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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。
 
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。
 
(3)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,已发现的问题不及时解决;
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。
 
 
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:
·常压液体;
·加压液化气体;
·低温液化气体;
·加压气体。
泄漏物质的物性不同,其泄漏后果也不同。
 
(1)可燃气体泄漏。可燃气体泄漏后与空气混合达到燃烧极限时,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滞后起火。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。
 
(2)有毒气体泄漏。有毒气体泄漏后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。
 
(3)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贮存条件(温度、压力)有关。
①常温常压下液体泄