化工园区承灾体及事故特征分析

化工园区承灾体及事故特征分析化工园区臃弱性分析以化工园区为研究对象，化工园区的特点及体系构成与其他领域差别很大。因此「在对化工区域脆弱性分析之前.有必要对体系的特点及构成进行全面的分析.化工园区的特点化学工业园区是石油、化工企业集中分布的地区「由于园区自身的特点及园区内企业生产的特点，使得园区内发生的危险事故与单个化工企业发生的事故在影响范围和作用方式方面都存在明显差异’其特点主要表现在：园区内重大危险源多.由于现代化工企业生产的大型化、连续化，使得企业在生产过程中使用、储存大量的易燃、易爆，有毒有害等危险化学品，这也必然导致了园区内重大危险源的数目众多.园区内危险源之间相互影响，产生连锁反应.由于园区内企业众多,一旦发生火灾、爆炸或有毒物质泄露事故，园区内各危险源之间，企业与企业之间可能相互影响，产生事故连锁反应，使其风险具有扩张性'0）。（C）对周边区域人员、设施、环境影响巨大.一方面，随着化学工业园区的出现，园区周边的人口、建构筑物等密度迅速增加，这使得园区一旦发生事故，事故的潜在的损失急剧增加5°】・另一方面，大部分化学工业园区选址在沿江、沿海等水运条件好，有深水码头的地区，例如：目前全国2万多个化工企业中，有将近万个分布于长江沿岸，一旦此类化学工业园区发生事故，将对周边水体造成严重的环境污染⑶。（2）化工园区的承灾体构成对化工园区脆弱性进行分析，不仅需要对园区的特点有所了解，还要对园区的基本构成进行系统分析。化工园区按承灾体的类型可以分为三种：人员脆弱性目标，设施脆弱性目标以及环境脆弱性目标.园区内各类承灾体组成不同,会使化工园区系统在面对突发工业事故时所表现出来的整体脆弱性发生变化.对化工园区脆弱性目标进行系统分类将有利于归纳承灾体特点，有利于对各类承灾体的脆弱性进行分析，同时也有利于指标体系的构建和基础数据的收集。化工园区脆弱性目标主要包括：如表2.2所示.表2.2化工园区脆弱性目标类型人员脆弱性目标设施脆弱性目标环境障弱性目标工业装置区域内职工工厂农业区域当地人员基础设施（电站，水厂、交通枢纽）1一般自然区域公共场所聚集人群私人设施特殊自然区域工厂周边交通工具使用人员公共设施（邮局、超市、医院等）湿地、水体2.2.2化工园区事故特征分析（1）化工事故的主要类型化工园区内人员、设施、环境等承灾体对不同的事故类型及能量释放形式所表现出来的脆弱性不同"叫。因此，化工园区脆弱性研究首先需要对化工事故的类型进行全面分析，在众多事故类型中将事故影响范围大、后果严重的类型确定为主要类型.图3.1列举了我国近年来重大工伤事故的类别和伤亡人数统计〔响.

(a)发生次数(b)死亡(c)重伤(d)(a)发生次数(b)死亡(c)重伤(d)轻伤图2.5化工行业重大事故类型及伤亡人数统计据统计，在2000-2008全国各行业各类事故中，爆炸、中毒、火灾为主要的事故类别，占89.6%,各类事故所致死亡人数亦以爆炸、中卷、火灾最多，占91.1%,因此在本文在对承灾体脆弱性进行分析时，将针对火灾、爆炸、有毒物质泄漏这三种主要化工事故类型进行分析，讨论这三种事故类型的能量释放形式以及脆弱性目标对不同形式能量的承受阈值。(2)火灾事故能量释放形式及伤害准则分析化工园区中的企业由于使用的很多原料、中间体和成品都具有易燃、易爆特性，当这些物质发生泄客时遇到点火源就会引发火灾。根据火灾燃烧方式的不同，火灾可以分为池火、喷射火、火球、突发火。无论哪种形式的火灾都是以热辐射的方式对周围的人员、设施等造成伤害。目前常见的几种热辐射伤害准则有：热通重准则、热剂量准则、热剂量•时间准则，本文采用热通量准则。热辐射对人体的伤害，主要是通过不同热辐射通量对人体所造成的不同伤害程度来表示。伤害半径有一度烧伤(轻伤)、二度烧伤(重伤)、死亡半径三种，使用Pietersen提出的热辐射影响模型进行计算.热辐射对建筑物的影响直接取决于热辐射强度的大小及作用时间的长短，以引燃木材的热通量作为对建筑物破坏的热通量。表2.3为不同热辐射值对人体的伤害和周围设施的破坏情况.表2.3不同热辐射值对人体的伤害及周围设施的破坏情况热辐射通量(KW/m2)人体伤害类别周围设诙破坏类别375在1分钟内100%的人死亡，10秒钟内1%的人死亡对周围设备造成损坏25.01分钟内100%的人死亡，10秒钟内严重烧伤没有引火，无限制长期暴露点燃木材的廉小能量12.51分钟内10%的人死亡，10秒钟内1度烧伤木材被引燃，塑料管培化的最小能量4.0超过20秒引起疼痛，但不会起水泡1.6长期接触不会有不适感人体所受的不同伤害程度用以下三种伤害半径来表示：(a)死亡半径：指人体死亡概率为0.5,或者一群人中有50%的人死亡时,人体(群)所在位置与火球中心之间的水平距离；重伤半径：指人体出现二度烧伤的概率为0.5,或者一群人中50%的人出现二度烧伤时，人体(群)所在位置与火球中心之间的水平距离.轻伤半径：指人体出现一度烧伤的概率为0.5,或者一群人中50%的人出现一度烧伤时，人体(群)所在位置与火球中心之间的水平距离.根据Pietersen1990年提出的预测热辐射影响的模型：皮肤裸露时的死亡几率为：P,=-36.38*2.561n伽"3)(2.1)二度烧伤几率：/>=-43.14+3.0188ln(rg4Z3)(2.2)一度烧伤几率：E=-39.83+3.0186In(fq"3)(23)式中，q为人体接收到的热通a(W/m2),r为人体暴露于热辐射的时间(s),R为人员伤害几率.爆炸事故能量释放形式及伤害准则分析化工企业的爆炸事故多是由易燃气体或液体泄漏、或危险化学品储摧在明火或火灾所致高温条件下所引起的化学厚炸.爆炸主要以产生冲击波的方式对其波及范围内的人员、建筑造成直接或间接伤害。在爆炸过程中，对目标造成伤害的因素有冲击波超压、冲击波冲,及爆炸碎片，其中，爆炸超压是主要伤害因素•根据建筑物和实验动物的爆炸破坏或伤害试验数据发现，当爆炸冲击波超压达到一定值时，便会对目标物造成一定程度（某一等级的）破坏或损伤.常见的准则有：超压准则、冲量准则、压力一冲量准则等.本文主要采用超压模型，计算冲击波造成的死亡区、重伤区、轻伤区等半径.表2.4为冲击波对人员伤害的超压准则.超压准则认为，只要爆妹波的超压达到一定值，便会对建筑物构件及各种有生力量（动物等）构成一定程度的破坏或损伤.超压对人体的伤害和对建筑物的破坏准则见表2.4和表2.5.表2.4冲击波超压对人体的伤害准则超压ffi/kpa伤吉程度20-30轻微挫伤肺部和中耳、局部心肌撕裂30-50中等损伤（听觉器官损伤，轻度出血，骨折）中度中耳和肺挫伤，肝、牌包膜下出血，融合性撕裂50-100严重损伤（严重内脏挫伤，可引起死亡〉>100极严重，可能大部分死亡I体腔，肝脾破裂，两肺重度搀伤表2.5冲击波超压对建筑物的破坏超压值/kpa破坏程度1.5-2.0房星玻瑙破坏>3.5轻度（门窗受损，墙壁开裂，屋顶局部损坏，但经茴单修理，仍可居住）10-20建筑物局部破坏1汽车、土方机械玻璃破坏，车身、磐驶室轻度推陷>17中度（墙壁严重开裂，承重结构损坏并粤曲，屋顶及内埼损坏，设备损坏）20-30建筑物轻度破坏，墙裂缝>35严重（承重结构严重受损，部分结构倒塌，建筑物无法修复，设备产重损坏〉40-50建筑物中度破坏，墙大裂缝60-70建筑物严直破坏，部分倒埸,钢筋混缺土破坏1汽车驾驶室严直撞陷破坏>70砖埼塌陷>83彻密毁坏100-200钢筋混凝土建筑物破坏，防曜钢筋混凝土破坏200-300钢架桥破坏死亡区内人员如缺少防护，则被认为将无例外地蒙受严重伤害或死亡I£伤区内人员则绝大多数将遭受严重伤害，极少数人可能死亡或受轻伤；轻伤区内人员则绝大多数人员将遭受轻微伤害，少数人将受重伤或平安无事，死亡的可能性极小.死亡、重伤、轻伤、财产损失半径的计算准则为：死亡半径：外圆周处人员因冲击波作用导致肺出血而死亡的概率为50%,记为&.5°重伤半径：外圆周处人员因冲击波作用耳膜破裂的概率为50%,要求冲击波峰值超压为44000Pa,记为&os。轻伤半径：外圆周处人员因冲击波作用耳膜破裂的概率为1%，它要求的冲击波峰蕴超压为17000Pa,记为岫°有毒物质泄露事故能量释放形式及伤害准则分析化工园区中的一些化学、能源、石油等行业的生产、贮存着大量的易燃、易爆、有毒有害的化学物质，一旦由于操作失误或其他原因造成有毒化学物质泄漏，不仅会对周边区域设施以及环境生态造成严重破坏，而且还会带来严重的人员伤亡.有毒化学品泄漏事故没有固定的排放方式和排放途径，一旦泄露往往影响范围较大，在短时间内难以控制，破坏性很强，尤其是园区中一些敏感度高的脆弱性目标如学校，医院等人员密集场所。由于人群在较短时间内暴露于高浓度的有毒有害化学物质，人体健康损害在也短时间内出现，在健康效应方面大多表现为急性效应.通常毒物侵入人体主要通过三种途径而引起伤害，即食入、吸入和经皮吸收，对于重大事故主要考虑毒物吸入途径。常用化学物质人体急性健康效应阅值主要有：急性暴露指导浓度、紧急响应规划指导浓度、短时间紧急暴露限值和立即有生命危险或健康影响的浓度。急性暴露指导浓度(AcuteExposureGuidelineLevels,AEGL)''叫AEGL值考虑了包括敏感人群在内的所有人员，分为3个等级：紧急响应规划指导浓度(EmergencyResponsePlanningGuidelines,ERPG),ll4J：ERPG值在制定过程中只针对职业人群，没有将易感人群考虑在内，EPRG值也可分为3级；短时间紧急暴露限值(TemporaryEmergencyExposureLimits,TEEL)""】：TEEL值适用于缺少AEGL和ERPG数据的危险化学品，分为四个等级；立即有生命危险或健康影响的浓度值(ImmediatelyDangeroustoLifeorHealth,1DLH)1，I6］值是针对职业人群而制定的，没有将敏感人群考虑在内.通常如果毒物存在急性暴露指南浓度(AEGLs)或应急反应计划指南(ERPGs)阙值，则优先采用AEGLs,其次是ERPGs,对于毒物没有AEGLs和ERPGs时才可采用TEELs.本文确定毒物对人员危害等级的确定采用概率函数法。通过人们在一定时间接触一定浓度所造成影响的概率来描述泄漏后果.通过概率函数方程可以计算给定伤害程度下不同接触时间的毒物浓度.概率值V与接触毒物浓度及接触时间的