事故后果模拟分析
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；
②容器破裂而泄漏，裂口尺寸取本体尺寸；
③焊接点（接管）断裂泄漏，取管径的20%～100%。
⑽火炬燃烧器或放散管。它们包括燃烧装置、放散管、多通接头、气体洗涤器和分离罐等，泄漏主要发生在筒体和多通接头部位，裂口尺寸取管径的20%～100%。
表2-1 典型泄漏情况和裂口尺寸取值表
2.1.1.1.2造成泄漏的原因
从人－机系统来考虑造成各种泄漏事故的原因主要有四类：
⑴设计失误
①基础设计错误，如地基下沉，造成容器底部产生裂缝，或设备变形、错位等；
②选材不当，如强度不够、耐腐蚀性差、规格不符等；
③布置不合理，如压缩机和输出管道没有弹性连接，因振动而使管道破裂；
④选用机械不合适，如转速过高，耐温、耐压性能差等；
⑤选用计测仪器不合适；
⑥储罐、储槽未加液位计，反应器（炉）未加溢流管或放散管等。
⑵设备原因
①加工不符合要求，或未经检验擅自采用代用材料；
②加工质量差，特别是不具有操作证的焊工焊接质量差；
③施工和安装精度不高，如泵和电动机不同轴，机械设备不平衡，管道连接不严密等；
④选用的标准定型产品质量不合格；
⑤对安装的设备未按《机械设备安装工程及验收规范》进行验收；
⑥设备长期使用后未按规定检修期进行检修，或检修质量差造成泄
漏；
⑦计测仪表未定期校验，造成计量不准；
⑧阀门损坏或开关泄漏，又未及时更换；
⑨设备附件质量差，或长期使用后材料变质、腐蚀或破裂等。
⑶管理原因
①没有制定完善的安全操作规程；
②对安全漠不关心，已发现问题不及时解决；
③没有严格执行监督检查制度；
④指挥错误，甚至违章指挥；
⑤让未经培训的工人上岗，知识不足，不能判断错误；
⑥检修制度不严，没有及时检修已出现故障的设备，使设备带病运转。
⑷人为失误
①误操作，违反操作规程；
②判断失误，如记错阀门位置或开错阀门；
③擅自离岗；
④思想不集中；
⑤发现异常现象不知如何处理；
2.1.1.1.3泄漏后果
泄漏一旦出现，其后果不单与物质的数量、易燃性、毒性有关，而且与泄漏物质的相态、压力、温度等状态有关。这些状态可有多种不同的结合，在后果分析中，常见的可能结合有4种：
①常压液体；
②加压液化气体；
③低温液化气体；
④加压气体。
泄漏物质的物性不同，其泄漏后果也不同。
⑴可燃气体泄漏
可燃气体泄漏后与空气混合达到爆炸极限时，遇到引火源就会发生燃烧或爆炸。泄漏后起火的时间不同，泄漏后果也不相同。
①立即起火。可燃气体从容器中往外泄出时即被点燃，发生扩散燃烧，产生喷射性火焰或形成火球，它能迅速地危及泄漏现场，但很少会影响到厂区的外部。
②泄后起火。可燃气体泄出后与空气混合形成可燃蒸气云团，并随风飘移，遇火源发生爆炸或爆轰，能引起较大范围的破坏。
⑵有毒气体泄漏
有毒气体泄漏形成云团在空气中扩散，有毒气体的浓密云团将笼罩很大的空间，影响范围大。
⑶液体泄漏
一般情况下，泄漏的液体在空气中蒸发而生成气体，泄漏后果与液体的性质和储存条件（温度、压力）有关。
①常温常压下液体泄漏。这种液体泄漏后聚集在防液堤内或地势低洼处形成液池，液体由于持表面风的对流而缓慢蒸发，若遇引火源就会发生池火灾。
②加压液化气体泄漏。一些液体泄漏时将瞬间蒸发，剩下的液体将形成一个液池，吸收周围的热量继续蒸发。液体瞬时蒸发的比例决定于物质的性质及环境温度。有些泄漏物可能在泄漏过程中全部蒸发。
③低温液体泄漏。这种液体泄漏时将形成液池，吸收周围热量蒸发，蒸发量低于加压液化气体的泄漏量，高于常温常压下液体的泄漏量。
无论是气体泄漏还是液体泄漏，泄漏量的多少都是决定后果严重程度的主要因素，而泄漏量又与泄漏时间长短有关。
2.2.1.2 泄漏量的计算
当发生泄漏的设备的裂口是规则的，而且裂口尺寸及泄漏物质的有关热力学、物理化学性质及参数已知时，可根据流体力学中的有关方程式计算泄漏量。当裂口不规则时，可采取等效尺寸代替；当遇到泄漏过程中压力变化等情况时，往往采用经验公式计算。
(1)液体泄漏计算
液体泄漏速度可用流体力学的伯努利方程计算，其泄漏速度为：
()gh 2ρp p 2A ρ
C Q 0d 0++＝
Q 0=C d A ρ(2[p+P 0]/ρ+2gh)1/2 （1） 式中 Q 0——液体泄漏速度，kg/s ；
C d ——液体泄漏系数，按表2-1选取； A ——裂口面积，m 2； ρ——泄漏液体密度，㎏∕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 ；
表2-2 液体泄漏系数Cd
对于常压下的液体泄漏速度，取决于裂口之上液位的高低；对于非常压下的液体泄漏速度，主要取决于容器内介质与环境压力之差和液位高低。
当容器内液体是过热液体，即液体的沸点低于周围环境温度，液体流过裂口时由于压力减小而突然蒸发。蒸发所需热量取自于液体本身，而容器内剩下液体的温度将降至常压沸点。在这种情况下，泄漏时直接蒸发的液体所占百分比F 可按下式计算：
F=Cp(T-T 0)/H （2）
式中 Cp——液体的定压比热，J∕kg·K；
T ——泄漏前液体的温度，K；
T0——液体在常压下的沸点，K；
H ——液体的气化热，J∕kg；
按式（2）计算的结果，几乎总是在0～1之间。事实上，泄漏时直接蒸发的液体将以细小烟雾的形式形成云团，与空气相混合而吸收蒸发。如果空气传给液体烟雾的热量不足以使其蒸发，有一些液体烟雾将凝结成液滴降落到地面，形成液池。根据经验，当F＞0.2时，一般不会形成液池；当F＜0.2时，F与带走液体之比有线性关系，即当F＝0时没有液体带走（蒸发），当F＝0.1时有50%的液体被带走。
(2)气体泄漏量计算
气体从裂口泄漏的速度与其流动状态有关。因此，计算泄漏量时首先要判断泄漏时气体流动属于音速还是亚音速流动，前者称为临界流，后者称为次临界流。
当式（3）成立时，气体流动属音速流动：
p0/p≤[2/(k+1）]k/(k-1)（3）当式（4）成立时，气体流动属亚音速流动：
p0/p≥[2/(k+1）]k/(k-1) （4）式中p0、p——符号意义同前；
k——气体的绝热指数，即定压比热Cp与定容比热Cv之比。
气体呈音速流动时，其泄漏量为：
Q0＝C d Aρ[（Mk/RT）×（2/(k+1)）k+1/(k-1)]1/2 (5) 气体呈亚音速流动时，其泄漏量为：
Q0＝YC d Aρ[（Mk/RT）×（2/(k+1)）k+1/(k-1)]1/2 (6）上两式中 Cd——气体泄漏系数，当裂口形状为圆形时取1.00，三角形时取0.95，长方形时取0.90；
Y——气体膨胀因子，它由下式计算：
Y＝{（1/(k－1）)（(k+1)/2）k+1/k-1（p0/p）2/k[1-（p0/p）(k-1)/k]}1/2（7）M——分子量；
ρ——气体密度，kg/m3；
R——气体常数，J/mol?K；
T——气体温度，K。
当容器内物质随泄漏而减少或压力降低而影响泄漏速度时，泄漏速度的计算比复杂。如果流速小或时间短，在后果计算中可采用最初排放速度，否则应计算等效泄漏速度。
(3)两相流动泄漏量计算
在过热液体发生泄漏时，有时会出现气、液两相流动。均匀两相流动的泄漏速度可按下式计算：
Q0＝C d A[2ρ(p-p c)]1/2 （8）式中Q0——两相流动混合物泄漏速度，kg/s；
C d——两相流动混合物泄漏系数，可取0.8；
A ——裂口面积，m2；
p ——两相混合物的压力，Pa；
p c ——临界压力，Pa，可取p c＝0.55Pa；
ρ——两相混合物的平均密度，kg/m3，它由下式计算：
ρ＝1/（Fv/ρ1+(1-Fv)/ρ2）（9）
ρ1——液体蒸发的蒸气密度，kg/m3；
ρ2——液体密度，kg/m3 ；
Fv ——蒸发的液体占液体总量的比例，它由下式计算：
Fv＝C p（T－T c）/H （10）
C p——两相混合物的定压比热，J/kg?K；
T —— 两相混合物的温度，K ； T c —— 临界温度，K ； H —— 液体的气化热，J/g 。
当F ＞1时，表面液体将全部蒸发成气体，这时应按气体泄漏公式计算；如果Fv 很小，则可近似按液体泄漏公式计算。 2.2.1.3 泄漏后的扩散
如前所述，泄漏物质的特性多种多样，而且还受原有条件的强烈影响，但大多数物质从容器中泄漏出来后，都可发展成弥散的气团向周围空气扩散。对可燃气体若遇到引火源会着火。这里仅讨论气团圆形释放的开始形式，即液体泄漏后扩散、喷射扩散和绝热扩散。关于气团在大气中扩散属环境保护范畴，在此不予考虑。
1） 液体的扩散
液体泄漏后立即扩散到地面，一直流到低洼处或人工边界，如防火堤、岸墙等，形成液池。液体泄漏出来不断蒸发，当液体蒸发速度等于泄漏速度时，液池中的液体量将维持不变。
如果泄漏的液体时是低挥发度的，则从液池中蒸发量较少，不易形成气团，对厂外人员没有危险；如果着火则形成池火灾；如果渗透进土壤，有可能对环境造成影响。如果泄漏的时挥发性液体或低温液体，泄漏后液体蒸发量大，大量蒸发在液池上面后会形成蒸气云并对扩散到厂外，对厂外人员有影响。
（1）液池面积
如果泄漏的液体已达到人工边界，则液池面积即为人工边界围成的面积。如果泄漏的液体未达到人工边界，则将假设液体的泄漏点为中心呈扁圆柱形在光滑表面上扩散，这时液池半径r 用下式计算：
瞬时泄漏（泄漏时间不超过30s ）时：
4
πp 8t
gm r ???
?
??= （11）
连续泄漏（持续泄漏10min 以上）时：
r ＝（32gmt 3/πp ）1/4 （12） 上述两式中：
r ——液池半径，m ； m ——泄漏的液体质量，kg ； g ——重力加速度，9.8m/s 2； p ——设备中液体压力，Pa ； t ——泄漏时间，s ； （2）蒸发量
液池内液体蒸发按其机理可分为闪蒸、热量蒸发和质量蒸发三种。下面分别介绍。
①闪蒸：过热液体泄漏后，由于液体的自身热量而直接蒸发称为闪蒸。发生闪蒸时液体蒸发速度Q 1可由下式计算：
Q 1＝Fv ?m/t （13） 式中Fv ——直接蒸发的液体与液体总量的比例；
m ——泄漏的液体总量，kg ； t ——闪蒸时间，s 。
②热量蒸发：当Fv ＜1或Qt ＜m 时，则液体闪蒸不完全，有一部分液体在地面形成液池并吸收地面热量而气化称为热量蒸发。热量蒸发速度Q 1按下式计算：
）
（）（＝
b 01
u b 011T T HL A KN πat H T T KA Q -+- （14）
式中 A 1——液池面积，㎡；
T 0——环境温度，K ； T b ——液体沸点，K ； H ——液体蒸发热，J/kg ； L ——液池长度，m ；
a ——热扩散系数，㎡/s ，见表； K ——导热系数，J/m ·K ，见表；
t ——蒸发时间，s ；
Nu ——努舍尔特（Nusselt ）数。表示对流传热系数的准数。 Nu=C(Gr*Pr)n =C*λ/l*(Cp βg Δtl 3ρ2/[λμ])n = C*(Cp β
g[T 0-T a ]l 3ρ2/[K μ])n *λ/l
β——体积膨胀系数；K -1；
Ta ——液体温度；K ；T 0——地面温度； μ——粘度；mPa ·s ρ——液体密度；kg/m 3
表2-3 某些地面的热传递性质
表2-2-1 C 、n 取值范围
③质量蒸发：当地面传热停止时，热量蒸发终止，转而由液池表面之上气流运动使液体蒸发，称为质量蒸发。其蒸发速度Q 1为：
11ρL
A
aSh
Q ＝ （15） 式中 a ——分子扩散系数，㎡/s ；
Sh ——舍伍德（sherwood ）数；
性质：是反映包含有待定传质系数的无因次数群，类似于传热中的努塞特数，以符号Sh 或N sh 表示。它是由三个物理量组成，即Sh=k′L/D AB 。式中：k′为传质系数，m/s ；L 为特性尺寸，m ；D AB 为溶质A 在溶剂中B 中的特性系数，m 2/s 。
5
Re 310L
1/21/30.664Re L L AB kL Sh Sc D =
=而
AB AB
Sc D D νμ
ρ==
A ——液池面积，m 2； L ——液池长度，m ； ρ1—— 液体的密度，㎏/m 3。 2）喷射扩散
气体泄漏时从裂口喷出，形成气体喷射。大多数情况下气体直接喷出后，其压力高于周围环境大气压力，温度低于环境温度。在进行气体喷射计算时，应以等价喷射孔口直径计算。等价喷射的孔口直径下式计算：
ρρ0
D D = （16）
式中 D ——等价喷射孔径，m ；
D 0——孔口孔径，m ；
ρ0——泄漏气体的密度，㎏/m 3；
ρ——周围环境条件下气体的密度，㎏/m 3。
如果气体泄漏能瞬时间达到周围环境的温度、压力状况，即ρ0＝ρ，则D ＝D 0。
（1）喷射的浓度分布
在喷射轴线上距孔口x 处的气体浓度C （x ）为：
ρ
1ρρ32.0)(0
1
2
1-+?+=
D x b b b x C （17） 式中 b 1、b 2——分布函数，其表达式如下：
b 1＝50.5+48.2ρ-9.95ρ2 b 2＝23+41ρ 其余符号意义同前。
如果把式（17）改写成x 是C （x ）的函数形式，则给定某浓度值C(x)，就可算出具有该浓度的点至孔口的距离x 。
在过喷射轴线上点x 且垂直于喷射轴线的平面内任一点处的气体浓度为：
22)
/()()
,(C x y b e x C y x -= （18）
式中 C(x,y)——距裂口距离x 且垂直于喷口轴线的平面内Y 点的气体浓度，㎏/m 3；
C(x)——喷射轴线上距裂口x 处的气体浓度，㎏/m 3； b 2——分布参数，同前；
y ——目标点到喷射轴线的距离，m 。 （2）喷射轴线上的速度分布
喷射速度随着轴线距离增大而减少，直到轴线上的某一点喷射速度等于风速为止，该点称为临界点。临界点以后的气体运动不再符合喷射规律。沿喷射轴线上的速度分布由下式得出：
2
0100ρ1ρρ
32.04ρρ)(??? ????????-+??=x D D x b V x V （19）
式中ρ0——泄漏气体的密度，㎏/m 3；
ρ——周围环境条件下气体的密度，㎏/m 3； D ——等价喷射孔径，m ； b 1——分布参数，同前；
x ——喷射轴线上距裂口某点的距离，m ；
V(x)——喷射轴线上距裂口x 处一点的速度，m/s ；
V 0——喷射初速度，等于气体泄漏时流出裂口时的速度，m/s ，按
下式计算：
2
00
02D ρπ?
?? ??=
d C Q V (20)
Q 0——气体泄漏速度，㎏/s ； C d ——气体泄漏系数； D 0——裂口直径，m ；
当临界点处的浓度小于允许浓度（如可燃气体的燃烧下限或者有害气体最高允许浓度）时，只需按喷射来分析；若该点浓度大于允许浓度时，则需
要进一步分析泄漏气体在大气中扩散的情况。
蒸汽云爆炸事故后果模拟分析法
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 =?? ???
某410T锅炉重大事故后果模拟分析-唐开永
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)
CNG储气瓶泄漏事故后果模拟分析评价
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
事故后果模拟计算
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
事故后果模拟分析
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：
(生产管理知识)生产装置重大泄漏事故原因分析及灾害后果模拟计算
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。
氯气泄漏重大事故后果模拟分汇总
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
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。
事故后果模拟分析举例
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
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：
事故后果模拟分析
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
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。
氯气泄漏重大事故后果模拟分析经典
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%
蒸汽云爆炸事故后果模拟分析法
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 ?按下式计膜破损的概率为，它要求的冲击波峰值超压为44000Pa。冲击波超压P 算： P ?=++式中： ?——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。 为充分考虑事故的影响，通常应按最不利情况对易燃液体汽化后产生的蒸汽云爆炸事故的影响范围、危害程度等进行预测评价。在此假设易燃液体全部泄露并且汽化后参与爆炸，仓库储存的全部甲醇泄漏量为8640kg，单桶甲醇的泄漏量为158kg。 本次定量评价采用TNT模型,如下：
氢气气瓶爆炸事故后果模拟分析
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。
爆炸及火灾事故后果模拟分析方法
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％。 (10)火炬燃烧器或放散管。它们包括燃烧装置、放散管、多通接头、气体洗涤器和分离罐等，泄漏主要发生在简体和多通接头部位。裂口尺寸取管径的20％～100％。 2)造成泄漏的原因 从人－机系统来考虑造成各种泄漏事故的原因主要有4类。 (1)设计失误。 ①基础设计错误，如地基下沉，造成容器底部产生裂缝，或设备变形、错位等； ②选材不当，如强度不够，耐腐蚀性差、规格不符等； ③布置不合理，如压缩机和输出管没有弹性连接，因振动而使管道破裂； ④选用机械不合适，如转速过高、耐温、耐压性能差等； ⑤选用计测仪器不合适； ⑥储罐、贮槽未加液位计，反应器(炉)未加溢流管或放散管等。 (2)设备原因。 ①加工不符合要求，或未经检验擅自采用代用材料； ②加工质量差，特别是不具有操作证的焊工焊接质量差； ③施工和安装精度不高，如泵和电机不同轴、机械设备不平衡、管道连接不严密等； ④选用的标准定型产品质量不合格； ⑤对安装的设备没有按<机械设备安装工程及验收规范)进行验收； ⑥设备长期使用后未按规定检修期进行检修，或检修质量差造成泄漏； ⑦计测仪表未定期校验，造成计量不准； ⑧阀门损坏或开关泄漏，又未及时更换； ⑨设备附件质量差，或长期使用后材料变质、腐蚀或破裂等。
某制氢站重大事故后果模拟分析-唐开永
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:
氯气泄漏重大事故后果模拟分析经典
×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