LNG泄漏气体浓度和温度扩散过程计算
摘要：随着液化天然气在国际贸易中优势逐渐凸显，使用日益广泛，我国进口LNG的数量逐年增加，LNG接收站也随之增多。LNG储罐作为接收站内重要的储
存设备，同时也是重大危险源，安全问题不容小觑。泄漏作为LNG储存过程中主
要事故类型，须更加重视。LNG储罐万一发生泄漏将对设备、作业人员甚至环境
均造成严重后果，因此对LNG储罐泄漏扩散后果的研究至关重要。
关键词：液化天然气；泄漏；扩散；数值模拟
1、引言
利用高斯烟羽模型进行LNG泄漏过程模拟，得到LNG泄漏后扩散浓度场和温
度场分布。参考天然气燃烧下限0．0358kg/m3与低温温度规定291K确定了气体
浓度场和温度场的危险区域范围，分析了环境风速和大气稳定度参数与泄漏扩散
的关系，得出环境参数对浓度场、温度场及危险区域的影响规律：设置参数为泄
漏量5kg/s，泄漏源高度20m，泄漏孔径50mm，大气稳定度C级，环境风速2、3、4、5m/s。本文采用高斯模型模拟LNG储罐泄漏扩散过程，对得到的结果进行
分析，能更全面地认识LNG储罐泄漏危害。
2、危险区域
2.1气体浓度危险区域
液化天然气泄漏在空气中，如遇点火源会发生火灾和爆炸危险，需设定气体
浓度危险区域以保证安全。当天然气的气体浓度在0．0358kg/m3时会达到爆炸
下限发生爆炸，当天然气的气体浓度达到50%爆炸下限时会产生闪火危险［28～30］液化天然气的泄漏不但会引发爆炸也会因气体浓度过大对人体造成影响，当
天然气的气体浓度大于0．0067kg/m3时会对人体造成窒息危险，以此设定窒息
危害区域。LNG泄漏扩散的气体浓度危险区域可按照爆炸、闪火和对人体有害三
个条件作为判据，爆炸危险区域最小，窒息危害区域最大，危险区域主要沿下风
向展开。
2.2温度危险区域
液化天然气除了气体浓度造成的危险外，其低温性能也会对人体造成影响，
需设置温度危险区域以保证设备和操作人员安全。当温度达到291K时为低温环境，当温度达到283K时人体会有低温麻醉危险，对工作效率有不利影响，以此
作为判据划分温度影响区域。工作效率不利区域小，低温危险区域大，主要区域
在下风轴线处。
3、影响因素分析
研究环境风速对泄漏扩散的影响。基本工况设置如下：泄漏量为5kg/s，泄漏
源高度为20m，泄漏孔径为50mm，大气稳定度等级为C。取环境风速为2、3、4、5m/s，泄漏源高度处下风向轴线上最大浓度分别为0．3978、0．2655、0．1992、0．1594kg/m3，最低温度分别为153．9、168．3、180．1、189．9K。图1为泄漏源高度平面上环境风速对气体浓度场影响情况，设置相同区域及颜色
栏代表值。对比四张图可知随着环境风速的增加，泄漏源附近气体浓度值降低明显，相同气体浓度等值线沿下风向减小，沿横风向变化不大。在相同区域内，环
境风速越大，风对天然气泄漏扩散形成的气云扰动加强，气云扩散越剧烈，区域
内聚集的天然气被风逐渐吹散，气体浓度危险区域范围整体减小，主要体现在下
风向上，其中造成人体窒息危险区域减小明显，闪火危险区域和爆炸危险区域也
有所减小。随着环境风速的增加，天然气泄漏形成的气云扩散越快，下风轴线方
苯槽车泄漏扩散及事故状态的数值模拟 (中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南洛阳 471012) 刘敬钊马洪斌刘爱彬 苯是具有易燃、易爆、毒害物性的危险化学品，在生产、运输、装卸和储存等过程中均易造成人身中毒、易燃易爆等危害，而需要特别加以防护的物品。在生产和运输等环节中存在高度危险性；苯车泄漏后，在外部风和内部浓度梯度的作用下会沿地表面扩散，在事故现场形成燃烧爆炸或毒害危险区，变化或扩大的危险区增加了现场抢险救援工作的难度；判断泄漏气体扩散的危险区范围关系到现场戒严、人员疏散、火源控制区域的确定。本文对泄漏气体的扩散行为进行讨论，并对泄漏苯蒸汽气的扩散事故状态进行模拟。 1 泄漏扩散类型 由于苯发生泄漏后，在空气中形成蒸气云团并运移扩散，而有毒有害物质的泄漏扩散会对人、畜造成中毒伤害，会对环境造成污染。泄漏有两种方式，即连续性泄漏和瞬时性泄漏。所谓连续性泄漏是指泄漏源是连续源或泄放时间大于或等于扩散时间；而瞬时性泄漏是指泄放时间相对于扩散时间比较短的泄漏。而泄漏物质扩散有重气扩散和中性气体扩散两种模式，由于苯蒸汽的相对于空气的密度为2.77，属于重气扩散类型。重气扩散过程经历四个阶段（见图1）： 1)初始阶段：物质从容器泄漏出，形成气云后在本身的惯性力和外界风速的作用下，上升变形。 2)重力沉降阶段和空气卷吸阶段：当气云初始动量消失后，重力占主导地位。由于云团与周围空气间的密度差，导致重气塌陷，沿地表面拓展，引起云团厚度的降低和 径向尺寸的增大，而在大气湍流 的作用下外界空气进入云团，即 空气卷吸，云团被稀释，同时由 于初始泄漏云团与周围环境的 温度差异而进行热量交换。 3)非重气扩散转变：随着 云团的稀释冲淡，重气效应逐渐 消失，重气扩散转变为非重气扩散。图1 重气扩散过程 4)大气湍流扩散阶段（被动扩散），即大气湍流对云团的扩散起支配作用。 目前，关于物质泄漏扩散模型有许多（表1），其中包括高斯箱模型、BM模型、Sutton 模型等。BM模型即唯象模型，是由一系列重气体连续泄放和瞬时泄放的实验数据绘制成的计算图表组成，能够很好地用于重气瞬时或连续释放的地面面源或体源，属于经验模型，外延性较差。Sutton 模型是用湍流扩散统计理论来处理湍流扩散问题，但在模拟可
致9人死亡的重庆4-16氯气泄漏事故责任人受查处https://www.doczj.com/doc/ac13708365.html, 2004年10月23日15:29 中国新闻网 中新网10月23日电经重庆天原化工总厂“4·16”事故调查组调查确认，造成死亡失踪9人，15万人撤离的重庆“4·16”氯气泄漏事故是一起责任事故。 重庆晨报消息，按照有关规定，经重庆市委、市政府批准，市纪委、监察局决定对事故有关责任人给予以下处分： 给予对事故发生负有重要领导责任的化医控股集团公司董事长、党委书记缪光奎党内警告处分； 给予对事故发生负有重要领导责任的化医控股集团公司经济运行部部长李华夏行政记过处分； 给予对事故发生负有主要领导责任的重庆天原化工总厂厂长张定禄撤消重庆天原化工总厂厂长、党委委员职务处分； 给予对事故发生负有重要领导责任的重庆天原化工总厂党委书记兼副厂长陈德国党内警告处分； 给予对事故发生负有主要领导责任的重庆天原化工总厂副厂长吴照华行政记大过处分； 给予对事故发生负有直接责任的重庆天原化工总厂动力分厂代理副主任王为民撤消重庆天原化工总厂动力分厂代理副主任职务处分； 给予对事故发生负有直接责任的重庆化工节能计量压力容器监测所所长助理兼压力容器监测科科长、技术负责人、检验师周军撤消重庆化工节能计量压力容器检测所所长助理和压力容器检测科科长职务处分；
给予对事故发生负有重要领导责任的重庆化工节能计量压力容器检测所副所长吴明中(主持工作)行政记大过处分。 重庆天原化工总厂氯气泄漏事故责任人受查处 https://www.doczj.com/doc/ac13708365.html, 2004年10月24日11:53 新华网 新华网重庆10月24日电（记者李永文）经重庆天原化工总厂“4·16”事故调查组调查确认，“4·16”事故是一起责任事故。按照有关规定，经重庆市委、市政府批准，重庆市纪委、监察局日前决定对事故有关责任人分别给予处分。 给予对事故发生负有重要领导责任的化医控股集团公司董事长、党委书记缪光奎党内警告处分，化医控股集团公司经济运行部部长李华夏行政记过处分；给予对事故发生负有 主要领导责任的重庆天原化工总厂厂长张定禄撤销重庆天原化工总厂厂长、党委委员职务处分；给予对事故发生负有重要领导责任的重庆天原化工总厂党委书记兼副厂长陈德国党内警告处分；给予对事故发生负有主要领导责任的重庆天原化工总厂副厂长吴照华行政记大过处分；给予对事故发生负有直接责任的重庆天原化工总厂动力分厂代理副主任王为民撤销重庆天原化工总厂动力分厂代理副主任职务处分；给予对事故发生负有直接责任的重庆化工节能计量压力容器检测所所长助理兼压力容器检测科科长、技术负责人、检验师周军撤销重庆化工节能计量压力容器检测所所长助理和压力容器检测科科长职务处分；给予对事故发生负有重要领导责任的重庆化工节能计量压力容器检测所副所长吴明中（主持工作）行政记大过处分。 今年4月15日下午，处于重庆主城区的重庆天原化工总厂氯氢分厂2号氯冷凝器出现穿孔，有氯气泄漏，厂方随即进行处置。16日1时左右，列管发生爆炸；凌晨4时左右，再次发生局部爆炸，大量氯气向周围弥漫。由于附近民居和单位较多，重庆市连夜组织人员疏散居民。16日17时57分，5个装有液氯的氯罐在抢险处置过程中突然发生爆炸，当场造成9人死亡。事故发生后，重庆市消防特勤队员昼夜用高压水网（碱液）进行高空稀释，在较短
学号： 07412225 常州大学 毕业设计（论文） （2011届） 题目重气泄漏扩散模拟及应急救援 学生薛云龙 学院环境与安全工程学院专业班级安全072班 校内指导教师王新颖专业技术职务讲师 校外指导老师专业技术职务 二○一一年六月
重气泄漏扩散模拟及应急救援 摘要：重气泄漏扩散事故是经常发生且危害较大的一种事故形式，由于重气的密度大于空气，因此重气往往沿地面扩散，泄放物质进入人体将引起中毒事故，若泄放物质被点燃或引爆将引起大规模的燃烧爆炸事故。虽然人们对重气泄漏扩散所造成的危害十分重视，但由于缺乏足够有效的数据来提供人们作风险评估及预防改善措施，因此采用数学模型进行模拟是必要的。应在生产过程中，加强管理，强化生产者的安全生产教育。分析了泄漏扩散事故的七大影响因素，提取并建立了泄漏事故模式，并对各种事故模式的泄漏机理和发生条件进行了研究分析。通过试验研究得出在实际环境中大气主导风的风速，泄漏方向对气体扩散浓度分布有重大的影响，泄漏气体在下风向扩散的最快。静风时，随着时间的增加，空间各点的浓度有升高的趋势；在稳定风流中，空间各点的浓度随时间的变化不明显，可以认为是稳态的。泄漏的气体在下风向扩散的最快，在现场一旦发生天燃气泄漏，应综合考虑泄漏源的方向和该点当时的风向，风速等因素，及时准确预测泄漏气体可能扩散到危险区域，做好应对措施。 关键词：相似理论；泄漏模型；泄漏扩散模式；示踪法；重气；应急救援；
Heavy gas leak dispersion modeling and emergency rescue Abstract ： As it is well-known, many industrial and domestic gases are toxic and flammable are stored in highly-pressurized vessels at liquefied state with ambient temperature. If there is by chance a sudden release, it often forms heavy-than-air vapour. The accident release and dispersion of toxic and flammable heavy gas can present a serious ris k to the public’s safety and to the environment. Disease may be caused when the flammable heavy gases are lit. Although great attention has been paid to the hazard of heavy gas dispersion, effective data of filed experiments are still insufficient to make risk assessment and precaution. Through the statistical analysis, draw a conclusion that chemical system in production, transportation and storage process, should first consideration and control of hazardous chemicals, and summarizes the characteristics of the leak diffusion process performance. Subjective factors, equipment inherent defect caused by leakage on China's chemical system is the main reason of the accident. In the process of production, should be strengthen management, strengthen the education of production safety producer. Analysis of the seven factors affecting diffusion of leakage accident, to extract and established the patterns of the leakage accident, and various and leakage accident modes mechanism and the conditions were studied and analyzed. Through the experimental study on practical environment atmosphere that dominated the wind, the wind of gas leakage direction spread concentration distribution, has enormous influence on the spread of gas leakage next wind fastest. Static, as time flies, the space increased concentration of the each point of the trend. In the stable romantic, space the concentration of each point does not change significantly over time, can be considered a steady. Leak gas diffusion next wind fastest, on the site once produce natural gas leak, should be taken into account in the direction and point source leaking the wind direction, wind speed at factors such as timely and accurate prediction leakage, gas may be spread to dangerous area, completes the countermeasures. Key words：Theory of similarity; Leakage model；Leakage diffusion mode；Trace method； heavy gas；Emergency rescue
氯气泄漏扩散计算模拟 （1）氯气泄漏扩散过程 氯气管道、阀门、压力表或液氯钢瓶的材质、焊缝以及腐蚀造成的强度下降等设备缺陷原因都可能引起容器破裂从而引发氯气泄漏，使氯气迅速扩展。 氯气属于重气，它泄漏时的扩散机理与一般烟囱热污染性烟羽的扩散完全不同，它在地表的释放可分为三个过程。 初始阶段：气云刚形成的阶段，主导其运动的作用力为释放的惯性及外界的平均风速。 重力扩展阶段：初始的动量消失后，主导作用为重力及外界的湍流扰动，由于重力使气团下降到地表拓展范围，而且稀释作用主要靠大气湍流以及气云下降引起的湍流卷增作用引入外界空气。 被动扩散阶段：当气云经一段时间混合稀释后，其密度和温度或浓度逐渐接近外界空气，主要靠大气的湍流。 （2）氯气危害浓度 根据有关资料，氯气的半数致死浓度，即引起实验染毒动物半数死亡的毒物浓度为850mg/m3。氯的最高允许浓度为1mg/m3，即在一个工作日内任何时间都不应超过的浓度。选取浓度850mg/m3（283ppm）、300mg/m3（100ppm）、90mg/m3（30ppm）、30－90mg/m3（10－30ppm）、15mg/m3（5ppm）、5mg/m3（1.7ppm）和1mg/m3（0.3ppm）7种浓度分别计算氯气泄漏的影响范围。 浓度 伤害分区危害程度Mg/m3ppm 850283深吸入少量可能危及生命 300100致死区（A区）可能造成致命性损害 9030重伤区（B区）引起剧咳
（3）液氯泄漏量计算 流体泄漏速度可用流体力学的柏努利方程计算。其泄漏速度为： () gh p p A Cd Q 220+-??=ρ ρ （7-1） 式中Q 0——液体泄漏速度，kg/s ； Cd ——液体泄漏系数； A ——裂口面积，m 2; ρ——泄漏液体密度，kg/m 3; P ——容器内介质压力，Pa ； P 0——环境压力，Pa; g ——重力加速度，9.8m/s 2; h ——裂口之上液位高度，m 。 对于非常压下的液体泄漏速度，主要取决于内介质压力与环境压力之差和液位高低。 （4）液氯容器破裂形成毒害区半径估算 液化介质液氯在容器破裂时会发生蒸气扩散，从而造成大面积的毒害区域，其毒害区按如下方法估算。 设液氯质量为W （单位：kg ）,容器破裂前器内温度为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t 0（单位：℃），此时全部液体所吸收的热量为：
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
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
十三起氯气中毒实例及案例分析 氯气，Cl2，是一种黄绿色、有强烈刺激性的气体。可溶于水和碱溶液，易溶于二硫化碳和四氯化碳等有机溶剂。氯气遇水后生成次氯酸和盐酸，再分解为新生态氧。在高压下氯气液化成液氯。氯气有强烈腐蚀性，设备及容器极易被腐蚀而泄漏。工业上接触氯的机会有：氯的制造或使用过程中若设备管道密闭不严或检修时均可接触到氯。液氯灌注、运输和贮存时，若钢瓶密封不良或有故障，亦可发生大量氯气逸散。主要见于电解食盐，制造各种含氯化合物、造纸、印染及自来水消毒等工业。 氯气对人体的作用有急性中毒和慢性损害两种。急性中毒临床上又可分为刺激反应、轻度、中度、重度中毒。其表现为： （1）氯气刺激反应：出现一过性的眼及上呼吸道刺激症状； （2）轻度中毒：主要表现为支气管炎和支气管周围炎，有咳嗽，可有少量痰、胸闷等，两肺有干罗音或哮鸣音，可有少量湿罗音； （3）中度中毒：主要表现为支气管肺炎、间质性肺水肿或局限的肺泡性肺水肿。咳嗽、咳痰、气短、胸闷或胸痛，可有轻度发绀，两肺有干性或湿性罗音； （4）重度中毒：临床上表现为①咳嗽、咯大量白色或粉红色泡沫痰，呼吸困难，胸部紧束感，明显发绀，两肺有弥漫性湿罗音；②严重窒息；③中、重度昏迷；④卒死；⑤出现严重并发症，如气胸、纵隔气肿等，只要具有其中一项即为重度氯气中毒。氯气对人体的慢性影响主要表现为上呼吸道、眼结膜、皮肤方面的刺激症状及神经衰弱综合证、氯痤疮，牙齿酸蚀症等 凡有明显的呼吸系统慢性疾病，明显的心血管系统疾病的患者不宜从事氯气作业。 氯气中毒的防治要点有： ①严格遵守安全操作规程，防止跑、冒、滴、漏，保持管道负压； ②含氯废气需经石灰净化处理再排放，也可设氨水储槽和喷雾器，在跑氯时和中和氯气； ③检修时或现场抢救时必须佩戴防毒面具； ④执行预防性体格检查。 实例1 某区镇办水厂，加氯消毒工艺较为原始，即用液氯钢瓶置于水泵吸水口滴加消毒。1984年12月9日下午6时许赵某（男，34岁）当班抄表时，嗅及氯气间有氯气味，查见钢瓶接头处橡胶管破裂，遂戴防毒口罩去关钢瓶，未成，即上门通知有关同事请求帮助时，因胸闷、咳嗽、心悸继而昏倒在同事家里，即由同事送往医院救治。当日下午7时许，同
天然气泄漏及其扩散分析 摘要：随着天然气管道工业的发展，天然气管网的不断建设，天然气已经成为人民日常生活中不可或缺的组成部分。但由于管道系统连接件之间密封不严，腐蚀穿孔、人为管理不善等因素，会引起天然气泄漏。天然气泄露后扩散到大气中，将会对人类健康和生态环境造成严重的影响，若与空气混合形成可燃预混气体，遇点火源可能引起火灾或者爆炸，严重威胁人民生命财产安全[1]。 关键词：天然气泄露扩散爆炸 1.国内外研究现状 我国学者对于天然气管道泄漏扩散的研究始于20世纪90年代。田贯三[2]研究管道孔口或裂缝的泄漏问题，将燃气管道的泄漏过程视为可压缩气体孔口出流过程，推导出孔口条件下天然气泄漏量和泄漏速度的计算公式，并讨论和模拟分析了泄漏过程的衰减规律及浓度场变化。张启平[3]在考虑气团的初始密度、泄露模式、风速、大气稳定度、温度等因素影响下运用重气模型分析了重气团重气效应的行为过程。在考虑粘性力影响的情况下，袁秀玲等[4]提出一种气体通过小缝泄漏过程的数值计算模型，计算结果的准确度远比采用喷管流动模型和粘性流动模型时高。段卓平等[5]采用数值模拟的方法研究易燃易爆危险物在大气中的扩散过程，给出危险源周围任一点处危险物的浓度变化规律以及任一时刻空间危险物浓度分布。 进入21世纪，我国在天然气管道泄漏扩散方面的研究已逐步增多。丁信伟等[6]运用气体动力学对气体微元进行质量平衡、动量平衡和能量平衡分析，提出了一种新的扩散模型，并通过设计简易风洞，验证该模型的合理性。何利民等[7]采用Flunt中无化学反应的燃烧模型对天然气管道泄漏扩散进行模拟，重点分析天然气管道泄漏时甲烷扩散的危险区域划分，以及风对泄漏扩散的影响。李又绿等[8]结合天然气管道泄漏扩散过程的特殊性，在综合考虑输气管道孔口泄漏过程的射流作用和膨胀效应，以及重力作用和水平风速对天然气扩散的影响效果之后，建立了适合天然气管道泄漏特点的扩散模型。侯庆民[9]采用Flunt模拟气体泄漏扩散，得到的天然气扩散与风速、泄漏孔径、压力以及障碍物之间的关系与用正态分布假设下的统计规律一致。蔺跃武[10]将泄漏过程中管道内的流动视为理想气体的绝热流动、泄露过程视为理想气体的等熵流动，建立了天然气输气管道破裂泄漏量计算的普遍化模型，指出该模型可以对不同泄露孔径的泄漏量进行分析和计算。潘旭海等[11]分析了描述易燃易爆及有毒有害气体泄漏扩散过程的数学模型，针对事故泄漏扩散过程的复杂性，讨论气
氯气泄漏中毒事故案例1)事故经过 2007年11月8日下午5点20分左右，位于石景山苹果园东口处的首钢日电电子有限公司一车间发生氯气泄漏事件，导致15名工作人员中毒。事发车间是生产集成电路的前工序车间，出事时，工人突然听到氯气泄漏的报警声音，一名技术人员和两名工人进入车间查看。在未配备安全装置的情况下，3人对报警的氯气瓶开关进行检验，并未发现异常，但闻到气味。3人出来后，突然感觉不适，后被急救车送到朝阳医院京西院区检查。3人被送走后，该公司又派技术人员进入事发车间用仪器进行检测，仍未发现异常。晚饭后，12名工人进入车间继续工作，不久便出现了头晕等症状，被立即送到医院治疗。就诊的15人均被确诊为氯气中毒，其中3人在心内科治疗，3人在呼吸科，其余患者在耳鼻喉科。因该公司装有泄漏报警装置，报警后自动关闭阀门，所以泄漏的氯气量不大。 2)事故原因 (1)直接原因 供应端气瓶柜发生泄漏，由于气瓶在报警后已经启动关闭功能，所以初步认定原因为气瓶柜阀门或管路出现泄漏。 (2)间接原因 ①首钢NEC氯气供应采用的是单层管，增加了事故发生的概率; ②没有相应的紧急应变程序或该程序没有得到应有的训练和演练，造成发生事故时没有正确的流程予以指挥控制，导致事故扩大; ③员工的安全意识薄弱，未能组织有效的培训，应急救援人员进入处理时竟然没有佩戴必要的防护器具，导致人员受伤;
④公司高层安全意识不足，在事故原因没有查明之前就安排员工进入生产，导致后续大批员工受伤的原因; ⑤应急救援人员没有按照应有的紧急应变流程，穿戴必要的防护设备进入处理紧急应变。训练不到位，安全意识和能力极差。 3)防范措施 (1)提高人员的操作技能和紧急应变技能 ①加强对相关特种岗位员工的操作技能，学习安全操作的标准操作流程，并严格按照标准操作流程的要求操作。操作人员工必须熟悉所使用的化学品的特性及紧急处理方法。定期对重大危险场所进行由针对性的应变演练，提高紧急应变技能。 ②针对特殊成员需加强训练，譬如应急救援人员，使得在灾害发生时能及时有效的处理事故，避免事态扩大。 ③公司高层的安全意识需加强，需熟悉紧急应变流程，系统特点，气体特性等相关安全知识，在事故发生时能准确有效的指挥抢险救灾。 (2)加强对设备、管道及安全系统的日常维护 ①加强对现场的日常巡检，确保设备、管路的安全运行;必须定期对安全系统进行检测，确保安全系统有效的运行。 ②对迎击救援人员使用的侦测仪器需要定期校验，避免事故发生时未能准确测出导致误判，造成不必要的人员二次伤害。 ③在建设时尽量采用符合标准的管材阀件，保证安全系数。
编号：SM-ZD-44364 氯气泄漏事故的原因分析 及防范措施 Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly. 编制：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________ 本文档下载后可任意修改
氯气泄漏事故的原因分析及防范措 施 简介：该方案资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 氯气是制造农药、橡胶、塑料和合成纤维的重要原料，在有机、无机化工生产中有着广泛的用途。氯气本身又是一种漂白剂和消毒剂，在日常生活中也被普遍应用。氯气是一种有刺激性的有毒气体，吸入一定量的氯气会引起中毒，引发各类呼吸道疾病，因此，一旦发生泄漏，所造成的后果是十分严重的。近年来，氯气泄漏中毒事故时有发生，不仅给国家财产和人们的生命安全造成巨大的损失和威胁，而且直接影响正常的生产、生活秩序和社会安全。如何在实际工作中采取有效的措施成功处置各类氯气泄漏事故，已成为摆在我们面前的一项重要课题。本文以近年来发生的氯气泄漏事故为例，对如何处置氯气泄漏事故作一探讨，以期起到抛砖引玉的作用。 一、典型氯气泄漏中毒事故介绍
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：
泄漏和扩散模拟 一、训练目的 1.通过训练，了解PHAST软件的基本功能，学会使用PHAST软件解决石油化工装置泄漏、扩散等问题，掌握使用PHAST软件建立相关模型，模拟分析气体获液体泄漏扩散后浓度的变化。 2.掌握气体扩散的模拟分析方法。 二、训练内容要求 气体或液体泄漏扩散过程模拟 三、训练仪器 本训练所用软件为PHAST6.7 四、训练方法和步骤： 1 学习使用软件，了解软件的界面及输入和输出数据 2 选择Vessel/pipe source 模型 3 输入相关参数（甲烷储罐数据） 4 对结果进行分析 五、气体泄漏扩散浓度的计算 1.泄漏量的计算 气体从容器的裂缝或者小孔泄漏时，其泄漏速度与空气的流动速度有关。因此，首先要判断泄漏时气体流动属于亚音速还是音速流动，前者称为次临界流，后者称为临界流。 满足下列条件时，气体流动属于亚音速流动： 而当满足下列条件时，气体流动属于音速流动： 上面两式中，P 0---环境压力，P a P---管道内介质压力，P a
γ---比热比，γ=C P /C V ,定压比热与定容比热之比 （1）气体呈亚音速流动时，泄露速率Q (2)气体呈音速流动时，泄露速率Q 上面两式中 C d -气体泄露速率，泄露裂口为圆形时取1.00 Y-气体膨胀因子，对音速流动，Y=1 -气体密度，kg/m3 R-气体常数，R=8.314472J/(K*mol) T-气体温度，K 2.射流扩散及气团扩散模型 气体泄露时从裂口射出形成气体射流，一般情况下，泄露气体的压力将高于周围环境的大气压力，温度低于环境温度，在进行射流计算式，应该以等价射流孔径来计算，等价射流的孔径按下式计算： 其中，—裂口直径，m —泄露气体的密度，kg/m3 —周围环境条件下气体密度，kg/m3 射流气体泄露出来之后，在大气环境和地形地貌的影响下，在泄露上方
氯气泄漏事故三种模型的定量模拟分析 南通其昌镍矿精选有限公司何咏昆 【关键词】：氯气泄漏三种模型定量模拟分析 【内容提要】：本文针对化工企业实际情况，对氯气泄漏的三种模型，提出重气扩散简化的定量模拟分析方法，得出：液氯泄漏情况会比较严重；而气体氯气泄漏，其速度往往是比较慢的。但它们都是泄漏时间的函数，毒害范围将随着时间的延误而不断扩大。在发生氯气泄漏时，我们指挥人员首先应搞清楚是什么类型的泄漏源，然后按照应急程序组织止漏，组织人员撤离。在防止泄漏方面，我们更应预先做好液氯泄漏应急器材、用品的准备，以便在发生泄漏时，有条不紊的开展施救工作。 1 问题的提出： 《危险化学品建设项目安全评价细则（试行）》（安监总危化[2007]255）的颁布实施，对危险化学品建设项目安全评价的风险定量分析提出了更高的要求，建立合理的泄漏模型，科学准确的定量计算，对指导化学事故进行紧急救援，显得十分重要。 在化工企业中，使用氯气的形式，不外于两种，即使用压力钢瓶，或直接使用低压输送的氯气管道。根据这一情况，可能发生的氯气泄漏模型有三种：（1）、压力钢瓶的液氯泄漏；（2）、压力钢瓶的气氯泄漏；（3）、低压管道输送的气氯泄漏。本文就氯气泄漏事故的最常见的三种后果模型进行分析，与同行商榷。 2 泄漏模型的简化与建立： 由于氯气的密度比空气重得多，通常为2.48倍，在泄漏时间少于30分钟的情况下，其系统可近似作为“稳定泄漏源”。以喷射状泄漏出来的氯气，无论是气态或液态，很快会在地面成为“黄绿色”烟雾，这些烟雾在空气中属于“重气扩散”。其扩散程度会受到大气风力、风速、云量、云状和日照等天气资料的影响，国内外学者建立了多种“模型”，最著名的有Pasqyull-Gifford模型和Britter&McQcauid模型。假设的条件很多，计算的方式也很复杂。但无论采用哪一种模型均有很大的“时效性”。如氯气泄漏，开始适用Britter&McQcauid 模型，然后经空气充分稀释以后，通常的大气湍流超过了重力的影响，占支配地
氯气中毒事故案例 氯气，Cl2，是一种黄绿色、有强烈刺激性的气体。可溶于水和碱溶液，易溶于二硫化碳和四氯化碳等有机溶剂。氯气遇水后生成次氯酸和盐酸，再分解为新生态氧。在高压下氯气液化成液氯。氯气有强烈腐蚀性，设备及容器极易被腐蚀而泄漏。工业上接触氯的机会有：氯的制造或使用过程中若设备管道密闭不严或检修时均可接触到氯。液氯灌注、运输和贮存时，若钢瓶密封不良或有故障，亦可发生大量氯气逸散。主要见于电解食盐，制造各种含氯化合物、造纸、印染及自来水消毒等工业。(安全管理交流https://www.doczj.com/doc/ac13708365.html,) 氯气对人体的作用有急性中毒和慢性损害两种。急性中毒临床上又可分为刺激反应、轻度、中度、重度中毒。其表现为：(1)氯气刺激反应：出现一过性的眼及上呼吸道刺激症状;(2)轻度中毒：主要表现为支气管炎和支气管周围炎，有咳嗽，可有少量痰、胸闷等，两肺有干罗音或哮鸣音，可有少量湿罗音;(3)中度中毒：主要表现为支气管肺炎、间质性肺水肿或局限的肺泡性肺水肿。咳嗽、咳痰、气短、胸闷或胸痛，可有轻度发绀，两肺有干性或湿性罗音;(4)重度中毒：临床上表现为①咳嗽、咯大量白色或粉红色泡沫痰，呼吸困难，胸部紧束感，明显发绀，两肺有弥漫性湿罗音;②严重窒息;③中、重度昏迷;④卒死;⑤出现严重并发症，如气胸、纵隔气肿等，只要具有其中一项即为重度氯气中毒。氯气对人体的慢性影响主要表现为上呼吸道、眼结膜、皮肤方面的刺激症状及神经衰弱综合证、氯痤疮，牙齿酸蚀症等。 凡有明显的呼吸系统慢性疾病，明显的心血管系统疾病的患者不宜从事氯气作业。 氯气中毒的防治要点有： ① 严格遵守安全操作规程，防止跑、冒、滴、漏，保持管道负压; ② 含氯废气需经石灰净化处理再排放，也可设氨水储槽和喷雾器，在跑氯时和中和氯气; ③ 检修时或现场抢救时必须佩戴防毒面具;
X10-7?6.9X 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1X10-5/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1X 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「C），液氯比热为C（kj/kg「C），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t o（C），此时全部液氯放出的热量为: Q=WC(t-t 0)
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-t 0)/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 C 液体平均此热：0.98kj/kg「C 汽化热： 2.89X 10F kj/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%
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 氯气泄漏事故的应急处置 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-5333-23 氯气泄漏事故的应急处置 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行 具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常 工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 随着石油化学工业的发展，氯气作为一种化工基本原料，在冶金、纺织、造纸等工业中得到了日益广泛的应用。与此同时，氯气的储存和运输事故却屡屡发生。20xx年8月26日，广西维尼纶集团有限责任公司出现巨量氯气泄漏，6个液氯罐(1t/罐)发生爆炸，导致有机厂原料罐场、聚合醇解工段和合成工段等3个部位燃烧，进而引发其他分厂的连续爆炸。事故共造成20人死亡，60人受伤；20xx年7月8日，山东省聊城市莘县化肥厂液氯冲装软管爆裂，造成液氯泄漏事故，共有13人死亡；20xx年3月29日，一辆载有35t液氯的山东槽罐车与一辆货车相撞，致使槽罐车液氯大面积泄漏。氯气扩散，造成公路旁边3个乡镇村民重大伤亡。 从上述事故中可以看到，加强正确使用、储存氯
SLAB 用户手册:模拟重气体泄漏的空气扩散模型 中文简要用户使用手册 环境保护部环境工程评估中心 国家环境保护环境影响评价数值模拟重点实验室
手册说明 本用户手册基于《USER’S MANUAL FOR SLAB: AN ATMOSPHERIC DISPERSION MODEL FOR DENSER-THAN-AIR RELEASES》(1990.06)编写，仅对美国EPA网站所提供的模拟重气体泄漏的空气扩散模型SLAB的使用方法提供中文版简要说明，更详细的程序使用说明请查阅相关的软件手册及文档，或采用带图形界面版的商业软件。 本手册由环境保护部环境工程评估中心国家环境保护环境影响评价数值模拟重点实验室负责编写，参与人员包括：易爱华、陈陆霞、胡翠娟、梁昊、杨晔、丁峰等。 本手册版权所有，转载及印刷请与环境保护部环境工程评估中心联系。 本手册所涉及的模型系统及本手册电子版本下载地址：
一、SLAB简介 SLAB是用于模拟重气体泄漏的空气扩散模型。该模型最初基于Zeman于1982年提出的关于重气体云的空气卷吸和重力扩散的理念而开发。SLAB早期相关工作由美国能源署支持。SLAB的进一步开发由USAF工程和服务中心（1986年开始）和美国石油学会（1987开始）共同提供支持。 现行的SLAB版本可以模拟连续的、限时的和瞬时的物质泄漏，泄漏源包括以下4种：地面液池蒸发、高于地面的水平射流、烟囱或高于地面的垂直射流，以及瞬时释放。 SLAB除可以用于模拟重气体的扩散，还可以模拟中性浮力气体的烟云扩散，以及烟云轻于空气时的上升过程。 泄漏时的空气扩散过程可以通过求解质量、动量、能力和物质的守恒方程来计算，如图1所示。为了简化守恒方程的求解过程，方程可以通过将烟云作为稳态烟羽或瞬时烟团在空间上进行平均。连续排放（持续时间非常长的排放源）可以作为稳态烟羽。有限时间的排放采用稳态烟羽模式描述最初烟云的扩散，而且在该排放源持续泄漏的时间段内，可以一直使用稳态烟羽模式。释放一旦终止，烟团被视为瞬时烟团，之后的扩散采用瞬时烟团模式来计算。对于瞬时泄漏的排放源，整个过程都均使用瞬时烟团扩散模式。 二、理论介绍 2.1重气体扩散模型简介 重气体泄漏的空气扩散模型受到多种物理现象的影响，这些物理现象在中性或浮力气体泄漏中可能不会发生或者即便发生也不是很重要。这些物理现象包括：重气体烟云的稳定密度分层导致的湍流衰减；由于重力流和初始排放源动量导致的环境速率场的改变；由于液滴形成和挥发以及在过热或低温液体排放情况下的地面加热对烟云温度、浮力和湍流的热力学效应；此外，我们所关注的某种特定的重气体的浓度可能和典型大气污染物关注的累积浓度差别很大。例入，对于易燃气体，关注的是瞬间浓度；而对于有毒气体，关注的则是几分钟到几小时的浓度，以及累积浓度。因此，为了能够更好的预测出重气体泄漏时有毒浓度区的大小和持续时间，所有重要的物力现象都需要进行考虑，而且预测过程中要使用最合理的浓度平均时间。 为了满足重气体泄漏情形的要求，SLAB模型以质量、动量、能量和物质守恒方程的平均形式为起点，在该理论框架的基础上进行开发（如图1所示）。这些方程用于计算扩散烟团的空间平均性质，并且以两种方式来代表两种不同的扩散模式：稳态烟羽扩散模式和瞬时烟团扩散模式。