化工安全工程课件-2

化工(huàgōng)安全工程化学(huàxué)工程学院精品资料图4-1后果(hòuguǒ)分析程序第五章：毒物泄漏(xièlòu)及扩散模型精品资料第五章：毒物(dúwù)泄漏及扩散模型主要内容：有毒物质泄漏及扩散模型的意义[P.107页前言]、步骤(bùzhòu)、作用扩散影响参数中性浮力扩散模型Pasquill-Gifford模型重气扩散：需增加一部分内容毒性作用标准多个标准（P123页）例子释放动量和浮力的影响释放缓解精品资料前言(qiányán)（P107）：1、有毒物质泄漏扩散模型的意义事故期间，过程单元或设备释放出大量有毒物质，所有形成的危险气云可能传播到整个工厂区域和当地社区。重大化学品事故（如Bhopal）的发生及后果，使人们意识到应急计划的重要性及将工厂设计(shèjì)成毒物释放事故发生最少、事故后果最小化的重要性。好的安全计划应能在事故发生前确定问题所在。化学工程师、安全工程师必须了解毒物释放的所有可能情况，以避免释放事故；若发生毒物释放，尽可能降低其影响及影响区域。需要毒物释放模型，描述其迁移转化过程规律。精品资料前言(qiányán)（P107）：2、作用毒物释放和扩散模型是后果(hòuguǒ)模拟步骤的重要部分；是应急管理、应急响应、应急决策的基础。3、步骤-三步确定泄漏事件、泄漏源（第4章介绍了7种泄漏源模型）建立源模型，对事故释放、释放速率、释放量等进行描述。应用扩散模型估算下方向有毒有害物质的浓度，并由此根据一些准则来评估释放的后果(hòuguǒ)及影响。（5.4节）精品资料5.1扩散(kuòsàn)影响参数（P107）扩散模型用于描述事故释放后由释放源开始(kāishǐ)向其他地点及大范围区域的大气输送过程。释放发生后，大气中的毒害物质在风作用下以烟羽方式（连续源，图5-1）、或云团方式（瞬时源，图5-2）带走。精品资料1.风图5-1物质(wùzhì)连续泄漏形成烟羽物质连续(liánxù)泄漏形成烟羽精品资料1.风图5-2物质瞬时泄漏(xièlòu)形成烟团物质瞬时(shùnshí)泄漏形成烟团精品资料5.1扩散影响(yǐngxiǎng)参数（P107）多个因素影响着毒害物质(wùzhì)在大气中的扩散：风速；大气稳定度；地形条件（建筑物、地面类型、地面构筑物）；释放源离地面的高度；释放的初始动量和浮力。精品资料2.大气(dàqì)稳定度（P108）大气稳定度与空气的垂直混合有关，昼间，空气温度随高度增加而下降，地面处受热密度(mìdù)变小（蒸腾），空气向上运动；夜晚，空气温度随高度增加下降不多，垂直运动较少。图5-3，昼间和夜间空气温度随高度的变化，温度梯度影响空气的垂直运动夜间昼间精品资料2.大气(dàqì)稳定度（P108）稳定度划分：不稳定、中性和稳定划分标准：对地面加热速度与地面散热速度相对快慢不稳定：加热速度＞地面散热速度地面附近的空气温度比高处的空气温度高，地表附近空气的密度小，上层空气密度大，密度小的空气在这种浮力作用下上升，导致大气不稳定。[晴天上午9、10点后，肉眼会观测到地表升腾；春秋早晨水雾消散]。中性：加热速度=散热速度。热量(rèliàng)对大气扰动很小，但很难长久保持。稳定：加热速度＜散热速度。地面附近的温度比高处空气的温度低，地表附近空气密度大于高处空气的密度。重力影响抑制了大气机械湍流。精品资料3.地面(dìmiàn)条件（P109）地面条件通过(tōngguò)对大气施加曳力（摩擦力）改变风速分布及大小。平坦的地面、水面等曳力小。高层建筑、密集建筑群等曳力比较大。图5-3地面情况对垂直风速梯度的影响

地面条件：影响地表的机械混合和随高度变化的风速

精品资料4.释放(shìfàng)高度随着(suízhe)泄漏高度的增加，烟羽达到地面的时间和距离均增加；此外，烟羽到达地面时的浓度也会更低，原因是烟羽被更多的稀释。图5-5泄漏高度增加地面浓度降低对地面浓度的影响很大。释放高度越大，地面浓度越低。L2L1H1H2。精品资料5.释放物质的浮力(fúlì)和动量释放物质的浮力和动量改变了泄漏的有效高度；释放物质的物化性质决定了扩散影响(yǐngxiǎng)的区域和程度。内部浮力占支配地位转变区周围环境湍流占支配地位初始加速和稀释风源图5-6泄漏物质的初始动量和浮力影响烟羽的特性喷射气体动量将气体带到释放点上方高处，使有效释放高度更高。气体喷出后根据气体物化性质（ρ，μ，D

）等导致气体是（上浮还是下沉）及其快慢。经过一定时间在空气里传播后，释放的气体被充分稀释混合，与局部大气环境物化性质一致，变为中性浮力气体。精品资料5.释放(shìfàng)物质的浮力和动量喷泉(pēnquán)

精品资料5.2中性浮力扩散(kuòsàn)模型（P110）中性浮力扩散模型用来估算释放后所释放出的气体与空气混合，并导致混合气体具有中性浮力后下风向各处的浓度；适用于低浓度气体，如浓度10-6量级。见图5-1和5-2给出了两种中性浮力蒸气云扩散模型：烟羽（连续源释放）和烟团模型（瞬时释放）。烟团模型可用来描述烟羽；对涉及动态烟羽的研究（如风向变化），须使用烟团模型。浓度随释放时间、风速(fēnɡsù)和释放距离变化的公式：（5-7）Kj：漩涡扩散率（湍流扩散系数），取决于大气湍流程度、地形条件等

对式（5-9）可给定适当的初始条件（t=0的条件）和边界条件（释放到大气后一定距离处浓度不受释放源影响的大气条件，如离源50m、100m处不受影响），作为扩散模型的理论基础。j假设空气不可压缩（5-9）精品资料图5-7：风作用下连续点源泄露(xièlòu)（烟羽）x：风向；y：横风向；z：垂直风向5.2中性(zhōngxìng)浮力扩散模型精品资料图5-8风作用下烟团随风(suífēnɡ)的移动x：风向；y：横风向；z：垂直风向5.2中性浮力(fúlì)扩散模型精品资料5.2中性(zhōngxìng)浮力扩散模型：处理（P111）

A：采用湍流扩散系数Kj的情形CASE-1：无风情况(qíngkuàng)下、稳态、连续点源释放稳态：湍流扩散系数不变（所有方向上）边界条件：质量释放速率不变：无风：边界条件：边界条件：（5-16）（5-10）精品资料5.2中性浮力扩散模型：处理（P112）

A：采用(cǎiyòng)湍流扩散系数Kj的情形CASE-2：无风烟(fēnɡyān)团扩散湍流扩散系数不变（所有方向上）边界条件：烟团释放，即一定量的物质瞬间释放无风：（5-20）（5-17）精品资料5.2中性浮力扩散模型(móxíng)：处理

A：采用湍流扩散系数Kj的情形CASE-3：无风情况下的非稳态连续(liánxù)点源释放质量释放速率不变：湍流扩散系数不变（所有方向上）无风：初始条件：边界条件：（5-17）（5-22）精品资料湍流(tuānliú)扩散系数不变（所有方向上）质量(zhìliàng)释放速率不变：5.2中性浮力扩散模型：处理（P113）

A：采用湍流扩散系数Kj的情形CASE-4：有风情况下的稳态连续点源释放

风沿一个方向如x方向：边界条件：沿烟羽中心线

（5-23）（5-24）（5-27）精品资料5.2中性(zhōngxìng)浮力扩散模型：处理CASE-5：无风时的烟团。湍流(tuānliú)扩散系数是各向异性烟团释放，湍流扩散系数不同（所有方向上）边界条件：无风：A：采用湍流扩散系数Kj的情形

（5-28）（5-29）精品资料5.2中性浮力扩散模型：处理（P114）

A：采用湍流(tuānliú)扩散系数Kj的情形CASE-6：有风情况下稳态连续(liánxù)点源释放。湍流扩散系数各向异性连续释放，

风沿一个方向如x方向：边界条件：与CASE-4相同

沿烟羽中心，

（5-30）（5-31）（5-32）精品资料5.2中性浮力(fúlì)扩散模型：处理

A：采用湍流扩散系数Kj的情形CASE-7：有风下的烟团烟团释放，各方向湍流扩散系数不同，风沿x方向：边界条件：与CASE-5相同(xiānɡtónɡ)，但有风（5-33）精品资料5.2中性浮力扩散模型(móxíng)：处理

A：采用湍流扩散系数Kj的情形CASE-8：释放(shìfàng)源在地面上的无风时的烟团与CASE-5相同，但释放源在地面。地面代表不能渗透的条件，因此浓度是CASE-5的两倍

（CASE-5）（5-34）精品资料5.2中性浮力扩散模型：处理

A：采用(cǎiyòng)湍流扩散系数Kj的情形CASE-9：释放(shìfàng)源在地面上的稳态烟羽与CASE-6相同，但释放源位于地面，如图5-9所示。地面不能渗透。结果是浓度应是CASE-6的浓度的2倍

（CASE-6）（5-35）精品资料5.2中性浮力(fúlì)扩散模型：处理

A：采用湍流扩散系数Kj的情形CASE-10：连续的稳态源。释放(shìfàng)源在地面上方高度Hr高度连续释放，

风沿一个方向如x方向：边界条件：精品资料5.2中性(zhōngxìng)浮力扩散模型：处理

A：采用湍流扩散系数Kj的情形CASE-10：连续的稳态源。释放(shìfàng)源在地面上方Hr高度对此种情形，地面起着距释放源Hr处的不能渗透的边界作用

。若，简化为释放源在地面上的情况

（5-36）精品资料5.2中性(zhōngxìng)浮力扩散模型：处理（P115）

B：简便有效的处理方法对于(duìyú)上面10种情形都依赖于Kj。一般Kj随位置、时间、风速和天气情况而变。湍流扩散系数这一方法是在理论上可行，但实际上不方便，且不能提供有效的关系式。[问题！]精品资料5.2中性浮力扩散模型(móxíng)：处理

B：简便有效的处理方法解决办法：1、Sutton提出(tíchū)了解决办法，引入新的扩散系数定义。下风向：侧风向：垂直风向：（5-37）

这些值比湍流扩散系数更易由实验确定。Pasquill-Gifford模型：精品资料5.2中性浮力扩散模型：处理(chǔlǐ)

B：简便有效的处理(chǔlǐ)方法解决办法：2、扩散系数是大气(dàqì)情况及释放源下风向距离的函数：大气情况：根据六种不同的稳定度等级进行分类，见表5-1。表5-1Pasquill-Gifford的扩散模型的大气稳定度等级表面风速（m/s）昼间日照夜间条件强适中弱薄云层或大于4/8低沉的云≤3/8朦胧＜22～33～44～6＞6AA～BBCCA～BBB～CC～DDBCCDDFEDDDFFEDD精品资料稳定度等级依赖于风速和日照程度。白天，风速的增加导致(dǎozhì)较高的稳定度(A>B>C>D>E>F)；夜晚则相反。原因是从白天到夜晚，垂直方向上温度变化引起的。对连续源的扩散系数σy和σz，由图5-10，5-11给出。表5-2为相应关系式。为给出σx的值，假设：σx=σy5.2中性浮力扩散(kuòsàn)模型：处理

B：简便有效的处理方法解决办法：精品资料5.2中性浮力扩散模型(móxíng)：处理

B：简便有效的处理方法解决办法：图5-10泄漏(xièlòu)位于农村时P-G烟羽模型的扩散系数x精品资料5.2中性(zhōngxìng)浮力扩散模型：处理

B：简便有效的处理方法解决办法：图5-11泄漏(xièlòu)位于城市时P-G烟羽模型的扩散系数精品资料5.2中性浮力扩散模型(móxíng)：处理

B：简便有效的处理方法解决办法：表5-2烟羽扩散(kuòsàn)的Pasquill-Gifford模型扩散(kuòsàn)系数Pasquill-Gifford稳定度等级/m/m农村条件ABCDEF城市条件A～BCDE～F精品资料烟团释放的扩散系数σy和σz由图5-12给出，关系式见表5-3。烟团的扩散系数是基于有限数据得到的，不够(bùgòu)精确。5.2中性浮力扩散模型：处理

B：简便有效(yǒuxiào)的处理方法解决办法：精品资料5.2中性浮力(fúlì)扩散模型：处理

B：简便有效的处理方法解决办法：图5-12P-G烟团模型(móxíng)的扩散系数精品资料5.2中性浮力扩散模型：处理

B：简便(jiǎnbiàn)有效的处理方法解决办法：表5-3烟团扩散(kuòsàn)的Pasquill-Gifford模型扩散(kuòsàn)系数Pasquill-Gifford稳定度等级/m或/m/mPasquill-Gifford稳定度等级/m或/m/mABCDEFPasquill由式（5-37）重新得到了CASE-1～CASE-10的方程。即众所周知的Pasquill-Gifford模型精品资料5.2中性(zhōngxìng)浮力扩散模型：处理

B：简便有效的处理方法CASE-11：地面上瞬时点源的烟团，坐标系固定在释放点，风速恒定为u，风向(fēngxiàng)仅沿x方向（5-38）

气云中心浓度可令x=ut,y=z=0（5-41）

地面上沿x轴的浓度可令y=z=0,得到（5-40）

精品资料5.2中性(zhōngxìng)浮力扩散模型：处理

B：简便有效的处理方法CASE-13：位于地面Hr高处(ɡāochǔ)的连续稳态源的烟羽风向沿x轴，风速恒定为u（5-49）

CASE-12：地面上的连续稳态源的烟羽，风向沿x轴，风速恒定为u（5-46）

精品资料5.2中性浮力扩散模型：处理(chǔlǐ)

B：简便有效的处理(chǔlǐ)方法（5-58）

CASE-15：位于地面Hr高处的瞬时点源的烟团，坐标系位于地面的释放(shìfàng)点处，风向沿x轴，风速恒定为u（5-54）

CASE-14：位于地面Hr高处的瞬时点源的烟团，坐标系位于地面并随烟团移动精品资料5.3重气扩散(kuòsàn)（P120）一、重气：气体(qìtǐ)密度大于周围空气密度的气体(qìtǐ)。图片一：图片一

X-Z平面上浓度等值线图，Y=0.0m,t=5.0s精品资料5.3重气扩散(kuòsàn)图片(túpiàn)二：图片二X-Z平面上浓度等值线图，Y=0.0m,t=10.0s精品资料5.3重气扩散(kuòsàn)图片(túpiàn)三：图片三X-Z平面上浓度等值线图，Y=0.0m,t=15.0s精品资料5.3重气扩散(kuòsàn)图片(túpiàn)四：图片四X-Z平面上浓度等值线图，Y=0.0m,t=20.0s精品资料5.3重气扩散(kuòsàn)图片(túpiàn)五：图片五X-Z平面上浓度等值线图，Y=0.0m,t=30.0s精品资料5.3重气扩散(kuòsàn)二、重气云扩散特点：①重气云释放后，可能在垂直和水平方向上形成尺寸相近的气云（源附近）；②重气云在重力影响(yǐngxiǎng)下向地面沉降，高度减小，水平范围扩大；③在重力作用下，气云向周围空气扩散而被稀释；④空气经垂直方向和水平方向进一步卷吸，气云高度略增加；⑤充分稀释后，大气湍流超过重力影响(yǐngxiǎng)而居支配地位，显示出典型高斯扩散特征。精品资料5.3重气扩散(kuòsàn)某城郊冶炼厂18根烟囱不分昼夜排放废气上万居民生活在浓烟中（2004年07月22日来源：贵州都市报）硅锰冶炼释放的黄褐色浓烟中,含有大量粉尘,浓烟升上天空(tiānkōng)后,粉尘很快会沉到地面。精品资料5.3重气扩散(kuòsàn)（P121）三、重气扩散的Britter-Mcquaid模型1、模型建立：通过量纲分析和对现有重气云的扩散数据进行关联后建立的。2、适用条件：对瞬时源或连续源地面重气释放都适用；因主要对偏远乡村地区地形（即平坦、开阔地形）的实验数据关联，故仅适用于那些类型条件下的释放；不能解释如释放高度、地面粗糙度和风速的影响。3、应用条件：需给定(ɡěidìnɡ)初始气云体积、初始烟羽体积流量、释放持续时间、初始气体密度，及10m高处的风速、下风向距离和周围气体密度。精品资料5.3重气扩散(kuòsàn)4、应用步骤⑴等温条件1.确定重气模型是否适用。初始(chūshǐ)气云浮力定义为：（5-59）

g0：初始浮力系数；g：重力加速度；ρ0：泄露物质的初始密度；ρa：周围大气的密度。重气：ρ0>ρa，g0>0,下沉；g0<0，上浮。精品资料5.3重气扩散(kuòsàn)（5-64）

2.连续源或瞬时源的区分(qūfēn)准则

：泄露持续时间；x为下风向的距离判为连续重气释放（烟羽）；可采用两种模型但取最大浓度结果，瞬时释放（烟团）；精品资料5.3重气扩散(kuòsàn)b)瞬时(shùnshí)释放的特征源尺寸（烟团）（5-60）

Di:为瞬时源的特征源尺寸[i:instantaneous],V0为泄露的初始体积Dc：特征源尺寸，q0：重气扩散的初始烟羽体积流量，m3/s；u：10m高处的风速,m/s。[c:continuous]（5-61）

3.确定特征源尺寸：a)连续释放的特征源尺寸(烟羽)精品资料5.3重气扩散(kuòsàn)④对厚重气云判据如下：a：连续释放(shìfàng)b:瞬时释放(shìfàng)（5-62）

（5-63）

若满足这些准则，可用图5-13和5-14来估算下风向的浓度；表5-4和5-5给出了图中关系的表达式精品资料5.3重气扩散(kuòsàn)精品资料5.3重气扩散(kuòsàn)精品资料5.3重气扩散(kuòsàn)精品资料5.3重气扩散(kuòsàn)（P123）⑵非等温释放：B-M模型推荐了两种不同的计算方法处理一：对初始(chūshǐ)浓度进行修正（见例5-3）处理二：不考虑传热的影响，释放物质与周围环境气体温度相平均精品资料5.4毒性(dúxìnɡ)作用标准（P123）一、问题提出：通过扩散计算得到浓度后，需要判断什么样的浓度水平具有危险性？如何利用第二章的阈限值来确定不同的危险性水平范围？方法1：采用第2章的概率模型，考虑毒物浓度瞬时变化的效应，但仅对少数化学物质有效，且这些模型结果变化范围较大方法2：简化方法，即指定一些毒害物浓度标准，假设个人(gèrén)暴露于超过该浓度标准的环境中就有危险精品资料5.4毒性(dúxìnɡ)作用标准（P123）图片(túpiàn)六初始隔离和防护区示意图初始隔离区是指发生事故时，公众生命可能受到威胁的区域。是以泄漏源为中心的一个圆周围域，周围的半径即为初始隔离距离。该区域只允许少数消防特勤官兵和抢救队伍进入。防护区是指下风向有毒害气体、蒸气、烟雾或粉尘可能影响的区域，泄漏源下风向的正方形区域。正方形的边长即为下风向疏散距离。该区域内如果不进行防护，则可能使人致残或产生严重的或不可逆的健康危害，应疏散公众，禁止未防护人员进入或停留。精品资料5.4毒性作用(zuòyòng)标准图片(túpiàn)七控制区分布示意图精品资料5.4毒性(dúxìnɡ)作用标准热区(红区，限制区)：该区域是直接接近泄漏源的区域，在其边界应该设有明显的标志，将其与其外的区域区别(qūbié)开来。在此区域内的主要任务是进行人员疏散,区域内不执行洗消和伤员救护。只有受过正规训练和有特殊装备的应急处置人员才能够在这个区域作业。所有进入这个区域的人员必须在安全人员和指挥者的控制下工作，还应设定一个可以在紧急情况下得到后援人员帮助的紧急入口。精品资料5.4毒性作用(zuòyòng)标准暖区(黄区，除污区)：是进行人员和设备洗消(xǐxiāo)及对热区实施支援的区域。该区域设有进入热区的通道入口控制点和清洗控制通道。一般应设有两种清洗通道，分别用于处理伤亡人员和穿戴防护服的救援人员。只有受过训练的净化人员和安全人员才可以在该区工作。精品资料5.4毒性作用(zuòyòng)标准冷区(绿区，支援区)：冷区内设有指挥所，并具有一些必要的控制事故的功能。该区域是安全的，只有应急人员和必要的专家(zhuānjiā)才能在该区域停留。精品资料5.4毒性作用(zuòyòng)标准（P123）二、标准和方法：政府机构(jīgòu)和非官方协会发布了很多标准1、ERPGs：污染空气的应急反应计划指南；由工业界提出，由美国工业卫生协会AIHA出版[EmergencyResponsePlanningGuidelines]⑴ERPG-1：空气中最高浓度，低于该值下，几乎所有人都可暴露于其中1h，除了轻微的短暂的对身体危害或明显气味外，没有其他影响。精品资料5.4毒性(dúxìnɡ)作用标准⑵ERPG-2：空气中最高浓度，若低于该值，几乎所有人都能在其中暴露1h，除逐步显示出不可逆或严重的健康危害，或削弱人员采取保护行动的能力，而没有其他影响⑶ERPG-3：空气中最高浓度，若低于该值，几乎所有人在其中暴露1h，会逐步显示出危机生命健康的影响AIHA获得了47个化学物质的ERPGs；且逐步校验(xiàoyàn)，更新和扩充。ERPGs正逐渐成为企业/政府的标准。精品资料表5-6紧急响应计划指南(ERPGs)(凡无注明(zhùmínɡ)，单位均为10-6)5.4毒性(dúxìnɡ)作用标准化学物质ERPG-1ERPG-2ERPG-3化学物质ERPG-1ERPG-2ERPG-3氨252001000甲醛11025氯气1320乙醛102001000氯化氢320100甲醇20010005000硫化氢0.130100苯501501000氰化氢NA1025氯苯11025氟化氢2050苯酚1050200光气NA0.21甲苯503001000二氧化氯0.3315甲硫醇0.00525100溴0.215乙酸乙烯575500四氯化钛5mg/m320mg/m3100mg/m3苯乙烯502501000精品资料5.4毒性作用(zuòyòng)标准2、IDLH浓度标准[ImmediatelyDangeroustoLifeandHealth]由NIOSH（国家职业安全与健康研究院）发布了常见工业气体急性毒性测量IDLH浓度。⑴IDLH定义为：“暴露于污染物，此暴露很可能引起死亡，或直接的或后来的永远不可逆的健康影响，或妨碍人员从暴露环境中逃离”。⑵IDLH值也考虑了急性中毒反应，如严重的眼部刺激、逃生障碍(zhàngài)等。IDLH标准是某一最大浓度，超过该浓度后，所有未防护的人员必须离开该区域；超过该浓度后，必须提供高度可靠的人员保护设备装置。精品资料5.4毒性(dúxìnɡ)作用标准⑶IDLH值是为保护众多人员而制定的（未考虑敏感人群），必须根据敏感人群进行调整、例如对老人、残障人员或病人等需要调整。⑷目前已有380种化学物质的IDLH数据。对可燃蒸汽，IDLH浓度定义为可燃下限（LIL）浓度的10%。但IDLH标准尚未被公认(gōngrèn)，且关于该值的文件资料很少。精品资料5.4毒性(dúxìnɡ)作用标准3、EEGL标准[EmergencyExposureGuidelineLimits]由美国国家研究委员会的毒物学家制定，目前对44种化学物给出了EEGL⑴EEGL定义：在紧急情况下，人们持续暴露其中1～24h并完成指定任务所能接受的气体、蒸汽或烟雾的浓度。⑵应用：暴露于EEGL浓度中可能产生瞬间刺激，或中枢神经系统受影响，但不应(bùyīnɡ)（产生持续影响或削弱完成任务能力的）影响精品资料5.4毒性作用(zuòyòng)标准⑶SPEGL：一般公众可接受(jiēshòu)的暴露浓度使用SPEGL需考虑不同敏感类型人群对暴露的反应。⑷EEGL和SPEGL值见表5-7。EEGL和SPEGL相对IDLH的优势在于：SPEGL考虑了对敏感人群的影响；EEGL和SPEGL是针对一些不同的持续时间而提出的。精品资料表5-7紧急暴露指导(zhǐdǎo)标准(EEGLs)(凡无注明，单位均为10-6)5.4毒性作用(zuòyòng)标准化学物质1小时EEGL24小时EEGL来源化学物质1小时EEGL24小时EEGL来源氨100NRCVII丙酮85001000NRCI氯气30.5NRCII丙烯醛0.050.01NRCI氯化氢2020NRCVII甲醇20010NRCIV硫化氢10NRCIV苯502NRCVI一氧化碳40050NRCIV三氯乙烯2×10-81×10-8NRCVIII二硫化碳50NRCI甲基苯肼0.240.01NRCV光气0.20.02NRCII甲苯200100NRCVII二氧化氮10.04NRCIV二甲苯200100NRCII氟7.51NRCI环氧乙烷201NRCVI水银（蒸汽）0.2mg/m3NRCI乙二醇4020NRCIV精品资料5.4毒性(dúxìnɡ)作用标准4、ACGIH的阈限值—TLV-STEL和TLV-CACGIH（美国政府工业卫生联合会）的TLV-STEL、TLV-C等可作为基准。这些阈限值用于保护人员免受来自化学物暴露的急性影响（如刺激和麻醉(mázuì)）。这些标准可用于毒性气体扩散，但他们是为人员暴露设计的，故结果比较保守。精品资料5.4毒性(dúxìnɡ)作用标准（P126）5、OSHA的PEL值。具有法律效力[PermissibleExposureLimit]PEL标准同针对TLV-TWA的ACGIH标准相似，亦以8h的时间加权平均(píngjūn)暴露为基础的，引自OSHA的“可接受的最高极限浓度”。精品资料5.4毒性(dúxìnɡ)作用标准6、EPA-RMP标准[RiskManagementPlanning]由EPA发布的一组毒性限值，作为RMP的一部分，并附有毒气体释放作了空中扩散模拟(mónǐ)。按照优先顺序，毒性限值为：①ERPG-2；②由紧急计划部门和公众紧急知情法发布的关注标准（LOC）。LOC是“普通群众暴露于极度危险的物质中，在相对较短时间内不会引起严重的不可逆的健康影响的最高浓度。”在RMP标准中，给出了74种物质的毒性限值（表5-8）精品资料表5-8EPA风险管理计划(jìhuà)确定的中毒极限5.4毒性作用(zuòyòng)标准化学物质中毒极限(mg/L)化学物质中毒极限(mg/L)氨(无水)0.14四氯化钛0.02氯气0.0087丙烯醛0.0011氯化氢(无水)0.030呋喃0.0012硫化氢0.042氯仿0.49一氧化氮0.031二硫化碳0.16二氧化氯0.0028甲基苯肼0.0094光气0.00081溴0.0065二氧化硫0.0078三氧化硫0.010氟0.0039环氧丙烷0.59甲醛（无水）0.012乙酸乙烯0.26精品资料5.4毒性(dúxìnɡ)作用标准本节小结：①ERPG、SPEGL、EEGL是通常情况特别是制定紧急反应计划时可以利用的最直接相关的毒物学标准。它们的建立很明确，即应用于一般人群和考虑敏感人群，解决毒性数据中的合理的不确定(quèdìng)性因素。②若涉及无SPEGL和EEGL的物质，可采用IDLH标准。由于IDLH标准的建力未考虑敏感人群，另外它们是建立在最多30分钟的暴露时间的基础上，故EPA建议影响区域的确定(quèdìng)应以10%IDLH标准作为暴露标准的基础。精品资料5.4毒性(dúxìnɡ)作用标准③若研究的目的主要是确定瞬时影响的区域（如感觉器官伤害或者气味影响），则使用TLV-STEL和最高极限可能最为合适(héshì)，一般而言，对位于这些极限确定的区域以外的人员，可认为不受影响④若无ERPG数据，可利用Craig的浓度指标体系（表5-9）⑤各种方法的结果可能有差异，实际使用中要选择适用的方法精品资料表5-9推荐的可选择(xuǎnzé)浓度指标体系5.4毒性作用(zuòyòng)标准机构简码：AIHA—美国工业卫生协会NIOSH—国家职业安全与健康研究院NRC—加拿大国家研究委员会EPA—环境保护局FEMA—联邦紧急管理局DOT—美国运输部OSHA—美国职业安全与健康管理局ACGIH—美国工业卫生学者政府联合会精品资料5.4毒性(dúxìnɡ)作用标准[例5-2]：氯气泄露的瞬时(shùnshí)释放居民区u500mz8kmx1.0kgCASE-11：地面上瞬时点源的烟团，坐标系固定在释放点，风速恒定为u，风向仅沿x方向精品资料5.4毒性(dúxìnɡ)作用标准①风速u=2m/s时，气云到达居民区的时间②居民区最大浓度（气云中心(zhōngxīn)，式5-41）③气云最大浓度达到的ERPG-1的扩散距离（气云中心(zhōngxīn)，式5-41，C=ERPG-1）

精品资料2-7精品资料2-8精品资料5.5释放(shìfàng)动量和浮力的影响（P131）烟囱风热烟气连续泄露烟羽热气体随着与冷空气的混合和稀释变冷具体说明见图5-15。烟囱排放的物质由于具有向上的速度而具有动量；同时烟囱内烟气温度较高而具有浮力。因此，热烟气从烟囱中排放出来后，热烟气将持续上升；随着热烟气的冷却和动量的消失，上升速度变慢，最后停止上升，转变为纯水平(shuǐpíng)、竖直的扩散。图5-15：烟囱热烟羽表明初始浮力上升精品资料x-z平面(píngmiàn)天然气浓度分布图x-y平面(píngmiàn)天然气浓度分布图精品资料5.5释放动量(dòngliàng)和浮力的影响在5.1节图5.6中已看到，烟团或烟羽的释放特性依赖于释放的初始(chūshǐ)动量和浮力：初始(chūshǐ)动量和浮力改变了有效的高度。如：地面向上喷射的释放比没有喷射的释放具有更高的有效高度；温度高于周围环境空气温度的蒸汽的释放，由于（初始(chūshǐ)）浮力作用而上升，从而增加了释放的有效高度。精品资料为对释放高度的修正值；为烟囱内气体的排出速度(sùdù)为烟囱内径；为风速；为大气压；为烟囱内气体的温度；为空气温度。5.5释放动量(dòngliàng)和浮力的影响Turner建议对烟囱排放，可使用Holland经验公式计算来自排放浮力和动量的额外高度：（5-61）

精品资料5.6释放(shìfàng)缓解①释放缓解：通过以下方法作用于释放源以减少释放事故的危险a通过减少能够产生危害(wēihài)蒸汽云事件的可能性的预防性方法；b通过减少释放量和（或）当地人员或财产暴露的保护性方法。释放缓解方法是图4-1种后果模拟步骤的一部分。选择完释放事件后，即可用源模型确定释放速率或总的释放量。扩散模型可与第7章的火灾或爆炸模型联合使用。可用来进行后果评价。精品资料5.6释放(shìfàng)缓解②风险由后果和可能性组成。因此对释放后果的估算(ɡūsuàn)仅提供了整个风险评价的一半。对风险进行评价时，必须包括后果和发生概率两方面。③释放缓解方法主要有本质安全、工程设计、管理、早期蒸汽监测和报警对策、应急反应等。本质安全、工程设计和管理，在任何释放缓解方法中都应该是首要考虑的问题。见表5-10。精品资料5.6释放(shìfàng)缓解表5-10释放(shìfàng)缓解方法作业：5.2，5.6，5.26精品资料第6章火灾(huǒzāi)和爆炸火灾的危害很大：2009年全国火灾12.7万起（公安部消防局）2009年，全国共发生火灾12.7万起，死亡1076人，受伤580人，直接(zhíjiē)财产损失13.2亿元（央视新址园区火灾损失未统计入内），同比分别下降4.5％、22.3％、15.7％和23.4％。精品资料第6章火灾(huǒzāi)和爆炸新华社2011年７月１２日电（记者邹伟）公安部消防局日前公布了2010年全国火灾情况。2010年，全国接报火灾（不含森林、草原、军队、矿井地下部分火灾，下同）起数、损失同比分别上升2.6%、12%，死亡、受伤人数同比分别下降3.5%、6.5%。起火原因：半数火灾系电气、用火不慎引发。2010年，全国共接报火灾13.17万起，死亡1108人，受伤573人，直接财产损失17.7亿元。其中，因电线短路、过负荷及电气设备故障等电气原因引起的火灾共40481起，占火灾总数的30.7%，因生活用火不慎引发火灾25547起，占19.4%。在69起较大以上(yǐshàng)火灾中，有24起为电气原因引起，占34.8%；有12起为生活用火不慎引起，占17.4%。2010年：新中国成立以来灭火救援任务最多一年。2010年共接警出动58.9万起（公安部消防局）精品资料第6章火灾(huǒzāi)和爆炸2012年1月19日，公安部消防局：2011年，全国共接报火灾125402起，死亡1106人，受伤572人，直接财产损失18.8亿元。节日期间燃放烟花引发的火灾增多，施工(shīgōng)工地、农副业生产及出租屋、“三合一”、小作坊、小商店等小场所火灾较多，用电用火引发的火灾仍占较大比重。全国住宅共发生火灾48548起，与2010年相比，下降7.8%；人员密集场所发生火灾12471起，同比下降9.6%；交通工具发生火灾13049起，同比下降7.6%；易燃易爆场所发生火灾407起，同比下降11.1%；厂房发生火灾6779起，同比下降5.6%；仓储场所发生火灾5463起，同比下降13.9%。2011年共接警出动65.5万起（公安部消防局）精品资料第6章火灾(huǒzāi)和爆炸化工厂通常的三种事故是火灾、爆炸和毒物泄漏。为防止火灾爆炸事故，工程师们必须熟悉：物质的物化特性，尤其是火灾爆炸性火灾爆炸过程特性预防或减少(jiǎnshǎo)火灾爆炸危害的方法第6章解决前两个问题，重点讨论火灾爆炸的定义和估算火灾爆炸程度和后果的计算方法。第7章则讨论预防或减少(jiǎnshǎo)火灾、爆炸危害的方法。精品资料6.1火三角(sānjiǎo)（火三要素）（P139）火燃料(ránliào)氧化剂空气/O2氧化剂空气/O2燃料热量无燃料或无氧化剂或→无热量=不燃烧“三无条件”图6-1火三角燃料+氧化剂+热量→燃烧热量（点火源）精品资料HotGasLayerRadiationDoorAirExhaustGasCompartmentFire精品资料FurnitureCalorimeter精品资料6.1火三角(sānjiǎo)（火三要素）火灾或燃烧是指燃料与氧化剂在能量引发下快速反应释放热量的氧化—反应过程。因此，切断燃料、切断氧化剂（空气或氧气）或切断能量均可导致燃烧熄火。燃料—固体：木柴、纤维、金属颗粒、塑料、家具等—液体：汽油、柴油、烃类、醚、生物质油（松籽油、蓖麻油）—气体：乙炔(yǐquē)、H2、丙烷、CO氧化剂—固体：金属过氧化物、亚硝酸铵等，KNO3—液体：H2O2、HNO3、HClO7—气体：O2、F2、Cl2、Br2引燃源：火花、火焰、静电、热精品资料6.2有关(yǒuguān)概念火灾与爆炸的区别：能量释放的快慢(kuàimàn)。火灾能量释放慢，爆炸释放能量快，通常是ms级。二者可互为因果燃烧或火灾、引燃、自燃点（AIT）、闪点（FP）、燃点、燃烧极限、爆炸、机械爆炸、爆燃、爆轰、受限爆炸、无约束爆炸、沸腾液体扩散蒸汽爆炸（BLEVE）、粉尘爆炸、冲击波、超压。精品资料6.2有关(yǒuguān)概念薄雾可燃不燃LFLUFL自燃(zìrán)区饱和蒸汽压曲线燃烧下限燃烧上限不燃C可燃蒸汽浓度闪点温度自燃点(AIT)

T图6-2各种燃烧特性间的关系LFL：LowerFlammableLimitUFL：UpperFlammableLimit图6-2解释闪点：液体的闪点是能产生足够蒸汽，蒸汽与空气混合成可点燃混合物的最低温度。燃点：液体燃料上方的蒸汽一经点燃便能持续燃烧的最低温度。燃烧极限：蒸汽和空气混合物只有在确定好的组成范围内才能被引燃并燃烧。C>UFL：不燃烧，由于氧化剂过少，一旦燃烧可能把氧化剂消耗完而不再燃烧C<LFL：不燃烧，由于燃料太少，一旦燃烧可能把燃料消耗完而不再燃烧。闪点和燃烧极限不是物性参数，而由所使用的特种试验仪器和方法定义的。精品资料6.3液体和蒸汽(zhēnɡqì)的燃烧特性（P142）①液体：闪点和燃点是描述液体火灾爆炸危险性的主要参数之一，闪点和燃点测定见图6-3。闪点：此时会发出(fāchū)足够产生瞬间火焰的蒸汽但不能持久；燃点：此时会发出(fāchū)足够产生可持续火焰的蒸汽。精品资料6.3液体和蒸汽(zhēnɡqì)的燃烧特性图6-3Cleveland开杯闪点(shǎndiǎn)测定精品资料6.3液体和蒸汽的燃烧(ránshāo)特性Tf

:闪点，K；a、b、c为常数(chángshù)，K，见表6-1；Tb为液体沸点，K(6-1)

Satyanarayana和Rao指出，纯物质的闪点与液体的沸点可由公式很好关联。对超过1200种化合物的闪点，值的误差低于1%精品资料6.3液体(yètǐ)和蒸汽的燃烧特性表6-1预测(yùcè)闪点所用的参数化学物质abc化学物质abc烃225.1537.62217酮260.5296.01908醇230.8390.51780卤262.1414.02154胺222.4416.61900醛264.5293.01970酸323.2600.12970含磷化合物201.7416.11666醚275.9700.02879含氮化合物185.7432.01645硫磺238.0577.92297石油馏分237.9334.41807酯260.8449.22217精品资料6.3液体(yètǐ)和蒸汽的燃烧特性（P143）②气体和蒸汽a、纯蒸汽的燃烧极限在专门设计的封闭仪器(yíqì)（图6-4）中由试验测定。将已知浓度的蒸汽—空气混合气体冲入容器中并点燃，测量最大爆炸压力。试验在不同浓度下反复进行以便得到特定气体的燃烧极限b、蒸汽混合物：实际经常遇到混合物。可由LeChatelier方程（P144页的隐含假设）估算混合蒸汽的LFL（燃烧下限）和UFL（燃烧上限）精品资料为蒸汽混合物的燃烧下限；yi为混合物中i中蒸汽的体积分数(fēnshù)，LFLi为混合物中i物质的燃烧下限6.3液体和蒸汽(zhēnɡqì)的燃烧特性（6-2）

（6-3）

为蒸汽混合物的燃烧下限，为混合物中i物质的燃烧下限

[例6-2]：简单计算

同理精品资料6.3液体(yètǐ)和蒸汽的燃烧特性③燃烧极限随温度和压力的变化a、随温度的变化：通常燃烧范围随温度升高(shēnɡɡāo)而增加，可用经验公式估计蒸汽：式中ΔHc为净燃烧热，kcal/mol；T为温度，℃（6-4）

（6-5）

精品资料6.3液体(yètǐ)和蒸汽的燃烧特性b、随压力的变化一般压力对LFL的影响很小，因为在非常低压力下，火焰不传播(chuánbō)。UFL随压力增加而增加很快。可用下试估算UFL随P变化：式中P为压力，Mpa（绝对压力）；UFL为1atm下燃料在空气中的体积分数（燃料上限）（6-6）精品资料6.3液体和蒸汽(zhēnɡqì)的燃烧特性④估算(ɡūsuàn)燃烧极限a、有些情况下，若无法得到试验数据，则须对燃烧极限进行估算(ɡūsuàn)。对许多烃类蒸汽，可用Janes关系来估算(ɡūsuàn)LFL和UFL。（6-7）

（6-8）

Cst为燃料在空气中燃烧的化学剂量浓度精品资料6.3液体和蒸汽(zhēnɡqì)的燃烧特性大多数有机化合物的化学(huàxué)剂量浓度可由通常的燃烧反应来确定（6-9）

Z单位为mol由化学剂量学，有[数数、C数]精品资料6.3液体和蒸汽(zhēnɡqì)的燃烧特性（6-10）

（6-11）

Z式6-76-8精品资料6.3液体和蒸汽(zhēnɡqì)的燃烧特性如精品资料6.3液体和蒸汽的燃烧(ránshāo)特性b、对含有碳、氢、氧和硫的30种有机物，可根据(gēnjù)燃烧极限与燃烧热的函数关系得到好的结果：（6-12）

（6-13）

如为燃烧热查附录B

精品资料6.3液体(yètǐ)和蒸汽的燃烧特性说明：式（6-13）仅适用于（4.9%～23%）UFL的范围内式（6.6）～（6-13）的预测能力(nénglì)有限，对氢的预测结果很差，对CH4和含碳数较高的碳氢化合物，预测结果较好。如[例（6-4）]预测方法可作为估算用，但不能代替试验精品资料6.4极限(jíxiàn)氧浓度（LOC）及惰化（P147）①LFL是基于空气中的燃料的（是燃料的体积分数）。氧气是燃烧(ránshāo)关键因素，且存在最小氧浓度（LOC：氧气的体积分数）。通过减少氧浓度就能阻止爆炸和火灾的发生。此即惰化的概念。②通过通入惰性气体使氧气浓度低于极限浓度（LOC），反应就不能产生足够的热量，燃烧(ránshāo)过程将不能持续。LOC亦被称为最小氧浓度（MOC），最大安全氧浓度（MSOC），表6-2列出了不同物质的LOC值，LOC值与惰性气体种类有关。精品资料表6-2极限氧浓度(nóngdù)（氧气的体积分数）化学物质N2/空气CO2/空气化学物质N2/空气CO2/空气甲烷1214.5煤油1013乙烷1113.5天然气1214.5丙烷11.514.5丙酮11.514乙烯1011.5乙醇10.513丙烯11.514一氧化碳5.55.5苯11.414氢55.2甲苯9.5-硫化氢7.511.56.4极限(jíxiàn)氧浓度及惰化氧气的体积分数高于此浓度能够发生燃烧精品资料6.4极限(jíxiàn)氧浓度及惰化如：N2/空气中CO2/空气中汽油:（73/100）1215（100/130）1215（115/145）1214.5③LOC定义为氧气的（物质的量）/全部物质的（物质的量）若无LOC试验数据，由燃烧反应(fǎnyìng)的化学计算和LFL估算LOC④可通过增N2、CO2或水蒸气使氧浓度降低到LOC以下。但一般不建议增加水蒸气由于冷凝水将会把氧气带回可燃范围内，使气体变相浓缩，O2↑精品资料6.5可燃性图表(túbiǎo)（P148）①描述气体(qìtǐ)可燃性的一般方法是三角图6-6A020406080100020406080100纯CH4纯O2020406080100化学剂量组成纯N2UFLLFL空气线LOC氧气中的燃料上限氧气中的燃料下限可燃区CH4O2N2图6-6初始温度为25℃，压力为1atm时甲烷的可燃性图表空气组成79%A：CH460%，O220%N220%精品资料6.5可燃性图表(túbiǎo)说明：a、三角(sānjiǎo)顶点分别代表三种纯物质（N2、O2、CH4）b.氧LOC线，只要O2浓度低于LOC均不可能燃烧c.空气线：表示CH4-N2-O2浓度组成，空气线与燃烧区的交点为ＵＦＬ和ＬＦＬ，与氮气轴交点为空气中氮气含量79%。d.化学计量组成线：由燃料与O2（纯氧）化学计量比得到燃料+ZO2→产物对CH4，Z=2，化学计量组成线与氧气轴交点为：，该线可理解为惰化线（N2将O2惰化，远离燃烧区域）（６－１５）精品资料6.5可燃性图表(túbiǎo)e.CH4分别在空气（N2+O2）和纯氧O2有相应的燃烧上、下限，在空气中为UFL和LFL，均由试验测定f.燃烧范围形状视多种参数变化，包括燃料种类、温度、压力和惰性气体的种类g.三个点分别代表纯物质，三条(sāntiáo)轴分别表示两个纯物质混合物h.两种物质混合的各物质量可由杠杆原理确定精品资料6.5可燃性图表(túbiǎo)②可燃性图表的确定整个可燃性图表需要使用特定的测试仪器(yíqì)进行（数百）次的试验③受条件所限，难以通过试验确定，需要估算燃烧区域。精品资料6.5可燃性图表(túbiǎo)（P150）A：方法一已知空气中的燃烧极限（ＵＦＬ和ＬＦＬ），LOC和氧气中的燃烧极限，估算如下：①先画出空气线（氮气79％）②在空气线上标出空气中的燃烧极限③将氧气中的燃烧极限标在氧气轴上④由式（6-15）在氧气轴上确定化学组成(zǔchénɡ)计量点，由该点与100%N2的顶点画化学组成(zǔchénɡ)计量线⑤在氧气轴上定位LOC，由该点出发画平行于Fuel轴的线，与化学组成(zǔchénɡ)计量线相交。⑥连接各个点精品资料6.5可燃性图表(túbiǎo)化学剂量线空气线LFLUFLFuelLOC010000100100O2N2氧气中的燃烧极限图6-10可燃性区域的近似确定（方法1）精品资料6.5可燃性图表(túbiǎo)说明：①方法1得到的只是近似于真实的可燃区域②实际(shíjì)的燃烧区域不一定是直线[如图6-8，6-9]③缺点：该方法需要在氧气中的燃烧极限数据，但该类数据并不容易得到精品资料6.5可燃性图表(túbiǎo)B：方法2已知空气中的燃烧极限和LOC，估算过程：①同方法1的①：先画出空气线②同方法1的②：在空气线上标出空气中的燃烧极限③同方法1的④：由式（6-15）在氧气(yǎngqì)轴上确定化学组成计量点，由该点与100%N2的顶点画化学组成计量线④同方法1的⑤：在氧气(yǎngqì)轴上定位LOC，由该点出发画平行于Fuel轴的线，与化学组成计量线相交。精品资料6.5可燃性图表(túbiǎo)图6-11可燃性区域的近似确定(quèdìng)（方法2）LFLUFLLOC实测区010000100100O2N2Fuel化学剂量线空气线氧气中燃烧下限可由LFL近似可能域精品资料6.5可燃性图表(túbiǎo)C：方法3已知空气中的燃烧极限，估算过程(guòchéng)①同方法1的①：先画出空气线②同方法1的②：在空气线上标出空气中的燃烧极限③同方法1的④：由式（6-15）在氧气轴上确定化学组成计量点，由该点与100%N2的顶点画化学组成计量线④由式（6-16）估算LOCＬＯＣ＝ｚＬＦＬ精品资料6.5可燃性图表(túbiǎo)图6-11近似方法3估算LOCLFLUFL实测区010000100100O2N2Fuel化学剂量线空气线氧气中燃烧下限可由LFL近似可能域精品资料6.6引燃能、自燃、自氧化、引燃源、飞沫(fēimò)和薄雾、绝热压缩1、引燃能：引起初始燃烧所需的最小能量（MIE：MinimumIgnitionEnergy）●所有可燃性物质（包括粉尘）都有最小可燃能●MIE依赖于特定的化学物质（或混合物）、浓度、压力和温度。如：表6-4：H20.018mJ；C3H80.250mJ—MIE随压力的增加(zēngjiā)而降低（浓缩）—一般，粉尘的MIE在数量级上比可燃气高—N2浓度的增加(zēngjiā)导致MIE增大（稀释）精品资料6.6引燃(yǐnrán)能、自燃、自氧化、引燃(yǐnrán)源、飞沫和薄雾、绝热压缩●许多碳氢化合物（烃类）的MIE大小在0.25mJ左右；在地毯上行走所引发的静电放电为22mJ，通常的火花塞所释放的能量为25mJ；●流体流动摩擦所引起的静电放电也往往超出(chāochū)可燃物的MIE的能量，也能提供引燃源，导致起火、爆炸。精品资料6.6引燃能、自燃、自氧化(yǎnghuà)、引燃源、飞沫和薄雾、绝热压缩2、自燃：在蒸汽的自燃点（AIT）或自发引燃温度（SIT）下，蒸汽从环境吸收能量(néngliàng)而自发引燃。●自燃温度是蒸汽浓度、蒸汽体积、系统压力、接触反应物质的状况和流动条件的函数●AIT所依赖的条件更多，因此使用AIT数据要小心、慎重。精品资料6.6引燃能、自燃、自氧化(yǎnghuà)、引燃源、飞沫和薄雾、绝热压缩3、自氧化：伴随有热量释放的缓慢氧化过程●自氧化过程中，若能量未从体系中移走，有时会导致自燃。挥发性较低的液体尤其(yóuqí)受该问题的影响；挥发性较高的液体由于蒸发制冷，自燃的影响很小●许多火灾都是由自氧化引起的，即自发燃烧●具有潜在自发燃烧的自氧化的例子包括：贮存在温暖区域的破旧衣物上的油；蒸汽管道上的某些聚合物绝缘层要求采取专门的预防措施，来防止由自氧化和自燃引发的火灾精品资料6.6引燃能、自燃、自氧化(yǎnghuà)、引燃源、飞沫和薄雾、绝热压缩（P154）4.引燃源：火三角的一边，有各种(ɡèzhǒnɡ)各样引燃源。●FMEC（工厂联合工程公司）列出超过25000起火灾的各种(ɡèzhǒnɡ)引燃源。见下面的表6-5。精品资料6.6引燃(yǐnrán)能、自燃、自氧化、引燃(yǐnrán)源、飞沫和薄雾、绝热压缩与电有关的（发动机配线）吸烟摩擦（轴承或断裂部件）过热物质（不正常的高温）热表面（锅炉、灯具的热）火炉火焰（火具的不正确使用）燃烧火花（火花或余火）自发引燃（垃圾）切割和焊接（火花、电弧、热等）23%18%10%

8%7%7%5%4%4%暴露（火灾传播到另外区域）纵火（恶意、人为火灾）机械火花（研磨、粉碎等）熔化物质（灼热的溢出物）化学作用（失去控制的过程）静电火花（聚集能量的释放）闪电（不使用闪电棒）各种引燃源混杂一起3%3%2%2%1%1%1%1%表6-5主要(zhǔyào)的火灾引燃源精品资料6.6引燃(yǐnrán)能、自燃、自氧化、引燃(yǐnrán)源、飞沫和薄雾、绝热压缩（P154）5.飞沫和薄雾：它们穿过孔洞时会产生静电。●电荷聚集并以火花的形式释放，若存在可燃蒸汽就发生火灾或爆炸●薄雾和飞沫的大小也会影响燃烧极限例：—对液滴直径小0.01mm（10μm）的悬浮液，LFL与该物质以蒸汽形式存在时一样。—对于(duìyú)机械形成的液滴直径介于0.01～0.2mm之间的薄雾，随液滴直径的增大，LFL减少。较大液滴直径的试验表明，其LFL比通常的LFL的1/10还要小。这对薄雾进行惰化时很重要—当飞沫直径介于0.6～1.5mm之间时，火焰不可能在空间中传播。但在这种情况下，小液滴和（或）较大液滴的扰动可能导致危险状况精品资料6.6引燃能、自燃、自氧化(yǎnghuà)、引燃源、飞沫和薄雾、绝热压缩（P153）6.绝热压缩：另一种引燃的方式●气缸内的汽油和空气在被压缩后温度升高。若这一温度超过其自燃温度，汽油会被引燃。这是发动机内发生缸内爆振的原因，也是在点火装置关闭后一些过热的发动机继续运行的原因●一些较严重的事故都是由于可燃性蒸汽被吸入到空气压缩机的入口；随后被压缩导致自燃而引起(yǐnqǐ)的。在进行过程设计时，应增设安全装置，以防止由绝热压缩引发的不必要的点火精品资料6.6引燃能、自燃、自氧化(yǎnghuà)、引燃源、飞沫和薄雾、绝热压缩对理想气体，绝热压缩(yāsuō)温变过程为：其中：：初始热力学温度；：压缩(yāsuō)后热力学温度：初始热力学压力；：压缩(yāsuō)后热力学压力（6-17）

精品资料6.6引燃(yǐnrán)能、自燃、自氧化、引燃(yǐnrán)源、飞沫和薄雾、绝热压缩[例6-6]：将正己烷上方的空气由101.3kPa压缩(yāsuō)到3445.6kPa。初始温度为37.8oC，最终的温度？正己烷的AIT为487oC，空气的γ值为1.4。解：由式(6-17)显然：该温度超过了正己烷的AIT，将导致爆炸！oC精品资料6.6引燃能、自燃、自氧化(yǎnghuà)、引燃源、飞沫和薄雾、绝热压缩[例6-7]：某种润滑油的AIT为400oC。确定将空气(kōngqì)由25oC升高到至该润滑油AIT所需的压缩比。解：由式(6-17)为安全起见，实际的压缩比应该远低于17.3。汽车的压缩比？轿车的汽油发动机压缩比是8－11，柴油发动机压缩比是18－23精品资料6.7爆炸(bàozhà)（P155）爆炸行为依赖于大量参数(cānshù)，重要的见表6-6，有：环境压力、爆炸物质的组成、爆炸物质的物理性质、引燃源（特性、类型、能量和可持续时间）、周围环境的几何尺寸；可燃物质的（数量、扰动、延滞时间、泄露的速率等）爆炸行为很难描绘。已有多种方法：理论的、半经验的和试验研究来解决爆炸问题，但仍未完全理解爆炸行为！设计、实践中要给出适当的安全裕度爆炸时能量迅速释放，在爆炸中心引起能量的局部聚集。随后通过多种途径消散：压力波的形成、抛射物、热辐射和声能。爆炸所产生的破坏由能量的消散引起精品资料6.7爆炸(bàozhà)㈠爆轰和爆燃爆炸的破坏效应很大程度上依赖于是爆轰还是爆燃引起的爆炸。二者的区别依赖于反应前沿的传播速度是高于还是低于声音在未反应气体(qìtǐ)中的速度。a、爆轰：在这类燃烧反应中，反应前沿通过强烈的压力波传播。该压力波压缩位于反应前沿前部的未反应的混合物，使其温度超过（压缩致热）其自燃温度。压缩进行的很快，导致反应前部出现压力的突然变化或震动。结果导致反应前沿的压力冲击波超音速或超声速传播进入未反应的混合物中。精品资料6.7爆炸(bàozhà)b、爆燃：反应放出的能量通过热传导和分子扩散转移至未反应的混合物中，这一过程相对较慢，反应前沿以低于声速的速度传播。㈡受限爆炸爆炸发生在受限空间如容器内或建筑物中。最常见的有：蒸汽爆炸和粉尘爆炸。爆炸特性依赖于所使用(shǐyòng)的爆炸物质，包括：燃烧或爆炸极限，可燃混合物引燃后压力上升速率和引燃后的最大压力。精品资料6.7爆炸(bàozhà)（P162）图6.22固定(gùdìng)位置处的冲击波压力㈢超压的冲击波破坏图6.22中：t0:爆炸发生；t1:激震前沿从爆炸中心到受影响位置处所需的时间，即到达时间。此时出现最大超压；t2:压力从最大超压降低到周围环境压力。t1-t2为冲击持续时间，是对独立建筑物破坏最大的一段时间。对估算破坏很重要；t3:该时刻压力降低到周围环境压力以下。t2-t3时段，爆炸风反向；t4:压力重新达到周围环境压力。破坏终止。精品资料6.7爆炸(bàozhà)（P164）其中：为TNT当量质量(zhìliàng)；为经验爆炸效率；m为碳氢化合物质量(zhìliàng)；为可燃气体的爆炸能；为TNT的爆炸能，典型值为。对可燃气体，可用燃烧热来代替爆炸能。（6-24）

㈣TNT当量法

TNT当量法，是将已知能量的可燃燃料等同于当量质量TNT的一种简单方法。估算公式如下(采用下面的比拟关系)精品资料6.7爆炸(bàozhà)爆炸效率η是该当量方法中的主要问题之一，用于调整涉及多种因素的估算，包括：可燃物质与空气的不完全混合；热量向机械能的不完全转化等。该值为一经验值，对大多数可燃气云，（估计）在1%～10%之间变化。TNT当量法优点是计算简单、易于使用。步骤:⑴确定参与爆炸的可燃物质的总量⑵估计爆炸效率，由式(6-24)计算TNT当量质量⑶由式(6-21)和图6-23[或式（6-22和6-23）]给出的比拟定律，估算比拟超压Ps⑷由表6-9估算使普通建筑(jiànzhù)和过程设备受到的破坏。精品资料比拟(bǐnǐ)关系：6.7爆炸(bàozhà)（6-21）

Ze：比拟距离，r：距离地面上爆炸源点的距离。精品资料6.7爆炸(bàozhà)ze~ps关系(guānxì)见图6-23。图中数据也可写作：（6-23）

图6-23发生在平坦地面上的TNT爆炸的最大侧向超压峰值与比拟距离的关系Ps=PoPa（6-22）

精品资料（6-22）

比拟(bǐnǐ)超压P0：侧向超压峰值；Pa：环境压力6.7爆炸(bàozhà)由表6-9估算使普通建筑和过程设备受到的破坏精品资料6.7爆炸(bàozhà)表6.9基于(jīyú)超压的普通建筑物破坏评估㈢超压的冲击波破坏精品资料6.7爆炸(bàozhà)（P165）㈤TNO多能法（荷兰应用科学研究所）TNO方法确定了过程中的受限体积，给出相对的受限程度，之后确定该受限体积对于超压的贡献。模型的基础是爆炸能量高度依赖于聚集程度，而较少依赖于蒸汽(zhēnɡqì)云中的燃料。对蒸汽(zhēnɡqì)云爆炸使用多能模型的步骤为：⑴使用扩散模型确定气云的范围。通常，扩散模型难于描述受限空间中的扩散过程，因此实际使用中常假设不存在设备和建筑物。⑵进行区域检查以确定受限空间。精品资料6.7爆炸(bàozhà)⑶在被可燃气云覆盖的区域，确定引起强烈冲击波的潜在源。强烈冲击波的潜在源包括：拥挤的空间和建筑物（如化工厂或炼油厂中的过程设备、箱子、平台和管架）；延伸的平行平面之间的距离（如停车场内停靠很近的汽车，多层的停车库）；管状结构内的空间（如隧道、桥梁(qiáoliáng)、走廊、下水道系统、管路），及由于高压泄放导致的喷射中的燃料—空气混合物中的剧烈震荡。精品资料6.7爆炸(bàozhà)⑷估算当量燃料—空气混合物所释放的能量①假设各冲击波源是相互分离的；②假设全部的燃料—空气混合物都存在于部分受限，或有障碍物的区域，它们被确定为气云中的冲击波源，有助于冲击波；③估算被确定为冲击波源的单个区域内的燃料—空气混合物的体积（估算是基于(jīyú)区域的全部体积。但要注意，可燃气云并不一