泄露计算方法.doc

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 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。 泄漏后果分析一旦泄漏, 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: (1) 可燃气体泄漏,如图 6— 11 所示。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, 遇火源发生爆燃或爆炸,能引起较大范围的破坏。(2) 有毒气体泄漏,如图 6— 12 所示。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,如图 6— 13 和图 6— 14 所示。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, 液体由于地表面风的对流而缓慢蒸发,如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。 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。 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: 式中 Qo ——液体泄漏速度, kg/s; Cd ——液体泄漏系数,按表 6—1 选取; 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; Po ——环境压力, Pa; g ——重力加速度, g=9 . 8m /s 2; h ——裂口之上液位高度, m。表6—1 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,主要取决于窗口内介质压力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