质流动属音速流动。 1.2泄漏孔面积和喷射孔等价直径
事故后果模拟 中毒 有毒物质泄漏后生成有毒蒸气云，它在空气中飘移、扩散，直接影响现场人员，并可能波及居民区。大量剧毒物质泄漏可能带来严重的人员伤亡和环境污染。 毒物对人员的危害程度取决于毒物的性质、毒物的浓度和人员与毒物接触时间等因素。有毒物质泄漏初期，其毒气形成气团密集在泄漏源周围，随后由于环境温度、地形、风力和湍流等影响气团飘移、扩散，扩散范围变大，浓度减小。在后果分析中，往往不考虑毒物泄漏的初期情况，即工厂范围内的现场情况，主要计算毒气气团在空气中飘移、扩散的范围、浓度、接触毒物的人数等。 有毒液化气体容器破裂时的毒害区估算 液化介质在容器破裂时会发生蒸气爆炸。当液化介质为有毒物质，如液氯、液氨、二氧化硫、硫化氢、氢氰酸等，爆炸后若不燃烧，会造成大面积的毒害区域。 设有毒液化气体质量为W(单位：kg)，容器破裂前器内介质温度为t(单位：℃)，液体介质比热为C[单位：kJ／(kg·℃)。当容器破裂时，器内压力降至大气压，处于过热状态的液化气温度迅速降至标准沸点t0(单位：℃)，此时全部液体所放出的热量为：Q=W·C(t—t0) 设这些热量全部用于器内液体的蒸发，如它的气化热为g(单位：kJ／kg)，则其蒸发量：
q t t C W q Q W )(0-?==' 如介质的分子量为M ，则在沸点下蒸发蒸气的体积Vg(单位：m 3)为： 273273)(4.222732734.22000t M t t C W t M W V q g +?-?=+?= 为便于计算，现将压力容器最常用的液氨、液氯、氢氰酸等的有关物理化学性能列于表2-3中。关于一些有毒气体的危险浓度见表2-4。 若已知某种有毒物质的危险浓度，则可求出其危险浓度下的有毒空气体积。如二氧化硫在空气中的浓度达到0．05％时，人吸入5～10min 即致死，则Vg 的二氧化硫可以产生令人致死的有毒空气体积为： V=Vg ×100／0．05=2000 Vg 。 假设这些有毒空气以半球形向地面扩散，则可求出该有毒气体扩散半径为： R=33 421/π?c Vg =30944.2/c Vg 式中 R ——有毒气体的半径，m ； Vg ——有毒介质的蒸气体积，m 3； C ——有毒介质在空气中的危险浓度值，％。 表2-3 一些有毒物质的有关物化性能
2.2 事故后果模拟分析法火灾、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的前提下按理想的情况建立的，有递增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。2.2.1 泄漏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，因此，后果分析由泄漏分析开始。 2.2.1.1 泄漏情况分析 2.1.1.1.1 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，火炬燃烧装置或放散管等。 ⑴管道。它包括管道、法兰和接头，其典型情况和裂口尺寸分别取管径 的20%- 100% 20 痢20%- 100% ⑵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： ①连接器本体破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20%- 100% ②接头处的泄漏，裂口尺寸取管径的20% ③连接装置损坏泄漏，裂口尺寸取管径的100% ⑶过滤器。它由过滤器本体、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20%- 100%和20%。 ⑷阀。其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①阀壳体泄漏，裂口尺寸取管径的20%- 100% ②阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%
③阀杆损坏泄漏，裂口尺寸取管径的20% ⑸压力容器或反应器。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。其常见的此类泄漏情况和裂口尺寸为： ①容器破裂而泄漏，裂口尺寸取容器本身尺寸； ②容器本体泄漏，裂口尺寸取与其连接的粗管道管径的100% ③孔盖泄漏，裂口尺寸取管径的20% ④喷嘴断裂而泄漏，裂口尺寸取管径的100% ⑤仪表管路破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20%- 100% ⑥容器内部爆炸，全部破裂。 ⑹泵。其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①泵体损坏泄漏，裂口尺寸取与其连接管径的20%-100% ②密封压盖处泄漏，裂口尺寸取管径的20% ⑺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： ①压缩机机壳损坏而泄漏，裂口尺寸取与其连接管道管径的20%-100% ②压缩机密封套泄漏，裂口尺寸取管径的20% ⑻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： ①罐体损坏而泄漏，裂口尺寸为本体尺寸； ②接头泄漏，裂口尺寸为与其连接管道管径的20%-100% ③辅助设备泄漏，酌情确定裂口尺寸。 ⑼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，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：
生产装置重大泄漏事故原因分析及灾害后果模拟计算 1、泄漏事故原因统计分析 根据建国以来化工系统所发生的59起重大及典型泄漏事故的实际情况，从五方面对事故原因进行了分类，见表1。 表1 重大及典型泄漏事故原因分类 （1）工艺技术 工艺路线设计不合理，操作中关键参数控制要求不严格。 （2）设备、材料本身原因 设备本身缺陷，材料及安装质量未达到标准要求；生产、制造过程中不按照有关规定进行；材料选择不符合标准。 （3）人为因素 违章操作、误操作、缺少必要的安全生产和岗位技能知识；工作责任心不强。 （4）外来因素 外来物体的打击、碰撞。 （5）其他因素 不属于以上四种原因之一。 从以上统计可以看出，泄漏事故的发生主要是因为设备等产品的质量不过关，职工不按操作规程进行操作和安全生产意识不强等主要原因造成的。针对这些原因，企业应加强产品质量的检查和验收，积极开展安全生产及岗位操作技能教育，真正做到岗前培训，持证上岗。 2、典型事故案例分析
本节通过列举案例，分析类似事故，找出可能造成系统故障、物质损失和人员伤害的危险因素，防患于未然。 【案例一】1000m3气柜爆炸 发生日期：1979年7月9日 发生单元：河北省大城化肥厂 经济损失：14万元 （1）事故经过： 7月9日中午12时许，全厂断电，造气停车。当时造气工段1号炉正作吹风，2号炉作下吹，气柜存半水煤气400m3。停车前作最后一次半水煤气分析成分合格。此时发现1号煤气炉有倒气现象，为防止发生炉口爆炸，于下午2时左右，将气柜出口水封放空阀打开，将气柜内半水煤气放掉，下午4时气柜钟罩已落底。这时操作工又将1号洗气塔放空阀打开，作进一步系统卸压，各工段均处于停车状态，各工段只留下1～2名工人值班，到下午6时55分气柜突然发生爆炸。气柜周边撕裂，顶盖升至高空约40m，落至距气柜中心14m远处，将围墙砸塌10m多长。气柜爆炸的同时，造气工段2号洗气塔顶盖亦被炸坏，打出33m。没有造成人身伤亡。 （2）原因分析：①可燃性气体存在：虽然气柜已放空，气柜钟罩已落底，但钟罩球形顶部尚残存60多M3水煤气，洗气塔及煤气管道中也残存40多M3的 可燃性气体；②空气的混半水煤气，在这100M3半水煤气中含有大量的CO与H 2 入：由于气柜出口水封放空阀与洗气塔放空阀均已打开，使系统与空气连通，当系统内有压力时，半水煤气自系统排向大气，但自9日中午起就连续下大雨，气温下降很快，容器管道内残存的半水煤气温度也明显下降，致使气柜形成负压，由放空阀将空气吸入气柜，酿成爆炸条件。③火源引入：因1号洗气塔排污闸阀密封不严，较长时间的停车使水泄漏较多，水封失去作用，使造气炉与洗气塔、管道、气柜成为连通体，炉体火源引入气柜，引起爆炸。 （3）教训：①停车时必须由造气工段长负责检查设备（包括各种阀门）、工艺情况；②放空阀卸压后要及时关闭，避免空气混入；③防止停车后气柜煤气倒回、炉口爆炸，可使气柜进口水封加水和洗气塔、洗气箱水保持溢流。
4 事故后果分析 对一种可能发生的事故只有知道其后果时，对其危险性分析才算是完整的。后果分析是危险源危险性分析的一个主要组成部分，其目的在于定量地描述一个可能发生的重大事故对工厂、对厂内职工、对厂外居民甚至对环境造成危害的严重程度。后果分析为企业或企业主管部门提供关于重大事故后果的信息，为企业决策者和设计者提供采取何种防护措施的信息。由于事故的发生是一个概率事件，完全杜绝生产过程中的事故是不可能的，因此对事故后果的控制就成为安全工作者必须关注的一个重要课题。 泄漏事故、火灾事故、爆炸事故、中毒事故是可能造成重大恶果的生产事故，也是我们进行后果分析的重点。 4．1 泄漏事故后果分析 火灾和因有毒气体引起的中毒事故都与物质的泄漏有着直接的联系。确定重大事故，尤其是泄漏和火灾事故时的危险区域是在确定有毒物质泄漏后的扩散范围的基础上进行的。因此，要首先从有毒、有害物质泄漏分析开始。 4．1．1 泄漏的主要设备 根据泄漏情况，可以把化工生产中容易发生泄漏的设备归纳为10类，即管道、挠性连接器、过滤器、阀门、压力容器或反应罐、泵、压缩机、储罐、加压或冷冻气体容器和火炬燃烧器或放散管。 （1）管道 包括直管、弯管、法兰管、接头几部分，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ?管道泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%； ?法兰泄漏，裂口尺寸取管径的20%； ?接头泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%； （2）挠性连接器 包括软管、波纹管、铰接臂等生产挠性变形的连接部件，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20-100%； ?接头泄漏，裂口尺寸取管径的20%； ?连接装置损坏而泄漏，裂口尺寸取管径的100%； （3）过滤器 由过滤器本体、管道、滤网等组成，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ?过滤器本体泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%； ?管道泄漏，与过滤器连接的管道发生的泄漏，裂口尺寸取管径20%； （4）阀 包括化工生产中应用的各种阀门，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ?阀壳体泄漏裂口尺寸取与阀连接管道管径的20-100%； ?阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%； ?阀杆损坏而泄漏，裂口尺寸取管径的20%； （5）压力容器 包括化工生产中常用的分离、气体洗涤器、反应釜、热交换器、各种罐和容器等，其常见泄漏情况和裂口尺寸为：
第23卷第1期(总第133期)辐射防护通讯2003年2月 ?进展与评述? 核事故后果评价系统的进展与比较 Com parison and Advance of Consequences A ssessment System for N uclear A ccident 胡二邦 姚仁太 宣义仁 辛存田(中国辐射防护研究院,太原,030006) Hu Er bang Yao Rentai Xuan Yiren Xin Cuntian (China Institute for Radiation Pr otectio n,Taiyuan,030006) 摘 要 对国内外若干主要的核事故后果评价系统,如美国的AR AC、日本的SPEEDI、欧共体的R ODO S、中国的CRO DOS等的性能进行了概述与比较。对核事故后果评价中的主要组成部分,如大气扩散模型、动态食物链模型、防护措施、干预水平及计算防护措施有效性中所需的屏蔽因子、居址因子等的国内外概况与进展进行了评述。 关键词:核事故 后果评价 大气扩散 动态食物链 防护措施 中图分类号:T L73 文献标识码:A 文章编号:1004-6356(2003)01-0006-08 Abstract The quality of several m ain co nsequences assessment systems fo r nuclear accident such as ARAC(U SA)、SPEEDI(Japan)、RODOS(CE)and CRODOS(China)are summarized and com-pared.T he review of sever al m ain com ponents of Accident Co nsequences Assessm ent(ACA) sy stem such as atmospher ic dispersion model、dynam ic food-chain model、protective m easur e and shielding factor and o ccupancy facto r used in calculating effectiv ness o f pr otectiv e measure is de-scribed. Key words: Nuclear accident C onsequence assessment Atmospheric dispersion Dynamic food-chain Protective measure 1 核事故后果评价系统的进展与比较 1.1核事故后果评价系统进展概况 (1)美国ARAC 20世纪80年代国际上的实时剂量评价系统以美国的LLNL[1](劳伦斯?利弗莫尔国立实验所)的ARAC(Atmospheric Release Adv isory Ca-pability)为最先进。LLNL在20世纪70年代中期建立和检验了ARAC的原型操作系统。至今, ARAC系统已为160多个实际的或潜在的事件以及重大的演习作了响应,其中包括1979年3月的三里岛事故以及1986年4月的切尔诺贝利事故。它有能力为100个厂址提供应急响应服务,能够同时执行3个应急设施评价任务,能在接到用户通知后的15min之内给出初步的估算结果,45min之内给出完整的计算结果。现在ARAC已发展到第三代ARA C-3。在新模型中的诊断风场和扩散模型中应用了随地形变化的坐标系,即用连续地形替代了过去的台阶式地形;新模型中采用了新的拉格朗日粒子传输和扩散模型LODI,替代了以往的高斯和梯度扩散混合模型ADPIC,新模型中的天气预报模式产生48h的预报风场,分辨率达15km,每24h更新1次。 (2)日本SPEEDI[2] 1982年3月日本原子力研究所完成了关于SPEEDI(Sy stem fo r Predictio n of Environmental Emergency Dose Inform ation)基本结构的设计和报告的第一版。SPEEDI包括中心计算机设备和自动数据采集网络系统。后者采集全日本14个核 1收稿日期:2002-09-09 作者简介:胡二邦(1940-),男,1964年毕业于清华大学辐射防护专业,研究员。
蒸汽云爆炸事故后果模 拟分析法 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
蒸汽云爆炸事故后果模拟分析法 超压： 1）TNT当量 通常，以TNT当量法来预测蒸气云爆炸的威力。如某次事故造成的破坏状况与kgTNT炸药爆炸所造成的破坏相当，则称此次爆炸的威力为kgTNT当量。 蒸气云爆炸的TNT当量W TNT计算式如下： W TNT=×α×W f×Q f/Q TNT 式中，W TNT—蒸气云的TNT当量(kg) α—蒸气云的TNT当量系数，正己烷取α=； W f—蒸气云爆炸中烧掉的总质量(kg) Q f—物质的燃烧热值(kJ/kg)， 正己烷的燃烧热值按×106J/kg，参与爆炸的正己烷按最大使用量 792kg计算，则爆炸能量为×109J 将爆炸能量换算成TNT当量q，一般取平均爆破能量为×106J/kg，因此 W TNT= ×α×W f×Q f /q TNT+ =××792××106/×106 =609kg 2）危害半径 为了估计爆炸所造成的人员伤亡情况，一种简单但较为合理的预测程序是将危险源周围划分为死亡区、重伤区、轻伤区和安全区。 死亡区内的人员如缺少防护，则被认为将无例外的蒙受重伤或死亡，其内径为0，外径为R ，表示外周围处人员因冲击波作用导致肺出血而死亡的概率为，它与爆炸量之间的关系为： = m 重伤区的人员如缺少防护，则绝大多数将遭受严重伤害，极少数人可能死亡或受伤。其内径就是死亡半径R1，外径记为R2，代表该处人员
因冲击波作用耳膜破损的概率为，它要求的冲击波峰值超压为44000Pa。 ?按下式计算： 冲击波超压P ?=++式中： P ?——冲击波超压，Pa； P Z——中间因子，等于； E——蒸气云爆炸能量值，J； P0——大气压，Pa，取101325 得R2= 轻伤区的人员如缺少防护，则绝大多数将遭受轻微伤害，少数人将受重伤或者平安无事。轻伤区的内径为重伤区的外径R2，外径R3，表示外边界处耳膜因冲击波作用破裂的概率为，它要求的冲击波峰值超压为17000Pa。冲击波超压P?按下式计算： ?=++P?——冲击波超压，Pa； P Z——中间因子，等于； E——蒸气云爆炸能量值，J； P0——大气压，Pa，取101325 得R3= m 安全区内人员即使无防护，绝大多数也不会受伤，安全区内径为轻伤区的外径R3，外径无穷大。 财产损失半径，指在冲击波的作用下建筑物发生三级破坏的半径，单位为m。按照英国建筑物破坏等级的划分标准规定，建筑物的三级破坏是指房屋不能居住、屋基部分或全部破坏、外墙1 ~ 2面部分破损，承重墙破损严重。财产损失半径可由下式确定。 式中： K——取值为5. 6 正常泄露： 从原料危险性及最大储存使用量两方面综合考虑，选取甲醇的存储为研究对象进行蒸汽云爆炸事故后果模拟分析。
氯气泄漏重大事故后果模拟分析(经典)
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国内外统计资料显示，因防爆装置不作用而造成焊缝爆裂或大裂纹泄漏的重大事故概率仅约为6．9×10－7～６．９×10－８/年左右,一般发生的泄漏事故多为进出料管道连接处的泄漏。据我国不完全统计，设备容器一般破裂泄漏的事故概率在1×1０-5/年。此外,据储罐事故分析报道,储存系统发生火灾爆炸等重大事故概率小于１×10－6，随着近年来防灾技术水平的提高,呈下降趋势。 第七章氯气泄漏重大事故后果模拟分析 7.1危险区域的确定 概述: 泄漏类型分为连续泄漏（小量泄漏)和瞬间泄漏(大量泄漏），前者是指容器或管道破裂、阀门损坏、单个包装的单处泄漏,特点是连续释放但流速不变,使连续少量泄漏形成有毒气体呈扇形向下风扩散;后者是指化学容器爆炸解体瞬间、大包装容器的泄漏、许多小包装的多处泄漏,使大量泄漏物形成一定高度的毒气云团呈扇形向下风扩散。 氯泄漏后虽不燃烧，但是会造成大面积的毒害区域,会在较大范围內对环境造成破坏，致人中毒,甚至死亡。根据不同的事故类型、氯气泄漏扩散模型，危害区域会有所不同。氯设备泄漏、爆炸事故概率低,一旦发生可造成严重的后果。 以下液氯钢瓶中的液氯泄漏作为事故模型进行危险区域分析。 毒害区域的计算方法: (1)设液氯重量为W(ｋｇ),破裂前液氯温度为t(℃），液氯比热为Ｃ(kj/kg .℃），当钢瓶破裂时瓶内压力降至大气压,处于过热状态的液氯迅速降至标准沸点ｔ0（℃)，此时全部液氯放出的热量为：
附件八危险化学品泄漏事故后果评价 8.1 评价内容 本章主要对天然气输送管道、液氨储罐、甲醇储罐、二甲醚储罐、液氨输送管道、甲醇输送管道、二甲醚输送管道、丁烷储罐等进行物料泄漏的模拟，以便对液氨、甲醇、二甲醚、丁烷泄漏事故的后果进行评价。内容包括1）毒物泄漏扩散事故情景模拟 确定评价因子，选取典型的泄漏事故情景。 2）毒物扩散危害评价 选择毒物泄漏扩散模式，划分火灾危险性及毒物危害等级，计算毒物扩散危害距离与面积，并确定出各危害等级的浓度等值线图。 3）评价结果讨论 8.2 物料泄漏扩散事故情景模拟 8.2.1 评价因子的确定 在泸天化集团公司范围内，对天然气输送管道、液氨储罐、甲醇储罐、二甲醚储罐、丁烷储罐、液氨输送管道、甲醇输送管道、二甲醚输送管道输送和储存的有毒和易燃物料量大，均可作为重大危险源，一旦发生泄漏事故，将造成严重的后果，因此选取对天然气输送管道、液氨储罐、甲醇储罐、二甲醚储罐、液氨输送管道、甲醇输送管道、二甲醚输送管道、丁烷储罐作为评价因子。 液氨、甲醇、二甲醚、丁烷的主要理化特性见表8-1所示 表8-1 评价因子的主要理化特性
8.2.2 典型泄漏事故情景的选取 1）泄漏物料 液氨、天然气、甲醇、二甲醚、丁烷泄漏 2）泄漏源 选取的泄漏源包括： ⑴天然气配气站至主装置的输送管道 ⑵液氨储罐（球） ⑶从合成氨至尿素装置的成品氨输送管道 ⑷粗甲醇储罐的进出管道 ⑸甲醇库区甲醇储管的进出管道 ⑹二甲醚精馏塔的进出管道 ⑺二甲醚库区球罐的进出管道 ⑻丁烷罐区储罐的进出管道 3）泄漏事故规模 根据泸天化集团公司天然气输送管道、液氨储罐、甲醇储罐、二甲醚储罐、丁烷储罐、液氨输送管道、甲醇输送管道、二甲醚输送管道的实际安全状况，结合国内外化学危险品罐区安全技术状况以及事故案例的调查，选取以下两种典型泄漏事故作为评价对象。 ·小型泄漏（泄漏孔径25mm） ·中型泄漏（泄漏孔径75mm） ·大型泄漏（管道完全破裂，泄漏孔径100/150/200mm，根据储罐的进出口管道最大直径确定） 8.3 毒物扩散气象条件 对毒物扩散起作用的气象条件主要包括：风速、大气稳定度、混合层高度、光照和气温等。 根据项目所在地的气象条件，风速选取静风（风速1.0m/s）和年平均风速（风速1.7m/s）以及最大风速（风速13.5m/s）三种情况，风向选取本地区年主导风向之一的东北风向进行模拟计算。本评价主要考虑一旦天然气输送管道、甲醇成品储罐、二甲醚储罐、丁烷储罐、甲醇输送管道、二甲醚输
2.2事故后果模拟分析法 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的前提下按理想的情况建立的，有递增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。 2.2.1 泄漏 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，因此，后果分析由泄漏分析开始。 2.2.1.1 泄漏情况分析 2.1.1.1.1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，火炬燃烧装置或放散管等。 ⑴管道。它包括管道、法兰和接头，其典型情况和裂口尺寸分别取管径的20%～100%、20%和20%～100%。 ⑵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： ①连接器本体破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20%～100%； ②接头处的泄漏，裂口尺寸取管径的20%； ③连接装置损坏泄漏，裂口尺寸取管径的100%。 ⑶过滤器。它由过滤器本体、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20%～100%和20%。 ⑷阀。其典型泄漏情况和裂口尺寸为：
①阀壳体泄漏，裂口尺寸取管径的20%～100%； ②阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%； ③阀杆损坏泄漏，裂口尺寸取管径的20%。 ⑸压力容器或反应器。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。其常见的此类泄漏情况和裂口尺寸为： ①容器破裂而泄漏，裂口尺寸取容器本身尺寸； ②容器本体泄漏，裂口尺寸取与其连接的粗管道管径的100%； ③孔盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%； ④喷嘴断裂而泄漏，裂口尺寸取管径的100%； ⑤仪表管路破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20%～100%； ⑥容器内部爆炸，全部破裂。 ⑹泵。其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①泵体损坏泄漏，裂口尺寸取与其连接管径的20%～100%； ②密封压盖处泄漏，裂口尺寸取管径的20%； ⑺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： ①压缩机机壳损坏而泄漏，裂口尺寸取与其连接管道管径的20%～100%； ②压缩机密封套泄漏，裂口尺寸取管径的20%。 ⑻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： ①罐体损坏而泄漏，裂口尺寸为本体尺寸； ②接头泄漏，裂口尺寸为与其连接管道管径的20%～100%； ③辅助设备泄漏，酌情确定裂口尺寸。 ⑼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，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①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；
事故后果模拟分析 （1）物理爆炸能量计算 液化气体和高温饱和水一般在容器内以气液两态存在，当容器破裂发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀做功外，还有过热液体激烈的蒸发过程。在大多数情况下，这类容器内的饱和液体占有容器介质重量的绝大部分，它的爆破能量比饱和气体大得多，一般计算时考虑气体膨胀做的功。过热状态下液体在容器破裂时释放出爆破能量可按下式计算： [] W T )S S ()H H (E 12121---= 式中，E ——过热状态液体的爆破能量，kJ ； H 1——爆炸前饱和液体的焓，kJ/kg ； H 2——在大气压力下饱和液体的焓，kJ/kg ； S 1——爆炸前饱和液体的熵，kJ/(kg ·℃)； S 2——在大气压力下饱和液体的熵，KJ/(kg ·℃)； T 1——介质在大气压力下的沸点，℃； W ——饱和液体的质量，kg 。 （2）物理爆炸冲击波的伤害范围（危险性区域）估算 冲击波对人体造成的伤害是由于其超压引起的，显然，超压越大，伤害作用就越大。对爆炸的冲击波超压，采用比
例法则模拟标准TNT炸药爆炸之冲击波超压进行估算，即两个爆炸源若在某一地点形成同样的冲击波超压，则此超压点与两爆炸源距离之比，等于两爆炸源爆炸药量之比的三次方根。也就是说，当 R/ R0= ( Q /Q 0 )1/ 3= α 时，有 ΔP= ΔP0 式中：R ——实际爆炸源至超压点的距离，m； R0——标准炸药爆炸源至超压点的距离，m； q ——实际爆炸物的TNT当量，TNT，kg； q0——标准TNT炸药量，TNT，kg； α——爆炸模拟比； ΔP ——实际爆炸源至超压点的超压，MPa； ΔP0——标准炸药爆炸源至超压点的超压，MPa。