重大危险源分级标准

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1、重大危险源分级标准（征求意见稿）1 适用范围本规范规定了重大危险源评估分级的方法和程序。 本规范为重大危险源评估分级技术规范， 适用于包括储罐区、 库区、生产场 所等重大危险源。2 规范性引用文件下列文件中的条款，通过本规范的引用而成为本标准的条款。凡是 标 注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版 均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使 用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本 规范。中华人民共和国安全生产法危险化学品安全管理条例安全生产许可证条例重大危险源辨识（GB18218）安全评价通则关于规范重大危险源监督与管理

2、工作的通知（安监总协调字 2005125 号）3 术语和定义下列术语和定义适用于本规范。3.1 重大危险源 major hazard installations重大危险源是指长期地或者临时地生产、搬运、使用或者储存危险物品，且 危险物品的数量等于或超过临界量的单元（包括场所和设施）。4重大危险源分级判据重大危险源分级判据如表1所示。表1重大危险源分级判据危险源等级分级判据死亡人数一级重大危险源可能造成30人（含30人）以上二级重大危险源可能造成10 一 29人三级重大危险源可能造成39人四级重大危险源可能造成1-2人具体判别的依据如下:一级重大危险源：可能造成死亡 30人（含30人）以上的重大

3、危险源;二级重大危险源：可能造成死亡 10-29人的重大危险源；三级重大危险源：可能造成死亡 3-9人的重大危险源；四级重大危险源：可能造成死亡 1-2人的重大危险源。5重大危险源死亡人数及财产损失计算方法可能造成的死亡人数评价程序为： 将重大危险源的周边区域划分成等间隔的网格区，用一笛卡尔坐标体系的 网格覆盖城市的区域地图（如图1所示），网格间距大小取决于当地人口密度，以 不影响计算结果为准。 确定每一网格内的人员数量，通过火灾（室内火灾除外）、爆炸、毒物泄漏 扩散事故后果模型计算重大危险源事故在每一网格中心处产生的热辐射、超压或毒物浓度的数值，然后通过热辐射、冲击波超压、中毒概率函数将其其

4、转化为造 成死亡的概率。 将每一网格中心的死亡率与人口数量相乘，即得到死亡的人数。 将所有网格的死亡人数求和，即得到总的死亡人数。具体用下式表示:(1)N Di S vii 1式中，N为总的死亡人数，D为第i个网格的人口密度，S为网格面积，Vi 为第i个网格的个人死亡率，n为网格的数目。:Fe-汕：，；iaWe| iBjnd| industry;IjWssaagaL vlJJ-age j-stEailrnkhadi villasChemical industryRi(2)式中，R为i区半径,m； Ki为常量。图1死亡人数计算原理示意图采用财产损失半径的方法评估事故后果造成的损失， 并假定此半径

5、内没有损 失的财产与此半径外损失的财产相互抵消， 或者说此半径内的财产完全损失， 半径外的财产完全无损失。财产损失半径通过火灾、爆炸事故后果模型确定。财产损失半径按下式计算:1/3K iWTNT2 1/63175WTNT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,引燃木材的热通量作为对建筑物破坏财产损失半径，计算公式如下:q 6730t4/525400(3)t W/M(4)式中，q为引燃木材的热通量（W/m2）, t为热辐射作用时间，即火灾持续 时间（s）。6重大危险源评价分级程序源具体事故情景选择、后果计算及死亡概率计算过程参见附录Ao图2重大危险源评价分级程序重大危险源

6、的评价分级程序如下图所示。如果一种危险物质具有多种事故形态，按照后果最严重的事故形态考虑，即遵循“最大危险原则”。各类重大危险附录 A ：重大危险源事故后果模型A.1 储罐区重大事故后果分析A.1.1 储罐区的主要事故后果类型A.1.1.1 池火灾易燃液体如汽油、苯、甲醇、乙酸乙酯等，一旦从储罐及管路中泄漏到地面 后，将向四周流淌、扩展，形成一定厚度的液池，若受到防火堤、隔堤的阻挡， 液体将在限定区域（相当于围堰）内得以积聚，形成一定范围的液池。这时，若 遇到火源，液池可能被点燃，发生地面池火灾。A.1.1.2 蒸气云爆炸易燃易爆气体如H2、天然气等，泄漏后随着风向扩散，与周围空气混合成 易燃

7、易爆混合物， 在扩散扩过程中如遇到点火源， 延迟点火， 由于存在某些特殊 原因和条件，火焰加速传播，产生爆炸冲击波超压，发生蒸气云爆炸。易燃易爆的液化气体如液化石油气、 液化丙烷、 液化丁烷等， 其沸点远小于 环境温度，泄漏后将会由于自身的热量、地面传热、太阳辐射、气流运动等迅速 蒸发，在液池上面形成蒸气云， 与周围空气混合成易燃易爆混合物， 并且随着风 向扩散，扩散扩过程中如遇到点火源，也会发生蒸气云爆炸。A.1.1.3 喷射火对于易燃易爆气体如 H2、天然气，以及易燃易爆的液化气体来说，泄漏后可能因摩擦产生的静电立即点火，产生喷射火。A.1.1.4沸腾液体扩展蒸气云爆炸易燃易爆的液化气体容

8、器在外部火焰的烘烤下可能发生突然破裂， 压力平衡 被破坏，液体急剧气化，并随即被火焰点燃而发生爆炸，产生巨大的火球。这种 事故被称为沸腾液体扩展为蒸气云爆炸。A.1.1.5中毒事故毒性的液化气体如液氯、 液氨等， 由于沸点小于环境温度， 泄漏后会因自身热量、地面传热、太阳辐射、气流运动等迅速蒸发，生成有毒蒸气云，密集在泄 漏源周围，随后由于环境温度、地形、风力和湍流等因素影响产生漂移、扩散，范围变大，浓度减小。A.1.2储罐区主要事故后果模型A.1.2.1池火灾事故后果模型池火灾火焰的几何尺寸及辐射参数按如下步骤计算。 计算池直径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。S W

9、/Hmin（ 1）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。表1不同性质地面物料层厚度表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 确定火焰高度计算池火焰高度的经验公式如下：h LD 42 m（ o.gD）0.61（2）式中：L为火焰高度（m），D为池直径（m），mf为燃烧速率（kg/m2s）, p o为空气密度（kg/m3），g为引力常数。 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

10、下式计算火焰表面的热通量:q。20.25 D HCmf f20.25 D DL式中，qo为火焰表面的热通量（3）kw/m2）， He 为燃烧热（kJ/kg），n 为圆周率，f为热辐射系数（可取为0.15），mf为燃烧速率（kg/m2s），其它符号同前 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：q(r) qo(1 0.0581 n r)V(4)式中，q(r)为目标接收到的热通量(kw/m2), qo为由式(3)计算的火焰表 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。 视角系数的计算角系数V与目标到火焰垂直轴的距离与火焰半径之比s,火焰高度

11、与直径之比h有关。V ,.2厂VHbA(b1/s)tan 1b1s0.51)0.51/(b2b1s1B(a1/s)tan 1a1s10.5/(a21)0.5a1s1VH A B0.5Ja丄105 tana1 s12 aa1 s11K1s 1 / s 10.5tana(h22s 1)/( 2s)1n0 5Vvtan (h/(s1) - )/s h(J K)/s2b (1 s )/(2s)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)其中A、B、J、K、Vh、Vv是为了描述方便而引入的中间变量，n为圆周 率。A.1.2.2蒸气云爆炸事故后果模型蒸气云爆炸产生的冲击波超压是其主要危害

12、。 冲击波超压可通过传统的TNT当量系数法进行计算，将事故爆炸产生的爆炸能量等同于一定当量的TNT也可根据爆炸能量直接计算。（1）TNT当量法 确定闪蒸系数在热力学数据资料的基础上，用下式估算燃料的闪蒸部分Cp TF 1 exp LL（ 14）式中，F为蒸发系数，Cp为燃料的平均比热（J/kgK）, T为环境压力下容 器内温度与沸点的温差（K），L为汽化热（kJ/kg）。 计算云团中燃料的质量：(15)Wf 2FW式中，W为云团中燃料的质量（kg），W为泄漏的燃料的质量（kg），F为闪蒸 系数。 计算TNT当量:WTNTeWf H f / H TNT(16)式中，Wtnt为燃料的TNT当量（k

13、g），Wf为云团中燃料的质量（kg），Hf为燃 料的燃烧热（MJ/kg），Htnt为TNT的爆热（MJ/kg），a为TNT当量系数，推荐 a=0.03。 将实际距离转化为无因次距离：R r/WtNt（ 17）式中，R为离爆炸点的实际距 离（m），R为无因次距离（m）。在离爆炸点距离为R处，根据 相应的R值，查图1得到超压，进 而预测人员受伤害和建筑受破坏的 情况。806.653 Wtnt无因次距离实际距离mkg -1/3心01无因次超压只图1 P s R曲线（2）直接计算法在得到云团中燃料的质量的情况下，可按下式直接计算爆炸冲击波超压p。23ln（ Ps/Pa）0.9126 1.5058（1

14、n Z） 0.1675（1n Z）2 0.0320（1n Z）3 （ 18）（0.3W Z1000.650.600.5512泄漏点压力与泄漏点上流压力之比Pc/P=0.55具体计算方法如下：第一步，按下式计算两相流的质量分数:(45)(T TJCpHv式中，M为蒸发的液体占液体总量的比例，Tc是对应于泄漏点压力 R的平衡温度（K）, T是对应于泄漏点上流压力 P的平衡温度（K）, CP是液体的定压比热J /（kg K），Hz是液体的蒸发热（J/kg ）。第二步，按下式计算两相流的平均密度:(46)1M V 1 MVV1式中，、v和i分别是两相流、蒸气和液体的密度（kg/m3）。第三步，按下式计

15、算两相流的质量泄漏速率Q （kg/S）:Q ACd（p巳）（47）式中，G为泄漏系数，多数情况下，取 G二0.8, A为裂口面积（吊），P为 两相混合物的压力（Pa），Pc为临界压力（Pa）。如果L/D12先按前面介绍的方法计算纯液体泄漏速率和两相流泄漏速率，再用内插法加以修正。两相流实际泄漏速率的计算公式为:Q Qv1 (Q1 QvJ(12L/D)/10(48)式中，Q、Qv1和Q1分别为两相流实际泄漏速率、按式（43）计算出的两相流泄漏速率和纯液体泄漏速率（kg/S）。如果L/D2,般认为泄漏为纯液体泄漏。（3）非重气云扩散模型瞬间泄漏扩散模型C(x, y,z,t,He) (2 )3俨(z

16、 H)2exp2 exp2 2expx y z(z H)22 Zx (x Vt)22y2 2y(49)连续泄漏扩散模型2QC(x,y,z,t,He) 2vrrexDexo(zH)22 2exp(z H)22 Z(50)式中，C为气云中危险物质浓度3(kg/m),He为泄漏源有效高度（m），Q 为源瞬间泄漏量（kg）, Q为源连续泄漏速率（kg / s）, V为风速（my7 s）, t为泄 漏后的时间（s）, x、 y和z分别为x、y和z方向的扩散系数（m）。对于连续泄漏，平均时间取10mi n。其中ex yz与地面的有效粗糙度有关。地面有效粗糙度长度如下表所示。表3地面有效粗糙度长度表地面类型

17、Zo/m地面类型Zo/m草原、平坦开阔地 0.1农作物地区0.10.3村落、分散的树林 0.31分散的高矮建筑物（城市）14密集的高矮建筑物（大城市）4有效粗糙度Z） 0.1m地区的扩散参数按下表选取。表4 Z o 0.1m的粗糙地形扩散系数为:y0 yzz0 zfy(Z0)1 a0Z0fz(x, Z)(bC0 In x)(dq ln x)1Z f。g0lnxZ0式中，C yO、C zO按表4中的数值取值。其他系数按表5取值表5不同大气稳定度下的系数值稳定度ABCDEFa00.0420.1150.150.380.30.57b01.101.51.492.532.42.913C00.03640.0

18、450.01820.130.110.0944d00.43640.8530.870.550.860.753e0.050.01280.010460.0420.016820.0228f。0.2730.1560.0890.350.270.29g00.0240.0136 J0.00710.030.0220.023式（49）和式（50）中泄漏源有效高度是指泄漏气体形成的气云基本上变成 水平状时气云中心的离地高度。在大多数问题中，泄漏源有效高度难以与泄漏源 实际高度相一致。事实上，它等于泄漏源实际高度加泄漏源抬升高度。泄漏源抬升高度可以用下面的公式近似计算：1H Vsd1.5 0.268Fa（Ts Ta）T

19、s d/V（51）或H 2.4Vsd/V（ 52）式中： H是泄漏源抬升高度（m）. Vs是气云出口速度（m/s）, d是出口 直径（m）,V是环境风速（m/s）,pa是环境大气压力（Pa）,Ts是气云出口温度（K）, Ta是环境大气温度（K ）。计算出泄漏源抬升高度以后，将泄漏源抬升高度与泄漏源实际高度相加就得 到了泄漏源有效高度。（3）重气云扩散模型常用模型有盒子模型和平板模型两类。盒子模型用来描述瞬间泄漏形成的重 气云团的运动，平板模型用来描述连续泄漏形成的重气云羽的运动。这两类模型的核心是因空气进入而引起的气云质量增加速率方程。 盒子模型盒子模型使用如下假设：I、重气云团为正立的坍塌圆

20、柱体，圆柱体初始高度等于初始半径的一半。II、在重气云团内部，温度、密度和危险气体浓度等参数均匀分布。III、重气云团中心的移动速度等于风速。重气扩散的盒子模型示意图如下图所示。77777777777777777777二 云团向外的魏向运动图2重气云团盒子模型坍塌圆柱体的径向蔓延速度由下式确定：1 / 2Vf dr/dt g ( a)/ ah( 53)式中，Vf为圆柱体的径向蔓延速度(m/s), r为圆柱体半径(m)，h为圆柱体高度(m)，t为泄漏后时间(s)。等式两边同时乘以2r，上式变成下面的形式:dr2/dt 2 g (a)/a hr21/21/2(54)由于假设重气云团和环境之间没有热

21、量交换，重气云团的浮力将守恒，即:a)/ a V g (a)/ a Vo将上式代入式(53)，积分后得到：r2 r。2 2 g ( o a)/ a Vo/ 1/2t(56)式中，ro为重气云团的初始半径(m)，Vo为重气云团的初始体积(m3)，。为 重气云团的初始密度(kg/m3)。由于假设重气云团是圆柱体，初始高度等于初始半径的一半，因此重气云团 初始半径的计算公式为：ro (2Vo/ )1/3(57)随着空气的不断进入，云团的高度和体积也将不断变化。云团体积随时间的 变化速率由下式确定：2dV/dt ( R )VT (2 Rh)VE( 58)式中，重气云团体积V R2h，Vt和VP分别为空

22、气从顶部和边缘进入重气云团的速率(m/s) o由于重气云团内部危险气体质量守恒， 因此， 在重气云团扩散过程中， 下式 存立：22C/CO VO /V （horo2）/（hr2）（59）式中，CO和C分别为初始时刻和t时刻重气云团内部危险物质浓度（kg/m3） 任意时刻重气云团的半径按式 （56）计算。如果知道任意时刻重气云团高度的 计算公式， 利用上式就可计算任意时刻重气云团内部危险物质浓度。 但这里不准 备采用先推导重气云团高度的计算公式， 然后计算重气云团体积和危险物质浓度 的方法。而是先采用量纲分析法求重气云团的体积和浓度， 然后利用上式反推重 气云团的高度。无量纲量V /Vo与x/v

23、O/3之间存在如下函数关系：V Vo（x /Vo1/3）1.5,x Vo1/3（60）式中，x为下风向距离（m）。它与时间、风速之间的关系为：x Vt（ 61）将上式代入式 （52） ，得到：C Co（x/Vo1/3） 1.5, x Vo1/3（62）将圆柱形重气云团的体积V r2h代入式（60），可推导出h Vo（x/Vo1/3）1.5 /（ r2）,x Vo1/3（63）随着空气的不断进入， 重气云团的密度将不断减小， 重气坍塌引起的扩散将 逐步让位于环境湍流引起的扩散。目前，判断重气坍塌过程终止的准则主要有：I、&准则定义 （p a）/ a。&准则认为，如果&小于或等于某个临界值 （在0

24、.0010.01之间），重气坍塌引起的扩散将让位于环境湍流引起的扩散。下面推导转变发生的位置，令：E gV（ pa）/ apa a（64）gV将式（ 60）代入式（ 64），得到：E g Vo(x/Vo1/3)1.5(65)从上式求出X,得到：x E2/3Vo 1/3(g ) 2/3(66)由于不考虑云团与环境之间的热交换，云团浮力守恒，故E=&。代入上式得到转变点对应的下风向距离为：2/3 1/3 2/3 XfEo2/3Vo 1/3(g cr) 2/3(67)II 、 Ri 准则对于瞬间泄漏，定义 Richardson数Ri (g( p a)/ a)V1/3 /V*2。Ri准则认为，如果Ri

25、小于或等于某个临界值(在110之间)，重气坍塌引起的扩散将 让位于环境湍流引起的扩散。由于云团内部浮力守恒，因此Eo E gV(a)/ a(68)对上式进行恒等变换，得到：( a)/ a Eo /(gV)(69)将式( 69)代入 Richardson 数的定义式，得到：Ri Eo /(XVo1/3V*2)(70)从上式求出转变点下风向距离x，得到：Xf Eo /(RicrVo1/3V*2)(71)III 、Vf 准则定义重气云团径向蔓延速度 X = dr/dt。X准则认为，如果V小于或等于某 个临界值，重气坍塌引起的扩散将让位于环境湍流引起的扩散。不同研究人员提出的重气云扩散阶段终止时的临界

26、Vf 值相差很大。例如，van Ulden认为，重气云扩散阶段终止的条件是 X = 2V，Germeles和Drake认 为，重气云扩散阶段终止的条件是X = V, Cox和Carpenter认为，重气云扩散阶段终止的条件是 W = de y/dty为横风向扩散系数(m)，Eidsvik (1980)认为，重气云扩散阶段终止的条件是M = 0.39V*。这些准则覆盖范围很宽，从V =0.02V到V = V(假设摩擦速度V*= V/15)。Germeles和Drake提出的准则太严,按照他们提出的准则，即使存在重气云扩散阶段，这个阶段持续的时间也很短。不过，多数研究人员认为，M的临界值具有与V相

27、同的数量别。 平板模型平板模型使用了如下假设：I 、重气云羽横截面为矩形，横风向半宽为 b(m)，垂直方向高度为h(m)。在 泄漏源点，云羽半宽为高度的两倍，即：b= 2h。II 、重气云羽横截面内，浓度、温度、密度等参数均匀分布。III 、重气云羽的轴向蔓延速度等于风速。 在重气云羽的扩散过程中，横截面半宽的变化由下式确定：Vdb/dx (gh(a)/ a)1/2(72)由于假设重气云羽与环境之间无热量交换， 重气云羽的浮力通量在扩散过程 中守恒，即：2gVbh(a)/ a 2gVboho( o a )/ a(73)将式(73)代入式( 72)，积分后得到：b bo1 1.5 gho ( o

28、a )/ a1/2 x(Vbo) 1 2/3(74)由于重气云羽初始半宽等于初始高度的两倍，重气云羽的初始体积通量为：Vo 2bohoV bo2V(75)从上式可以求出重气云羽的初始半宽：bo 2ho (Vo /V)1/2(76)随着空气的进入， 不仅重气云羽的横风向水平尺寸要增大， 重气云羽的高度也要增加。重气云羽高度的变化与下风向距离间的关系由下式确定：dh (we /v)dx(77)式中，W为空气卷吸系数，且假设空气卷吸系数由下式确定：We 3.5V* /(11.67 Ri)(78)式中， Ri 为当地 Richardson 数。上式表明，随着 Richardson 数的增加，空气卷吸系

29、数减小。 Richardsony b/21/ 285)数的定义为：Ri g( p a)/ a h/V*2式中，V*是垂直方向的特征湍流速度(m/s),由下式确定：V*1.3(V* / V )( 4 / 9)( db / dt ) 2 V21/2式中， V* 是摩擦速度。由于x Vt，因此，db/dt Vdb/dx，结合式(74),得到：1/ 21db/dt (2/3)(Vebo)1.5gho( oa)/ a1/2(Vebo) 11 1.5 gho( oa) / a1/2 x(Vebo) 1 1/379)80)81)求解由式(78)式(81)组成的联立方程组，可以求得任意下风向距离重 气云羽的高

30、度。由于重气云羽横截面上危险物质通量守恒，因此2bhVC 2bo hoVCo( 82)上式两边同时除以2bhV,得到重气云羽中危险物质浓度的计算公式：C bohoCo /(bh)( 83)式中，C表示重气云羽内危险物质浓度(kg/m3)，下标0指初始条件。 无论是重气云团扩散， 还是重气云羽扩散， 一旦满足前面讨论过的转变条件， 重力驱动扩散将转变为环境湍流驱动扩散。为了将转变前后两个不同的扩散过程有机衔接起来， 需要进行虚源计算。 所 谓虚源，是指位于转变点上游某处的虚拟泄漏源。 虚源计算的目的是确定虚源与 转变点之间的距离。进行虚源计算时应遵循下面的原则：在相同的泄漏和扩散条件(相同源强、

31、相同地形、相同气象条件等)下，利 用重气云扩散模型对实源泄漏进行扩散分析得到的转变点所在位置危险物质浓 度等于利用高斯模型对虚源泄漏进行扩散分析得到的转变点所在位置危险物质 浓度。虚源计算时假设转变点的下风向扩散系数x、横风向扩散系数y和垂直方向扩散系数z分别由下面三个公式计算：84)瞬间泄漏才需要86)z h/21/21/ 210b/ 21/ 2 。因此，如果知道扩散系数与下风向距离的关系， 就可以计算出虚源与转变点 之间的距离。例如，如果 y 0.1x ，那么，虚源与转变点之间的距离A.2 库区重大事故后果分析A.2.1 库区的主要事故类型根据储存场所的不同以及储存危险品特性的不同， 库区

32、主要的事故后果类型 如下：(1) 仓库中存储TNT等爆炸性物品时，容易发生凝聚相含能材料爆炸，产 生非常严重的后果。 由于爆炸性物品不得露天堆放， 只能存储在仓库中， 因此通 常发生的是受限空间的爆炸。(2) 易燃、易爆的气体(包括液化气体)如液化石油气钢瓶等在仓库中存 储时，发生泄漏并在扩散过程中遇到点火源，则很容易发生蒸气云爆炸事故。( 3)有毒气体(包括液化气体)如液氯、液氨钢瓶在仓库中存储时，发生 泄漏并扩散很容易引起中毒事故。(4)易燃液体如苯、甲醇等瓶装、桶装的化工原料在仓库中存储时，泄漏 后很容易引发室内池火灾。( 5)易燃固体、自燃物品、遇湿易燃物品等瓶装、桶装、袋装的物品在仓

33、 库中存储时，容易发生室内固体火灾事故。(6) 易燃液体的桶装的化工原料在堆场中存储时，泄漏后很容易引发大面 积的池火灾。(7) 易燃固体物品在堆场中存储时，容易发生固体火灾事故。A.2.2 库区的主要事故后果模型A.2.2.1 凝聚相含能材料爆炸凝聚相含能材料爆炸能产生多种破坏效应， 如热辐射、一次破片作用、 有毒气体产物的致命效应，但破坏力最强，破坏区域最大的是冲击波的破坏效应， 因 此，爆炸模型主要考虑冲击波的伤害作用。凝聚相含能材料的爆炸冲击波超压 p可按下式计算:Ps1 0.1567Z 3( p 5)0.137Z 3 0.119Z0.269Z 10.019(1(87)P 10)(88

34、)(89)q(r)fMcHc4 r2(91)Psp/Poz R/(P/3E 1 .8WQc式中，Z为无量纲距离， p为目标处的超压值（Pa），po为环境压力，R为 目标到爆源的水平距离（m，E为爆源总能量（J），W为含能材料的质量（Kg）, Q为爆炸物的爆热（J/Kg ）。A.2.2.2蒸气云爆炸见A.1.3节蒸气云爆炸事故后果模型。A.2.2.3毒物的泄漏扩散见A.1.3节中毒事故后果模型。A.2.2.4池火灾见A.1.3节池火灾事故后果模型。A.2.2.5固体火灾固体火灾的热辐射参数按点源模型估计。此模型认为火焰射出的能量为燃烧 的一部分，并且辐射强度与目标至火源中心距离的平方成反比。式中

35、，q（r）为目标接收到的辐射强度（W/n%, f为辐射系数，可取f=0.25，MC为燃烧速率（kg/s ），HC为燃烧热（J/kg ）, r为目标至火源中心的水平距离（n）。A.3 生产场所重大事故后果分析A.3.1 生产场所主要事故类型生产场所的事故类型非常复杂， 因反应介质、 工艺设备与机器、 操作条件的 不同而不同，常见的危害较大的主要包括以下几类：（1）爆炸 物理爆炸化工容器及设备由于设计、 制造、腐蚀或低温、 材料缺陷、交变载荷的作用， 使得器壁的平均应力超过材料的屈服点或强度极限， 导致脆性疲劳、 疲劳破裂和 应力腐蚀破裂发生物理爆炸， 也可因安全泄放装置失灵、 液化气体充装过量、

36、 严 重受热膨胀、违章超负荷运行等发生物理爆炸。常见的如水夹汽包、化工容器、 液化器气瓶等的爆炸。 化学爆炸化工设备和机器内的物质发生极迅速、 剧烈的化学反应而产生高温高压可引 发瞬间的爆炸现象。 一般可分为简单分解爆炸、 复杂分解爆炸和爆炸性混合物爆 炸。在化工、 石油化工生产中发生的化学爆炸绝大部分是爆炸性混合物爆炸。 例 如由于负压操作、系统串气、水封不严或失效，空气串入到装置中，形成爆炸性 混合物，发生化学爆炸；再如硝化反应过程中，由于温度控制不良，很容易引起 爆炸。 蒸气云爆炸化工设备和机器由于密封装置失效、 设备管道腐蚀、 磨损或疲劳破裂、 断裂 以及安装检修不良、操作失误等原因，

37、可燃性气体从化工装置、设备、管道内泄 漏或喷射，扩散到周围环境中， 达到爆炸极限， 若遇到明火或高温很就会发生蒸 气云爆炸。（2）燃烧当化工设备和机器由于密封装置失效、 设备管道腐蚀、 磨损或疲劳破裂、 断 裂以及安装检修不良、 操作失误等原因导致物料泄漏时， 对于易燃液体而言， 泄 漏后形成一定范围的液池，若遇到火源，液池可能被点燃，发生 地面池火灾 ；对 于易燃气体而言， 泄漏后立即遇到明火或高温， 或因高速摩擦产生静电而产生 喷射火，也可延时点火产生 闪火含有易燃易爆液化气体的容器在外部火焰的烘烤下可能沸腾液体扩展为蒸气爆炸，产生巨大的火球。（3）中毒在化工、石化生产中，由于设备密封不严

38、、严重腐蚀穿孔、疲劳破裂、磨损、 超压引起的设备与管道突然断裂、开错阀门、阀门密封不严、水封失效等原因， 很容易造成毒性气体的泄漏，向周围环境扩散，造成人员的 中毒事故。主要化工设备和机器的事故类型及损坏尺寸见下表。表6主要化工设备和机器的事故类型及损坏尺寸序号设备类型事故类型损坏尺寸1塔（吸收塔、蒸 馏塔、萃取塔、 干燥塔）物理爆炸、化学爆炸、 严重泄漏内部爆炸全部泄漏；孔盖泄漏20%r径；喷嘴断裂100%管径；管路破裂20%或 100% 管径。2储槽、压缩空气 储罐、缓冲罐物理爆炸、化学爆炸、 严重泄漏物理爆炸全部泄漏；喷嘴断裂100%r径； 管路破裂20%或 100%管径。3中间储罐物理

39、爆炸、严重泄漏物理爆炸全部泄漏；接头泄漏20%或 100% 管径。4换热器、冷凝器、 冷却器、再沸器严重泄漏并可导致爆 炸内部爆炸全部泄漏；管路破裂20%或 100% 管径。5反应釜、合成塔、流化床、物理爆炸、化学爆炸、 严重泄漏内部爆炸全部泄漏；孔盖泄漏20%T径；喷嘴断裂100%管径；管路破裂20%或 100% 管径。6管道、法兰、接 头挠性连接器、 过滤器严重泄漏法兰泄漏20%管径；管道泄漏20%或 100% 管径；接头损坏20%或 100%T径。7阀门、泄放阀严重泄漏壳体泄漏20%或 100%管径；盖子、杆损坏 20%世漏。8压缩机、泵严重泄漏壳体泄漏20%或 100%管径；密封盖损坏

40、20%世漏。9风机负压空气进入化学爆 炸，泄漏内部爆炸全部泄漏；壳体泄漏20%或 100% 管径。10余热锅炉、加热 炉炉管泄漏、炉体爆炸内部爆炸全部泄漏；管路破裂20%或 100% 管径。11火炬严重泄漏接头泄漏20%或 100%管径。A.3.2生产场所主要事故后果模型A.3.2.1物理爆炸物理爆炸就是物质状态参数（温度、压力、体积）迅速发生变化，在瞬间放 出大量能量并对外做功的现象。物理爆炸的特点是在爆炸现象发生过程中，导致 爆炸发生的介质的化学性质不发生变化，发生变化的仅是介质的状态参数。物理爆炸如压力容器破裂时，气体膨胀所释放的能量（即爆破能量）不仅与 气体压力和容器的体积有关，而且与

41、介质在容器内的物性相态有关。当压力容器中介质为压缩气体，即以气态形式存在而发生物理爆炸时， 其释 放的爆破能量为：k 1V01013Eg 空1 （j 103（ 92）k 1p式中，Eg为气体的爆破能量（kJ）， p为容器内气体的绝对压力（MPa，V 为容器的容积（m3），k为气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比。当介质全部为液体时，鉴于通常用液体加压时所做的功作为常温液体压力容 器爆炸时释放的能量，爆破能量计算模型如下：2Ei(P 1) V t2式中，El为常温液体压力容器爆炸时释放的能量（kJ），p为液体的绝对压力（Pa）, V为容器的体积（mi）， t为液体在压力p和温度T下的压

42、缩系数（Pa而液化气体一般在容器内以气液两态存在。当容器破裂发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀做功外，还有过热液体激烈的蒸发过程。在大多数情况下，这类容 器内的饱和液体占有容器介质重量的绝大部分，它的爆破能量比饱和气体大得 多，一般计算时不考虑气体膨胀做的功。过热状态下液体在容器破裂时释放出爆破能量可按下式计算：E (H1 H2) (3 S2)TjW(94)式中，E为过热状态液体的爆破能量（kJ）, H为爆炸前液化液体的焓（kJ/kg ），H2 为 在 大 气 压 力 下 饱 和 液 体 的 焓 ( kJ/kg )， S1 为 爆 炸 前 饱 和 液 体 的 熵 (kJ/(kg ?C), S2为在

43、大气压力下饱和液体的熵(kJ/(kg ?C), T1为介质在大 气压力下的沸点C) , W为饱和液体的质量(kg)。压力容器爆破时, 爆破能量向外释放以冲击波能量、 碎片能量和容器残余变 形能量三种形式表现出来。根据介绍,后二者所消耗的能量只占总爆破能量的 3 %15%也就是说大部分能量产生空气冲击波。A.3.2.2 化学爆炸对于简单分解爆炸、 复杂分解爆炸产生的爆炸可用凝聚相含能材料爆炸模 型计算见 A.2.3 节；对于爆炸性混合物气体爆炸， 可用蒸气云爆炸事故后果模型， 见 A.1.3 节。A.3.2.3 池火灾见 A.1.3 节池火灾事故后果模型。A.3.2.4 沸腾液体扩展蒸气云爆炸见

44、 A.1.3 节沸腾液体扩展蒸气云爆炸事故后果模型。A.3.2.5 蒸气云爆炸见 A.1.3 节蒸气云爆炸事故后果模型。A.3.2.6 喷射火见 A.1.3 节喷射火事故后果模型。A.3.2.7 闪火模型闪火是可燃性气体或蒸气泄漏到空气中， 与之混合后被点燃而发生的一种非 爆炸性的燃烧过程。 闪火的主要危害来自热辐射和火焰直接接触。 可燃物云团的 大小决定了可能造成直接火焰接触危害的面积， 而云团的大小则部分取决于扩散 和泄漏条件。在闪火模型中， 假定闪火是一个火焰以恒定速度传播的过程。 闪火模型的几 何关系如图 3 所示。%图3闪火模型 火焰高度火焰可视高度可用近似的半经验公式计算：2231

45、/3H 20d(s /gd)(。/ a)2(wr /(1 w) )(95)式中，H为火焰可视高度(m)，d为云团厚度(m)，s为燃烧速度(m/s)，g为 重力加速度(m/s2), p a为空气密度(kg/m3), p 0为燃一气混合物的密度(kg/m3), r为理想配比下空气与燃料的质量比，w= - st/ a (1- st)(当 st),W=0(当 st) , a为恒定压力下理想配比时燃烧的膨胀比(碳氢化合物一般取 a =8) , 为燃料所占混合物的体积比， st为理想配比时燃料占的体积比。燃烧速度s=2.3 Uww0如果知道蒸气云团的组成和火焰的几何形状，就可以计算闪火产生的热辐射 影响。

46、 火焰宽度火焰宽度W随时间变化关系：W 2R2 (R St)21/2(96) 热辐射能平面物体单位面积上接收的辐射能由下式计算：q EF a(97)式中，E为辐射能(KW/m), F为几何视角系数，T a为大气传输率。在保守计算场合，若是干燥晴朗的天气一般可取T a=1,已知湿度时可用a log(14.1RH 0.108X 0.13)(98)式中，RH为相对湿度，X为到目标物的距离(m)。 几何视角因子假设辐射面和接受面是两个互相平行的平面，则F可用Fmax表示，计算关系如下：Fmax=(Fh2+Fv2).5( 99)Fh=tan-1(1/Xr)-AX rtan-1(A) / nFv=H rA

47、tan-1(A)+(B/H r)tan-1(B) / nA=1/(H r2+Xr2)0.5B=Hr/(1+Xr2)0.5Hr=H/bXr=X/bb=1/2W当Xr和Hr给定时，可以根据以上公式计算出最大视角系数F,也可以查表7或图4得到F值。0.11M图4最大视角系数表7最大视角系数Fmax的值XrHr0.10.20.30.51.01.52.03.05.0最大视角系数F max0.10.38240.52510.58360.63170.66530.67430.6780.68080.68230.20.22890.38090.46890.55500.62090.63910.64650.65210.6

48、5510.30.15840.28620.37710.48260.57510.60210.61310.62160.62610.50.09440.18090.25460.36180.48410.5260.54380.55770.56521.00.04070.08040.11810.18520.29860.35580.38490.41030.42481.50.02220.04410.06550.10580.18650.23850.27010.30190.32232.00.01370.02730.04070.06660.12290.16470.19380.22710.25173.00.00650.01310.01960.03250.06240.08810.10890.13800.16545.00.00240.00490.00740.01230.02420.03550.04580.06310.0859A.3.2.8中毒事故见A.1.3节中毒事故后果模型。A.4死亡概率的计算方法A.4.1火灾死亡概率计算方法首先通过火灾的事故后果模型得出计算位置处的热辐射通量数值，然后通过火灾热辐射概率方程确定死亡概率。火灾的事故后果主要包括：池火灾、喷射火、闪火、非腾