重大危險(xiǎn)源辨識(shí)與控制第五章-重大事故后果分析

第五章重大事故后果分析

重大事故：是指重大危險(xiǎn)源在運(yùn)行中突然發(fā)生重大泄漏、火災(zāi)或爆炸，其中涉及一種或多種有害物質(zhì)，并給現(xiàn)場(chǎng)人員、公眾或環(huán)境造成即刻的或延遲的嚴(yán)重危害的事件重大事故后果分析:是重大危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)和管理的一個(gè)重要方面，目的是定量描述一個(gè)可能發(fā)生的事故將造成的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境污染情況。根據(jù)分析結(jié)果決策者可以采取適當(dāng)措施，如設(shè)置報(bào)警系統(tǒng)、壓力釋放系統(tǒng)、防火系統(tǒng)以及編制應(yīng)急響應(yīng)程序等，以減少事故發(fā)生的可能性或降低事故的危害程度數(shù)學(xué)模型是事故后果定量分析的基礎(chǔ)。這些模型通常是對(duì)假想的事故場(chǎng)景在一系列理想假設(shè)的前提下，依據(jù)一定的物理化學(xué)原理建立的灰箱模型，模型的參數(shù)通常是由實(shí)驗(yàn)得到的。還有一些是純經(jīng)驗(yàn)的黑箱模型。依據(jù)不同的假設(shè)和原理，相同的事故場(chǎng)景可以建立不同的模型描述；同時(shí)，由于依據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，有些相同的模型其參數(shù)卻有所不同甚至相差遠(yuǎn)。顯然，采用不同的模型對(duì)同一事故的后果分析結(jié)果會(huì)有所不同當(dāng)然，每一模型還有其適用范圍，因此在進(jìn)行后果分析時(shí)，考慮模型的適用范圍以選擇合適的模型是非常重要的。另外，在沒有可靠依據(jù)選擇參數(shù)值時(shí)，采用保守的估計(jì)或考慮最壞后果也是可以接受的一、后果分析一般程序1．后果分析程序重大事故后果分析主要包括以下步驟

(1)劃分獨(dú)立功能單元

(2)計(jì)算單元中有害物質(zhì)存量根據(jù)工藝流程和設(shè)備參數(shù)計(jì)算單元中有害物質(zhì)的存量，并記錄物質(zhì)的種類、相態(tài)、溫度、壓力、體積或質(zhì)量(3)找出設(shè)備的典型故障(4)計(jì)算泄漏量(5)計(jì)算后果分析泄漏后可能造成的火災(zāi)、爆炸等后果，選擇合適的模型計(jì)算事故對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)或現(xiàn)場(chǎng)外的影響將計(jì)算結(jié)果整理成表格，并在單元平面圖上劃出影響范圍(6)整理結(jié)果2．后果分析需要的參數(shù)(1)有害物質(zhì)的參數(shù)有害物質(zhì)的相態(tài)、最大質(zhì)量或體積、溫度、壓力、密度，熱力學(xué)性質(zhì)如沸點(diǎn)、蒸發(fā)熱、燃燒熱、比熱容等，有害與毒性參數(shù)等(2)設(shè)備的參數(shù)工藝流程、設(shè)備類型、設(shè)備的可能故障與泄漏位置、泄漏口形狀尺寸等(3)現(xiàn)場(chǎng)情況與氣象情況設(shè)備布置、人員分布、資金密度、設(shè)備地理位置、堤壩高度面積、常年主導(dǎo)風(fēng)向、平均風(fēng)速、大氣穩(wěn)定情況、日照情況、地形情況、地面粗糙度、建筑、樹木高度等3．后果分析模式選擇重大事故后果分析關(guān)心的是易燃、易爆或有毒的氣體和液體，這些物質(zhì)的泄漏不僅有害而且難以控制。一種泄漏可能帶來不同的后果，進(jìn)行后果分析就需要對(duì)每一種可能后果進(jìn)行計(jì)算。采用系統(tǒng)分析的方法可以避免對(duì)可能的后果造成遺漏例如：易燃?xì)怏w泄漏著火時(shí)才有危險(xiǎn)性，如果泄漏時(shí)立即被點(diǎn)燃，則不形成大的蒸汽云團(tuán)。根據(jù)泄漏性質(zhì)可形成噴射火或火球，它能迅速危及事故現(xiàn)場(chǎng)，但很少能影響到廠區(qū)以外。如果泄漏后延遲點(diǎn)燃，則氣體形成云團(tuán)飄向下風(fēng)向，點(diǎn)燃后可能造成閃火或爆炸，能引起大面積損害泄漏事故后果分析

火災(zāi)、爆炸和因有毒氣體引起的中毒事故都與物質(zhì)的泄漏有著直接的聯(lián)系。確定重大事故，尤其是泄漏和火災(zāi)、爆炸事故時(shí)的危險(xiǎn)區(qū)域是在確定有毒、有害物質(zhì)泄漏后的擴(kuò)散范圍的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。因此，要首先從有毒、有害物質(zhì)泄漏分析開始。

泄漏的主要設(shè)備（1）管道包括直管、彎管、法蘭管、接頭幾部分，其典型泄漏情況和裂口尺寸為：①管道泄漏，裂口尺寸取管徑的20-100%；②法蘭泄漏，裂口尺寸取管徑的20%；③接頭泄漏，裂口尺寸取管徑的20-100%；

泄漏設(shè)備及損壞尺寸——管道包括：管道，法蘭，焊接，彎管典型損壞可能損壞尺寸法蘭泄漏管道泄漏焊縫失效20%管徑100%或20%管徑100%或20%管徑泄漏設(shè)備及損壞尺寸

泄漏的主要設(shè)備（2）撓性連接器包括軟管、波紋管、鉸接臂等生產(chǎn)撓性變形的連接部件，其典型泄漏情況和裂口尺寸為：①連接器本體破裂泄漏，裂口尺寸取管徑的20-100%；②接頭泄漏，裂口尺寸取管徑的20%；③連接裝置損壞而泄漏，裂口尺寸取管徑的100%；

7.2.1泄漏設(shè)備及損壞尺寸——撓性連接器包括：軟管，波紋管，鉸接器典型損壞可能損壞尺寸破裂泄漏接頭泄漏連接裝置損壞100%或20%管徑20%管徑100%管徑泄漏的主要設(shè)備（3）過濾器由過濾器本體、管道、濾網(wǎng)等組成，其典型泄漏情況和裂口尺寸為：①過濾器本體泄漏，裂口尺寸取管徑的20-100%；②管道泄漏，與過濾器連接的管道發(fā)生的泄漏，裂口尺寸取管徑20%；7.2.1

泄漏設(shè)備及損壞尺寸—過濾器包括：濾器，濾網(wǎng)典型損壞可能損壞尺寸濾體泄漏管道泄漏100%或20%管徑20%管徑泄漏的主要設(shè)備（4）閥包括生產(chǎn)中應(yīng)用的各種閥門，其典型泄漏情況和裂口尺寸為：①閥殼體泄漏裂口尺寸取與閥連接管道管徑的20-100%；②閥蓋泄漏，裂口尺寸取管徑的20%；③閥桿損壞而泄漏，裂口尺寸取管徑的20%；

7.2.1

泄漏設(shè)備及損壞尺寸—閥門7.2.1

泄漏設(shè)備及損壞尺寸—閥門7.2.1

泄漏設(shè)備及損壞尺寸—閥門7.2.1泄漏設(shè)備及損壞尺寸—閥門7.2.1泄漏設(shè)備及損壞尺寸—閥門包括：球閥，閘閥，球型閥，塞閥，針閥，蝶閥，阻氣閥，泄壓閥，緊急切斷閥典型損壞可能損壞尺寸閥室泄漏閥蓋泄漏閥桿損壞100%或20%管徑20%管徑20%管徑

泄漏的主要設(shè)備（5）壓力容器包括化工生產(chǎn)中常用的分離、氣體洗滌器、反應(yīng)釜、熱交換器、各種罐和容器等，其常見泄漏情況和裂口尺寸為：①容器破裂而泄漏，裂口尺寸取容器本身尺寸；②容器本體泄漏，裂口尺寸取與之連接的粗管道管徑的100%；③孔蓋泄漏，裂口尺寸取管徑的20%；④管嘴斷裂而泄漏，裂口尺寸取管徑的100%；⑤儀表管路破裂而泄漏，裂口尺寸取管徑的20-100%；⑥內(nèi)部爆炸而泄漏，裂口尺寸取容器本體尺寸；

包括：分離器，氣體洗滌器，混合器，反應(yīng)器，熱交換器，火加熱器，塔，管道清洗發(fā)射/接受器，再沸器典型損壞可能損壞尺寸容器破裂容器泄漏人孔蓋泄漏噴嘴損壞儀表管道破裂內(nèi)部爆炸全部破裂100%最大管徑20%開口直徑100%管徑100%或20%管徑全部破裂泄漏的主要設(shè)備（6）泵常用的泵有離心泵與往復(fù)泵等，其典型泄漏情況和裂口尺寸為：①泵體損壞面泄漏裂口尺寸取與之連接管道的20-100%；②泵體封壓蓋處泄漏，裂口尺寸取管徑的20%；包括：離心泵，往復(fù)泵典型損壞可能損壞尺寸泵殼損壞密封泄漏100%或20%管徑20%管徑泄漏的主要設(shè)備（7）壓縮機(jī)包括離心式、軸流式和往復(fù)式壓縮機(jī)，其典型泄漏情況和裂口尺寸為：①壓縮機(jī)機(jī)殼損壞面泄漏，裂口尺寸取與之連接管道管的20-100%；②壓縮機(jī)密封套泄漏，裂口尺寸取管徑的20-100%；

包括：離心式壓縮機(jī)，軸流式壓縮機(jī)，往復(fù)式壓縮機(jī)典型損壞可能損壞尺寸泵殼損壞密封泄漏100%或20%管徑20%管徑泄漏的主要設(shè)備（8）儲(chǔ)罐露天儲(chǔ)存危險(xiǎn)物資的容器或壓力容器，也包括與之連接的管道和輔助設(shè)備，其典型泄漏情況和裂口尺寸為：①罐體損壞面泄漏，裂口尺寸為本體尺寸；②接頭泄漏，裂口尺寸為與之連接管道管徑的20-100%；

7.2.1泄漏設(shè)備及損壞尺寸—貯罐包括：所有常壓貯罐（管道連接和堤壩也應(yīng)作為設(shè)備的一部分考慮）典型損壞可能損壞尺寸容器損壞連接泄漏100%100%或20%管徑泄漏的主要設(shè)備（9）加壓或冷凍氣體容器露天或埋地放置的加壓或冷凍氣體容器，其典型泄漏情況和裂口尺寸為：①氣體爆炸面泄漏，露天容器內(nèi)部氣體爆炸使容器完全破壞，裂口尺寸取本體尺寸；②容器破裂面泄漏，裂口尺寸取本體尺寸；③焊縫斷裂面泄漏，裂口尺寸取與其連接管管徑的20-100%；④容器輔助設(shè)備泄漏、酌情確定裂口尺寸。包括：加壓貯罐或運(yùn)輸容器，冷凍貯罐或運(yùn)輸容器，地埋或非地埋容器典型損壞可能損壞尺寸沸騰液體擴(kuò)展蒸汽云爆炸（僅非地埋情況）破裂焊縫失效全部破裂（點(diǎn)燃）全部破裂100%或20%管徑注意：分析時(shí)應(yīng)考慮貯罐的堤壩泄漏的主要設(shè)備（10）火炬燃燒器或放散管包括燃燒裝置、放散管、接通頭、氣體洗滌器和分離罐等，泄漏主要發(fā)生在筒體和多通接頭部位，裂口尺寸取管徑的20-100%。7.2.1泄漏設(shè)備及損壞尺寸—放空燃燒管和排氣管包括：所有放空燃燒管或排氣管（歧管、洗氣放空裝置、分離鼓應(yīng)作為設(shè)備的一部分考慮）典型損壞可能損壞尺寸歧管或分離鼓泄漏超規(guī)范排放100%或20%管徑估算泄漏的原因

從人-機(jī)系統(tǒng)來考慮造成各種泄漏事故的原因主要有4類：設(shè)計(jì)失誤

設(shè)備原因

管理原因人為失誤設(shè)計(jì)失誤（1）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，如地基下沉，造成容器底部產(chǎn)生裂縫，或設(shè)備變形、錯(cuò)位等；（2）選材不當(dāng)，如強(qiáng)度不夠，耐腐蝕性差、規(guī)格不符等；（3）布置不合理，如壓縮機(jī)和輸出管沒有彈性連接，因振動(dòng)而使管道破裂；（4）選用機(jī)械不合適，如轉(zhuǎn)速過高、耐溫、耐壓性能差等；（5）選用計(jì)測(cè)儀器不合適；（6）儲(chǔ)罐、貯槽未加液位計(jì)，反應(yīng)器(爐)未加溢流管或放散管等。設(shè)備原因

（1）加工不符合要求，或未經(jīng)檢驗(yàn)擅自采用代用材料；（2）加工質(zhì)量差，特別是焊接質(zhì)量差；（3）施工和安裝精度不高，如泵和電機(jī)不同軸、機(jī)械設(shè)備不平衡、管道連接不嚴(yán)密等；（4）選用的標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品質(zhì)量不合格；（5）對(duì)安裝的設(shè)備沒有按《機(jī)械設(shè)備安裝工程及驗(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行驗(yàn)收；（6）設(shè)備長(zhǎng)期使用后未按規(guī)定檢修期進(jìn)行檢修，或檢修質(zhì)量差造成泄漏；（7）計(jì)測(cè)儀表未定期校驗(yàn)，造成計(jì)量不準(zhǔn)；（8）閥門損壞或開關(guān)泄漏，又未及時(shí)更換；（9）設(shè)備附件質(zhì)量差，或長(zhǎng)期使用后材料變質(zhì)、腐蝕或破裂等。管理原因（1）沒有制定完善的安全操作規(guī)程；（2）對(duì)安全漠不關(guān)心，已發(fā)現(xiàn)的問題不及時(shí)解決；（3）沒有嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)督檢查制度；（4）指揮錯(cuò)誤，甚至違章指揮；（5）讓未經(jīng)培訓(xùn)的工人上崗，知識(shí)不足，不能判斷錯(cuò)誤；（6）檢修制度不嚴(yán)，沒有及時(shí)檢修已出現(xiàn)故障的設(shè)備，使設(shè)備帶病運(yùn)轉(zhuǎn)。人為失誤（1）誤操作，違反操作規(guī)程；（2）判斷錯(cuò)誤，如記錯(cuò)閥門位置而開錯(cuò)閥門；（3）擅自脫崗；（4）思想不集中；（5）發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象不知如何處理。泄漏后果及泄漏控制泄漏后果與泄漏物質(zhì)的相態(tài)、壓力、溫度、燃燒性、毒性等性質(zhì)密切相關(guān)。泄漏物質(zhì)主要類型

（1）常壓液體；（2）加壓液化氣體；（3）低溫液化氣體；（4）加壓氣體。泄漏的危險(xiǎn)物質(zhì)的性質(zhì)不同，其泄漏后果也不相同（1）可燃?xì)怏w泄漏后與空氣混合達(dá)到燃燒界限，遇到引火源就會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。泄漏后發(fā)火時(shí)間的不同，泄漏后果也不相同。①立即發(fā)火?？扇?xì)怏w泄漏后立即發(fā)火，發(fā)生擴(kuò)散燃燒產(chǎn)生噴射性火焰或形成火球，影響范圍較??；②滯后發(fā)火。可燃?xì)怏w泄漏后與周圍空氣混合形成可燃云團(tuán)，遇到引火源發(fā)生爆燃或爆炸，破壞范圍較大。泄漏的危險(xiǎn)物質(zhì)的性質(zhì)不同，其泄漏后果也不相同（2）有毒氣體泄漏有毒氣體泄漏后形成云團(tuán)在空氣中擴(kuò)散，有毒氣體濃度較大的濃密云團(tuán)將籠罩很大范圍，影響范圍大。泄漏的危險(xiǎn)物質(zhì)的性質(zhì)不同，其泄漏后果也不相同（3）液體泄漏①常溫常壓液體泄漏。液體泄漏后聚集在防液堤內(nèi)或地勢(shì)低洼處形成液池，液體表面發(fā)生緩慢蒸發(fā)；②加壓液化氣體泄漏。液體在泄漏瞬間迅速氣化蒸發(fā)。沒來得及蒸發(fā)的液體形成液池，吸收周圍熱量繼續(xù)蒸發(fā)；③低溫液體泄漏。液體泄漏后形成液池，吸收周圍熱量蒸發(fā)，液體蒸發(fā)速度低于液體泄漏速度。計(jì)算燃燒和爆炸的熱量或壓力，不僅僅用于評(píng)價(jià)人員和設(shè)備的損失情況。燃燒和爆炸還會(huì)波及相鄰的危險(xiǎn)源，產(chǎn)生多米諾效應(yīng)，因此也要對(duì)相鄰危險(xiǎn)源進(jìn)行泄漏后果分析氣體泄漏分析的一個(gè)重要方面是計(jì)算蒸汽云的密度，密度高于空氣或低于空氣，對(duì)其擴(kuò)散有較大的影響，應(yīng)該采用不同的擴(kuò)散模式毒性氣體的泄漏擴(kuò)散分析較簡(jiǎn)單，因?yàn)椴恍枰紤]起火。主要的問題是根據(jù)蒸汽云密度選擇適當(dāng)?shù)臄U(kuò)散模式氣體和兩相泄漏事故框圖液體泄漏著火一般影響的面積較小，但揮發(fā)性液體的蒸汽應(yīng)按照氣體事故進(jìn)一步分析常壓液體泄漏后在地面形成液池，池內(nèi)液體由于表面風(fēng)的作用而緩慢蒸發(fā)。如果點(diǎn)燃則形成池火，火焰的熱輻射會(huì)危及現(xiàn)場(chǎng)人員和設(shè)備。加壓液化氣體泄漏時(shí)將發(fā)生閃蒸，剩下的液體形成液池。閃蒸的氣體應(yīng)按氣體事故進(jìn)一步分析冷凍液體泄漏也形成液池，液體吸收周圍熱量蒸發(fā)，蒸發(fā)速度雖然比閃蒸慢，但一般比常壓液體快沸騰液體擴(kuò)展蒸汽爆炸是一種比較特殊但后果極其嚴(yán)重的事故。通常是裝液化氣體的容器受到外界火焰加熱，一方面使容器內(nèi)壓力升高，同時(shí)使容器強(qiáng)度下降。一旦容器突然破裂，大量沸騰液體立即被點(diǎn)燃，形成巨大火球，影響非常嚴(yán)重液體泄漏事故框圖二、泄漏1.常見泄漏源泄漏可能是設(shè)備損壞、失靈造成的，也可能是錯(cuò)誤操作引起有害物質(zhì)排放，甚至安全閥的正?；虿徽?dòng)作。分析時(shí)首先找出引起泄漏的設(shè)備及可能的泄漏規(guī)模，然后按適當(dāng)模型計(jì)算泄漏量根據(jù)泄漏面積的大小和泄漏持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，將泄漏源分為兩類:(1)小孔泄漏，通常為物料經(jīng)較小的孔洞長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)泄漏，如反應(yīng)器、儲(chǔ)罐、管道上出現(xiàn)小孔，或者是閥門、法蘭、機(jī)泵、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備等處密封失效(2)大面積泄漏，是指經(jīng)較大孔洞在很短時(shí)間內(nèi)泄漏出大量物料，如大管徑管線斷裂、爆破片爆裂、反應(yīng)器因超壓爆炸等瞬間泄漏出大量物料2.泄漏量計(jì)算2.1液體經(jīng)小孔泄漏的源模式系統(tǒng)與外界無熱交換，流體流動(dòng)的不同能量形式遵守如下的機(jī)械能守恒方程式中，p——壓力，Pa，習(xí)慣上將壓強(qiáng)也稱為壓力

——流體密度，kg·m-3

——?jiǎng)幽苄Ｕ蜃?，無因次,從工程計(jì)算角度出發(fā)，值近似取為1U——流體平均速度，m·s-1，簡(jiǎn)稱流速（1）g——重力加速度加m·s-2z——高度，m，以基準(zhǔn)面為起始F——阻力損失，J·kg-1ws——軸功,J；穩(wěn)定流動(dòng)過程中開口系統(tǒng)所作的功m——質(zhì)量，kg對(duì)于不可壓縮流體，密度恒為常數(shù)，有泄漏過程暫不考慮軸功，Ws＝0，則（1）式化簡(jiǎn)為(2)(3)在化工生產(chǎn)中，常用的動(dòng)力設(shè)備，包括耗功設(shè)備和產(chǎn)功設(shè)備，如泵、鼓風(fēng)機(jī)、透平機(jī)等都是通過機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)體系與環(huán)境之間的功的交換，這種通過機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)所傳遞的功稱為軸功。若軸功交換過程沒有任何摩擦和推動(dòng)力無限小，則為可逆軸功。工藝單元中的液體在穩(wěn)定的壓力作用下，經(jīng)薄壁小孔泄漏，容器內(nèi)的壓力為p1、孔直徑為d，面積為A，容器外為大氣壓力。容器內(nèi)液體流速可以忽略，不考慮摩擦損失和液位變化，利用(3)，可得(4)(5)(6)液體在穩(wěn)定壓力下經(jīng)薄壁小孔泄漏考慮到因慣性引起的截面收縮以及摩擦引起的速度減低，引入孔流系數(shù)C0

為實(shí)際流量與理想流量的比值，則經(jīng)小孔泄漏的實(shí)際質(zhì)量流量為(7)2.2儲(chǔ)罐中液體經(jīng)小孔泄漏的源模式液體儲(chǔ)罐，距液位高度Z0處有一小孔壁，在靜壓能和勢(shì)能的作用下，儲(chǔ)罐中的液體經(jīng)小孔向外泄漏。泄漏過程可由機(jī)械能守恒方程描述，儲(chǔ)罐內(nèi)的液體流速可以忽略。儲(chǔ)罐內(nèi)的液體壓力為Pg，外部為大氣壓力(表壓P＝0）(8)將（8）代入（3）求出泄漏速度（9）若小孔截面積為A，則質(zhì)量流量Q為(10)由（9）（10）看出，隨著泄漏過程的延續(xù)，儲(chǔ)罐內(nèi)液位高度不斷下降，泄漏速度和質(zhì)量流量也均隨之降低。如果儲(chǔ)罐通過呼吸閥或彎管與大氣連通，則內(nèi)外壓力差

p為0。（10)簡(jiǎn)化為（11）若儲(chǔ)罐的橫截面積為A0，則可經(jīng)小孔泄漏的最大液體總量為(12)取一微元時(shí)間內(nèi)液體的泄漏量（13）儲(chǔ)罐內(nèi)液體質(zhì)量的變化速率即為泄漏質(zhì)量流量（14）將式(11)、式(13)代入式(14)，得到(15)由邊界條件t＝0，z＝z0；t=t,z=z,對(duì)上式進(jìn)行分離變量積分，有(16)當(dāng)液體泄漏至泄漏點(diǎn)液位后，泄漏停止點(diǎn)z=0，根據(jù)上式可得到總的泄漏時(shí)間（17）將式(16)代入到式(11)，可以得到隨時(shí)間變化的質(zhì)量流量(18)如果儲(chǔ)罐內(nèi)盛裝的是易燃液體，為防止可燃蒸氣大量泄漏至空氣中，或空氣大量進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi)的氣相空間形成爆炸性混合物，通常情況下會(huì)采取通氮?dú)獗Ｗo(hù)的措施。液體表壓為Pg，內(nèi)外壓差即為Pg根據(jù)式(10)、式(12)、式(13)、式(14)可同理得到(19)(20)將式(20)代人式(10)得到任意時(shí)刻的質(zhì)量流量Q(21)例：某—盛裝丙酮液體的儲(chǔ)罐，上部裝設(shè)有呼吸閥與大氣連通。在其下部有一泄漏孔，直徑為4cm。已知丙酮的密度為800kg·m－3。求：(1)最大泄漏量

(2)泄漏質(zhì)量流量隨時(shí)間變化的表達(dá)式

(3)最大泄漏時(shí)間

(4)泄漏量隨時(shí)間變化的表達(dá)式。解：(1)最大泄漏量即為泄漏點(diǎn)液位以上的所有液體量

(2)泄漏質(zhì)量流量隨時(shí)間變化的表達(dá)式，Co取值為1，則(3)令泄漏質(zhì)量流量時(shí)間表達(dá)式的左側(cè)為0，即得最大泄漏時(shí)間(4)任一時(shí)間內(nèi)總的泄漏量為泄漏質(zhì)量流量對(duì)時(shí)間的積分若給定任意泄漏時(shí)間，即可得到已經(jīng)泄漏的液體總量2.3氣體或蒸氣經(jīng)小孔泄漏的源模式在工程上，通常將氣體或蒸氣近似為理想氣體，其壓力、密度、溫度等參數(shù)遵循理想氣體狀態(tài)方程(2.3.1)氣體或蒸氣在小孔內(nèi)絕熱流動(dòng)，壓力密度關(guān)系可用絕熱方程描述（2.3.2）式中

——絕熱指數(shù)，是等壓熱容與等容熱容的比值，

=Cp/Cv氣體或蒸氣經(jīng)小孔泄漏的過程。軸功為0，忽略勢(shì)能變化．則機(jī)械能守恒方程(1)簡(jiǎn)化為(2.3.3)根據(jù)(8)式定義孔流系數(shù)

（2.3.4）將式(2.3.4代人式(2.3.3)，忽略氣體或蒸氣的初始動(dòng)能，得到(2.3.5)（2.3.6）由（2.3.2）得到將（2.3.6）代入（2.3.5）并積分可得到（2.3.7）由式(2.3.6)、式(2.3.7)得到泄漏質(zhì)量流量(2.3.8)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有（2.3.9）（2.3.10）將（2.3.9）代入（2.3.8）可得從安全工作的角度考慮，我們關(guān)心的是經(jīng)小孔泄漏的氣體或蒸氣的最大流量。式(2.3.10)表明泄漏質(zhì)量流量由前后壓力的比值所決定。若以壓力比P/P0為橫坐標(biāo)，以流量Q為縱坐標(biāo)，根據(jù)式(2.3.10)可得到如圖中的0bc曲線，當(dāng)P／p0＝1時(shí)，小孔前后的壓力相等，Q=0；當(dāng)P/P0＝0時(shí)，氣體或蒸氣流向絕對(duì)真空，P＝0，故Q＝0流量曲線存在最大值，令dQ／d(P/P0)＝0，可求得極值條件(2.3.11)pc稱為臨界壓力將此極值條件代入式(2.3.7)、式(2.3.10)可得到最大流速和最大流量（2.3.12）（2.3.13）由曲線可以看到，當(dāng)P＞PC時(shí)，氣體或蒸氣流速低于音速，如圖中bc段曲線所示。當(dāng)P=PC時(shí)，氣體或蒸氣的泄漏速度剛好可能達(dá)到的最大流速如式(2.3.12)所示，實(shí)際上就是氣體或蒸氣中的音速。當(dāng)P＜PC時(shí)，氣體或蒸氣似乎可以充分降壓、膨脹、加速，但是根據(jù)氣體流動(dòng)力學(xué)的原理，泄漏速度不可能超過音速，這時(shí)其泄漏速度和質(zhì)量流量與P＝PC時(shí)相同，因此在圖中以ab線表示。在化工生產(chǎn)中發(fā)生的氣體或蒸氣泄漏，很多屬于最后一種情況例：在某生產(chǎn)廠有一空氣柜，因外力撞擊，在空氣柜一側(cè)出現(xiàn)一小孔。小孔面積為19.6cm2，空氣柜中的空氣經(jīng)此小孔泄漏入大氣。已知空氣柜中的壓力為2.5x105Pa．溫度To為330K，大氣壓力為105Pa．絕熱指數(shù)

＝1.40。求空氣泄漏的最大質(zhì)量流量解：先根據(jù)式(2.3.11)判斷空氣泄漏的臨界壓力大氣壓力為105Pa，小于臨界壓力，則空氣泄漏的最大質(zhì)量流量可按式(2.3.13)計(jì)算C0＝1，則＝1.09kg/s－1若C0值取為0.61，則空氣泄漏的最大質(zhì)量流量為2.4兩相泄漏如果容器中的過熱液體泄漏前通過較長(zhǎng)的管道就會(huì)產(chǎn)生兩相泄漏，假設(shè)系統(tǒng)中出口和上游臨界壓力比為0.55，則PC=0.55P泄漏兩相中蒸發(fā)液體分?jǐn)?shù)FV為：（2.4.1）

CP為液體恒壓比熱容，TC為臨界壓力下的沸點(diǎn),HV常壓沸點(diǎn)下的汽化熱兩相流中氣相和液相混合物的平均密度為（設(shè)氣相密度為g,液相密度為l）（1）兩相流排放泄漏流量為：(2)C0為兩相流泄漏系數(shù)，一般取0.8三、泄漏后的擴(kuò)散泄漏出的介質(zhì)立即表現(xiàn)出不同的行為，這與其儲(chǔ)存的狀態(tài)和泄漏情況有關(guān)。沸點(diǎn)以下的液體泄漏，如果揮發(fā)性較低，則蒸汽對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員有傷害，但一般不會(huì)影響到廠外。如果揮發(fā)性高，則蒸汽會(huì)在大氣中擴(kuò)散對(duì)于過熱液體泄漏，介質(zhì)噴出后存在一個(gè)絕熱膨脹過程。液體的泄漏還可以產(chǎn)生池火，氣體泄漏則存在噴射擴(kuò)散。如果泄漏初期沒有被點(diǎn)燃，最終都將發(fā)展成擴(kuò)散的蒸汽云?？梢杂么髿庵械恼羝麛U(kuò)散描述，進(jìn)一步還可以分析火災(zāi)、爆炸以及毒害后果1.液體的擴(kuò)散與蒸發(fā)(1)液體擴(kuò)散分析液體擴(kuò)散的關(guān)鍵是找到液體擴(kuò)散形成液池的面積，因?yàn)殡S后的蒸發(fā)過程和燃燒過程的計(jì)算都直接依賴液池面積。如果儲(chǔ)罐區(qū)建有防火堤，則泄漏液體只能達(dá)到防火堤，液池面積就是防火堤所圍面積。沒有防火堤則液體流向低洼處，液池面積也可以估計(jì)。對(duì)于土地較平整的情況，液體將擴(kuò)散至達(dá)到最小液體厚度為止液池面積的確定是事故后果分析中最困難也是最容易引起誤差的地方?？梢院?jiǎn)單假定擴(kuò)散在平整、光滑的平面進(jìn)行，而且沒有滲漏損失，擴(kuò)散期間也不考慮揮發(fā)對(duì)于瞬時(shí)泄漏：其中對(duì)于連續(xù)泄漏：r為液池半徑對(duì)于瞬時(shí)泄漏，如果泄漏的液體已經(jīng)充分?jǐn)U展，假定液體無揮發(fā)，地面無滲漏，若已知液層的最小厚度，可求液池面積V－泄漏液體體積，S－液池面積，Hmin液層最小厚度池火計(jì)算一般以圓池為模型，其他形狀液池化為等面積圓，直徑為（2）液體蒸發(fā)低溫液體或閃蒸后剩余的液體，主要吸收地面熱量進(jìn)行蒸發(fā)，蒸發(fā)速率

m－蒸發(fā)速率，kg/(m2?.s),s－表面熱導(dǎo)率，w/(m.K),as－熱擴(kuò)散系數(shù)，m2/s,Ta－環(huán)境溫度，Tb－液體沸點(diǎn)，HV－蒸發(fā)熱，J/kg,t－蒸發(fā)時(shí)間（1）根據(jù)擴(kuò)散通量正比于液池表面飽和蒸氣濃度與其在大氣中的本底濃度之差，結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程，可得液體蒸發(fā)速度公式（2）式中k——擴(kuò)散傳質(zhì)系數(shù)；ps——液體飽和蒸汽壓，Pa；M——摩爾質(zhì)量，kg／mol傳質(zhì)系數(shù)可以按下式計(jì)算式中u——l0m高處風(fēng)速，m/h；sc——Schmidt數(shù)，

/D；

——空氣黏度，kg／(m·h)；

空氣密度，kg／m3；D——蒸發(fā)液體的擴(kuò)散系數(shù)，m2/h傳質(zhì)系數(shù)也可簡(jiǎn)單按下式確定2.噴射擴(kuò)散氣體在壓力從裂口噴出，一般溫度會(huì)低于環(huán)境溫度，如果氣體流動(dòng)是阻塞的，壓力會(huì)高于環(huán)境壓力。首先需要把噴射流出轉(zhuǎn)化為具有環(huán)境條件的等效流動(dòng)等效裂口直徑與實(shí)際裂口直徑的關(guān)系為：

Deq－等效裂口直徑；D－計(jì)算泄漏流量用裂口直徑；

0－氣體剛流出時(shí)與環(huán)境條件下空氣相對(duì)密度；－氣體在環(huán)境條件下與同條件下空氣的相對(duì)密度噴射軸線上距噴射孔x處的濃度b1,b2為分布系數(shù)b1=50.5+48.2-9.952b2=23.0+41.0

垂直于噴射軸的水平面上的濃度分布為Cx,y

——噴射水平面上(x，y)處的濃度沿軸的噴射速度分布Ux－噴射軸上距噴射孔x處的噴射速度；u0——實(shí)際泄漏氣流速度，由泄漏流量和裂口面積計(jì)算首先計(jì)算出噴射速度等于風(fēng)速的相應(yīng)位置x，再計(jì)算與x相應(yīng)的泄漏氣體濃度3.絕熱擴(kuò)散閃蒸的液體或壓縮氣體瞬時(shí)釋放后有一個(gè)快速膨脹過程，由于該過程非常快，以至于氣團(tuán)和環(huán)境之間沒有時(shí)間講行熱交換，此膨脹過程可以按絕熱過程處理該模型假定氣云是呈包含兩個(gè)區(qū)間的半球狀，內(nèi)層“核”具有均勻的濃度，包含50％的泄漏質(zhì)量，外層濃度呈高斯分布，具有另外50％的泄漏量這種雙層云團(tuán)擴(kuò)散假定分兩步：（1）氣體或氣溶膠膨脹到壓力降至大氣壓，在膨脹過程中氣團(tuán)獲得動(dòng)能，稱為膨脹能（2）在膨脹能作用下氣團(tuán)進(jìn)一步擴(kuò)張，推動(dòng)空氣紊流混合進(jìn)入氣團(tuán)。假設(shè)第二階段持續(xù)到核的擴(kuò)張速度降到某給定值時(shí)結(jié)束第一步膨脹到大氣壓，膨脹期間氣體反抗大氣壓做功，部分內(nèi)能用于增加物質(zhì)的動(dòng)能。如果假定增加的動(dòng)能由(P1一Pa)dv給出，則初始的膨脹到大氣壓的過程可以按可逆絕熱過程處理。膨脹能是始態(tài)能量和末態(tài)能量的差，減去對(duì)大氣所做的功。按照這種理想化的方法，第一步是等熵的對(duì)于氣體釋放，能量由可逆絕熱膨脹決定，即由P1、T1(具有內(nèi)能U1、體積v1)膨脹到P2、T2(具有內(nèi)能U2、體積v2)、(1)擴(kuò)散能為內(nèi)能的變化為(2)對(duì)于液體釋放，閃蒸分?jǐn)?shù)按等熵過程計(jì)算(3)(4)膨脹能是始、終態(tài)內(nèi)能的變化減去對(duì)大氣所做的功(5)式中E——膨脹能，U——內(nèi)能，T——溫度，Tb——沸點(diǎn)，CV——?dú)怏w的比熱容，J/(kg·K)，Pa一一大氣壓，S－熵，J／(kg·K)，Hv——蒸發(fā)熱，J／kg，

H—焓，J／kg

內(nèi)能、溫度、熵和焓的下標(biāo)1和2分別表示狀態(tài)1和狀態(tài)2，L和v分別表示液態(tài)和氣態(tài)第二步空氣紊流混合，膨脹的推動(dòng)產(chǎn)生大范圍的紊流，這種紊流是氣團(tuán)與空氣進(jìn)一步混合的決定因素紊流擴(kuò)散系數(shù)(6)內(nèi)核半徑隨時(shí)間的變化內(nèi)核濃度隨時(shí)間的變化(7)(8)當(dāng)內(nèi)核擴(kuò)張速度(drc／dt)降至給定值時(shí)第二階段結(jié)束。臨界速度的選擇是任意的，但通常的推薦值是lm／s。選定此速度再結(jié)合擴(kuò)散能以及內(nèi)核半徑、內(nèi)核濃度與時(shí)間的關(guān)系，可以得到第二階段結(jié)束時(shí)的內(nèi)核半徑和濃度(9)(10)擴(kuò)散第二階段結(jié)束時(shí)，半球形氣團(tuán)的半徑按下式計(jì)算氣團(tuán)密度是絕熱膨脹后采用其他模型進(jìn)一步分析的重要參數(shù)，對(duì)于氣體釋放,氣團(tuán)的體積為：(11)(12)對(duì)于液體釋放，如果膨脹后仍有液體存在，則計(jì)算就比較復(fù)雜。確定氣團(tuán)中是否有液體，需要首先計(jì)算氣團(tuán)的濃度Cce，如果大干1則液體存在含有液體的氣團(tuán)計(jì)算混合空氣的旦時(shí)，需要使用3個(gè)方程反復(fù)計(jì)算描述最終溫度為T3、最終氣體分?jǐn)?shù)為Fv3的各組分的熱平衡體積平衡(13)(14)第三個(gè)方程表明溫度和氣體分?jǐn)?shù)必須與所要求的分壓等于T3時(shí)的飽和蒸汽壓一致(15)空氣的質(zhì)量必須調(diào)整至滿足以上3個(gè)方程火災(zāi)

火災(zāi)是常見的事故，火焰強(qiáng)烈熱輻射可以造成嚴(yán)重的人員傷亡和重大財(cái)產(chǎn)損失，還可以進(jìn)一步引發(fā)爆炸等使事故擴(kuò)大?；馂?zāi)大致分為6類，即池火、噴射火、火球、閃火、固體火和普通火災(zāi)。作為重大事故后果分析主要考慮前4種，它們是由于可燃液體或氣體泄漏造成的，這類事故在重大事故中占相當(dāng)高的比例?；馂?zāi)后果分析首先需要計(jì)算燃燒速度、燃燒時(shí)間、火焰幾何尺寸、熱輻射通量等，然后計(jì)算一定距離的人或設(shè)備接受的輻射大小，再根據(jù)傷害準(zhǔn)則評(píng)價(jià)傷害情況。池火池火是一種常見的火災(zāi)形式，是可燃液體液面上的自然燃燒。泄漏到地面上、堤壩內(nèi)液體的的火災(zāi)、敞開的容器內(nèi)液體的燃燒等均稱為池火。池火模型一般按圓形液面計(jì)算，所以其他形狀的液池應(yīng)換算為等面積的圓池。對(duì)于無邊界阻擋的連續(xù)泄漏，隨著液池面積擴(kuò)大燃燒速度加快，當(dāng)燃燒速度等于泄漏速度時(shí)，液池直徑達(dá)到最大?；鹧娴男螤詈蜏囟仁侵匾獏?shù)，其直接決定了熱輻射的大小?；鹧娴男螤铍S液池形狀和大小而變化。當(dāng)液池為圓形且半徑大于4.5m時(shí)，火焰形狀可近似認(rèn)為是軸對(duì)稱的錐形體。如果液池為矩形且長(zhǎng)寬比較大時(shí)，火焰形狀可認(rèn)為是平面對(duì)稱體。圓形液池火焰形狀矩形液池火焰形狀①計(jì)算池直徑：

式中：D—液池直徑，m；Q—液體泄漏流量，kg/s；mf—液體單位面積燃燒速率，kg/(m2.s)燃燒速率（單一組分）當(dāng)液體沸點(diǎn)高于環(huán)境溫度時(shí)：

當(dāng)液體沸點(diǎn)低于環(huán)境溫度時(shí)：式中：mf—液體單位面積燃燒速率，kg/(m2s)；c—常數(shù)，0.001kg/(m2s)；Hc—液體燃燒熱，J/kg；Hv—液體在常沸點(diǎn)下的蒸發(fā)熱，J/kg；Cp—液體的定壓熱容，J/(kgK)Tb—液體的沸點(diǎn)，K；Ta—環(huán)境溫度，K。上面的計(jì)算方法忽略了液池大小對(duì)燃燒速率的影響，實(shí)際上同樣條件下的液體在不同大小的池子中的燃燒速率是不同的。下面的半理論公式考慮了液池大小，參數(shù)由大量固體和液體實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)，能得到與實(shí)驗(yàn)非常一致的結(jié)果：式中：mf—液體單位面積燃燒速率，kg/(m2s)；mf∞—液體最大單位面積燃燒速率，kg/(m2s)；k—火焰的吸收衰減系數(shù)，m-1；β—?dú)怏w有效厚度校正系數(shù)；D—液池直徑，m。上式表明隨著池直徑增加單位面積燃燒速率是增加的，達(dá)到最大燃燒速率后保持不變。根據(jù)泄漏的液體量和地面性質(zhì)，按下式可計(jì)算最大可能的池面積。式中，S為液池面積（m2），W為泄漏液體的質(zhì)量（kg），為液體的密度（kg/m3）Hmin為最小油層厚度（m）。最小物料層厚度與地面性質(zhì)對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1。地面性質(zhì)最小物料層厚度（m）草地0.020粗糙地面0.025平整地面0.010混凝土地面0.005平靜的水面0.0018表1不同性質(zhì)地面物料層厚度表②確定火焰高度計(jì)算池火焰高度的經(jīng)驗(yàn)公式如下：

式中：L為火焰長(zhǎng)度（m），D為池直徑（m），mf為燃燒速率（kg/m2s），ρ0為空氣密度（kg/m3），g為重力加速度。③計(jì)算火焰表面熱通量假定能量由圓柱形火焰?zhèn)让婧晚敳肯蛑車鶆蜉椛?，用下式?jì)算火焰表面的熱通量：

式中，q0為火焰表面的熱通量（kw/m2），ΔHC為燃燒熱（kJ/kg），f為熱輻射系數(shù)（可取為0.15），mf為燃燒速率（kg/m2·s），其它符號(hào)同前。表面熱通量化學(xué)工程中的傳熱和傳質(zhì)過程，是把熱量和質(zhì)量從區(qū)域1通過一個(gè)界面?zhèn)鬟f到區(qū)域2。單位時(shí)間內(nèi)單位界面積傳遞的量稱為通量。若傳遞的是熱量稱為熱通量；若傳遞的是質(zhì)量則稱為物料通量。

熱通量q是指單位傳熱面積上的傳熱速率,又稱熱流密度,單位是W/m2.④目標(biāo)接收到的熱通量的計(jì)算目標(biāo)接收到的熱通量q(r)的計(jì)算公式為：

式中，q(r)為目標(biāo)接收到的熱通量（kw/m2），q0火焰表面的熱通量（kw/m2），r為目標(biāo)到油區(qū)中心的水平距離（m），V為視角系數(shù)(視角因子)。⑤視角系數(shù)(視角因子)的計(jì)算視角因子：視角因子是熱輻射傳遞的重要概念，其定義為接受體所能接受的發(fā)熱體輻射能量的分?jǐn)?shù)，大小取決于發(fā)射體和接受體的形狀、距離和相對(duì)角度。式中：熱輻射破壞準(zhǔn)則與傷害模型

（1）破壞準(zhǔn)則：熱通量準(zhǔn)則：以熱通量作為衡量目標(biāo)是否被破壞的參數(shù)，當(dāng)目標(biāo)接受到的熱通量大于或等于引起目標(biāo)破壞所需的臨界熱通量時(shí)，目標(biāo)被破壞；否則，目標(biāo)不被破壞。熱通量準(zhǔn)則的適用范圍為熱通量作用的時(shí)間比目標(biāo)達(dá)到熱平衡所需要的時(shí)間長(zhǎng)。熱強(qiáng)度準(zhǔn)則：強(qiáng)度準(zhǔn)則以目標(biāo)接收到的熱強(qiáng)度作為目標(biāo)是否被破壞的唯一參數(shù)，當(dāng)目標(biāo)接收到的熱強(qiáng)度大于或等于目標(biāo)破壞的臨界熱強(qiáng)度時(shí)，目標(biāo)被破壞；否則，目標(biāo)不被破壞。熱強(qiáng)度準(zhǔn)則的適用范圍為作用于目標(biāo)的熱通量持續(xù)時(shí)間非常短、以至于目標(biāo)接收到的熱量來不及散失掉。熱通量-熱強(qiáng)度準(zhǔn)則：當(dāng)熱通量準(zhǔn)則或熱強(qiáng)度準(zhǔn)則的適用條件均不具備時(shí)、應(yīng)該使用熱通量-熱強(qiáng)度準(zhǔn)則。熱通量-熱強(qiáng)度準(zhǔn)則認(rèn)為,目標(biāo)能否被破壞不能由熱通量或熱強(qiáng)度一個(gè)參數(shù)決定，而必須由它們的組合來決定。曲線的右上方為破壞區(qū)，左下方為不破壞區(qū)，Q=Qcr和q=qcr分別為漸近線、分別對(duì)應(yīng)熱強(qiáng)度準(zhǔn)則中的臨界熱強(qiáng)度和熱通量準(zhǔn)則中的臨界熱通量。熱通量準(zhǔn)則和熱強(qiáng)度準(zhǔn)則都是熱通量-熱強(qiáng)度準(zhǔn)則的極限情況。不同熱輻射水平下人的的暴露極限輻射熱（kW/m2）人體暴露極限35.0-37.51分鐘100%致死；10秒鐘1%致死25.01分鐘100%致死；10秒鐘重傷12.5-15.01分鐘1%致死；10秒鐘一度燒傷9.58秒鐘達(dá)到疼痛極限，20秒鐘二度燒傷4.0-4.520秒鐘以上引起疼痛；可能燒傷；0%致死1.6長(zhǎng)時(shí)間暴露無不適感一些物品點(diǎn)燃所需熱輻射通量（10分鐘暴露）物品熱通量（kW/m2）紙20.4木材32聚氨酯18聚乙烯20尼龍29聚苯乙烯18聚丙烯20聚甲基丙烯酸甲酯18聚氯乙烯21（2）熱輻射傷害概率模型：熱輻射傷害也常用概率模型描述。概率與傷害百分率的關(guān)系為：

當(dāng)Pr=5時(shí)，傷害百分率為50%。皮膚裸露時(shí)的死亡概率：

有衣服保護(hù)時(shí)（20%皮膚裸露）的死亡概率：

有衣服保護(hù)時(shí)（20%皮膚裸露）的二度燒傷概率：

有衣服保護(hù)時(shí)（20%皮膚裸露）的一度燒傷概率：關(guān)于人的暴露時(shí)間，對(duì)于火球，采用火球持續(xù)時(shí)間；對(duì)于池火和噴射火，可取30秒或40秒，此時(shí)間范圍內(nèi)，在較低熱輻射通量下人可以逃生。分析過程中通常都按50%傷害率計(jì)算，例如按50%死亡率劃定死亡范圍。該范圍表明范圍內(nèi)、外死亡人數(shù)各占一半，也可以認(rèn)為死亡范圍內(nèi)人員全部死亡，范圍外無一人死亡，這樣可以使問題得以簡(jiǎn)化。對(duì)于財(cái)產(chǎn)損失，可以按木材引燃木材所需熱通量計(jì)算：

暴露時(shí)間一般取燃燒持續(xù)時(shí)間。油罐火災(zāi)的特點(diǎn)油罐是儲(chǔ)存原油和各類油品的大型容器，主要有地上油罐、半地下油罐和地下油罐。按油罐材質(zhì)分金屬罐和非金屬罐，罐體一般為立式或臥式。有些油罐是分區(qū)、分組布置的，并設(shè)有防護(hù)堤。由于儲(chǔ)油的種類、儲(chǔ)存的方式和條件不同，油罐火災(zāi)的特點(diǎn)也不一樣。油罐一旦發(fā)生爆炸，就會(huì)造成罐體破裂，罐蓋掀開、飛出，或是罐壁底部、中間裂開，導(dǎo)致油品流出燃燒。油品流出后，會(huì)向四周低洼處流淌，形成大面積火災(zāi)。油罐發(fā)生火災(zāi)，有的先燃燒后爆炸，有的爆炸后不燃燒。

汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)油儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)后，燃燒速度快，火焰高、火勢(shì)猛，熱輻射強(qiáng)，易引起相鄰油罐及其它可燃物燃燒。儲(chǔ)存輕質(zhì)油品的油罐在呼吸閥、入孔和油罐上部破損處起火時(shí)，燃燒可能出現(xiàn)火炬狀，火焰體積不大，燃燒比較穩(wěn)定。原油等重質(zhì)油品儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)后，易出現(xiàn)沸溢和噴濺（又稱沸噴），這是原油儲(chǔ)罐以及油輪、油駁火災(zāi)的一個(gè)突出特點(diǎn)。重質(zhì)油品著火后蒸發(fā)速度慢，蒸發(fā)時(shí)吸收熱量少，但容易使油品溢出罐外形成沸溢的現(xiàn)象。有時(shí)油品與火焰騰空而起，將燃油噴出罐外幾十米或百余米遠(yuǎn)，形成噴濺的現(xiàn)象。池火災(zāi)事故后果計(jì)算實(shí)例1（1）柴油泄漏量設(shè)定一個(gè)5000m3柴油罐底部DN200進(jìn)油管管道破裂出現(xiàn)長(zhǎng)50cm，寬1cm的泄漏口，泄漏后10分鐘切斷泄漏源。泄漏的液體在防火堤內(nèi)形成液池，泄漏時(shí)工況設(shè)定情況見表泄漏源介質(zhì)溫度(0C)介質(zhì)壓力（Mpa）介質(zhì)密度（kg/m3）泄口面積(m2)泄漏時(shí)間(min)備注柴油罐常溫常壓

8700.00510按10分鐘后切斷泄漏源計(jì)柴油泄漏量用柏努利公式計(jì)算：Q=CdAρ[2(P-P0)/ρ+2gh]1/2

W=Q.t式中:Q－泄漏速率（kg/s）；

W－泄漏量（kg）；t－油品泄漏時(shí)間（s），t=600sCd－泄漏系數(shù)，長(zhǎng)方形裂口取值0.55（按雷諾數(shù)Re＞100計(jì)）；A－泄漏口面積（m2）；A=0.005m2ρ－泄漏液體密度（kg/m3）；P－容器內(nèi)介質(zhì)壓力（Pa）；P0－大氣壓力（Pa）；g－重力加速度（9.8m/s2）；h－泄漏口上液位高度（m），柴油罐液面安全高度15.9m。經(jīng)計(jì)算Q=42.23kg/s、W=25341kg（10分鐘泄漏量）

（2）泄漏柴油總熱輻射通量Q（w）柴油泄漏后在防火堤內(nèi)形成液池，遇點(diǎn)火源燃燒而形成池火?？偀彷椛渫縌（w）采用點(diǎn)源模型計(jì)算：

Q=(лr2+2лrh)?mf?η?Hc/（72mf

0.61+1）式中:mf—單位表面積燃燒速度kg/m2.s，柴油為0.0137；Hc—柴油燃燒熱，Hc=43515kJ/kg；h—火焰高度h（m），按下式計(jì)算：

h=84r{mf/[ρO（2gr）1/2]}0.6

ρO—環(huán)境空氣密度，ρO=1.293kg/m3；g—重力加速度，9.8η—燃燒效率因子，取0.35；r—液池半徑(m)，r=（4S/π）1/2S—液池面積，S=3442m2；W—泄漏油品量kgρ－柴油密度，ρ=870kg/m3；火災(zāi)持續(xù)時(shí)間：T=W/S.m

f

計(jì)算結(jié)果：Q（w）=1006347（kw）

T=537s=9min（3）池火災(zāi)傷害半徑火災(zāi)通過輻射熱的方式影響周圍環(huán)境，根據(jù)概率傷害模型計(jì)算，不同入射熱輻射通量造成人員傷害或財(cái)產(chǎn)損失的情況表入射通量kw/m2對(duì)設(shè)備的損害對(duì)人的傷害37.5操作設(shè)備全部損壞1%死亡/10s100%死亡/1min25在無火焰,長(zhǎng)時(shí)間輻射下,木材燃燒的最小能量重大燒傷/10s，100%死亡/1min12.5有火焰時(shí),木材燃燒,塑料熔化的最小能量1度燒傷/10s，1%死亡/1min4.0

20s以上感覺疼痛,未必起泡熱輻射的不同入射通量造成的傷害及損失設(shè)全部輻射熱量由液池中心小球面發(fā)出，則距池中心某一距離（x）處的入射的熱輻射強(qiáng)度I（w/m2）為：I=Qtc/4лx2式中:Q—總熱輻射通量（w）；tc—熱傳導(dǎo)系數(shù)，取值1；x—目標(biāo)點(diǎn)到液池中心距離及火災(zāi)傷害半徑（m）。距液池中心不同距離熱輻射強(qiáng)度預(yù)測(cè)值見表X（m）20304050607080

I（kw/m2）200895032221613X（m）90100110120130140150

I（kw/m2）1086.65.64.74.13.6距液池中心不同距離熱輻射強(qiáng)度預(yù)測(cè)值油庫區(qū)內(nèi)建構(gòu)筑物受到的熱輻射強(qiáng)度見表建構(gòu)筑物汽車發(fā)油臺(tái)營業(yè)室消防泵室油處理設(shè)施綜合樓南面圍墻

I（kw/m2）146.828282218離防火堤距離（m）3670161621.828各傷害等級(jí)距池中心的距離計(jì)算結(jié)果見表

柴油罐泄漏池火災(zāi)熱輻射傷害距離傷害等級(jí)死亡半徑重傷半徑輕傷半徑無影響半徑輻射強(qiáng)度(kw/m2)37.52512.54傷害半徑(m)465780142二氯乙烷生產(chǎn)池火災(zāi)事故后果分析易燃液體EDC泄漏后流到地面形成液池，遇到火源燃燒而成池火。發(fā)生池火災(zāi)時(shí)，主要危害是熱輻射。EDC生產(chǎn)裝置主要的泄漏點(diǎn)為EDC反應(yīng)器和EDC儲(chǔ)罐，這2個(gè)部位的火災(zāi)事故后果，其分析計(jì)算如下：

1.1池火災(zāi)池直徑的計(jì)算當(dāng)危險(xiǎn)單元為EDC反應(yīng)器時(shí)，則根據(jù)泄漏的液體量和地面性質(zhì),按下式計(jì)算最大可能的池面積:S=W/(Hminρ)

式中：P--EDC的密度，kg/m3;Hmin--最小油層厚度，m，取值0.010;W--泄漏的液體量，kg。池直徑：

D=（4S/π）1/21.1泄漏速度當(dāng)危險(xiǎn)單元為EDC儲(chǔ)罐時(shí)，液體泄漏量可用流體力學(xué)方程計(jì)算，其泄漏速度為：

Qo=CdAρ[2(p-po)/P+2gh]1/2

式中：Qo--液體泄漏速度，kg/S；

Cd--液體泄漏系數(shù)，根據(jù)裂口形狀和泄漏液體的雷諾數(shù)選??；

A--裂口面積，m2;

ρ--EDC的液體密度，kg/m3;

P--儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)壓力，Pa;

Po--環(huán)境壓力，Pa

g--重力加速度，9.8m/s2;

h--裂口之上液位高度，m。

1.2燃燒速度

EDC可燃液體表面上單位面積的燃燒速度為:

dm/dt=0.001Hc/[Cp(Tb-To)+H]

式中：dm/dt--單位表面積燃燒速度，kg/m2。S；

Hc--液體燃燒熱，J/kg；

Cp液體的定壓比熱，J/kg.k；

Tb--液體的沸點(diǎn)，K；

To--環(huán)境溫度，K；

H--液體的氣化熱，J/kg。1.3火焰高度

設(shè)液池為一半徑為r的圓池，其火焰高度可按下式計(jì)算：

h=84r{(dm/dt)/[Po(2gr)1/2]}<SUP<0.6<sub>

式中：h——火焰高度，m；

r——液池半徑，m；

Po——周圍空氣密度，kg/m3;

g——重力加速度，9.8m/s2

dm/dt——單位表面積燃燒速度，kg/m2。S1.4熱輻射通量

液池燃燒釋放出的總熱輻射通量為:

Q=(πr2+2πrh)(dm/dt)ηHc/[72(dm/dt)0.61+1]

式中:Q——總熱輻射通量，W；

h——池火高度，m；

η——效率因子，可取0.13～0.35。1.5目標(biāo)入射熱通量

假設(shè)全部輻射熱量由液池中心點(diǎn)的小球面輻射出來，則在距離池中心某一距離（X）處的入射熱通量為：

q=Qtc/(4πX2)

式中:q——熱輻射強(qiáng)度，W/m2

Q總熱輻射通量，W；

tc——熱傳尋系數(shù)，一般可取1；

X——目標(biāo)點(diǎn)到液池中心的距離，m。死亡、重傷、輕傷半徑內(nèi)人員接受的熱通量分別為q1、q2、q3，其計(jì)算式如下：

R死亡=36.38+2.561n(tq14/3)

R重傷=-43.14+3.01881n(4q24/3)

R輕傷=-39.83+3.01861n(tq34/3)

式中：t=人員受到熱輻射的時(shí)間，t=T=W/S.m;

q=人員接受到的熱通量，W/m2;

根據(jù)計(jì)算公式，池火災(zāi)熱輻射破壞半徑用計(jì)算機(jī)規(guī)模擬計(jì)算得出1.6池火災(zāi)事故后果單元名稱

死亡半徑

（

m

）重傷半徑

(m)

輕傷半徑

(m)EDC

反應(yīng)器EDC

儲(chǔ)罐10.716.111.617.517.526.4注:以連續(xù)泄漏10min的物料量為計(jì)算依據(jù).1、池火災(zāi)是指貯罐中泄漏后的可燃液體遇火源發(fā)生的火災(zāi).發(fā)生池火災(zāi)時(shí)熱幅射是主要危害.池外一定范圍內(nèi)在熱幅射作用下人和建筑物、設(shè)備、設(shè)施等目標(biāo)可能受到傷害或破壞池內(nèi)被燃燒,如果熱輻射作用在容器和設(shè)備上,尤其是液化氣體容器,其內(nèi)部壓力會(huì)迅速升高,引起容器和設(shè)備的破裂;如果熱輻射作用于可燃物,會(huì)引燃可燃物;如果熱輻射作用于人員,會(huì)引起人員燒傷甚至死亡。

2、池火災(zāi)是以可燃液體或易熔固體為燃料的火災(zāi),是石油化工行業(yè)生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中的災(zāi)害形式之一.按照災(zāi)害發(fā)生場(chǎng)所,池火災(zāi)分為室內(nèi)池和室外池火災(zāi)(火災(zāi)開放空氣環(huán)境中的池火災(zāi)).按池火燃料氣來源不同，分為可燃物的蒸發(fā)燃燒和可燃物的分解燃燒。

3、為了評(píng)估這種危害的大小,需要計(jì)算池火災(zāi)的幾何尺寸和熱輻射參數(shù)

蒸發(fā)燃燒：液體的池火首先需要液體揮發(fā)或汽化為可燃蒸汽，而后與空氣中的氧發(fā)生燃燒反應(yīng)。分解燃燒：常溫為固體的可燃物有的因?yàn)橄鄬?duì)分子質(zhì)量較大，分子鏈較長(zhǎng)，分子間力大于化學(xué)鍵的鍵能，本身沒有氣態(tài)，因而不可能汽化產(chǎn)生燃料氣，只能通過分解產(chǎn)生可燃?xì)怏w，而后可燃?xì)馀c空氣進(jìn)行燃燒反應(yīng)，屬于分解燃燒。油庫池火災(zāi)傷害模型實(shí)例3油庫發(fā)生火災(zāi)時(shí)，一般情況下，火勢(shì)迅猛，并伴隨著可燃性混合氣體的爆炸。油罐發(fā)生火災(zāi)爆炸，使油罐遭到破壞。罐頂炸裂后，形成池火燃燒，產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱輻射，使周圍物體和人員受到熱輻射的危害。由于熱輻射的作用，液面溫度升高，并通過介質(zhì)的對(duì)流、傳到向油品深層方向加熱。具有熱波特性的油品與燃燒過程中的自由水、乳化水或滅火水在熱波作用下氣化沸騰，蒸汽泡上升時(shí)蒙上一層粘的油品，形成油泡，并從油罐邊上向外溢流，形成沸溢噴濺。在沒冷卻的情況下，燃燒5分鐘罐壁溫度達(dá)500℃，開始變形。因此，先爆炸、后燃燒，爆炸后穩(wěn)定性燃燒，穩(wěn)定燃燒又引起爆炸，是石油儲(chǔ)罐最主要的火災(zāi)危險(xiǎn)特性。

火災(zāi)事故對(duì)石油儲(chǔ)罐周邊設(shè)施及人員的熱輻射危害程度與油料的儲(chǔ)存量、燃燒時(shí)間、距事故中心距離等多種因素有關(guān)。以3000m3內(nèi)浮頂式儲(chǔ)罐為例計(jì)算其池火災(zāi)傷害模型，油庫發(fā)生火災(zāi)時(shí)，一般情況下，火勢(shì)迅猛，并伴隨著可燃性混合氣體的爆炸。油罐發(fā)生火災(zāi)爆炸，使油罐遭到破壞。罐頂炸裂后，形成池火燃燒，產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱輻射，使周圍物體和人員受到熱輻射的危害。

（1）池火災(zāi)時(shí)的池直徑設(shè)油罐直徑為18.9m，則初始火災(zāi)時(shí)液池直徑為油罐直徑即：

D初=18.9m火災(zāi)最盛時(shí)，液池直徑應(yīng)為防火堤（27m×34m+15m×6.5m+23m×36m）內(nèi)所形成的隔斷區(qū)的直徑。

D盛=（4S/3.14）1/2=48.5m式中S為防護(hù)堤所圍池面積。（2）池火災(zāi)時(shí)的火焰高度池火災(zāi)時(shí)的火焰高度與液池直徑、周圍空氣密度、重力加速度、油品的燃燒速度等因素有關(guān)，可按下式計(jì)算：

H=84r汽油儲(chǔ)罐初期池火災(zāi)的高度為：H初=84r初

同理可得，儲(chǔ)罐盛期池火災(zāi)時(shí)的火焰高度為：H盛=84r盛（3）熱輻射通量液池燃燒時(shí)放出的總輻射通量為：

Q=式中η為效率因子，介于0.13~0.35之間，計(jì)算取平均值0.24。油罐的半徑r=9.45m，油料的最大發(fā)熱量Hc=42.7MJ/kg，dm/dt=0.0225kg/(m2.s-1)，火焰高度h=15.6m，η=0.24，則柴油罐發(fā)生初期池火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的熱輻射通量為：

Q初=34273.2（kW）同理可得，3000m3柴油儲(chǔ)罐池火災(zāi)盛期時(shí)的熱輻射通量為：

Q盛=182719.5（kW）

（4）熱輻射危害火災(zāi)通過熱輻射方式影響周圍環(huán)境，當(dāng)熱輻射強(qiáng)度足夠大時(shí)，可使周圍物體燃燒變形，強(qiáng)烈的熱輻射可能燒毀設(shè)備并造成人員傷亡。熱輻射的不同入射通量所造成的損失如下表所示：熱輻射的不同入射通量所造成的損失入射通量（kW）

）對(duì)設(shè)備的損害對(duì)人的損害

37.5

操作設(shè)備全部損壞1%死亡/10s100%死亡/1min

25在無火焰、長(zhǎng)時(shí)間輻射下，木材燃燒的最小能量重大損傷/10s100%死亡/1min

12.5有火焰時(shí)，木材燃燒，塑料融化的最低能量1度燒傷/10s1%死亡/1min

4.020s以上感覺疼痛，未必起泡

1.6長(zhǎng)時(shí)間輻射無不舒服感（5）目標(biāo)入射熱輻射強(qiáng)度（入射通量）假設(shè)全部輻射熱量由液池中心點(diǎn)的小球釋放出來，在距液池某點(diǎn)距離x處的入射熱輻射強(qiáng)度為：

I=式中I——熱輻射強(qiáng)度，kW/m2；

Q——總輻射通量，kW；

Tc——熱傳導(dǎo)系數(shù)，在無相對(duì)理想數(shù)據(jù)時(shí)，可取1；

x——目標(biāo)點(diǎn)到液池中心的距離，m。目標(biāo)入射熱輻射強(qiáng)度公式，反映了入射熱輻射通量與受害目標(biāo)到池火中心距離之間的關(guān)系。對(duì)于油庫儲(chǔ)罐區(qū)而言，實(shí)際上就是反映了儲(chǔ)罐在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，對(duì)其周圍儲(chǔ)罐、設(shè)施的影響。當(dāng)入射熱輻射通量一定的情況下，可以計(jì)算出目標(biāo)受害距離。初期池火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的熱輻射通量Q初=34273.2（kW），當(dāng)取表4-2中不同入射通量時(shí)，計(jì)算目標(biāo)受害距離如下：入射通量I=37.5kW時(shí)，X=[34273.2/（4×3.14×37.5）]0.5=8.5m

入射通量I=25.0kW時(shí)，X=[34273.2/（4×3.14×25.0）]0.5=10.4m

入射通量I=12.5kW時(shí)，X=[34273.2/（4×3.14×12.5）]0.5=14.8m

入射通量I=4.0kW時(shí)，X=[34273.2/（4×3.14×4.0）]0.5=26.1m

入射通量I=1.6kW時(shí)，X=[34273.2/（4×3.14×1.6）]0.5=41.3m同理可得，3000m3儲(chǔ)罐池火災(zāi)盛期時(shí)的熱輻射通量Q盛=182719.5（kW）時(shí)，入射通量為37.5kW、25.0kW、12.5kW、4.0kW、1.6kW對(duì)應(yīng)的受害距離分別為：19.7m、24.1m、34.1m、60.3m、95.4m。當(dāng)目標(biāo)與池火中心距離一定的情況下，可計(jì)算出目標(biāo)所受到的入射熱輻射通量。根據(jù)入射熱輻射通量的大小，查熱輻射的不同入射能量所造成的損失表4-2，可知目標(biāo)受到的危害程度。綜合上述池火災(zāi)模型的計(jì)算，當(dāng)庫區(qū)油儲(chǔ)罐發(fā)生池火災(zāi)時(shí)，其危害結(jié)果如表所示。

庫區(qū)不同事故類型下的危害結(jié)果熱輻射強(qiáng)度(kW危害類別人員燒傷距離（m）設(shè)施破壞距離（m）危害程度輕度燒傷嚴(yán)重?zé)齻劳鲚p度破壞嚴(yán)重破壞熱輻射強(qiáng)度(kW)4.012.52512.525池火初期26.114.810.414.810.4池火盛期60.334.124.134.124.1噴射火

高壓氣體從裂口高速噴出后被點(diǎn)燃，就形成噴射火。噴射火的長(zhǎng)度可以認(rèn)為等于噴口到燃燒濃度下限的長(zhǎng)度，熱量認(rèn)為是從中心軸線上一系列相等的輻射源發(fā)出

.在常見火災(zāi)事故類型當(dāng)中噴射火具有高熱通量的特點(diǎn),其破壞能力最強(qiáng),它是由高壓儲(chǔ)存的燃?xì)庠谛孤┛谔幱龅交鹪此隆?duì)于持續(xù)性泄漏事故,發(fā)生噴射火、閃火、蒸氣云爆炸的概率分別為0.1,0.06,0.04。噴射火事故一旦發(fā)生,極容易造成周圍設(shè)備嚴(yán)重失效甚至災(zāi)難性的破壞,進(jìn)而發(fā)生一連串的次生事故,即多米諾效應(yīng)事故[其后果不堪設(shè)想。每一點(diǎn)源的熱通量為：

式中：f—燃燒效率因子，取0.35；n—假設(shè)的點(diǎn)源數(shù)；Q—泄漏流量，kg/s則距離點(diǎn)源距離xi處某點(diǎn)接受的熱輻射通量為：

式中：Xp—發(fā)射因子，取0.2總熱通量是各點(diǎn)輻射的和：輻射點(diǎn)源的數(shù)目可以任意選取，但對(duì)于后果分析來說，取5點(diǎn)就可以了。該模型沒有考慮風(fēng)的影響，因?yàn)橐话銍娚渌俣缺蕊L(fēng)速大得多。在低壓噴射時(shí)，風(fēng)速的影響比較明顯，在下風(fēng)向接受熱量會(huì)更多。如果風(fēng)使噴射火焰偏離了軸線，則該模型不適用。

噴射火模型噴射火模型包括“單點(diǎn)源”模型、“多點(diǎn)源”型及“圓錐體”模型?！皢吸c(diǎn)源”模型包“API521”模型“多點(diǎn)源”模型包括“WHAZANLARESIM”、“FLARESIM”、THORIN”“THORNTON”模型“圓錐體”模型包“FLARE”、TORCH”、“MAJESTICSHELF2PIPFIREMAJ3D”模型。噴射火輻射通量的計(jì)算分為以下5個(gè)部分:1計(jì)算擴(kuò)張噴射的出口速度;2計(jì)算火焰形狀;3計(jì)算表面輻射率;4計(jì)算觀測(cè)因子;5計(jì)算某一距離的熱輻射通量計(jì)算擴(kuò)張噴射的出口速度計(jì)算火焰形狀計(jì)算表面輻射率噴射火熱輻射影響模型

(1)液化石油氣儲(chǔ)罐在火災(zāi)作用下儲(chǔ)罐內(nèi)部溫度和儲(chǔ)罐壁溫分布不均勻,存在明顯的熱分層現(xiàn)象。氣相溫度比液相溫度高,液相頂部溫度高于底部溫度。對(duì)于池火災(zāi),氣相溫度比液相溫度高,但是溫差不大。充裝水平高的儲(chǔ)罐比充裝水平低的儲(chǔ)罐熱分層嚴(yán)重。立式儲(chǔ)罐熱分層比臥式儲(chǔ)罐嚴(yán)重。儲(chǔ)罐氣相壁溫度高于液相壁溫。

(2)由于熱分層的存在,儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力受到儲(chǔ)罐類型和充裝水平等因素的影響,與儲(chǔ)罐液相溫度之間沒有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)于池火災(zāi),儲(chǔ)罐壓力對(duì)應(yīng)于液相底部溫度相應(yīng)的飽和蒸氣壓力,液相處于過熱狀態(tài),過熱程度隨時(shí)間而增加。

(3)儲(chǔ)罐的熱響應(yīng)受到火災(zāi)類型、儲(chǔ)罐類型、充裝水平等因素的影響。立式儲(chǔ)罐的熱分層比臥式儲(chǔ)罐嚴(yán)重,其壓力升高速率比臥式儲(chǔ)罐大。充裝水平高的儲(chǔ)罐比充裝水平低的儲(chǔ)罐熱分層現(xiàn)象嚴(yán)重,其壓力升高速率比充裝水平低的儲(chǔ)罐大。(1)液化石油氣儲(chǔ)罐在噴射火焰作用下儲(chǔ)罐內(nèi)部溫度和儲(chǔ)罐壁溫分布不均勻,熱分層現(xiàn)象比池火災(zāi)作用下更嚴(yán)重。由于其與儲(chǔ)罐對(duì)流換熱量比池火災(zāi)大,其向儲(chǔ)罐傳熱的熱流密度較大,儲(chǔ)罐內(nèi)部熱分層現(xiàn)象較嚴(yán)重,例如圖3-a中氣相溫度比液相溫度高250℃左右。(2)噴射火焰作用下,熱分層嚴(yán)重的儲(chǔ)罐(如充裝量大的儲(chǔ)罐),儲(chǔ)罐壓力比液相頂部溫度對(duì)應(yīng)的飽和蒸氣壓高,液相部分處于過冷狀態(tài)。對(duì)于熱分層不嚴(yán)重的儲(chǔ)罐(如臥式儲(chǔ)罐、充裝量小的儲(chǔ)罐),儲(chǔ)罐壓力對(duì)應(yīng)于液相頂部溫度相應(yīng)的飽和蒸氣壓力,液相部分也處于過冷狀態(tài)。噴射火焰比池火災(zāi)引起的壓力升高速率大?；鹎蚧鹎蛞卜Q為沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸（Boilingliquidexpandingvapourexplosion，簡(jiǎn)稱BLEVE）。當(dāng)壓力容器受外界熱量的作用使槽壁強(qiáng)度下降并突然破壞，儲(chǔ)存的過熱液體或液化氣體突然釋放并被點(diǎn)燃，形成巨大火球。當(dāng)大量的過熱氣化的LPG瞬間泄放到空中形成球形的蒸氣云,當(dāng)達(dá)到燃燒極限的蒸氣云遇到點(diǎn)火源就會(huì)產(chǎn)生劇烈湍動(dòng)燃燒的火球,火球產(chǎn)生的熱輻射是BLEVE的主要危害之一?；鹎蚰Ｐ桶ɑ鹎蜃畲笾睆?、持續(xù)時(shí)間、抬升高度、火球表面熱輻射通量、目標(biāo)接受熱劑量等。BLEVE模型用于模擬評(píng)價(jià)與分析沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸事故的后果嚴(yán)重度、危險(xiǎn)等級(jí)和災(zāi)害影響范圍。

①火球直徑

式中，D為火球直徑（m），W為火球中消耗的可燃物質(zhì)量（Kg）。對(duì)單罐儲(chǔ)存，W取罐容量的50%；對(duì)雙罐儲(chǔ)存，W取罐容量的70%；對(duì)多罐儲(chǔ)存，W取罐容量的90%。②火球持續(xù)時(shí)間

式中，t為火球持續(xù)時(shí)間（s），W同上?；鹎虮砻鏌彷椛渫繛椋?/p>

(假定火球在持續(xù)時(shí)間內(nèi)輻射熱量恒定不變)f是燃燒輻射分?jǐn)?shù)，是容器壓力的函數(shù)：

常數(shù)f1=0.27，f2=0.32。P為容器內(nèi)壓力，MPa。在沒有可靠數(shù)據(jù)時(shí)f可取0.3。大氣投射率的取值與池火討論的相同?？紤]最簡(jiǎn)單最保守的情況，既輻射接受體的平面垂直于接受體與火球中心連線，則視角因子按下式計(jì)算：顯然：距火球在地面投影處x的熱輻射通量為：

所以

若忽略火球高度的影響，上式也可化為一種常用的簡(jiǎn)化形式：

傷害模型同池火。閃火閃火是可燃蒸氣云的非爆炸燃燒，燃燒速度雖然很快但比爆炸慢得多，因此其危害主要是熱輻射而沒有沖擊波。有關(guān)閃火的后果分析研究還很不充分，一般可以認(rèn)為蒸氣云濃度在氣體爆炸上、下限之間的范圍為閃火范圍。閃火的熱輻射也可以采用適當(dāng)?shù)哪Ｐ兔枋?，但考慮到蒸氣云本身的形狀已經(jīng)難于確定，而閃火持續(xù)時(shí)間又很短，因此一般后果分析可不考慮其熱輻射效應(yīng)，只考慮閃火范圍內(nèi)的傷害。一般可認(rèn)為閃火范圍內(nèi)的室外人員將全部燒死，建筑物內(nèi)將有部分人被燒死。在缺乏資料時(shí)，可以認(rèn)為室內(nèi)的死亡率為0。

計(jì)算示例

計(jì)算100噸丁二烯儲(chǔ)罐沸騰液體擴(kuò)展蒸氣云爆炸（火球）傷害區(qū)。火球直徑：火球持續(xù)時(shí)間：傷害半徑按50%傷害率計(jì)算。根據(jù)死亡概率與熱輻射計(jì)量的關(guān)系：Pr=5時(shí)，代入火球持續(xù)時(shí)間，計(jì)算熱輻射通量q：根據(jù)：其中f取0.3，，Hc=50409kJ/kg，解得死亡半徑x=291m。同樣可以計(jì)算：二度燒傷的熱輻射通量q=19551.3W/m2，傷害半徑x=350m。一度燒傷的熱輻射通量q=8574.5W/m2，傷害半徑x=519m。財(cái)產(chǎn)損失的熱輻射通量q=26111.1W/m2，傷害半徑x=305m。爆炸是物質(zhì)由一種狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，并在瞬間以機(jī)械力的形式釋放出巨大能量，或是氣體、蒸汽在瞬間發(fā)生劇烈膨脹等現(xiàn)象。一般說來，爆炸現(xiàn)象具有以下特征：(1)爆炸過程進(jìn)行得很快；(2)爆炸點(diǎn)附近壓力急劇升高，產(chǎn)生沖擊波；(3)發(fā)出或大或小的響聲；爆炸

重大工業(yè)爆炸事故

化學(xué)物死亡重傷地點(diǎn)與時(shí)間二甲基2453800路德維希港，原聯(lián)邦德國，1948煤油3216比特堡，原聯(lián)邦德國，1954異丁烷713萊克查爾斯，路易斯安娜州，美國廢油285佩爾尼斯，荷蘭，1968丙烯230東圣路易斯，伊利諾依州，美國，1972丙烷7152迪凱諾斯州，美國，1974環(huán)己烷2889費(fèi)利克斯巴勒，英國，1974丙烷14107貝克，荷蘭，1975爆炸事故的類型：（1）蒸汽云團(tuán)的可燃混合氣體遇火源突然燃燒，是在無限空間中的氣體爆炸；（2）受限空間內(nèi)可燃混合氣體的爆炸；（3）由于化學(xué)反應(yīng)失控或工藝異常造成的壓力容器爆炸；（4）不穩(wěn)定的固體或液體的爆炸；（5）不涉及化學(xué)反應(yīng)的壓力容器爆炸。爆炸

㈠按性質(zhì)

1物理性：系指所有氣體或氣態(tài)物質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)（壓力、體積等）迅速變化，瞬間放出大規(guī)模能量，并對(duì)外做功的現(xiàn)象。它主要發(fā)生在器（承壓設(shè)備）內(nèi)空間超壓時(shí)。如壓縮氣體、液化氣體、鍋爐飽和汽飽和水。2化學(xué)性：主要指可燃?xì)怏w由一種化學(xué)結(jié)構(gòu)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N化學(xué)結(jié)構(gòu)，瞬間放出大規(guī)模能量，并對(duì)外做功的現(xiàn)象。它主要發(fā)生在器外受限空間（室內(nèi)）的、氣態(tài)可燃物燃燒時(shí)，以及可燃物分解、聚合時(shí)。前者如液化石油氣、一氧化碳，后者如乙炔。㈡按受限空間位置

1器內(nèi)受限空間：所有氣體介質(zhì)壓力超過承壓能力，或承壓能力降低引起的超壓爆炸。2器外受限空間（室內(nèi)）：可燃?xì)饣驓鈶B(tài)可燃物達(dá)到一定濃度范圍時(shí)引燃的空間爆炸。㈢按物質(zhì)原始狀態(tài)

1氣體：器內(nèi)氣體超壓或可燃?xì)怏w器外受限空間的爆炸。2液體：可燃液體的爆炸。3固體：固體炸藥的爆炸。爆炸分類㈣按可{易）燃物形態(tài)

1氣體：氣態(tài)（相）氣、液相（化）氣器內(nèi)超壓或器外空間的爆炸。2氣態(tài)液體：霧狀油滴、油蒸氣達(dá)到一定濃度時(shí)引燃的空間爆炸。3氣態(tài)固體：懸浮在空氣中的粉塵達(dá)到一定濃度時(shí)引燃的空間爆炸。

㈤按能量釋放過程

1一次性：，器內(nèi)氣態(tài)氣（壓縮氣、飽和汽）直接膨脹、壓力升高的超壓爆炸。2二次性：，器內(nèi)液態(tài)氣（液化氣、飽和水）劇烈蒸發(fā)、間接膨脹的超壓爆炸。㈥按傳播速度

1輕爆：每秒一米以下至數(shù)十米的爆炸。2重爆：每秒十米至數(shù)百米的爆炸。3爆轟：每秒一千米至數(shù)千米的爆炸。爆炸與燃燒的關(guān)系㈠爆炸與燃爆燃燒引起的受限空間爆炸，是爆炸分類中影響最大、危害最大的一種。將燃燒引起的爆炸稱之為燃爆。㈡二者相同點(diǎn)

1都是氣態(tài)可{易）燃物氧化反應(yīng)過程。2都因?yàn)榭扇嘉?、助燃物、著火源三條件引起。㈢二者不同點(diǎn)

1氧化速度、過程不同，爆炸比燃燒快得多。2引起的條件有差異；爆炸條件除了燃燒三要素外，還有受限空間和可燃助燃混合物濃度范圍。3爆炸因燃燒引起，發(fā)生在燃燒的一瞬間；幾乎與燃燒同時(shí)發(fā)生，但不同時(shí)存在。4低于可燃助燃混合物濃度范圍，既不燃燒也不爆炸；高于該濃度范圍，只燃燒不