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)
折合成TNT当量，则:
410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉汽包爆炸TNT当量为:
=5.934×107÷4520=13128.32(kg)
W
TNT
⒉410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉汽包爆破时冲击波能量计算
根据有关资料,以1000kgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压数学模型为参照,来进行模拟计算。
410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉汽包爆破时冲击波能量
①与1000kgTNT的模拟比为:
α=(13128.32/1000)1/3=2.359
②设爆源半径R为75m，与模拟实验中的相当距离为：
=R/α=31.79
R
距离爆源半径75m处的冲击波超压
根据有关资料,用插入法查1000kgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压数据表,求得距离爆源10m处冲击波超压为0.052MPa。
③设爆源半径R为50m，与模拟实验中的相当距离为：
=R/α=21.2
R
距离爆源半径50m处的冲击波超压
根据有关资料,用插入法查1000kgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压数据表,求得距离爆源50m处冲击波超压为0.115MPa。
3.分析评价
查有关资料，冲击波超压为0.005～0.10 MPa时，可以致人内脏严重损伤或死亡，使木建筑厂房房柱折断，房架松动，可视为事故重伤半径的判定标准；冲击波超压为＞0.10 MPa时，可以致使大部分人死亡，防震钢筋混凝土破坏，小房屋倒塌，可视为事故死亡半径的判定标准。
因此，根据上文对410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉爆破事故后果模拟计算，可以得知：
当发生410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉汽包爆破事故时，其重伤半径和死亡半径分别为75m、50m。
①410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉重大危险源分级
依据410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉重大事故后果模拟分析结果，采用重大危险源快速评价分级方法，以预测的重大事故死亡半径R作为重大危险源分级判据，即，
一级重大危险源 R≥200m
二级重大危险源 100m≤R〈200m
三级重大危险源 50m≤R〈100m
四级重大危险源 R〈50m
因410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉重大事故后果导致的最大死亡半径R为50m，判定该重大危险源为三级重大危险源。
②重大危险源影响分析
该型锅炉工艺成熟，技术先进。ＣＦＢ锅炉控制系统比煤粉锅炉优越，可靠性高。XX发电总厂410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉控制方案由芬兰奥斯隆公司设计，而控制系统则选用I/A’S（智能自动化系统），I/A’S是构成整个控制系统的核心。此控制系统是1987年由美国FOXBORO公司研究开发的一种先进的开放性工业控制系统，为新一代集散控制系统。XX发电总厂410t/h pyrofow ＣＦＢ锅炉机组控制系统采用先进的分散式集中控制系统，具有较高的自动化控制水平。能有效地对锅炉风量控制及燃烧系统优化，并及时地采取各种连锁保护手段，确保锅炉安全可靠地运行，有效地防范和杜绝锅炉重大事故。
同时，该型锅炉还设置了各类安全装置连锁保护手动操控冗余系统，水位计、压力计、安全阀、智能连锁保护系统、监控系统、安全标志、安全出口、防护设施、劳动保护设施、消防设施等安全设施齐备，并制定了严格的锅炉运行规程，规定了严格的非常情形下紧急停炉应急措施和现场巡回检查、监控作业规程以及应急预案，操控人员均经过良好的教育培训，专业技术素质和安全素质较高，人机工程系统作用发挥良好，能有力地保障锅炉正常运行和各项安全技术措施落到实处。
综合评价，该型锅炉安全保障性高，发生重大事故的可能性小，概率极低。
但是，也要看到，电站锅炉重大事故一旦发生，由于其投资较大、对国民经济具有重要地位，社会影响大，其后果是十分严重的。因此，加大安全投入，加强安全管理，落实重大危险源监控措施，制定重大事故应急预案并积极开展应急演练，就显得尤为重要。
化学品爆炸后果分 析 —以天津港爆炸为例
前言 本报告通过对天津港爆炸事故现场数据以及现场爆炸情况、范围的收集，应用事故调查分析的方法，通过模拟计算来分析天津港爆炸事故的后果。本报告说明了了事故经过、原因、人员伤亡和直接经济损失，认定了事故性质，提出了对有关责任人员和责任单位的处理建议，分析了事故暴露出的突出问题和教训，提出了加强和改进工作的意见建议。
2015年8月12日，位于天津市滨海新区天津港的瑞海国际物流有限公司(以下简称瑞海公司)危险品仓库发生特别重大火灾爆炸事故。通过反复的现场勘验、检测鉴定、调查取证、模拟实验、专家论证，查明了事故经过、原因、人员伤亡和直接经济损失，认定了事故性质和责任，提出了对有关责任人员和责任单位的处理建议，分析了事故暴露出的突出问题和教训，提出了加强和改进工作的意见建议。 调查认定，天津港“8·12”瑞海公司危险品仓库火灾爆炸事故是一起特别重大生产安全责任事故。 一、事故基本情况 (一)事故发生的时间和地点。 2015年8月12日22时51分46秒，位于天津市滨海新区吉运二道95号的瑞海公司危险品仓库(北纬39°02′22.98″，东经117 °44′11.64″。地理方位示意图见图1)运抵区(“待申报装船出口货物运抵区”的简称，属于海关监管场所，用金属栅栏与外界隔离。由经营企业申请设立，海关批准，主要用于出口集装箱货物的运抵和报关监管)最先起火，23时34分06秒发生第一次爆炸，23时34分37秒发生第二次更剧烈的爆炸。事故现场形成6处大火点及数十个小火点，8 月14日16时40分，现场明火被扑灭。 (二)事故现场情况。 事故现场按受损程度，分为事故中心区(航拍图见图2)、爆炸冲击波波及区。事故中心区为此次事故中受损最严重区域，该区域东至跃进路、西至海滨高速、南至顺安仓储有限公司、北至吉运三道，面积约为54万平方米。两次爆炸分别形成一个直径15米、深1.1米的月牙形小爆坑和一个直径97米、深2.7米的圆形大爆坑。以大爆坑为爆炸中心，150米范围内的建筑被摧毁。
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)
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：
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：
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
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
重大事故后果分析方法：爆炸 爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常借助于气体的膨胀来实现。 从物质运动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表现。物质运动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间内释放出大量的能。 一般说来，爆炸现象具有以下特征： (1)爆炸过程进行得很快； (2)爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波； (3)发出或大或小的响声； (4)周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。 一般将爆炸过程分为两个阶段：第一阶段是物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能；第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。
按爆炸性质可分为物理爆炸和化学爆炸。物理爆炸就是物质状态参数(温度、压力、体积)迅速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。物理爆炸的特点是：在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化，发生变化的仅是介质的状态参数。例如锅炉、压力容器和各种气体或液化气体钢瓶的超压爆炸。化学爆炸就是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。例如可燃气体、蒸气或粉尘与空气混合形成爆炸性混合物的爆炸。化学爆炸的特点是：爆炸发生过程中介质的化学性质发生了变化，形成爆炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量。化学爆炸有3个要素：反应的放热性、反应的快速性和生成气体产物。 从工厂爆炸事故来看，有以下几种化学爆炸类型： (1)蒸气云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧，是在无限空间中的气体爆炸； (2)受限空间内可燃混合气体的爆炸； (3)化学反应失控或工艺异常造成压力容器爆炸； (4)不稳定的固体或液体爆炸。 总之，发生化学爆炸时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较大，而物理爆炸仅释放出机械能，其影
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。
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
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：
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。
XX发电厂制氢站压力容器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发电厂制氢站有13.9m3氢贮罐4个，6m3压缩空气贮罐1个；氢贮罐工作压力为2.50MPa（表压），氧贮罐工作压力为0.8MPa(表压)。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》，制氢站压力容器群（组）P.v值为13.9m3×2.50MPa×4+6m3×0.8MPa=143MPa·m3；而易燃罐介质（氢）压力容器群（组）P.v值为13.9m3×2.50MPa×4=139MPa·m3>100MPa·m3，已经构成为重大危险源。 制氢站压力容器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物理爆炸。氢贮罐发生爆炸后，如遇火源，可能会引起二次火灾、爆炸事故。现对其进行重大事故后果模拟分析。 ⒈压力容器爆破能量计算 盛装气体的压力容器在破裂时，气体膨胀所释放的能量（即煤破能量）与压力容器的容积有关。其爆破过程是容器内的气体由容器破裂前的压力降至大气压的一个简单膨胀过程，所以历时一般都很短，不管容器内介质的温度与周围大气存在多大的温差，都可以认为容器内的气体与大气无热量交换，即此时气体介质的膨胀是一个绝热膨胀过程，因此其爆破能量亦即为气体介质膨胀所做之功，可按理想气体绝热膨胀做功公式计算，即： Eg=P.v/(k-1)[1-(0.1013/p)(k-1)/k]×106 式中：Eg—容器气体的爆破能量，J； P—气体爆破前的绝对压力，MPa； V—容器体积，m3； K—气体的绝热指数。 查有关资料，氢绝热指数为1.142,空气为1.4。 据此，可计算 ①氢贮罐单罐爆炸能量为： Eg=13.9×2.6013/0.142[1-(0.1013/2.6013)(1.142-1)/1.142] ×106 =2.317×108(J) 同理: ②氧贮罐爆炸能量为:
重大事故后果分析方法：泄漏 事故后果分析是安全评价的一个重要组成部分，其目的在于定量地描述一个可能发生的重大事故对工厂、厂内职工、厂外居民，甚至对环境造成危害的严重程度。分析结果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关于决策采取何种防护措施的信息，如防火系统、报警系统或减压系统等的信息，以达到减轻事故影响的目的。火灾、爆炸、中毒是常见的重大事故，可能造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失，影响社会安定。世界银行国际信贷公司(IFC)编写的《工业污染事故评价技术手册》中提出的易燃、易爆、有毒物质的泄漏、扩散、火灾、爆炸、中毒等重大工业事故的事故模型和计算事故后果严重度的公式，主要用于工业污染事故的评价。该方法涉及内容，也可用于火灾、爆炸、毒物泄漏中毒等重大事故的事故危险、危害程度的评价。 由于设备损坏或操作失误引起泄漏从而大量释放易燃、易爆、有毒有害物质，可能会导致火灾、爆炸、中毒等重大事故发生。 1 泄漏情况 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分类，通常归纳为：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及火炬燃烧装置或放散管等十类。 一个工厂可能有各种特殊设备，但其与一般设备的差别很小，可以容易地将其划归至所属的类型中去。 图6—1～图6—10提供了各类设备的典型损坏情况及裂口尺寸，可供后果分析时参考。这里所列出的损坏典型，仅代表事故后果分析的最基本的典型损坏。评价人员还可以增加其他一些损坏的形式和尺寸，例如阀的泄漏、开启式贮罐满溢等人为失误事故，也可以作为某些设备的一种损坏形式。
事故后果模拟分析方法 1 简述 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前提下按理想的情况建立的，有些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 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，事故后果分析由泄漏分析开始。 2．1 泄漏情况分析 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及火炬燃烧装置或放散管等。 (1) 管道。它包括管道、法兰和接头，其典型泄漏情况和裂口尺寸分别取管径的20% ?100%、20%和20% ?100%。 (2) 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%。 (3) 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%。 (4) 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% (于旺力容譌辰应器.包括化工生产中常用的分离器、吒悴洗淺畚反应釜*热左换器、各种縫和容器等］(DW器破裂而泄漏，製□尺寸取容器恋身尺寸’
氢气气瓶爆炸事故后果模拟分析 摘要：氢气是一种极易燃烧，无色透明、无臭无味的气体，广泛的应用于化工、冶金、电力、食品、电子等多种行业，氢气通常以压缩气体的形式盛装在气瓶中。本文通过对氢气气瓶物理爆炸进行事故后果模拟分析，为使用氢气气瓶的单位提 供参考。 关键词：氢气气瓶物理爆炸事故后果模拟 1 氢气的危险性分析 氢气为无色、无臭的气体，沸点-252.8℃，气体密度0.0899g/L，极易燃。氢 气广泛的应用于化工、冶金、电力、食品、电子等多种行业，通常以压缩气体的 形式盛装在气瓶中。氢气气瓶属于压力容器，由于气瓶质量不合格或储存使用不 当等均可能会导致气瓶发生爆炸事故。 氢气瓶爆炸属于物理爆炸，物理爆炸就是物质状态参数（温度、压力、体积）迅速发生变化，在瞬间释放出大量能量并对外做功。气瓶爆炸时，气体膨胀所释 放的能量不仅与气体压力和容器的容积有关，而且与介质在容器内的物性相态相关。容积与压力相同而相态不容的介质，在容器破裂时产生的爆破能量也不同， 而且爆炸过程也不完全相同，其能量计算公式也不同。 2 事故后果模拟 2.1 气瓶爆炸事故后果模拟 1、气瓶爆炸能量计算 氢气瓶中的氢气是以气态形式存在而发生物理爆炸，爆炸的能量与气瓶内气 体的压力和体积有关，其释放的爆炸能量的计算公式为： 式中：Eg—气体的爆炸能量，kJ； P—容器内的绝对压强，MPa； V—容器的容积，m3； k—气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比。 2、爆炸冲击波及其伤害、破坏作用 压力容器爆炸时，能量向外释放时以冲击波能量、破片能量和容器残余变形 能量3种形式表现出来，但后两者所消耗的能量只占总能量的3%～15%，即绝大 部分的能量以冲击波的形式释放，冲击波是由压缩波叠加形成的，是波阵面以突 进形式在介质中传播的压缩波。超压准则认为，只要爆炸波的超压达到一定值， 便会对建筑物构件及各种生物造成一定程度的破坏或损伤。超压冲击波对人体的 伤害和对建筑物的破坏作用见表2.1-1和表2.1-2。 表2.1-1 冲击波超压对人体的伤害准则 则 式中：R—目标与爆炸中心距离，m； R0—目标与基准爆炸中心的相当距离，m； q0—基准炸药量，TNT，kg； q—爆炸时产生冲击波所消耗的炸药量，TNT，kg； △p—目标处的超压，MPa； △p0—基准目标处的超压，MPa； α—炸药爆炸试验的模拟比。
×10－7～×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 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，会在较大范围内对环境造成破坏，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 =M r273+t0/273 V g =(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:kg.℃ 汽化热: ×102kj/kg 吸入5－10mim致死浓度:% 吸入－1h致死浓度: 吸入－1h致重病浓度: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%时，人吸入5～10min即致死。则V g(m3)的液氯可以产生令人