重大危险源辨识与控制第五章-重大事故后果分析

第五章重大事故后果分析

重大事故：是指重大危险源在运行中突然发生重大泄漏、火灾或爆炸，其中涉及一种或多种有害物质，并给现场人员、公众或环境造成即刻的或延迟的严重危害的事件重大事故后果分析:是重大危险源评价和管理的一个重要方面，目的是定量描述一个可能发生的事故将造成的人员伤亡、财产损失和环境污染情况。根据分析结果决策者可以采取适当措施，如设置报警系统、压力释放系统、防火系统以及编制应急响应程序等，以减少事故发生的可能性或降低事故的危害程度数学模型是事故后果定量分析的基础。这些模型通常是对假想的事故场景在一系列理想假设的前提下，依据一定的物理化学原理建立的灰箱模型，模型的参数通常是由实验得到的。还有一些是纯经验的黑箱模型。依据不同的假设和原理，相同的事故场景可以建立不同的模型描述；同时，由于依据不同的实验数据，有些相同的模型其参数却有所不同甚至相差远。显然，采用不同的模型对同一事故的后果分析结果会有所不同当然，每一模型还有其适用范围，因此在进行后果分析时，考虑模型的适用范围以选择合适的模型是非常重要的。另外，在没有可靠依据选择参数值时，采用保守的估计或考虑最坏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骤

(1)划分独立功能单元

(2)计算单元中有害物质存量根据工艺流程和设备参数计算单元中有害物质的存量，并记录物质的种类、相态、温度、压力、体积或质量(3)找出设备的典型故障(4)计算泄漏量(5)计算后果分析泄漏后可能造成的火灾、爆炸等后果，选择合适的模型计算事故对生产现场内或现场外的影响将计算结果整理成表格，并在单元平面图上划出影响范围(6)整理结果2．后果分析需要的参数(1)有害物质的参数有害物质的相态、最大质量或体积、温度、压力、密度，热力学性质如沸点、蒸发热、燃烧热、比热容等，有害与毒性参数等(2)设备的参数工艺流程、设备类型、设备的可能故障与泄漏位置、泄漏口形状尺寸等(3)现场情况与气象情况设备布置、人员分布、资金密度、设备地理位置、堤坝高度面积、常年主导风向、平均风速、大气稳定情况、日照情况、地形情况、地面粗糙度、建筑、树木高度等3．后果分析模式选择重大事故后果分析关心的是易燃、易爆或有毒的气体和液体，这些物质的泄漏不仅有害而且难以控制。一种泄漏可能带来不同的后果，进行后果分析就需要对每一种可能后果进行计算。采用系统分析的方法可以避免对可能的后果造成遗漏例如：易燃气体泄漏着火时才有危险性，如果泄漏时立即被点燃，则不形成大的蒸汽云团。根据泄漏性质可形成喷射火或火球，它能迅速危及事故现场，但很少能影响到厂区以外。如果泄漏后延迟点燃，则气体形成云团飘向下风向，点燃后可能造成闪火或爆炸，能引起大面积损害泄漏事故后果分析

火灾、爆炸和因有毒气体引起的中毒事故都与物质的泄漏有着直接的联系。确定重大事故，尤其是泄漏和火灾、爆炸事故时的危险区域是在确定有毒、有害物质泄漏后的扩散范围的基础上进行的。因此，要首先从有毒、有害物质泄漏分析开始。

泄漏的主要设备（1）管道包括直管、弯管、法兰管、接头几部分，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：①管道泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；②法兰泄漏，裂口尺寸取管径的20%；③接头泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；

泄漏设备及损坏尺寸——管道包括：管道，法兰，焊接，弯管典型损坏可能损坏尺寸法兰泄漏管道泄漏焊缝失效20%管径100%或20%管径100%或20%管径泄漏设备及损坏尺寸

泄漏的主要设备（2）挠性连接器包括软管、波纹管、铰接臂等生产挠性变形的连接部件，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：①连接器本体破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；②接头泄漏，裂口尺寸取管径的20%；③连接装置损坏而泄漏，裂口尺寸取管径的100%；

7.2.1泄漏设备及损坏尺寸——挠性连接器包括：软管，波纹管，铰接器典型损坏可能损坏尺寸破裂泄漏接头泄漏连接装置损坏100%或20%管径20%管径100%管径泄漏的主要设备（3）过滤器由过滤器本体、管道、滤网等组成，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：①过滤器本体泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；②管道泄漏，与过滤器连接的管道发生的泄漏，裂口尺寸取管径20%；7.2.1

泄漏设备及损坏尺寸—过滤器包括：滤器，滤网典型损坏可能损坏尺寸滤体泄漏管道泄漏100%或20%管径20%管径泄漏的主要设备（4）阀包括生产中应用的各种阀门，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：①阀壳体泄漏裂口尺寸取与阀连接管道管径的20-100%；②阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%；③阀杆损坏而泄漏，裂口尺寸取管径的20%；

7.2.1

泄漏设备及损坏尺寸—阀门7.2.1

泄漏设备及损坏尺寸—阀门7.2.1

泄漏设备及损坏尺寸—阀门7.2.1泄漏设备及损坏尺寸—阀门7.2.1泄漏设备及损坏尺寸—阀门包括：球阀，闸阀，球型阀，塞阀，针阀，蝶阀，阻气阀，泄压阀，紧急切断阀典型损坏可能损坏尺寸阀室泄漏阀盖泄漏阀杆损坏100%或20%管径20%管径20%管径

泄漏的主要设备（5）压力容器包括化工生产中常用的分离、气体洗涤器、反应釜、热交换器、各种罐和容器等，其常见泄漏情况和裂口尺寸为：①容器破裂而泄漏，裂口尺寸取容器本身尺寸；②容器本体泄漏，裂口尺寸取与之连接的粗管道管径的100%；③孔盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%；④管嘴断裂而泄漏，裂口尺寸取管径的100%；⑤仪表管路破裂而泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；⑥内部爆炸而泄漏，裂口尺寸取容器本体尺寸；

包括：分离器，气体洗涤器，混合器，反应器，热交换器，火加热器，塔，管道清洗发射/接受器，再沸器典型损坏可能损坏尺寸容器破裂容器泄漏人孔盖泄漏喷嘴损坏仪表管道破裂内部爆炸全部破裂100%最大管径20%开口直径100%管径100%或20%管径全部破裂泄漏的主要设备（6）泵常用的泵有离心泵与往复泵等，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：①泵体损坏面泄漏裂口尺寸取与之连接管道的20-100%；②泵体封压盖处泄漏，裂口尺寸取管径的20%；包括：离心泵，往复泵典型损坏可能损坏尺寸泵壳损坏密封泄漏100%或20%管径20%管径泄漏的主要设备（7）压缩机包括离心式、轴流式和往复式压缩机，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：①压缩机机壳损坏面泄漏，裂口尺寸取与之连接管道管的20-100%；②压缩机密封套泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；

包括：离心式压缩机，轴流式压缩机，往复式压缩机典型损坏可能损坏尺寸泵壳损坏密封泄漏100%或20%管径20%管径泄漏的主要设备（8）储罐露天储存危险物资的容器或压力容器，也包括与之连接的管道和辅助设备，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：①罐体损坏面泄漏，裂口尺寸为本体尺寸；②接头泄漏，裂口尺寸为与之连接管道管径的20-100%；

7.2.1泄漏设备及损坏尺寸—贮罐包括：所有常压贮罐（管道连接和堤坝也应作为设备的一部分考虑）典型损坏可能损坏尺寸容器损坏连接泄漏100%100%或20%管径泄漏的主要设备（9）加压或冷冻气体容器露天或埋地放置的加压或冷冻气体容器，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：①气体爆炸面泄漏，露天容器内部气体爆炸使容器完全破坏，裂口尺寸取本体尺寸；②容器破裂面泄漏，裂口尺寸取本体尺寸；③焊缝断裂面泄漏，裂口尺寸取与其连接管管径的20-100%；④容器辅助设备泄漏、酌情确定裂口尺寸。包括：加压贮罐或运输容器，冷冻贮罐或运输容器，地埋或非地埋容器典型损坏可能损坏尺寸沸腾液体扩展蒸汽云爆炸（仅非地埋情况）破裂焊缝失效全部破裂（点燃）全部破裂100%或20%管径注意：分析时应考虑贮罐的堤坝泄漏的主要设备（10）火炬燃烧器或放散管包括燃烧装置、放散管、接通头、气体洗涤器和分离罐等，泄漏主要发生在筒体和多通接头部位，裂口尺寸取管径的20-100%。7.2.1泄漏设备及损坏尺寸—放空燃烧管和排气管包括：所有放空燃烧管或排气管（歧管、洗气放空装置、分离鼓应作为设备的一部分考虑）典型损坏可能损坏尺寸歧管或分离鼓泄漏超规范排放100%或20%管径估算泄漏的原因

从人-机系统来考虑造成各种泄漏事故的原因主要有4类：设计失误

设备原因

管理原因人为失误设计失误（1）基础设计错误，如地基下沉，造成容器底部产生裂缝，或设备变形、错位等；（2）选材不当，如强度不够，耐腐蚀性差、规格不符等；（3）布置不合理，如压缩机和输出管没有弹性连接，因振动而使管道破裂；（4）选用机械不合适，如转速过高、耐温、耐压性能差等；（5）选用计测仪器不合适；（6）储罐、贮槽未加液位计，反应器(炉)未加溢流管或放散管等。设备原因

（1）加工不符合要求，或未经检验擅自采用代用材料；（2）加工质量差，特别是焊接质量差；（3）施工和安装精度不高，如泵和电机不同轴、机械设备不平衡、管道连接不严密等；（4）选用的标准定型产品质量不合格；（5）对安装的设备没有按《机械设备安装工程及验收规范》进行验收；（6）设备长期使用后未按规定检修期进行检修，或检修质量差造成泄漏；（7）计测仪表未定期校验，造成计量不准；（8）阀门损坏或开关泄漏，又未及时更换；（9）设备附件质量差，或长期使用后材料变质、腐蚀或破裂等。管理原因（1）没有制定完善的安全操作规程；（2）对安全漠不关心，已发现的问题不及时解决；（3）没有严格执行监督检查制度；（4）指挥错误，甚至违章指挥；（5）让未经培训的工人上岗，知识不足，不能判断错误；（6）检修制度不严，没有及时检修已出现故障的设备，使设备带病运转。人为失误（1）误操作，违反操作规程；（2）判断错误，如记错阀门位置而开错阀门；（3）擅自脱岗；（4）思想不集中；（5）发现异常现象不知如何处理。泄漏后果及泄漏控制泄漏后果与泄漏物质的相态、压力、温度、燃烧性、毒性等性质密切相关。泄漏物质主要类型

（1）常压液体；（2）加压液化气体；（3）低温液化气体；（4）加压气体。泄漏的危险物质的性质不同，其泄漏后果也不相同（1）可燃气体泄漏后与空气混合达到燃烧界限，遇到引火源就会发生燃烧或爆炸。泄漏后发火时间的不同，泄漏后果也不相同。①立即发火。可燃气体泄漏后立即发火，发生扩散燃烧产生喷射性火焰或形成火球，影响范围较小；②滞后发火。可燃气体泄漏后与周围空气混合形成可燃云团，遇到引火源发生爆燃或爆炸，破坏范围较大。泄漏的危险物质的性质不同，其泄漏后果也不相同（2）有毒气体泄漏有毒气体泄漏后形成云团在空气中扩散，有毒气体浓度较大的浓密云团将笼罩很大范围，影响范围大。泄漏的危险物质的性质不同，其泄漏后果也不相同（3）液体泄漏①常温常压液体泄漏。液体泄漏后聚集在防液堤内或地势低洼处形成液池，液体表面发生缓慢蒸发；②加压液化气体泄漏。液体在泄漏瞬间迅速气化蒸发。没来得及蒸发的液体形成液池，吸收周围热量继续蒸发；③低温液体泄漏。液体泄漏后形成液池，吸收周围热量蒸发，液体蒸发速度低于液体泄漏速度。计算燃烧和爆炸的热量或压力，不仅仅用于评价人员和设备的损失情况。燃烧和爆炸还会波及相邻的危险源，产生多米诺效应，因此也要对相邻危险源进行泄漏后果分析气体泄漏分析的一个重要方面是计算蒸汽云的密度，密度高于空气或低于空气，对其扩散有较大的影响，应该采用不同的扩散模式毒性气体的泄漏扩散分析较简单，因为不需要考虑起火。主要的问题是根据蒸汽云密度选择适当的扩散模式气体和两相泄漏事故框图液体泄漏着火一般影响的面积较小，但挥发性液体的蒸汽应按照气体事故进一步分析常压液体泄漏后在地面形成液池，池内液体由于表面风的作用而缓慢蒸发。如果点燃则形成池火，火焰的热辐射会危及现场人员和设备。加压液化气体泄漏时将发生闪蒸，剩下的液体形成液池。闪蒸的气体应按气体事故进一步分析冷冻液体泄漏也形成液池，液体吸收周围热量蒸发，蒸发速度虽然比闪蒸慢，但一般比常压液体快沸腾液体扩展蒸汽爆炸是一种比较特殊但后果极其严重的事故。通常是装液化气体的容器受到外界火焰加热，一方面使容器内压力升高，同时使容器强度下降。一旦容器突然破裂，大量沸腾液体立即被点燃，形成巨大火球，影响非常严重液体泄漏事故框图二、泄漏1.常见泄漏源泄漏可能是设备损坏、失灵造成的，也可能是错误操作引起有害物质排放，甚至安全阀的正常或不正常动作。分析时首先找出引起泄漏的设备及可能的泄漏规模，然后按适当模型计算泄漏量根据泄漏面积的大小和泄漏持续时间的长短，将泄漏源分为两类:(1)小孔泄漏，通常为物料经较小的孔洞长时间持续泄漏，如反应器、储罐、管道上出现小孔，或者是阀门、法兰、机泵、转动设备等处密封失效(2)大面积泄漏，是指经较大孔洞在很短时间内泄漏出大量物料，如大管径管线断裂、爆破片爆裂、反应器因超压爆炸等瞬间泄漏出大量物料2.泄漏量计算2.1液体经小孔泄漏的源模式系统与外界无热交换，流体流动的不同能量形式遵守如下的机械能守恒方程式中，p——压力，Pa，习惯上将压强也称为压力

——流体密度，kg·m-3

——动能校正因子，无因次,从工程计算角度出发，值近似取为1U——流体平均速度，m·s-1，简称流速（1）g——重力加速度加m·s-2z——高度，m，以基准面为起始F——阻力损失，J·kg-1ws——轴功,J；稳定流动过程中开口系统所作的功m——质量，kg对于不可压缩流体，密度恒为常数，有泄漏过程暂不考虑轴功，Ws＝0，则（1）式化简为(2)(3)在化工生产中，常用的动力设备，包括耗功设备和产功设备，如泵、鼓风机、透平机等都是通过机轴的旋转实现体系与环境之间的功的交换，这种通过机轴的旋转所传递的功称为轴功。若轴功交换过程没有任何摩擦和推动力无限小，则为可逆轴功。工艺单元中的液体在稳定的压力作用下，经薄壁小孔泄漏，容器内的压力为p1、孔直径为d，面积为A，容器外为大气压力。容器内液体流速可以忽略，不考虑摩擦损失和液位变化，利用(3)，可得(4)(5)(6)液体在稳定压力下经薄壁小孔泄漏考虑到因惯性引起的截面收缩以及摩擦引起的速度减低，引入孔流系数C0

为实际流量与理想流量的比值，则经小孔泄漏的实际质量流量为(7)2.2储罐中液体经小孔泄漏的源模式液体储罐，距液位高度Z0处有一小孔壁，在静压能和势能的作用下，储罐中的液体经小孔向外泄漏。泄漏过程可由机械能守恒方程描述，储罐内的液体流速可以忽略。储罐内的液体压力为Pg，外部为大气压力(表压P＝0）(8)将（8）代入（3）求出泄漏速度（9）若小孔截面积为A，则质量流量Q为(10)由（9）（10）看出，随着泄漏过程的延续，储罐内液位高度不断下降，泄漏速度和质量流量也均随之降低。如果储罐通过呼吸阀或弯管与大气连通，则内外压力差

p为0。（10)简化为（11）若储罐的横截面积为A0，则可经小孔泄漏的最大液体总量为(12)取一微元时间内液体的泄漏量（13）储罐内液体质量的变化速率即为泄漏质量流量（14）将式(11)、式(13)代入式(14)，得到(15)由边界条件t＝0，z＝z0；t=t,z=z,对上式进行分离变量积分，有(16)当液体泄漏至泄漏点液位后，泄漏停止点z=0，根据上式可得到总的泄漏时间（17）将式(16)代入到式(11)，可以得到随时间变化的质量流量(18)如果储罐内盛装的是易燃液体，为防止可燃蒸气大量泄漏至空气中，或空气大量进入储罐内的气相空间形成爆炸性混合物，通常情况下会采取通氮气保护的措施。液体表压为Pg，内外压差即为Pg根据式(10)、式(12)、式(13)、式(14)可同理得到(19)(20)将式(20)代人式(10)得到任意时刻的质量流量Q(21)例：某—盛装丙酮液体的储罐，上部装设有呼吸阀与大气连通。在其下部有一泄漏孔，直径为4cm。已知丙酮的密度为800kg·m－3。求：(1)最大泄漏量

(2)泄漏质量流量随时间变化的表达式

(3)最大泄漏时间

(4)泄漏量随时间变化的表达式。解：(1)最大泄漏量即为泄漏点液位以上的所有液体量

(2)泄漏质量流量随时间变化的表达式，Co取值为1，则(3)令泄漏质量流量时间表达式的左侧为0，即得最大泄漏时间(4)任一时间内总的泄漏量为泄漏质量流量对时间的积分若给定任意泄漏时间，即可得到已经泄漏的液体总量2.3气体或蒸气经小孔泄漏的源模式在工程上，通常将气体或蒸气近似为理想气体，其压力、密度、温度等参数遵循理想气体状态方程(2.3.1)气体或蒸气在小孔内绝热流动，压力密度关系可用绝热方程描述（2.3.2）式中

——绝热指数，是等压热容与等容热容的比值，

=Cp/Cv气体或蒸气经小孔泄漏的过程。轴功为0，忽略势能变化．则机械能守恒方程(1)简化为(2.3.3)根据(8)式定义孔流系数

（2.3.4）将式(2.3.4代人式(2.3.3)，忽略气体或蒸气的初始动能，得到(2.3.5)（2.3.6）由（2.3.2）得到将（2.3.6）代入（2.3.5）并积分可得到（2.3.7）由式(2.3.6)、式(2.3.7)得到泄漏质量流量(2.3.8)根据理想气体状态方程，有（2.3.9）（2.3.10）将（2.3.9）代入（2.3.8）可得从安全工作的角度考虑，我们关心的是经小孔泄漏的气体或蒸气的最大流量。式(2.3.10)表明泄漏质量流量由前后压力的比值所决定。若以压力比P/P0为横坐标，以流量Q为纵坐标，根据式(2.3.10)可得到如图中的0bc曲线，当P／p0＝1时，小孔前后的压力相等，Q=0；当P/P0＝0时，气体或蒸气流向绝对真空，P＝0，故Q＝0流量曲线存在最大值，令dQ／d(P/P0)＝0，可求得极值条件(2.3.11)pc称为临界压力将此极值条件代入式(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）由曲线可以看到，当P＞PC时，气体或蒸气流速低于音速，如图中bc段曲线所示。当P=PC时，气体或蒸气的泄漏速度刚好可能达到的最大流速如式(2.3.12)所示，实际上就是气体或蒸气中的音速。当P＜PC时，气体或蒸气似乎可以充分降压、膨胀、加速，但是根据气体流动力学的原理，泄漏速度不可能超过音速，这时其泄漏速度和质量流量与P＝PC时相同，因此在图中以ab线表示。在化工生产中发生的气体或蒸气泄漏，很多属于最后一种情况例：在某生产厂有一空气柜，因外力撞击，在空气柜一侧出现一小孔。小孔面积为19.6cm2，空气柜中的空气经此小孔泄漏入大气。已知空气柜中的压力为2.5x105Pa．温度To为330K，大气压力为105Pa．绝热指数

＝1.40。求空气泄漏的最大质量流量解：先根据式(2.3.11)判断空气泄漏的临界压力大气压力为105Pa，小于临界压力，则空气泄漏的最大质量流量可按式(2.3.13)计算C0＝1，则＝1.09kg/s－1若C0值取为0.61，则空气泄漏的最大质量流量为2.4两相泄漏如果容器中的过热液体泄漏前通过较长的管道就会产生两相泄漏，假设系统中出口和上游临界压力比为0.55，则PC=0.55P泄漏两相中蒸发液体分数FV为：（2.4.1）

CP为液体恒压比热容，TC为临界压力下的沸点,HV常压沸点下的汽化热两相流中气相和液相混合物的平均密度为（设气相密度为g,液相密度为l）（1）两相流排放泄漏流量为：(2)C0为两相流泄漏系数，一般取0.8三、泄漏后的扩散泄漏出的介质立即表现出不同的行为，这与其储存的状态和泄漏情况有关。沸点以下的液体泄漏，如果挥发性较低，则蒸汽对现场人员有伤害，但一般不会影响到厂外。如果挥发性高，则蒸汽会在大气中扩散对于过热液体泄漏，介质喷出后存在一个绝热膨胀过程。液体的泄漏还可以产生池火，气体泄漏则存在喷射扩散。如果泄漏初期没有被点燃，最终都将发展成扩散的蒸汽云。可以用大气中的蒸汽扩散描述，进一步还可以分析火灾、爆炸以及毒害后果1.液体的扩散与蒸发(1)液体扩散分析液体扩散的关键是找到液体扩散形成液池的面积，因为随后的蒸发过程和燃烧过程的计算都直接依赖液池面积。如果储罐区建有防火堤，则泄漏液体只能达到防火堤，液池面积就是防火堤所围面积。没有防火堤则液体流向低洼处，液池面积也可以估计。对于土地较平整的情况，液体将扩散至达到最小液体厚度为止液池面积的确定是事故后果分析中最困难也是最容易引起误差的地方。可以简单假定扩散在平整、光滑的平面进行，而且没有渗漏损失，扩散期间也不考虑挥发对于瞬时泄漏：其中对于连续泄漏：r为液池半径对于瞬时泄漏，如果泄漏的液体已经充分扩展，假定液体无挥发，地面无渗漏，若已知液层的最小厚度，可求液池面积V－泄漏液体体积，S－液池面积，Hmin液层最小厚度池火计算一般以圆池为模型，其他形状液池化为等面积圆，直径为（2）液体蒸发低温液体或闪蒸后剩余的液体，主要吸收地面热量进行蒸发，蒸发速率

m－蒸发速率，kg/(m2·.s),s－表面热导率，w/(m.K),as－热扩散系数，m2/s,Ta－环境温度，Tb－液体沸点，HV－蒸发热，J/kg,t－蒸发时间（1）根据扩散通量正比于液池表面饱和蒸气浓度与其在大气中的本底浓度之差，结合理想气体状态方程，可得液体蒸发速度公式（2）式中k——扩散传质系数；ps——液体饱和蒸汽压，Pa；M——摩尔质量，kg／mol传质系数可以按下式计算式中u——l0m高处风速，m/h；sc——Schmidt数，

/D；

——空气黏度，kg／(m·h)；

空气密度，kg／m3；D——蒸发液体的扩散系数，m2/h传质系数也可简单按下式确定2.喷射扩散气体在压力从裂口喷出，一般温度会低于环境温度，如果气体流动是阻塞的，压力会高于环境压力。首先需要把喷射流出转化为具有环境条件的等效流动等效裂口直径与实际裂口直径的关系为：

Deq－等效裂口直径；D－计算泄漏流量用裂口直径；

0－气体刚流出时与环境条件下空气相对密度；－气体在环境条件下与同条件下空气的相对密度喷射轴线上距喷射孔x处的浓度b1,b2为分布系数b1=50.5+48.2-9.952b2=23.0+41.0

垂直于喷射轴的水平面上的浓度分布为Cx,y

——喷射水平面上(x，y)处的浓度沿轴的喷射速度分布Ux－喷射轴上距喷射孔x处的喷射速度；u0——实际泄漏气流速度，由泄漏流量和裂口面积计算首先计算出喷射速度等于风速的相应位置x，再计算与x相应的泄漏气体浓度3.绝热扩散闪蒸的液体或压缩气体瞬时释放后有一个快速膨胀过程，由于该过程非常快，以至于气团和环境之间没有时间讲行热交换，此膨胀过程可以按绝热过程处理该模型假定气云是呈包含两个区间的半球状，内层“核”具有均匀的浓度，包含50％的泄漏质量，外层浓度呈高斯分布，具有另外50％的泄漏量这种双层云团扩散假定分两步：（1）气体或气溶胶膨胀到压力降至大气压，在膨胀过程中气团获得动能，称为膨胀能（2）在膨胀能作用下气团进一步扩张，推动空气紊流混合进入气团。假设第二阶段持续到核的扩张速度降到某给定值时结束第一步膨胀到大气压，膨胀期间气体反抗大气压做功，部分内能用于增加物质的动能。如果假定增加的动能由(P1一Pa)dv给出，则初始的膨胀到大气压的过程可以按可逆绝热过程处理。膨胀能是始态能量和末态能量的差，减去对大气所做的功。按照这种理想化的方法，第一步是等熵的对于气体释放，能量由可逆绝热膨胀决定，即由P1、T1(具有内能U1、体积v1)膨胀到P2、T2(具有内能U2、体积v2)、(1)扩散能为内能的变化为(2)对于液体释放，闪蒸分数按等熵过程计算(3)(4)膨胀能是始、终态内能的变化减去对大气所做的功(5)式中E——膨胀能，U——内能，T——温度，Tb——沸点，CV——气体的比热容，J/(kg·K)，Pa一一大气压，S－熵，J／(kg·K)，Hv——蒸发热，J／kg，

H—焓，J／kg

内能、温度、熵和焓的下标1和2分别表示状态1和状态2，L和v分别表示液态和气态第二步空气紊流混合，膨胀的推动产生大范围的紊流，这种紊流是气团与空气进一步混合的决定因素紊流扩散系数(6)内核半径随时间的变化内核浓度随时间的变化(7)(8)当内核扩张速度(drc／dt)降至给定值时第二阶段结束。临界速度的选择是任意的，但通常的推荐值是lm／s。选定此速度再结合扩散能以及内核半径、内核浓度与时间的关系，可以得到第二阶段结束时的内核半径和浓度(9)(10)扩散第二阶段结束时，半球形气团的半径按下式计算气团密度是绝热膨胀后采用其他模型进一步分析的重要参数，对于气体释放,气团的体积为：(11)(12)对于液体释放，如果膨胀后仍有液体存在，则计算就比较复杂。确定气团中是否有液体，需要首先计算气团的浓度Cce，如果大干1则液体存在含有液体的气团计算混合空气的旦时，需要使用3个方程反复计算描述最终温度为T3、最终气体分数为Fv3的各组分的热平衡体积平衡(13)(14)第三个方程表明温度和气体分数必须与所要求的分压等于T3时的饱和蒸汽压一致(15)空气的质量必须调整至满足以上3个方程火灾

火灾是常见的事故，火焰强烈热辐射可以造成严重的人员伤亡和重大财产损失，还可以进一步引发爆炸等使事故扩大。火灾大致分为6类，即池火、喷射火、火球、闪火、固体火和普通火灾。作为重大事故后果分析主要考虑前4种，它们是由于可燃液体或气体泄漏造成的，这类事故在重大事故中占相当高的比例。火灾后果分析首先需要计算燃烧速度、燃烧时间、火焰几何尺寸、热辐射通量等，然后计算一定距离的人或设备接受的辐射大小，再根据伤害准则评价伤害情况。池火池火是一种常见的火灾形式，是可燃液体液面上的自然燃烧。泄漏到地面上、堤坝内液体的的火灾、敞开的容器内液体的燃烧等均称为池火。池火模型一般按圆形液面计算，所以其他形状的液池应换算为等面积的圆池。对于无边界阻挡的连续泄漏，随着液池面积扩大燃烧速度加快，当燃烧速度等于泄漏速度时，液池直径达到最大。火焰的形状和温度是重要参数，其直接决定了热辐射的大小。火焰的形状随液池形状和大小而变化。当液池为圆形且半径大于4.5m时，火焰形状可近似认为是轴对称的锥形体。如果液池为矩形且长宽比较大时，火焰形状可认为是平面对称体。圆形液池火焰形状矩形液池火焰形状①计算池直径：

式中：D—液池直径，m；Q—液体泄漏流量，kg/s；mf—液体单位面积燃烧速率，kg/(m2.s)燃烧速率（单一组分）当液体沸点高于环境温度时：

当液体沸点低于环境温度时：式中：mf—液体单位面积燃烧速率，kg/(m2s)；c—常数，0.001kg/(m2s)；Hc—液体燃烧热，J/kg；Hv—液体在常沸点下的蒸发热，J/kg；Cp—液体的定压热容，J/(kgK)Tb—液体的沸点，K；Ta—环境温度，K。上面的计算方法忽略了液池大小对燃烧速率的影响，实际上同样条件下的液体在不同大小的池子中的燃烧速率是不同的。下面的半理论公式考虑了液池大小，参数由大量固体和液体实验关联，能得到与实验非常一致的结果：式中：mf—液体单位面积燃烧速率，kg/(m2s)；mf∞—液体最大单位面积燃烧速率，kg/(m2s)；k—火焰的吸收衰减系数，m-1；β—气体有效厚度校正系数；D—液池直径，m。上式表明随着池直径增加单位面积燃烧速率是增加的，达到最大燃烧速率后保持不变。根据泄漏的液体量和地面性质，按下式可计算最大可能的池面积。式中，S为液池面积（m2），W为泄漏液体的质量（kg），为液体的密度（kg/m3）Hmin为最小油层厚度（m）。最小物料层厚度与地面性质对应关系见表1。地面性质最小物料层厚度（m）草地0.020粗糙地面0.025平整地面0.010混凝土地面0.005平静的水面0.0018表1不同性质地面物料层厚度表②确定火焰高度计算池火焰高度的经验公式如下：

式中：L为火焰长度（m），D为池直径（m），mf为燃烧速率（kg/m2s），ρ0为空气密度（kg/m3），g为重力加速度。③计算火焰表面热通量假定能量由圆柱形火焰侧面和顶部向周围均匀辐射，用下式计算火焰表面的热通量：

式中，q0为火焰表面的热通量（kw/m2），ΔHC为燃烧热（kJ/kg），f为热辐射系数（可取为0.15），mf为燃烧速率（kg/m2·s），其它符号同前。表面热通量化学工程中的传热和传质过程，是把热量和质量从区域1通过一个界面传递到区域2。单位时间内单位界面积传递的量称为通量。若传递的是热量称为热通量；若传递的是质量则称为物料通量。

热通量q是指单位传热面积上的传热速率,又称热流密度,单位是W/m2.④目标接收到的热通量的计算目标接收到的热通量q(r)的计算公式为：

式中，q(r)为目标接收到的热通量（kw/m2），q0火焰表面的热通量（kw/m2），r为目标到油区中心的水平距离（m），V为视角系数(视角因子)。⑤视角系数(视角因子)的计算视角因子：视角因子是热辐射传递的重要概念，其定义为接受体所能接受的发热体辐射能量的分数，大小取决于发射体和接受体的形状、距离和相对角度。式中：热辐射破坏准则与伤害模型

（1）破坏准则：热通量准则：以热通量作为衡量目标是否被破坏的参数，当目标接受到的热通量大于或等于引起目标破坏所需的临界热通量时，目标被破坏；否则，目标不被破坏。热通量准则的适用范围为热通量作用的时间比目标达到热平衡所需要的时间长。热强度准则：强度准则以目标接收到的热强度作为目标是否被破坏的唯一参数，当目标接收到的热强度大于或等于目标破坏的临界热强度时，目标被破坏；否则，目标不被破坏。热强度准则的适用范围为作用于目标的热通量持续时间非常短、以至于目标接收到的热量来不及散失掉。热通量-热强度准则：当热通量准则或热强度准则的适用条件均不具备时、应该使用热通量-热强度准则。热通量-热强度准则认为,目标能否被破坏不能由热通量或热强度一个参数决定，而必须由它们的组合来决定。曲线的右上方为破坏区，左下方为不破坏区，Q=Qcr和q=qcr分别为渐近线、分别对应热强度准则中的临界热强度和热通量准则中的临界热通量。热通量准则和热强度准则都是热通量-热强度准则的极限情况。不同热辐射水平下人的的暴露极限辐射热（kW/m2）人体暴露极限35.0-37.51分钟100%致死；10秒钟1%致死25.01分钟100%致死；10秒钟重伤12.5-15.01分钟1%致死；10秒钟一度烧伤9.58秒钟达到疼痛极限，20秒钟二度烧伤4.0-4.520秒钟以上引起疼痛；可能烧伤；0%致死1.6长时间暴露无不适感一些物品点燃所需热辐射通量（10分钟暴露）物品热通量（kW/m2）纸20.4木材32聚氨酯18聚乙烯20尼龙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）热辐射伤害概率模型：热辐射伤害也常用概率模型描述。概率与伤害百分率的关系为：

当Pr=5时，伤害百分率为50%。皮肤裸露时的死亡概率：

有衣服保护时（20%皮肤裸露）的死亡概率：

有衣服保护时（20%皮肤裸露）的二度烧伤概率：

有衣服保护时（20%皮肤裸露）的一度烧伤概率：关于人的暴露时间，对于火球，采用火球持续时间；对于池火和喷射火，可取30秒或40秒，此时间范围内，在较低热辐射通量下人可以逃生。分析过程中通常都按50%伤害率计算，例如按50%死亡率划定死亡范围。该范围表明范围内、外死亡人数各占一半，也可以认为死亡范围内人员全部死亡，范围外无一人死亡，这样可以使问题得以简化。对于财产损失，可以按木材引燃木材所需热通量计算：

暴露时间一般取燃烧持续时间。油罐火灾的特点油罐是储存原油和各类油品的大型容器，主要有地上油罐、半地下油罐和地下油罐。按油罐材质分金属罐和非金属罐，罐体一般为立式或卧式。有些油罐是分区、分组布置的，并设有防护堤。由于储油的种类、储存的方式和条件不同，油罐火灾的特点也不一样。油罐一旦发生爆炸，就会造成罐体破裂，罐盖掀开、飞出，或是罐壁底部、中间裂开，导致油品流出燃烧。油品流出后，会向四周低洼处流淌，形成大面积火灾。油罐发生火灾，有的先燃烧后爆炸，有的爆炸后不燃烧。

汽油、煤油、柴油等轻质油储罐发生火灾后，燃烧速度快，火焰高、火势猛，热辐射强，易引起相邻油罐及其它可燃物燃烧。储存轻质油品的油罐在呼吸阀、入孔和油罐上部破损处起火时，燃烧可能出现火炬状，火焰体积不大，燃烧比较稳定。原油等重质油品储罐发生火灾后，易出现沸溢和喷溅（又称沸喷），这是原油储罐以及油轮、油驳火灾的一个突出特点。重质油品着火后蒸发速度慢，蒸发时吸收热量少，但容易使油品溢出罐外形成沸溢的现象。有时油品与火焰腾空而起，将燃油喷出罐外几十米或百余米远，形成喷溅的现象。池火灾事故后果计算实例1（1）柴油泄漏量设定一个5000m3柴油罐底部DN200进油管管道破裂出现长50cm，宽1cm的泄漏口，泄漏后10分钟切断泄漏源。泄漏的液体在防火堤内形成液池，泄漏时工况设定情况见表泄漏源介质温度(0C)介质压力（Mpa）介质密度（kg/m3）泄口面积(m2)泄漏时间(min)备注柴油罐常温常压

8700.00510按10分钟后切断泄漏源计柴油泄漏量用柏努利公式计算：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－油品泄漏时间（s），t=600sCd－泄漏系数，长方形裂口取值0.55（按雷诺数Re＞100计）；A－泄漏口面积（m2）；A=0.005m2ρ－泄漏液体密度（kg/m3）；P－容器内介质压力（Pa）；P0－大气压力（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。经计算Q=42.23kg/s、W=25341kg（10分钟泄漏量）

（2）泄漏柴油总热辐射通量Q（w）柴油泄漏后在防火堤内形成液池，遇点火源燃烧而形成池火。总热辐射通量Q（w）采用点源模型计算：

Q=(лr2+2лrh)•mf•η•Hc/（72mf

0.61+1）式中:mf—单位表面积燃烧速度kg/m2.s，柴油为0.0137；Hc—柴油燃烧热，Hc=43515kJ/kg；h—火焰高度h（m），按下式计算：

h=84r{mf/[ρO（2gr）1/2]}0.6

ρO—环境空气密度，ρO=1.293kg/m3；g—重力加速度，9.8η—燃烧效率因子，取0.35；r—液池半径(m)，r=（4S/π）1/2S—液池面积，S=3442m2；W—泄漏油品量kgρ－柴油密度，ρ=870kg/m3；火灾持续时间：T=W/S.m

f

计算结果：Q（w）=1006347（kw）

T=537s=9min（3）池火灾伤害半径火灾通过辐射热的方式影响周围环境，根据概率伤害模型计算，不同入射热辐射通量造成人员伤害或财产损失的情况表入射通量kw/m2对设备的损害对人的伤害37.5操作设备全部损坏1%死亡/10s100%死亡/1min25在无火焰,长时间辐射下,木材燃烧的最小能量重大烧伤/10s，100%死亡/1min12.5有火焰时,木材燃烧,塑料熔化的最小能量1度烧伤/10s，1%死亡/1min4.0

20s以上感觉疼痛,未必起泡热辐射的不同入射通量造成的伤害及损失设全部辐射热量由液池中心小球面发出，则距池中心某一距离（x）处的入射的热辐射强度I（w/m2）为：I=Qtc/4лx2式中:Q—总热辐射通量（w）；tc—热传导系数，取值1；x—目标点到液池中心距离及火灾伤害半径（m）。距液池中心不同距离热辐射强度预测值见表X（m）20304050607080

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

I（kw/m2）1086.65.64.74.13.6距液池中心不同距离热辐射强度预测值油库区内建构筑物受到的热辐射强度见表建构筑物汽车发油台营业室消防泵室油处理设施综合楼南面围墙

I（kw/m2）146.828282218离防火堤距离（m）3670161621.828各伤害等级距池中心的距离计算结果见表

柴油罐泄漏池火灾热辐射伤害距离伤害等级死亡半径重伤半径轻伤半径无影响半径辐射强度(kw/m2)37.52512.54伤害半径(m)465780142二氯乙烷生产池火灾事故后果分析易燃液体EDC泄漏后流到地面形成液池，遇到火源燃烧而成池火。发生池火灾时，主要危害是热辐射。EDC生产装置主要的泄漏点为EDC反应器和EDC储罐，这2个部位的火灾事故后果，其分析计算如下：

1.1池火灾池直径的计算当危险单元为EDC反应器时，则根据泄漏的液体量和地面性质,按下式计算最大可能的池面积:S=W/(Hminρ)

式中：P--EDC的密度，kg/m3;Hmin--最小油层厚度，m，取值0.010;W--泄漏的液体量，kg。池直径：

D=（4S/π）1/21.1泄漏速度当危险单元为EDC储罐时，液体泄漏量可用流体力学方程计算，其泄漏速度为：

Qo=CdAρ[2(p-po)/P+2gh]1/2

式中：Qo--液体泄漏速度，kg/S；

Cd--液体泄漏系数，根据裂口形状和泄漏液体的雷诺数选取；

A--裂口面积，m2;

ρ--EDC的液体密度，kg/m3;

P--储罐内介质压力，Pa;

Po--环境压力，Pa

g--重力加速度，9.8m/s2;

h--裂口之上液位高度，m。

1.2燃烧速度

EDC可燃液体表面上单位面积的燃烧速度为:

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

式中：dm/dt--单位表面积燃烧速度，kg/m2。S；

Hc--液体燃烧热，J/kg；

Cp液体的定压比热，J/kg.k；

Tb--液体的沸点，K；

To--环境温度，K；

H--液体的气化热，J/kg。1.3火焰高度

设液池为一半径为r的圆池，其火焰高度可按下式计算：

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

式中：h——火焰高度，m；

r——液池半径，m；

Po——周围空气密度，kg/m3;

g——重力加速度，9.8m/s2

dm/dt——单位表面积燃烧速度，kg/m2。S1.4热辐射通量

液池燃烧释放出的总热辐射通量为:

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

式中:Q——总热辐射通量，W；

h——池火高度，m；

η——效率因子，可取0.13～0.35。1.5目标入射热通量

假设全部辐射热量由液池中心点的小球面辐射出来，则在距离池中心某一距离（X）处的入射热通量为：

q=Qtc/(4πX2)

式中:q——热辐射强度，W/m2

Q总热辐射通量，W；

tc——热传寻系数，一般可取1；

X——目标点到液池中心的距离，m。死亡、重伤、轻伤半径内人员接受的热通量分别为q1、q2、q3，其计算式如下：

R死亡=36.38+2.561n(tq14/3)

R重伤=-43.14+3.01881n(4q24/3)

R轻伤=-39.83+3.01861n(tq34/3)

式中：t=人员受到热辐射的时间，t=T=W/S.m;

q=人员接受到的热通量，W/m2;

根据计算公式，池火灾热辐射破坏半径用计算机规模拟计算得出1.6池火灾事故后果单元名称

死亡半径

（

m

）重伤半径

(m)

轻伤半径

(m)EDC

反应器EDC

储罐10.716.111.617.517.526.4注:以连续泄漏10min的物料量为计算依据.1、池火灾是指贮罐中泄漏后的可燃液体遇火源发生的火灾.发生池火灾时热幅射是主要危害.池外一定范围内在热幅射作用下人和建筑物、设备、设施等目标可能受到伤害或破坏池内被燃烧,如果热辐射作用在容器和设备上,尤其是液化气体容器,其内部压力会迅速升高,引起容器和设备的破裂;如果热辐射作用于可燃物,会引燃可燃物;如果热辐射作用于人员,会引起人员烧伤甚至死亡。

2、池火灾是以可燃液体或易熔固体为燃料的火灾,是石油化工行业生产和运输过程中的灾害形式之一.按照灾害发生场所,池火灾分为室内池和室外池火灾(火灾开放空气环境中的池火灾).按池火燃料气来源不同，分为可燃物的蒸发燃烧和可燃物的分解燃烧。

3、为了评估这种危害的大小,需要计算池火灾的几何尺寸和热辐射参数

蒸发燃烧：液体的池火首先需要液体挥发或汽化为可燃蒸汽，而后与空气中的氧发生燃烧反应。分解燃烧：常温为固体的可燃物有的因为相对分子质量较大，分子链较长，分子间力大于化学键的键能，本身没有气态，因而不可能汽化产生燃料气，只能通过分解产生可燃气体，而后可燃气与空气进行燃烧反应，属于分解燃烧。油库池火灾伤害模型实例3油库发生火灾时，一般情况下，火势迅猛，并伴随着可燃性混合气体的爆炸。油罐发生火灾爆炸，使油罐遭到破坏。罐顶炸裂后，形成池火燃烧，产生强烈的热辐射，使周围物体和人员受到热辐射的危害。由于热辐射的作用，液面温度升高，并通过介质的对流、传到向油品深层方向加热。具有热波特性的油品与燃烧过程中的自由水、乳化水或灭火水在热波作用下气化沸腾，蒸汽泡上升时蒙上一层粘的油品，形成油泡，并从油罐边上向外溢流，形成沸溢喷溅。在没冷却的情况下，燃烧5分钟罐壁温度达500℃，开始变形。因此，先爆炸、后燃烧，爆炸后稳定性燃烧，稳定燃烧又引起爆炸，是石油储罐最主要的火灾危险特性。

火灾事故对石油储罐周边设施及人员的热辐射危害程度与油料的储存量、燃烧时间、距事故中心距离等多种因素有关。以3000m3内浮顶式储罐为例计算其池火灾伤害模型，油库发生火灾时，一般情况下，火势迅猛，并伴随着可燃性混合气体的爆炸。油罐发生火灾爆炸，使油罐遭到破坏。罐顶炸裂后，形成池火燃烧，产生强烈的热辐射，使周围物体和人员受到热辐射的危害。

（1）池火灾时的池直径设油罐直径为18.9m，则初始火灾时液池直径为油罐直径即：

D初=18.9m火灾最盛时，液池直径应为防火堤（27m×34m+15m×6.5m+23m×36m）内所形成的隔断区的直径。

D盛=（4S/3.14）1/2=48.5m式中S为防护堤所围池面积。（2）池火灾时的火焰高度池火灾时的火焰高度与液池直径、周围空气密度、重力加速度、油品的燃烧速度等因素有关，可按下式计算：

H=84r汽油储罐初期池火灾的高度为：H初=84r初

同理可得，储罐盛期池火灾时的火焰高度为：H盛=84r盛（3）热辐射通量液池燃烧时放出的总辐射通量为：

Q=式中η为效率因子，介于0.13~0.35之间，计算取平均值0.24。油罐的半径r=9.45m，油料的最大发热量Hc=42.7MJ/kg，dm/dt=0.0225kg/(m2.s-1)，火焰高度h=15.6m，η=0.24，则柴油罐发生初期池火灾时产生的热辐射通量为：

Q初=34273.2（kW）同理可得，3000m3柴油储罐池火灾盛期时的热辐射通量为：

Q盛=182719.5（kW）

（4）热辐射危害火灾通过热辐射方式影响周围环境，当热辐射强度足够大时，可使周围物体燃烧变形，强烈的热辐射可能烧毁设备并造成人员伤亡。热辐射的不同入射通量所造成的损失如下表所示：热辐射的不同入射通量所造成的损失入射通量（kW）

）对设备的损害对人的损害

37.5

操作设备全部损坏1%死亡/10s100%死亡/1min

25在无火焰、长时间辐射下，木材燃烧的最小能量重大损伤/10s100%死亡/1min

12.5有火焰时，木材燃烧，塑料融化的最低能量1度烧伤/10s1%死亡/1min

4.020s以上感觉疼痛，未必起泡

1.6长时间辐射无不舒服感（5）目标入射热辐射强度（入射通量）假设全部辐射热量由液池中心点的小球释放出来，在距液池某点距离x处的入射热辐射强度为：

I=式中I——热辐射强度，kW/m2；

Q——总辐射通量，kW；

Tc——热传导系数，在无相对理想数据时，可取1；

x——目标点到液池中心的距离，m。目标入射热辐射强度公式，反映了入射热辐射通量与受害目标到池火中心距离之间的关系。对于油库储罐区而言，实际上就是反映了储罐在发生火灾时，对其周围储罐、设施的影响。当入射热辐射通量一定的情况下，可以计算出目标受害距离。初期池火灾时产生的热辐射通量Q初=34273.2（kW），当取表4-2中不同入射通量时，计算目标受害距离如下：入射通量I=37.5kW时，X=[34273.2/（4×3.14×37.5）]0.5=8.5m

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

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

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

入射通量I=1.6kW时，X=[34273.2/（4×3.14×1.6）]0.5=41.3m同理可得，3000m3储罐池火灾盛期时的热辐射通量Q盛=182719.5（kW）时，入射通量为37.5kW、25.0kW、12.5kW、4.0kW、1.6kW对应的受害距离分别为：19.7m、24.1m、34.1m、60.3m、95.4m。当目标与池火中心距离一定的情况下，可计算出目标所受到的入射热辐射通量。根据入射热辐射通量的大小，查热辐射的不同入射能量所造成的损失表4-2，可知目标受到的危害程度。综合上述池火灾模型的计算，当库区油储罐发生池火灾时，其危害结果如表所示。

库区不同事故类型下的危害结果热辐射强度(kW危害类别人员烧伤距离（m）设施破坏距离（m）危害程度轻度烧伤严重烧伤死亡轻度破坏严重破坏热辐射强度(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喷射火

高压气体从裂口高速喷出后被点燃，就形成喷射火。喷射火的长度可以认为等于喷口到燃烧浓度下限的长度，热量认为是从中心轴线上一系列相等的辐射源发出

.在常见火灾事故类型当中喷射火具有高热通量的特点,其破坏能力最强,它是由高压储存的燃气在泄漏口处遇到火源所致。对于持续性泄漏事故,发生喷射火、闪火、蒸气云爆炸的概率分别为0.1,0.06,0.04。喷射火事故一旦发生,极容易造成周围设备严重失效甚至灾难性的破坏,进而发生一连串的次生事故,即多米诺效应事故[其后果不堪设想。每一点源的热通量为：

式中：f—燃烧效率因子，取0.35；n—假设的点源数；Q—泄漏流量，kg/s则距离点源距离xi处某点接受的热辐射通量为：

式中：Xp—发射因子，取0.2总热通量是各点辐射的和：辐射点源的数目可以任意选取，但对于后果分析来说，取5点就可以了。该模型没有考虑风的影响，因为一般喷射速度比风速大得多。在低压喷射时，风速的影响比较明显，在下风向接受热量会更多。如果风使喷射火焰偏离了轴线，则该模型不适用。

喷射火模型喷射火模型包括“单点源”模型、“多点源”型及“圆锥体”模型。“单点源”模型包“API521”模型“多点源”模型包括“WHAZANLARESIM”、“FLARESIM”、THORIN”“THORNTON”模型“圆锥体”模型包“FLARE”、TORCH”、“MAJESTICSHELF2PIPFIREMAJ3D”模型。喷射火辐射通量的计算分为以下5个部分:1计算扩张喷射的出口速度;2计算火焰形状;3计算表面辐射率;4计算观测因子;5计算某一距离的热辐射通量计算扩张喷射的出口速度计算火焰形状计算表面辐射率喷射火热辐射影响模型

(1)液化石油气储罐在火灾作用下储罐内部温度和储罐壁温分布不均匀,存在明显的热分层现象。气相温度比液相温度高,液相顶部温度高于底部温度。对于池火灾,气相温度比液相温度高,但是温差不大。充装水平高的储罐比充装水平低的储罐热分层严重。立式储罐热分层比卧式储罐严重。储罐气相壁温度高于液相壁温。

(2)由于热分层的存在,储罐内部的压力受到储罐类型和充装水平等因素的影响,与储罐液相温度之间没有严格的对应关系。对于池火灾,储罐压力对应于液相底部温度相应的饱和蒸气压力,液相处于过热状态,过热程度随时间而增加。

(3)储罐的热响应受到火灾类型、储罐类型、充装水平等因素的影响。立式储罐的热分层比卧式储罐严重,其压力升高速率比卧式储罐大。充装水平高的储罐比充装水平低的储罐热分层现象严重,其压力升高速率比充装水平低的储罐大。(1)液化石油气储罐在喷射火焰作用下储罐内部温度和储罐壁温分布不均匀,热分层现象比池火灾作用下更严重。由于其与储罐对流换热量比池火灾大,其向储罐传热的热流密度较大,储罐内部热分层现象较严重,例如图3-a中气相温度比液相温度高250℃左右。(2)喷射火焰作用下,热分层严重的储罐(如充装量大的储罐),储罐压力比液相顶部温度对应的饱和蒸气压高,液相部分处于过冷状态。对于热分层不严重的储罐(如卧式储罐、充装量小的储罐),储罐压力对应于液相顶部温度相应的饱和蒸气压力,液相部分也处于过冷状态。喷射火焰比池火灾引起的压力升高速率大。火球火球也称为沸腾液体扩展蒸气爆炸（Boilingliquidexpandingvapourexplosion，简称BLEVE）。当压力容器受外界热量的作用使槽壁强度下降并突然破坏，储存的过热液体或液化气体突然释放并被点燃，形成巨大火球。当大量的过热气化的LPG瞬间泄放到空中形成球形的蒸气云,当达到燃烧极限的蒸气云遇到点火源就会产生剧烈湍动燃烧的火球,火球产生的热辐射是BLEVE的主要危害之一。火球模型包括火球最大直径、持续时间、抬升高度、火球表面热辐射通量、目标接受热剂量等。BLEVE模型用于模拟评价与分析沸腾液体扩展蒸气爆炸事故的后果严重度、危险等级和灾害影响范围。

①火球直径

式中，D为火球直径（m），W为火球中消耗的可燃物质量（Kg）。对单罐储存，W取罐容量的50%；对双罐储存，W取罐容量的70%；对多罐储存，W取罐容量的90%。②火球持续时间

式中，t为火球持续时间（s），W同上。火球表面热辐射通量为：

(假定火球在持续时间内辐射热量恒定不变)f是燃烧辐射分数，是容器压力的函数：

常数f1=0.27，f2=0.32。P为容器内压力，MPa。在没有可靠数据时f可取0.3。大气投射率的取值与池火讨论的相同。考虑最简单最保守的情况，既辐射接受体的平面垂直于接受体与火球中心连线，则视角因子按下式计算：显然：距火球在地面投影处x的热辐射通量为：

所以

若忽略火球高度的影响，上式也可化为一种常用的简化形式：

伤害模型同池火。闪火闪火是可燃蒸气云的非爆炸燃烧，燃烧速度虽然很快但比爆炸慢得多，因此其危害主要是热辐射而没有冲击波。有关闪火的后果分析研究还很不充分，一般可以认为蒸气云浓度在气体爆炸上、下限之间的范围为闪火范围。闪火的热辐射也可以采用适当的模型描述，但考虑到蒸气云本身的形状已经难于确定，而闪火持续时间又很短，因此一般后果分析可不考虑其热辐射效应，只考虑闪火范围内的伤害。一般可认为闪火范围内的室外人员将全部烧死，建筑物内将有部分人被烧死。在缺乏资料时，可以认为室内的死亡率为0。

计算示例

计算100吨丁二烯储罐沸腾液体扩展蒸气云爆炸（火球）伤害区。火球直径：火球持续时间：伤害半径按50%伤害率计算。根据死亡概率与热辐射计量的关系：Pr=5时，代入火球持续时间，计算热辐射通量q：根据：其中f取0.3，，Hc=50409kJ/kg，解得死亡半径x=291m。同样可以计算：二度烧伤的热辐射通量q=19551.3W/m2，伤害半径x=350m。一度烧伤的热辐射通量q=8574.5W/m2，伤害半径x=519m。财产损失的热辐射通量q=26111.1W/m2，伤害半径x=305m。爆炸是物质由一种状态迅速转变为另一种状态，并在瞬间以机械力的形式释放出巨大能量，或是气体、蒸汽在瞬间发生剧烈膨胀等现象。一般说来，爆炸现象具有以下特征：(1)爆炸过程进行得很快；(2)爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波；(3)发出或大或小的响声；爆炸

重大工业爆炸事故

化学物死亡重伤地点与时间二甲基2453800路德维希港，原联邦德国，1948煤油3216比特堡，原联邦德国，1954异丁烷713莱克查尔斯，路易斯安娜州，美国废油285佩尔尼斯，荷兰，1968丙烯230东圣路易斯，伊利诺依州，美国，1972丙烷7152迪凯诺斯州，美国，1974环己烷2889费利克斯巴勒，英国，1974丙烷14107贝克，荷兰，1975爆炸事故的类型：（1）蒸汽云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧，是在无限空间中的气体爆炸；（2）受限空间内可燃混合气体的爆炸；（3）由于化学反应失控或工艺异常造成的压力容器爆炸；（4）不稳定的固体或液体的爆炸；（5）不涉及化学反应的压力容器爆炸。爆炸

㈠按性质

1物理性：系指所有气体或气态物质的状态参数（压力、体积等）迅速变化，瞬间放出大规模能量，并对外做功的现象。它主要发生在器（承压设备）内空间超压时。如压缩气体、液化气体、锅炉饱和汽饱和水。2化学性：主要指可燃气体由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，瞬间放出大规模能量，并对外做功的现象。它主要发生在器外受限空间（室内）的、气态可燃物燃烧时，以及可燃物分解、聚合时。前者如液化石油气、一氧化碳，后者如乙炔。㈡按受限空间位置

1器内受限空间：所有气体介质压力超过承压能力，或承压能力降低引起的超压爆炸。2器外受限空间（室内）：可燃气或气态可燃物达到一定浓度范围时引燃的空间爆炸。㈢按物质原始状态

1气体：器内气体超压或可燃气体器外受限空间的爆炸。2液体：可燃液体的爆炸。3固体：固体炸药的爆炸。爆炸分类㈣按可{易）燃物形态

1气体：气态（相）气、液相（化）气器内超压或器外空间的爆炸。2气态液体：雾状油滴、油蒸气达到一定浓度时引燃的空间爆炸。3气态固体：悬浮在空气中的粉尘达到一定浓度时引燃的空间爆炸。

㈤按能量释放过程

1一次性：，器内气态气（压缩气、饱和汽）直接膨胀、压力升高的超压爆炸。2二次性：，器内液态气（液化气、饱和水）剧烈蒸发、间接膨胀的超压爆炸。㈥按传播速度

1轻爆：每秒一米以下至数十米的爆炸。2重爆：每秒十米至数百米的爆炸。3爆轰：每秒一千米至数千米的爆炸。爆炸与燃烧的关系㈠爆炸与燃爆燃烧引起的受限空间爆炸，是爆炸分类中影响最大、危害最大的一种。将燃烧引起的爆炸称之为燃爆。㈡二者相同点

1都是气态可{易）燃物氧化反应过程。2都因为可燃物、助燃物、着火源三条件引起。㈢二者不同点

1氧化速度、过程不同，爆炸比燃烧快得多。2引起的条件有差异；爆炸条件除了燃烧三要素外，还有受限空间和可燃助燃混合物浓度范围。3爆炸因燃烧引起，发生在燃烧的一瞬间；几乎与燃烧同时发生，但不同时存在。4低于可燃助燃混合物浓度范围，既不燃烧也不爆炸；高于该浓度范围，只燃烧不