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事故后果模拟分析方法内蒙古吉安劳动安全评价有限责任公司王国杰 1 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 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。 3 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。各设备泄漏情况裂口尺寸见资料。 4 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。(2) 设备原因。(3) 管理原因。(4) 人为失误。具体详见资料。 5 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。(经验公式? ) 6 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。 7 ??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,液体由于池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时蒸发,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泄漏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。 8 1)液体泄漏量液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 ppACQ d2 )(2 0 0?????(1) 式中 Q 0——液体泄漏速度, kg/s ; C d——液体泄漏系数,按表 1选取; A——裂口面积, m2 ; ρ——泄漏液体密度, kg/m3 ; p——容器内介质压力, Pa ; p 0——环境压力, Pa ; g——重力加速度, ; h——裂口之上液位高度, m。继续9 雷诺数介绍测量管内流体流量时往往必须了解其流动状态、流速分布等。雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数。流体流动时的惯性力 Fg 和粘性力(内摩擦力)Fm 之比称为雷诺数。用符号 Re 表示。 Re 是一个无因次量。 2 S Re gmFlSFl ? ? ?????? ? ?式中, 式中的动力粘度η用运动粘度υ来代替,因η=ρυ,则 Re l???式中: Υ——流体的平均速度; l ——流束的定型尺寸; υ、η——在工作状态;流体的运动粘度和动力粘度ρ——被测流体密度; 由上式可知,雷诺数 Re 的大小取决于三个参数,即流体的速度、流束的定型尺寸以及工作状态下的粘度(流体工作状态下的粘度怎么求得,仪器测量?)。 lll 10