危险化学品泄漏区域应急疏散的研究文献综述

《危险化学品泄漏区域应急疏散的研究文献综述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《危险化学品泄漏区域应急疏散的研究文献综述（7页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、危险化学品泄漏区域应急疏散的研究文献综述肖遥（四川理工学院材料与化学工程学院 自贡 643000）摘要：应急疏散是一个庞大的系统工程。目前，国内外对应急疏散的研究,包括火灾应急疏散,地震应急疏散和一些其它突发事故的应急疏散。然而，关于危险化学品泄漏应急疏散的相关研究较少，随着全球世界各国在工业方面的飞速发展，现有的研究成果是远远不够的。本文在现有研究成果的基础上继续对危险化学品泄漏应急疏散进行研究。 危险化学品泄漏尤其是毒气的泄漏，具有扩散速度快，危害程度大，疏散人数多等特点。因次，对危险化学品泄漏区域应急疏散的研究具有十分重要的意义。如何科学的选择疏散路径以及合理的选择避难点，直接关系到应急

2、疏散能否有效进行和事故的损失的大小。关键词：危险化学品；泄漏事故；应急疏散1引言 化学工业是从19世纪初开始形成，并发展较快的一个工业部门。随着化学工业的飞速发展，人们面临着一系列挑战人类安全的问题。其中，危险化学品的意外泄漏的控制以及泄漏区域人员的应急疏散是急需解决的重大课题。危险化学品安全管理条例第三条指出危险化学品，是指具有毒害、腐蚀、爆炸、燃烧、助燃等性质，对人体、设施、环境具有危害的剧毒化学品和其他化学品。危险化学品一旦发生爆炸或者泄漏，与其他安全事故相比其造成的危害和损失更大。由于化学物品的独特理化性质，其泄漏可能会迅速导致人员的伤亡，同时还可能造成环境的污染，进而威胁到人类的健康

3、。近几十年来，世界各国已经发生了数百次危险化学品泄漏事故，造成的数千万人次伤亡人。例如，1984年12月3日凌晨，印度中央邦的博帕尔市的美国联合碳化物属下的联合碳化物（印度）有限公司设于贫民区附近一所农药厂发生氰化物泄漏，引发了严重的后果。大灾难造成了2.5万人直接致死，55万人间接致死，另外有20多万人永久残废的人间惨剧。现在当地居民的患癌率及儿童夭折率，仍然因这灾难远比其他印度城市为高。这是迄今为止世界上最大的一起毒气泄漏事故1 周善.博帕尔悲剧背后的更大悲剧一世界最严重的毒气泄露事故J.湖南安全与防灾,2008。2004年4月，位于重庆市江北区的重庆天原化工总厂15日晚发生氯气泄漏事件，

4、16日凌晨发生局部爆炸，造成9人失踪死亡，3人受伤，有15万名群众被疏散。再如2013年8月31日，上海宝山区翁牌冷藏实业有限公司发生液氨泄漏事故，造成15人死亡，30余人受伤，直接经济损失达2500多万元。因次，对危险化学品泄漏区域应急疏散的研究是必要的。1.1 本课题的研究目的及意义1.1.1研究目的危险化学品一旦泄漏后果严重，轻者污染环境影响人们的健康生活重者造成人员伤亡。本课题将研究危险化学品泄漏区域的应急疏散，重点对应急疏散中的几个常见问题进行讨论，为该类事故的应急疏散提供相应的支持，增强救援工作的目的性和主动性，最大限度的减少人员的伤亡和控制事故的损失。通过分析人员心理行为影响因素

5、和实际疏散过程中可能遇到的不确定情况来提高应急疏散的工作效率。通过研究疏散路径和避难所的选择问题，对同类事故提供相应的技术支持。1.1.2研究意义在日常生活中,仅仅依靠制定一些预防措施并不能完全阻止事故的发生。危险化学品尤其是毒气泄漏事故一旦发生,轻者污染环境、影响人们的生活；重者则可能会造成人员伤亡和巨大的财产损失。当发生有毒气体泄漏后，毒气可能会迅速扩散，整个扩散过程又是极其复杂的，影响因素很多。因此,十分有必要事先预测有毒气体扩散范围和伤害区域并制定相应的人员应急疏散措施。例如,2007年1月16日位于成都市双流县阳某化工总厂发生高浓度甲醛泄漏事故,华阳一中和邻近一所小学、幼儿园的400

6、0多名学生普遍感到胸闷、恶心，一名老师还差点晕倒。两所学校及幼儿园果断启动紧急预案，火速将4000多名学生安全转移，有效地减少了事故损失及防止了人员伤亡。本论文通过分析有毒气体扩散范围和伤害区域并制定相应的人员应急疏散措施,最后对避难点和疏散路径的选择方面提供技术支持。1.2研究现状1.2.1 危险化学品泄漏研究现状 随着化学工业在国内外的迅速发展，它一方面促进国民生产推动社会进步，另一方面也出现一些威胁人类安全的问题。在众多问题中，对于危险化学品泄漏的研究也逐步受到了重视。从20世纪80年代起，欧美等发达国家进行了相关危险化学品泄漏的研究，同时开展了大量的现场试验，包括索岛进行的麦布林沙地溢

7、流试验、在加利福尼亚进行的液化气试验、阿肯色大学开展的气体扩散试验等,对危险化学品泄漏的研究起到了极大的促进作用2 邓倩文.危险化学品毒气泄漏事故区域应急疏散的研究.西安建筑科技大学.2010。国内对相关方面的研究比欧美国家稍晚，我国于20世纪90年代才有了关于危险化学品泄漏的研究。同时，化工部也开发了危险化学品泄漏危害分析的仿真软件,国内部分高校也开展了相关方面的研究。另外,北京城市危险源控制技术研究中心,长期致力于关于危险化学品泄漏的计算机仿真技术研究,不断地开展风洞模拟实验和泄漏扩散模型的研究,先后完成“危险化学品泄漏扩散数值模拟研究综述”、“危险化学品泄漏扩散研究探讨”、“常见危险化学

8、品泄漏处置方法研究”等论文对危险化学品泄漏以及对泄漏的处置方法的研究3 张江华,赵来军,吴勤星.危险化学品泄漏扩散研究探讨J.中国公共安全学术半版,2007,8(3):35-37。目前国内外对危险化学品泄漏的研究，主要分为数字模型和计算机仿真模拟两种4 林远方,程乃伟.危险化学品泄漏事故应急救援辅助决策方法研究J.沈阳航空工业学院学 报,2009,26。1.2.2 事故应急疏散的研究现状 关于应急疏散的研究，国外发展较早，最早出现在二十世纪中期。2001年美国东部发生“9.11”恐怖事件之后，世界各国政府不同力度加强了预防。与此同时，关于应急疏散的研究也加大了力度，建立突发事故应急疏散预案，尽

9、可能的减少事故的财产损失和人员伤亡。现从建筑物内、外疏散、疏散过程中人员的行为、计算机仿真模拟这四个方面概括国外关于应急疏散的研究情况5 李爽. 居民区人员应急疏散仿真研究. 哈尔滨工业大学.2007。关于这种确定区域内的应急疏散，国外的研究成果比较多。柏林充分利用模糊理论，认为人员对危险区的识别是模糊的，并将此纳入为人的模糊因素建立应急疏散模型，这样仿真的结果更加真实可靠6 M.Poudel, F.M.Camino, M.de Coligny, J.A.Thiongly. A Fuzzy Logic Approach for Aircraft Evacuation Modeling. Pro

10、ceedings of the 18th International Conference on Systems Engineering. 2005。Owen等研发了网络流模型,该模型能够模拟和追踪全部应急疏散人员的疏散行为。Ketchell N.研发的运动学模型假设确定内部区域的全部人员拥有完全同等的行动能力,能够按照应急疏散计划有条不紊地进行疏散7 N.Ketchell, S.S.Cole, D.M.Webber. The EGRESS Code for Human Movement and Behavior in Emergency Evacuations. Engineering fo

11、r Crowd Safety. ElsevierOxford: Elsevier Science Publishers BV, 1993。我国对应急条件下人员安全疏散的研究尚属起步阶段，迄今为止仅有一、二家研究机构在国内消防刊物上发表过有关人员安全疏散模型的论文。对突发事件人员应急疏散的研究范围仍集中在建筑物及运动场馆等确定空间。1.2.3 事故应急疏散人员心理及行为特征研究现状紧急事故发生时,人们往往会陷入恐慌当中,而害怕和恐慌的程度是因人而异的8 杨析,李全贵.火灾时人的心理行为误区J.河南消防,2009,(9):30。不同的人在事故中的心理行为特点有很大的差别年龄大小!身体状况!文化程度

12、!个人习惯等因素均有重要影响9 张树平,史行君,卢兆明.建筑火灾中人的行人研究综述J.消防科学与技术,2005,24(2):178-181。加之紧急事故种类繁多,因此对于不同的事故,不同的人员心理行为特征更是大为不同国际上人员疏散行为研究开始于1956年,美国马里兰大学Bryan,J.L.首次对某火灾事故幸存者的行为进行了事后调查随着人员疏散研究的逐步深入,人的心理行为对疏散过程的影响及其模拟方法越来越成为疏散研究的热点和难点国外在该领域目前的研究已经不仅限于人们在疏散过程中所表现出来的外在行为(如群聚性!趋光性等),外在行为下的心理分析决策机理和过程以及特定群体(如认知缺陷人群)的疏散行为特

13、点已经逐渐成为当前该领域的热点问题。国内从20世纪90年代开始进行疏散过程中的人员心理行为的相关研究10 张培红,陈宝智.火灾时人员疏散的行为规律J1.东北大学学报(自然科学版),2001,22(l),在开始阶段,国内许多关于疏散过程中的人员心理行为研究还处于引用汇总和分析国外已有的关于人员疏散行为特征的研究结果11 李嘉华,王月明,雷劲松.火灾时人的避难心理行为及建筑疏散设计J.消防科学与技术,2004,2,现在逐渐转向结合国外研究结果在国内进行一些实证性研究。由此可以看出,目前,国内外对于事故人员心理行为的调查研究主要集中在研究火灾中人的行为,而对于毒气泄漏扩散事故中人员的心理行为特征的研

14、究几乎没有毒气泄漏事故较之火灾事故不同的是,它影响力大,感知慢,涉及人员多,并且人员情况复杂,这些都不利于应急救援行动的展开因此,对毒气泄漏事故中人员的心理行为特征的研究是十分必要的。2危险化学品及其泄漏2.1危险化学品的分类凡有毒害、腐蚀、爆炸、易燃、放射性等危险的性质,在生产、运输、装卸、储存、使用、保管过程中,在一定的条件下能引起燃烧、爆炸,导致财产损失和人身伤亡等事故的化学物品,称为危险化学品。危险化学品分类是化学品安全管理的基础。随着科学的进步和经济的发展,人们对环境保护和人体健康越来越重视,因此,对危险品的使用、生产、运输、销售及危险品的管理等已成为社会广泛关注的问题12 于群利.

15、联合国危险货物和危险化学品分类综述J.化工标准.计量.量.2004,24(5):70 -81. 。目前，国际上通用的危险化学品分类标准有两个：一个是联合国危险货物运输建议是规定的九类危险化学品的鉴别指标；二是危险化学品鉴别分类的国际协调系统（GHS）规定26类危险化学品的鉴别指标和测定方法，这一指标已为先进工业国家所接受，但尚未形成全球共识。我国国内也有两个标准：一是GB13690常用危险化学品分类与标志，将危险化学品分为8类，也规定了相应的指标；二是GB 6944 危险货物分类与品名编号，该标准节选自联合国危险货物运输建议书13 许文，张毅民.化工安全工程概论.化工工业出版社.2010。根据

16、中华人民共和国常用危险化学品的分类及标志（GB1369092）国家标准，危险化学品分为爆炸品、压缩气体和液化气体、易燃液体、易燃固体和自燃物品及遇湿易燃物品、氧化剂和有机过氧化物、有害物品和有毒感染性物品、放射性物品、腐蚀品八大类14 王凯文.化工安全工程学.中国石油化出版社.2007。2.2危险化学品的泄漏2.2.1法兰泄漏在石油化工设备和化工管道中，由于生产工艺的要求，或是为了制造、运输、安装和检修的方便，常用可拆的连接方式，即用法兰连接或是螺纹连接。因为法兰连接在设备和管道中用得最多，量又很大，故设备法兰和管道法兰均已标准化和系列化。按其公称直径和公称压力就可查到规格和尺寸，一般无须进行

17、设计。法兰的密封原理：法兰连接是由一对法兰、若干螺栓螺母和一个垫片组成的。为了防止连接处的泄漏，在连接接口处应想方设法增加流体的流动阻力，即使泄漏介质在接口处的流动阻力降大于设备内外的压力差，设备就不会漏了。这个流体阻力的增加，是靠密封面上的密封比压的增加来实现的法兰在螺栓预紧力的作用下，将两法兰之间的垫片压紧。这个施加于单位面积上的压力必须达到一定的值才能使垫片变形，从而填满微观缝隙，形成初始而必要的密封条件。这个压紧力称为垫片的密封比压这个密封比压力的大小，主要取决于垫片的材料。尺寸和法兰压紧面的形状法兰压紧面形式的选择既要考虑垫片的形状及材料，也要考虑操作的压力、温度、介质腐蚀性等工艺条

18、件和设备的尺寸15 魏得胜.压力容器制造质量控制探究J.中国石油和化工标准与质量，2011（8）。法兰泄漏常见的情形有：界面性泄漏、渗透性泄漏、人为性泄漏16 司海娟，闫森智，吴忠军，等压力容器泄漏检测方法及其选择J.石油化工设备，2011（6）。2.2.2管道泄漏和罐体泄漏管道泄漏和储罐泄漏是化工生产过程中两种常见的泄漏模式17 朱红亚,王青松,李一帆,孙金华. 有毒气体在不同泄漏模式下的事故后果分析. 中国科学技术大学火 灾科学国家重点实验室1009-6094(2012)06-0216-07 2012.21.6。也是泄漏事故后果分析的重要依据。（1）管道泄漏分为无限源泄漏和有限源泄漏。与管

19、道连接反应装置持续在生产有毒气体或者储罐的储量非常大的管道泄漏称为无限源泄漏，此类泄漏造成泄漏的气体无限多，将发生速率一定时间较长的泄漏，造成极大的危害。当发现泄漏后及时关闭阀门或停止生产，泄漏仅为管道内的气体，此类泄漏称为有限源泄漏，它在泄漏后较短的时间内，管道内气体将泄漏完毕，造成的危害较小。（2）罐体泄漏分为瞬时泄漏、小孔连续泄漏和大孔有限时间泄漏。瞬时泄漏是指罐体完全破裂，如罐体发生爆炸所导致的泄漏，此类泄漏气体在非常短的时间内泄漏完毕，造成的危害较大。由于外力操作不当、磨损等造成的小孔、裂缝导致的泄漏称为小孔连续泄漏，它的泄漏量受泄漏空的面积影响，连续泄漏的时间较长，在一定的时间内泄

20、漏速率基本保持不变。大孔有限时间泄漏时指阀门、部件失效故障或外物打击等导致的泄漏，此类泄漏在一段时间内，泄漏得到控制或罐体中的气体泄漏完毕。3疏散过程问题分析3.1避难所的选择恰到好处的选择特定的区域作为应急疏散的避难所，对提高应急疏散的效率是至关重要的。通常根据突发事故的发生地点、事故类型以及影响范围来确定避难所的选择。通常情况下，应急避难所的选择应躲开不牢固的工程地质区域，场地的长宽比例应较适当，同时还应避开自然易灾区，远离危险化学品仓储区，具有较好的可达性，周边尽量不要存在高大建筑物以及危险楼房。综合居民区域的周边环境条件，通常选择居民区周边视野较为开阔的小花园、广场等有超过一条条疏散道

21、路、可以容纳一定量的疏散人员的场所定位临时避难所。具体的选择原则如下：(1)安全原则 (2)就近原则 (3)容量限制原则 (4)平灾结合原则18 谢旭阳.基于GIS的重大事故应急疏散决策研究J.中国安全生产科学技术，2007(4) 。3.2疏散路径的选择3.2.1 疏散路径的分类疏散路径是指将处于危险区的人员从所在位置转移到安全区域的路径。根据人员受伤害情况的发展以及对疏散路径的影响，可将疏散路径分为三类19 吴健宏，翁文国，倪顺江. 基于GIS的城市应急疏散J.清华大学学报，2010(3)：（1）理想疏散路径：理想的疏散路径是指不受灾情影响的疏散路径，一般为境界区以外的区域；（2）可行疏散路

22、径：是指一定安全程度的路径，当所有的疏散路径都达不到理想疏散路径的标准时，可考虑毒气扩散浓度不足以威胁到人员的生命的路径作为疏散路径，一般为中度和轻度去的疏散路径；（3）逃生疏散路径：当人在重度区停留时间超过30分钟时，就会有生命危险，因此，把重度区视为逃生疏散路径。逃生疏散路径是以人员对毒气的最大承受能力作为判别条件。3.2.2 疏散路径的当量长度在危险化学品尤其是有毒气体的泄漏事故中，疏散人员所处的毒害区域不同，毒气对疏散人员造成的影响和伤害就不同，进而使得不同路径疏散难易程度不同，这将直接影响疏散效率20 肖国清，温丽敏，陈宝智，等毒气泄漏时的最佳疏散路径J.东北大学学报2001(10)

23、。因次，本文引入疏散路径当量长度的概念。本文所指的当量长度是指对疏散路线的实际长度引入修正系数，并使之与疏散路线的实际长度相乘得到的长度，由于有毒气体对疏散过程影响较大，本文只考虑这一因素，用危险系数表示，其值取决于疏散路线所在的区域。则疏散路径的当量长度可表示为： 本文以疏散路径当量长度的大小作为疏散路径的选择标准，由疏散路径当量长度的定义易知，其值越小越好。显然，由疏散路径当量长度的定义可知，最佳疏散路径不一定是疏散时间最短的路径，也不一定是长度最短的路径。需要注意的是，疏散路径当量长度的比较仅路径选择的优先次序，并不表明某路径可行或不可行。3.3疏散方式的选择根据事件严重程度以及影响范围

24、可以将居民区内居民的疏散方式分为徒步疏散和车辆疏散。疏散方式的选择主要是根据突发事件影响区域是否扩散以及居民所处位置与避难所之间的距离共同决定的21 宋永朝，潘晓东，陈聪，等面向应急疏散的山区公路交通节点连通性研究J. 中国公路学报2010(9)。(1) 居民徒步疏散：指在接到疏散命令时，应急疏散人员只需通过步行逃离危险区域到安全区域即可，徒步疏散适用于时间充足的短距离疏散。通常居民生活区内道路通行能力较小，调动车辆进行疏散反而降低疏散效率，因此通常居民区内的人员疏散都采取徒步疏散方式。(2) 车辆疏散：当突发事件不断的升级，导致事件影响范围不断扩大时，单靠居民步行逃离危险区域是不现实的，这时就需要有救援车辆的参与，协助危险区域内的人员逃生到安全区域，车辆疏散也包括发生突发事件时在危险区域内正常行驶的各种车辆。(3) 混合疏散：是指突发事件发生比较紧急，且突发事件影响范围不断扩大，此时应急疏散人员需要先采用徒步方式由一级危险区疏散到二级危险区，再由救援车辆疏散到安全区域，采用徒步疏散与车辆疏散相结合的疏散方式。参考文献6