液氨泄漏数学模型

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基于ALOHA的液氨储罐泄漏事故的模拟

2 事故后果模拟2.1 毒性在ALOHA 软件中，应用AEGL 指标(acute exposure guidelinelevel ，急性暴露指导浓度)描述液氨毒性伤害区域范围。

在假设情境下液氨毒性模拟扩散图如图1所示。

分析图1，在3.2m/s 风速下，液氨毒性区域致死区域(AEGL-3，60min 内暴露浓度高于1100ppm)最远覆盖区域为710m ，液氨毒性区域重伤区域(AEGL-2，60min 内暴露浓度高于160ppm)最远覆盖区域为1670m ，液氨毒性区域轻伤区域(AEGL-1，60min 内暴露浓度高于30ppm)最远覆盖区域为3060m 。

对图1中的3060m 处、1670m 处、710m 处三点进一步分析，分析其60min 内的浓度变化值，如图2、图3、图4所示。

图1 液氨泄漏毒气扩散后果模拟图图2 3060m处液氨瞬时浓度值图3 1670m处液氨瞬时浓度值图4 710m处液氨瞬时浓度值2.2 蒸汽云扩散闪火区域在ALOHA 软件中，应用爆炸下限指标(LEL 急性暴露指导浓度)描述液氨蒸汽云扩散闪火伤害区域范围。

在假设情境下液氨火焰模拟扩散图如图5所示。

分析图5，在3.2m/s 风速下，液氨蒸汽云扩散闪火伤害致死区域(60%LEL ，暴露浓度高于90000ppm)最远覆盖区域为167m ，液氨蒸汽云扩散闪火伤害重伤区域(10%LEL ，暴露浓度高于15000ppm)最远覆盖区域为0 引言液氨为化工行业中的常见原料，常用于制冷。

发生泄漏后液氨同空气混合形成可燃性扩散蒸汽云团，遇火源可发生火灾爆炸，极易造成重大人员伤亡及财产损失。

液氨属于第2.3类有毒气体，具有毒性及刺激性。

近年液氨泄漏事故多发，对人民生命财产及环境造成巨大潜在危害。

如2013年6月3日，吉林省德惠某禽业公司因电气短路火灾，导致液氨管道发生火灾爆炸事故，造成121人死亡，76人受伤，直接经济损失高达1.82亿元；2013年8月31日，上海某冷藏公司因液氨管路系统管帽脱落，引发液氨泄漏，导致15人死亡、26人受伤，直接经济损失2510万元；2015年11月28日，河北省邯郸某化工厂发生液氨泄漏，造成3人死亡、8人受伤；2017年7月15日，河南漯河某工厂液氨储罐发生泄漏，造成500m 范围内居民紧急疏散。

事故后果模拟计算

事故后果模拟中毒有毒物质泄漏后生成有毒蒸气云，它在空气中飘移、扩散，直接影响现场人员，并可能波及居民区。

大量剧毒物质泄漏可能带来严重的人员伤亡和环境污染。

毒物对人员的危害程度取决于毒物的性质、毒物的浓度和人员与毒物接触时间等因素。

有毒物质泄漏初期，其毒气形成气团密集在泄漏源周围，随后由于环境温度、地形、风力和湍流等影响气团飘移、扩散，扩散范围变大，浓度减小。

在后果分析中，往往不考虑毒物泄漏的初期情况，即工厂范围内的现场情况，主要计算毒气气团在空气中飘移、扩散的范围、浓度、接触毒物的人数等。

有毒液化气体容器破裂时的毒害区估算液化介质在容器破裂时会发生蒸气爆炸。

当液化介质为有毒物质，如液氯、液氨、二氧化硫、硫化氢、氢氰酸等，爆炸后若不燃烧，会造成大面积的毒害区域。

设有毒液化气体质量为W(单位：kg)，容器破裂前器内介质温度为t(单位：℃)，液体介质比热为C[单位：kJ／(kg·℃)。

当容器破裂时，器内压力降至大气压，处于过热状态的液化气温度迅速降至标准沸点t0(单位：℃)，此时全部液体所放出的热量为：Q=W·C(t—t0)设这些热量全部用于器内液体的蒸发，如它的气化热为g(单位：kJ／kg)，则其蒸发量：q t t C W q Q W )(0-⋅=='如介质的分子量为M ，则在沸点下蒸发蒸气的体积Vg(单位：m 3)为：273273)(4.222732734.22000t M t t C W t M W V q g +⋅-⋅=+⋅=为便于计算，现将压力容器最常用的液氨、液氯、氢氰酸等的有关物理化学性能列于表2-3中。

关于一些有毒气体的危险浓度见表2-4。

若已知某种有毒物质的危险浓度，则可求出其危险浓度下的有毒空气体积。

如二氧化硫在空气中的浓度达到0．05％时，人吸入5～10min 即致死，则Vg 的二氧化硫可以产生令人致死的有毒空气体积为：V=Vg ×100／0．05=2000 Vg 。

液氨泄漏事故模式比较研究_罗艾民

文章编号:1673-193X (2007)-03-0021-04液氨泄漏事故模式比较研究＊罗艾民,师立晨,多英全,魏利军(中国安全生产科学研究院,北京　100029)摘　要:泄漏、扩散、点火这3个因素,在液氨泄漏源附近一定的时空范围内,按不同时序可以演变成BLE VE 、喷射火、闪火、蒸气云爆炸和大气中扩散等5种事故后果模式。

该文针对液氨的独特理化性质,对液氨泄漏及其在大气中扩散物理过程进行了分析,并通过算例对比研究了5种液氨事故模式的危害范围和程度,为预防液氨泄漏事故发生和液氨泄漏事故预警提供参考。

关键词:液氨;泄漏;重气扩散模型;事故模式中图分类号:X928 文献标识码:AComparative stu dies on accident mode of anhydrous ammonia leakageLUO Ai -min ,SHI Li -chen ,DUO Yin -quan ,WEI Li -jun(China Academy of Safety Science and Technology ,Beijing 100029,China )A bstract :Three factors ,such as leakage ,diffusion ,and ignition ,could evolve into five kinds of accident modes ,BLE VE ,jet fire ,flash fire ,vapor cloud explosion and poisonous vapor diffusion in air in close vicinity of leaka ge source of anhydr ous ammonia .Owe to the particular characteristics of anhydrous ammonia ,its particular physical mechanism of leakage and diffusion is analyzed .Damage range and extent of five kinds of accident modes are comparatively studied by an example .Key words :anhydrous ammonia ;leakage ;diffusion model of heavy -gas ;accident mode　收稿日期:2007-03-09　作者简介:罗艾民(1969-),男,高级工程师。

液氨储罐事故性泄漏扩散过程模拟分析术

液氨储罐事故性泄漏扩散过程模拟分析术液氨是化工企业常用的原料，用途广泛，而每年因为液氨的泄漏造成的事故也十分频繁，由于其毒性很大，吸入毒性指数(Index of Potential Inhalation Toxicity，Prr)<300，危险等级2，属于高度危险物质，一旦泄漏极可能造成严重的事故后果。

决定液氨泄漏状况的因素多而复杂，与其理化性质、闪蒸系数、泄漏源的压力和几何形状、泄漏地的地貌情况和气象条件、储存运输的操作程序等都有密切关系。

因此，综合考虑各种因素，建立液氨泄漏和扩散膜性，运用数学方法进行模拟，分析其泄漏和扩散的规律，对于救灾、重大危险源编制应急事故预案以及对新建项目进行危险性预评价都具有一定程度的指导意义。

1 数学模型通常情况下，液氨在常温下加压压缩，液化储存，一旦泄漏到空气中会在常压下迅速膨胀，大量气化，并扩散到大的空间范围。

1.1泄漏模型对于灾难性破坏引起的液氨泄漏，可保守地认为容器内所有的贮存物质瞬间全部泄漏，全部泄漏时一般有爆炸发生，对其发生爆炸后的状况再运用数值模拟进行预测意义不大。

因此，文中所研究的是液氨储罐连续性泄漏的数值模拟。

通过对建国50年以来我国化工系统所发生的重（特）大、典型事故性泄漏的统计分析表明[1]，阀门或法兰处的密封失效及阀门或管道断裂是造成事故性泄漏的主要原因，因而可以确定液氨储罐下方的液氨出口接管、储罐上方的气氨出口接管以及安全阀为主要泄漏源。

1.1.1液氨泄漏模型[2]·液氨通过其出口接管泄漏可等效为液体通过受压储罐上的孔洞泄漏。

虽然氨在常温常压下为气体，但是由于泄漏发生在液相空间，流动阻力较大，故系统内压下降缓慢，不会发生因大量液氨闪蒸而造成的蒸气爆炸。

另外，由于泄漏路径较短，来不及形成汽化核心而使部分液氨在池漏管道中汽化而形成闪蒸两相流。

因此，其泄漏速率可采用式(1)计算[3]:Qm=PACo[2 (P0/p+ghr)]1／2 (1)式中：Qm为质量泄漏速率，kg/s；Co为泄漏系数；A为裂口面积，㎡；PO 为储罐内压，Pa;hr是泄漏处与液面之间的距离，m。

液氨泄漏事故后果分析

液氨泄漏事故后果分析seek； pursue； go/search/hanker after； crave； court； woo； go/run after液氨泄漏事故后果分析液氨钢瓶泄漏的氨将全部挥发成气态氨,下面分析泄漏的气态氨对周边区域的影响.1事故情况下泄漏量估算对于液体氨的泄漏,假定泄漏口直径为1cm,液氨钢瓶压力为3MPa,环境温度为20℃.泄漏口面积为：A=7.85×10-5m 2.泄漏量ρρ)(20P p A C Q d -=式中：Q ——液体泄漏速度,kg/s ； Cd ——液体泄漏系数； A ——裂口面积,m 2；ρ——泄漏液体密度,kg/m 3；ρ液氨=1070kg/m 3； p ——容器内介质压力,Pa ； p 0——环境压力,Pa ；液体氨从泄漏口喷出后全部闪蒸.因此,氨气体挥发速率4.02kg/s. 液氨钢瓶泄漏达到爆炸下限所需时间液氨爆炸下限%V/V ：15.7,经计算其爆炸下限质量浓度为119.2g/m 3,布满200m 3液氨分解区空间体积约为200m 3的密闭空间内达到爆炸下限的氨气的量为：23.84kg.根据蒸发速度,达到爆炸下限所需要时间为：23.84/4.02=5.93s根据上述计算过程,计算液氨泄漏挥发达到爆炸下限所需要时间汇总见下表：表F3-22液氨泄漏达到爆炸下限所需时间计算表液氨钢瓶泄漏达到短时间接触限值所需时间液氨人短时间接触容许浓度30mg/m 3,布满200m 3的密闭空间内达到短时间接触限值的氨气的量为：6g. 3、具有爆炸性化学品的作业场所出现爆炸、火灾事故造成人员伤亡的范围本专篇选取液氨为例,计算液氨钢瓶发生爆炸事故造成人员伤亡的范围. 气体的TNT 当量W TNT 及爆炸总能量E 为： W TNT =αW f Q f /Q TNT式中：W TNT ——可燃气体蒸汽云的TNT 当量,kg ；α——可燃气体蒸气云的ＴＮＴ当量系数统计平均值为0.04 W f ——蒸气云爆炸燃烧掉的总质量,kg ； Q f ——可燃气体的燃烧热,氨1.88×104KJ/kg ； Q TNT ——TNT 的爆炸热,KJ/kg.Q TNT 为4520KJ/kg可燃气体的爆炸总能量为： E=1.8αWQ式中,E 为可燃气体的爆炸总能量,KJ ；1.8为地面爆炸系数. 1可燃气体的TNT 当量及爆炸总能量E假定有一只液氨钢瓶中有50%的液氨泄漏,发生蒸汽云爆炸,计算过程如下： W TNT =αWQ/Q TNT =0.04×125×50%×1.88×104/4520=10.4kg E=1.8αWQ=1.8×0.04×125×50%×1.88×104=8.46×104kJ 2死亡区域计算 L 死=13.6×W TNT /10000.37=13.6×10.4/10000.37=2.5m伤亡范围S=3.14×2.52=19.63m2附表9-15 液氨储罐泄漏事故预测后果分析根据氨的毒理特性,人暴露于大于3500mg/m3浓度下会立即死亡,暴露于553mg/m3浓度下可发生强烈的刺激症状.在本次计算假定的泄漏情况下,在极小的范围内会造成人员死亡现象.在静风情况下87.1m范围内,有风情况下429.9m范围内,会超过553mg/m3的要求,在该范围内人员接触可发生强烈刺激症状,长时间接触会产生不适,可见在假定液氨储罐发生泄漏的情况下,429.9m范围内对人体影响较大.距离本工程氨储罐最近的南屏乡双桥村6组居民点3已列入搬迁计划,超过了在假定液氨储罐发生泄漏情况下的较重影响范围内,在事故状态下居民可能感受到刺激症状,但不会有生命危险,且影响时间较短,应及时疏散人员.。

氨泄漏事故风险分析及对策

氨地面轴线浓度预测值
单位： %& ’ %!
!" !""#
沿海环境
・ $!
临界压力 $% 为：
式中：取 5":!-# —密度， 45—孔流系数， 23+*?； ;—小孔面积， *<； $!—压力， $.。沿海环境
・ $!
!" !""#
表’
氨事故排放量预测参数一览表
!+! 预测模式及参数的选定
由于氨泄漏面积较小，可采用虚拟点源模式（ ,-./!+!—01 《环境影响评价技术导则—大气环境》中推荐的网格化扩散模式适用于较大面源）。设虚拟的等效点源的位置在上风向 2(，该虚拟点源排放的污染物经 2( 距离扩散后与面源具有同样的扩散辐。虚拟点源在面源单元中心线处产生的烟流宽度 !3(45+1!! "#$% 。 % 为面源单元宽度，则 ! "#$%&’()。 *+ 根据稳定度和 ! "# 的幂函数表达式求取。
;—泄漏小孔面积， *<； ! —绝热指数； ! —理想气体常数， " #$%&’#()*+%#, +%； -—气体摩尔质量， ./0()*； 1—温度， ,。
主要预测二次出口后气体及弛放气管道中的氨气经小孔泄漏的流量，其它位置氨气泄漏量等同于相同参数位置的氨气泄漏量，具体参数与预测质量流量见表 ! 和表 < 。因氨贮罐贮存的是高压液氨，而氨气的气液体积比为 =>>"> ，故氨贮罐泄漏量的预测同输氨管道一样采用液体经小孔泄漏的源模式，计算公式如下：

基于质量流率离散方法的液氨储罐泄漏扩散模型的研究

差异。研究表明，大Ｐ或减小ａ能够有效减小液氨泄漏的危害距离。增并且会减小恒速泄漏条件分析后果的偏差，对液氨
等罐区的管理提供依据。关键词液氨储罐泄漏扩散速率离散模型修正
ＳｕｙｏｃｄｎｏｅｆＬｑｉｔｄｎＡｃｉｅｔＭｄｌｏｉｕｄＡｍｍｏｉｔｒｇａｋＬｅｋｇｓｄｏａｓＦｏＲｔｎａＳｏａｅＴｎａａｅＢａｅｎＭｓｌｗａｅ￣
ｔｎｇａｋｄｓｒｃｗｈｎｈｚｒｏｓｄｓｎｅｒｅｕｅｙｉｃｅｓｎｒｄｃｅｓｎｏｍａａｅｔｎｉｉｔｅａａｄｕｉｔｃａｅｒｄｃｄｂｎｒａｉｇＰｎｏｅｒｉｇ口；ｒｏｅ，ｔｅｆｒｒｏａｃｌｉｎｗｉ０．ｔａｓａｍｏｅｖｒｈ￣ｏｃｌｕａｏｔｃ Ⅱ ｒｆｔｈｓａｔＨｎｓｆｗｒｔａｅｃｔｏｔｎＩｓｌｏａｅｃｎｂｕｗｎ．ｄＫｅＷｏｄｌｉｍｍｏｉｔｒｇｔｎｌａａｅａｄｄｆｕｉｎｒｔｉｒｔａｉｍｏｅｓｃｒｅｔｇｙｒｓｉｄａｕｑｎａｓａｅ＇ｋｅｋｇｎｉｓｏａｅｄｓｅｉｔｏａｃｚｅｎｄｌｏｒｃｉｎ
ＳＵＮｎｌｎＪＡＮＧＪｎｈｎＺＮＧｎｇａｇＤｏｇｉｇＩａｕｃｅｇＨＡＭｉｇｕｎ
ｔａｉｎｉｌｚｏ
（ｄｏｌｆＵｂｎＣｎｔｃｏｎａｅ，ｉｅｌ他耐垤ＵｉｒｏＴｃｎｌｙ，ｉｇｕ脚ＳｔｏｏｒｏｓｕｔｎａｄＳｆｔＥ￣ｎｅｎａｒｉｙｒｇ，ｎｔｓｆｅｏｏＪｎｓｅｈｇａＬｂｒｔｙｏｒｎａｄｈｓｌｌｆｔＮ，ｎ１０９ａｏａｏｒｆＵｂｎ￣ｔａｅ￣，ｇ２００）ａｒＳｚａｊｉ

常见有毒化学品泄漏事故模型及救援警戒区的确定

2001 年 12 月
武警学院学报
Dec. 2001 Vol. 17 No. 6
第 17 卷第 6 期
JOURNAL OF THE CHIN ESE PEOPL E’ S ARMED POL ICE FORCE ACADEM Y
消防研究
常见有毒化学品泄漏事故模型及救援警戒区的确定
发生泄漏事故后 ,有毒气体的扩散是复杂的。危险区域受到有毒物自身物化特性、泄漏环境、大气条件、地形和泄漏强度等因素的影响 ,引用高斯大气扩散模式计算连续点源泄漏事故的应急警戒区是合适的 [ 2 ] 。故假定 : (1) 气云密度与环境空气密度相当 , 忽略气云所受的浮力; ( 2) 云团的移动速度与风向 x 轴一致且蔓延速度等于平均风速 ; ( 3) 云团内有毒物质的浓度服从正态分布。
确定应急救援警戒区 , 需要先求得泄漏源强度 Q 、水平 σ 扩散系数 σ 和垂直扩散系数 , 然后再根据相应的毒气标准 y z 和应急救援或处理事故的持续时间 , 得到不同级别的危险区域。例如 , 对于 D 类大气条件 , 水平扩散系数 σ y 和垂直扩散系
收稿日期 :2001 - 06 - 18
) ,男 ,陕西周至人 ,武警学院训练部副部长 ,副教授 ,硕士 ,主要研究火灾动力学、作者简介 : 董希琳 (1960 — 核消防、火灾风险评价、隧道火灾
等。
・2 5 ・
《武警学院学报》 2001 年第 6 期 ( 总第 91 期) 空气混合稀释。太阳辐射强 ,有利于毒物的扩散 , 反之亦然。在危险区域确定中 ,要同时考虑风速和太阳辐射的影响。风
临界安全浓度 ( g/ m3 ) 重度伤害 L ct 50
256 640 6. 40 192 96 192 192 3. 20 320 6. 40 19. 2 64 64 15min 1. 28 3. 20 0. 032 0. 96 0. 48 0. 96 0. 96 0. 0127 1. 60 0. 032 0. 096 0. 32 0. 32 30min 0. 64 1. 60 0. 016 0. 48 0. 24 0. 48 0. 48 0. 0063 0. 80 0. 016 0. 048 0. 16 0. 16

液氨储罐泄漏扩散模型的改进研究

ＫｅｙＷｏｄｌｉｍｎｏｉｔｒｇｅｓｒｓｉｄａ＇ｎａｓｏａｅｖｓｄｍｏｅｓｉｒｖｍｅｔｃｓｑｌｅａａｙｉｓｎｉｖｔ．ａｙｓｒｓｓｅｓｎｕｑｌｄｌｍｐｏｅｎｌｔｅ蜘ｃｎｌｓｓｅｓｔｉｏｌｓｉｋａｓｓｍｅｔｉｙ，ｉ，
０引言
液氨孔洞泄漏过程。液氨泄漏事故模式如图２所示。
在石化企业中，险物质常因装置失效泄漏导致严重的危
后果，如液氨等毒性介质泄漏后与空气形成有毒云团，在风
力作用下飘散，形成大面积毒害区域，最终造成人员伤亡ｌ。ｌＪ
因此研究毒物泄漏过程的参数变化，对于准确地评价其影响范围及后果严重程度具有重要意义。本文以固定顶立式液氨储罐泄漏事故为研究对象，在连续孔洞泄漏条件下，综合考虑泄漏过程中由于罐内液氨闪蒸造成的压力变化以及储
图１氨罐孔洞泄漏过程示意
罐的许用压力，改进了液氨泄漏扩散的后果评价模型。１液氨泄漏事故模式分析
液氨罐具有一定随着罐压的增大，的沸点升高，液化程度也越大【。氨其２Ｊ
液氨储罐泄漏事故模式［４：罐体由于结构失效发生破】① Ｉ
裂，裂纹快速扩展，导致储罐灾难性破坏，物料瞬时泄漏； ② 罐体由于结构失效发生破裂，产生孔洞，孔洞不发生扩展，由于液氨的泄漏导致罐压降低，而使液氨的沸点降低，从部分液氨将闪蒸至罐内空间，增加了罐内空间的物质量，同时也增大并恢复了罐压。液氨的蒸发量决定了罐压恢复程度。随着液氨的泄漏，内的液氨不断蒸发至罐内空间，得罐罐使压反复振荡，并逐渐向增大的趋势发展，当某一时刻罐压超过储罐的许用压力时，孔洞裂纹将沿罐体扩展，进而导致储罐发生灾难性破坏，内物料全部瞬时泄漏。如图１罐所示的

SLAB模型在某工厂液氨泄漏应急响应中的应用

２０１７，７（１）：１０２ — １０６．
ＳＬＡＢ模型在某工厂液氨泄漏应急响应中的应用
杨静翎，凌敏
湖南省环境保护科学研究院，湖南长沙４１０００４
摘要以某工厂储存的液氨泄漏事故为研究对象，将ＳＬＡＢ模型运用到环境应急救援体系中。采用ＳＬＡＢ模型模拟了在冬季、低风速等较不利气象条件下液氨泄漏的ＩＤＬＨ（立即威胁生命和健康）浓度、短时间（１５ｍｉｎ）容许接触浓度、居住区大气中有害物质的最高容许浓度的扩散范围。该模型的预测结果比较清晰地反映了环境事故发生后氨气可能扩散的危险区域：在泄漏时间为１０ｍｉｎ时，泄漏源下风向０～４３５．８ｍ内地面浓度超过ＩＤＬＨ浓度；下风向４３５．８— ７９７．１ｍ内地面浓度超过工作场所的短时间最高容许接触浓度；下风向７９７．１一１０３１．６ｍ内地面浓度超过居住区大气中有害物质的最高容许浓度。根据以
杨静翎，凌敏．ＳＬＡＢ模型在某工厂液氨泄漏应急响应中的应用［Ｊ］．环境工程技术学报，２０１７，７（１）：１０２ — １０６．ＹＡＮＧＪＬ，ＬＩＮＧＭ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳＬＡＢｍｏｄｅｌｉｎｌｉｑｕｉｄａｍｍｏｎｉａｌｅａｋａｇｅｅｍｅｒｇｅｎｃｙｒｅｓｐｏｎｓｅ［Ｊ］．ＪｏｕｎａｒｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，

50kg液氨泄漏危害半径估算

50kg液氨泄漏危害半径估算摘要：针对液氨的化学特点，对50kg液氨瓶泄漏后所产生的氨气团扩展范围及其危险半径进行了定量模拟计算。

计算结果表明，本项目的事故泄漏危害是较为严重的，液氨泄漏速度为13.6kg／s，泄漏时间3.7s。

其中闪蒸蒸发速度约为2.6kg／s，热量蒸发速度为约 1.86kg／s，质量蒸发速度约为 0.053kg／s，距液氨瓶 15 m 范围内均应撤离人群。

关键词：液氨；蒸发；扩散1、物料性质已知：某液氨瓶容积100L，装液氨50kg。

工作压力：3.0MPa容器破裂前液氨温度：t0=25℃，液氨比热为4.609 kJ/（kg·K）。

2、液氨泄漏速率和泄漏时间液氨泄漏速率可用流体力学伯努利方程计算：式中：Q——液体泄漏速率，kg/s；Cd——液体泄漏系数，见表1；A——裂口面积，m2；ρ——泄漏液体密度，取820kg/m3；P——罐内介质压力，取3×106 Pa；P0——环境压力，取1.01×105Pag——重力加速度，取9.8m2/sh——裂口之上液体高度，取1.2m常压下液体的泄漏速率取决于开裂口之上液体的高度。

假设裂口形状为φ20mm的圆形孔，则裂口面积A=3.14×0.022/4=3.14×10-4 m2考虑最不利的情况，按公式（1）计算可知液氨的泄漏速率：Q=13.6kg/s100L液氨罐泄漏时间：t=50/13.6=3.7s3 泄漏液氨蒸发速率：泄漏液体蒸发分为闪蒸蒸发、热量蒸发和质量蒸发三种。

液氨泄漏到大气中，因其压力瞬间变为常压，一部分液体会迅速变为气体，从高压气液平衡状态转变为常压气液平衡状态，即闪蒸。

这种直接蒸发的比值，又称为闪蒸率Fvap，其与温度有关。

剩余的液体如细小液滴扩散那样保留在云团中，有一部分将随空气在环境温度下和液体喷雾混合而蒸发。

如果空气传热不足以蒸发所有液体。

有一些液滴会在地面形成液池，液池吸收地面热量而气化，称为热量蒸发。

液体泄露模式及其计算

第7章泄漏源及扩散模式
7.1 常见的泄漏源
大面积泄漏大面积泄漏是在短时间内有大量的物料泄漏出
来，储罐的超压爆炸就属于大面积泄漏小孔泄漏
小孔泄漏是指物料通过小孔以非常慢的速率持续泄漏，上游的条件并不因此而立即受到影响；故通常假设上游压力不变。
上图显示的是化工厂中常见的小孔泄漏的情况。对于这些泄漏，物质从储罐和管道上的孔洞和裂纹，以及法兰、阀
• C0是从小孔中流出液体的雷诺数和小孔直径的复杂函数。
• 经验取值：
• 对于锋利的小孔和雷诺数大于3000时， C0近似取0.61； • 对于圆滑的喷嘴， C0近似取1； • 对于与容器连接的短管，C0近似取0.81； • 当流出系数不知道或不能确定时， C0取1.0以使计算结果
最大化。
第7章泄漏源及扩散模式
门和泵体的裂缝和严重破坏或断裂的管道中泄漏出来。
第7章泄漏源及扩散模式
图中显示物料的物理状
态是怎样影响泄漏过程的
对于存储于储罐内的气
体或蒸汽，裂缝导致气体或蒸汽泄漏出来。对于液体，储罐内液面以下的裂缝导致液体泄漏出来。
第7章泄漏源及扩散模式
7.2 液体经小孔泄漏的源模式
A d 2 3.14 6.35 10 3 2 3.17 105
4
4
苯的密度为： 0.87941000 879.4
Qm AC0 2Pg
3.17105 0.61 2879.41 6.9105 674kg / s

2
u

gz

F

Ws
2
m
对于不可压缩的液体：

液氨泄漏模型

生产区的液氨钢瓶，存在爆炸的可能性。

若一只充装量为400kg 的液氨钢瓶发生破裂，破裂前的温度为25℃，液氨的比热为
4.6kJ/kg℃，液氨的沸点为-33℃，液氨的气化热为1.37×103 kJ/kg。

则蒸发的氨气体积：
V g=22.4W·C(t-t0)(273+t0)/273MQ
=22.4×400×4.6×(25+33)×[273+(-33)]/(17×1.37×103×273)
=87.5(m3)
式中：W——介质重量，kg t——容器破裂前介质温度，℃C——介质比热，kJ/kg℃t0——介质标准沸点，℃
Q——介质汽化热M——介质分子量
已知空气中氨气浓度达到0.5%时，人吸入5～10min即致死，则上述氨气可以令人致死的有毒空气体积为：
V=V g×100/0. 5=87.8×100/0.5=17500m3
假设氨气以半球形向外扩撒，有毒气体扩撒半径为：
计算结果表明：若果一只400kg液氨钢瓶发生泄漏，则毒害致死半径为20.29m。

上述计算的扩散半径是在静风状态下，考虑到风、建筑物等因素
的影响，液氨泄漏实际扩散半径比静风状态下大得多。

如果液氨钢瓶发生爆破泄漏，将会引起严重的后果，不但危害到生产车间的作业人员，还会波及其他作业场所的人员。

因此液氨钢瓶应按规范要求严格管理，并应制订液氨泄漏处置应急预案，同时应配置相应防护用品供紧急状况时使用。

典型化工机械液氨罐爆炸后果计算与泄漏扩散模拟

典型化工机械液氨罐爆炸后果计算与泄漏扩散模拟液氨储罐承受着较高压力，属于承压类特种设备，作为一类化工机械设备因氨的用途广泛而在化工生产中得到经常性应用。

对液氨储罐的危险有害分析，具有典型的现实意义，因为氨不仅具有火灾爆炸危险性还具有较强的毒性，液氨储罐泄漏遵循两相流模型，不仅有压缩后液体还有气化后的气体，为此本文试图通过计算液氨储罐爆炸后果危险性和氨泄漏扩散分析，深入发掘和辨识承压类化工机械设备危险有害因素，从而采取有针对性防范措施，将其风险控制到可接受程度，以做到防患于未然。

1 氨罐参数选取1台单罐容积为80m3的卧式液氨储罐为计算对象，直径4m，长度6.37m，充装系数为85%，液氨密度为0.617t/m3。

液氨储存量为80×85%×0.617=42t。

2 TNT当量法爆炸后果计算2.1 TNT当量法爆炸模型2.1.1 容器爆破能量计算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：式中Eg：气体的爆破能量，kJ;P：储罐内气体的绝对压力，MPa;V：储罐容积，m3;K：气体绝热指数，液氨为1.32。

2.1.2 爆炸冲击波的伤害、破坏作用爆炸冲击波超压对人身伤害和对周边建筑损坏情况见表1和表2。

2.1.3 冲击波超压计算冲击波的超压与爆炸中心距离的关系为：Δp=∝R-n式中：Δp——冲击波波阵面上的超压，MPa;R——距爆炸中心的距离，m;n——衰减系数。

研究表明，不同数量的同类炸药发生爆炸时，如果R与R0之比的三次方根相等，则所产生的冲击波超压相同，用公式表示为：若则Δp=Δp0式中：R——目标与爆炸中心的距离，m;R0——目标与基准爆炸中心的相当距离，m;q0——基准炸药量，TNT，t;q——爆炸时产生冲击波所消耗的炸药量，TNT，t;Δp——目标处的超压，MPa;Δp0——基准目标处的超压，MPa;α——炸药爆炸试验的模拟比。

上式也可以写成：Δp（R）=Δp0（R/α）表3是1t TNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压。

液氨泄露毒害半径计算

液氨泄露毒害半径计算本项目液氨储罐区有6个200m3的液氨储罐，本评价报告采用事故后果模拟分析方法对项目中一个液氨储罐发生破裂时可能造成的毒害区域进行估算。

液化介质在容器破裂时会发生蒸汽爆炸。

当液化介质为有毒物质，爆炸后若不燃烧，会造成大面积毒害区域。

设有毒液化质量为W（单位：kg），容器破裂前器内介质温度为t（单位：℃），液化介质比热为C（单位：kJ/(kg. ℃）。

当容器破裂时，器内压力降至大气压，处于过热状态的液化气温度迅速降至标准沸点t0（单位：℃），此时全部液体所放出的热量为：Q=W.C(t-t0)设这些热量全部用于器内液体的蒸发，如它的气化热为q（单位：kJ/(kg），则其蒸发量：Q W.C(t-t0)W’= =q q如介质的分子量为M，则在沸点下蒸发蒸汽的体积V g（单位m3）为：22.4W 273+ t0 22.4W .C(t-t0) 273+ t0V g= . = .M 273 Mq 273若已知某种有毒物质的危险浓度，则可求出其危险浓度下的有毒空气体积。

V=V g×100/C假设这些有毒空气以半球形向地面扩散，则可求出该有毒气体的扩散半径为：式中：R ——有毒气体的半径，m；Vg——有毒介质的蒸气体积，m3；C ——有毒介质在空气中的危险浓度值，%。

已知液氨的密度为730kg/m3，液氨的沸点to=-33℃，分子量M=17，气化热q=1.37×103，假设液氨储罐破裂前液氨温度为25℃，因此液氨在沸点下蒸发蒸气的体积Vg计算如下：22.4W .C(t-t0) 273+ t0V g= . =32935m3Mq 273有毒气体扩散半径为：=146m因此，假如一个液氨储罐破裂，在146m范围为毒害半径。

最新工业泄漏多米诺效应(公式集)

精品资料工业泄漏多米诺效应(公式集)........................................工业泄漏多米诺效应分析一、工业泄露 1．泄漏概念由于密闭容器、管道、设备等内外两侧存在压力差，因此在其使用过程中，内部介质在不允许流动的部位通过孔、毛细管等缺陷渗出、漏失或允许流动的部位流动量超过允许量的一种现象，叫作泄漏。

泄漏需要通道和压差两个条件，而压差是产生泄漏的根本原因。

2．泄漏分类泄漏的情形是复杂多样的，发生的原因和部位也十分广泛。

在此研究中，主要考虑不同泄漏物质，分为气态、液态和固态三类。

工业中常见的气态泄漏物有天然气、煤气、蒸汽、氧气等；液态泄漏物有“水”、“油”、酸、碱、盐、溶剂等；固态泄漏物有粉尘、砂粒等。

最常见的泄漏物是易燃有毒气体如天然气，易燃液体如汽油。

二、工业泄漏主要设备根据各种设备的泄漏情况分析，可将工厂中易发生泄漏的设备归纳为一下类型：管道装置、挠性连接器、过滤器、阀、压力容器或反应器、泵、压缩器、储罐、冷冻或加压气体容器、火炬燃烧装置或放散管等。

三、典型的泄漏计算模型1．易燃液体——储罐中的液体经小孔泄漏模型对于储罐，随着泄露过程的延续，储罐内液位高度不断下降，泄露速度和质量流量也均随之降低。

这时泄露流量的计算需要考虑液位下降的影响，因此：t A Agc gz p p A C Q 000002)(2ρρρ-+-= （1）式中 Q——液体经小孔泄露的速度，kg/s；C0——液体泄漏系数，按下表选取；A——口面积，m2；ρ——泄漏液体密度，kg/m3；p——液体的绝对压强，Pa；p——环境压力，Pa；g——重力加速度，9.8m/s2；h——裂口之上液位高度，mz0——小孔距液面的高度，mT——泄露时间,s液体泄漏系数0C在进行后果评价时，只要泄露物质的性质和状态确定，则就可以确定。

小孔的面积A可以根据实际情况将其换算成等效面积，或者在事前预测时作出假设。

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（二）液氨储存过程中出现的泄漏1、储罐内的蒸气压力大大超过储罐的正常工作压力时，紧急排空系统就地排放；2、外部爆炸冲击波的冲击或外部爆炸飞行物的撞击，使罐体破坏而发生泄漏；3、外部火焰烘烤或强烈的热辐射作用，使得储罐耐火能力下降，而造成破损发生泄漏；4、由于储罐部件如出口管或阀件破损、连接储罐的管道破损造成泄漏；5、由于设计失误或运行中的严重腐蚀，使储罐壁过薄；制造过程中误用材料；或由于储罐存在较严重的材料缺陷或制造缺陷，如白点、焊接裂纹、焊缝咬边或未焊透等，且材料在工作温度下韧性较差，使储罐在工作压力下破坏而发生泄漏；6、由于储罐基础发生不均匀沉降或由于地震原因，造成储罐破损发生泄漏；7、人为破坏使储罐破损发生泄漏。

（一）液氨储罐泄漏毒性扩散模拟1、假设1（假设罐筒体水平半径处裂口）⑴输入参数泄漏模型：液体泄漏；扩散模型选择：连续排放；泄漏物质特性；有毒且可燃；扩散时间：18000s；物质名称：氨；物质总量：15000 Kg；裂口面积：0.001 m2；裂口形状：长方形；储存压力：1500000 Pa；气体喷射倾角：30度；裂口上液高：1 m；泄漏时间：600s；泄漏源高度：1.5 m；致死浓度：0.5 v%；中毒浓度：1750 mg/m3（接触半小时可危及生命）；爆炸下限：15.7 v%；爆炸上限：27.4 v%；大气稳定度：A （白天太阳强辐射）；平均风速：1.2 m/s；大气压力：90020Pa；地形粗糙度：城市分散建筑；介质温度：313 K；环境温度：305.9 K（年平均最高温度）；液体密度：579.5 Kg/m3；气体密度：12.005 Kg/ m3；液体汽化热：1370000J/Kg；常压沸点：239.5 K；分子量：17.03；临界温度：405.5 K；定压比热：501 J/Kg·K；气体绝热指数：1.4。

⑵泄漏模拟计算结果泄漏速度=22.28 kg/s；气化情况分析：一般不会形成液池。

⑶扩散模拟计算结果下风向中毒危害距离=151.米；下风向可燃爆距离=16.4 米；横风向中毒危害距离=21.6 米；横风向可燃爆距离=2.3 米。

⑷模拟图见下图注：①图中黄色区域为下风向中毒范围②图中红色区域为下风向燃爆范围2、假设2 （假设罐筒体水平半径处裂口）⑴输入参数泄漏模型：液体泄漏；扩散模型选择：连续排放；泄漏物质特性；有毒且可燃；扩散时间：18000s；物质名称：氨；物质总量：15000 Kg；裂口面积：0.001 m2；裂口形状：长方形；储存压力：1500000 Pa；气体喷射倾角：30度；裂口上液高：1 m；泄漏时间：600s；泄漏源高度：1.5 m；致死浓度：0.5 v%；中毒浓度：1750 mg/m3（接触半小时可危及生命）；爆炸下限：15.7 v%；爆炸上限：27.4 v%；大气稳定度：B （白天太阳辐射弱）；平均风速：1.2 m/s；大气压力：90020Pa；地形粗糙度：城市分散建筑；介质温度：313 K；环境温度：305.9 K（年平均最高温度）；液体密度：579.5 Kg/m3；气体密度：12.005 Kg/m3；液体汽化热：1370000J/Kg；常压沸点：239.5 K；分子量：17.03；临界温度：405.5 K；定压比热：501 J/Kg·K；气体绝热指数：1.4。

⑵泄漏模拟计算结果泄漏速度=22.28 kg/s；气化情况分析：一般不会形成液池。

⑶扩散模拟计算结果下风向中毒危害距离=216.6米；下风向可燃爆距离=25.7 米；横风向中毒危害距离=30.9 米；横风向可燃爆距离=3.7 米。

⑷模拟图见下图注：①图中黄色区域为下风向中毒范围②图中红色区域为下风向燃爆范围3、假设3（假设罐筒体水平半径处裂口）⑴输入参数泄漏模型：液体泄漏；扩散模型选择：连续排放；泄漏物质特性；有毒且可燃；扩散时间：18000s；物质名称：氨；物质总量：15000 Kg；裂口面积：0.001 m2；裂口形状：长方形；储存压力：1500000 Pa；气体喷射倾角：30度；裂口上液高：1 m；泄漏时间：600s；泄漏源高度：1.5 m；致死浓度：0.5 v%；中毒浓度：1750 mg/m3（接触半小时可危及生命）；爆炸下限：15.7 v%；爆炸上限：27.4 v%；大气稳定度：D （阴天的白天或夜晚）；平均风速：1.2 m/s；大气压力：90020Pa；地形粗糙度：城市分散建筑；介质温度：313 K；环境温度：305.9 K（年平均最高温度）；液体密度：579.5 Kg/m3；气体密度：12.005 Kg/m3；液体汽化热：1370000J/Kg；常压沸点：239.5 K；分子量：17.03；临界温度：405.5 K；定压比热：501 J/Kg·K；气体绝热指数：1.4。

⑵泄漏模拟计算结果泄漏速度=22.28 kg/s。

气化情况分析：一般不会形成液池；⑶扩散模拟计算结果下风向中毒危害距离=285.1米；下风向可燃爆距离=28 米；横风向中毒危害距离=40.7 米；横风向可燃爆距离=4 米。

⑷模拟图见下图注：①图中黄色区域为下风向中毒范围②图中红色区域为下风向燃爆范围4、假设4 （假设排空安全阀起跳后不能复位，紧急处理1小时）1. 输入参数泄漏模型：气体泄漏；扩散模型选择：连续排放；泄漏物质特性；有毒且可燃；扩散时间： s；物质名称：氨气；物质总量：14508 Kg；裂口面积：0.002 m2；裂口形状：圆形；储存压力：1500000 Pa；气体喷射倾角：0度；裂口上液高： m；泄漏时间：600s；泄漏源高度：4.5 m；致死浓度：0.5 v%；中毒浓度：1750 mg/m3（接触半小时可危及生命）；爆炸下限：15.7 v%；爆炸上限：27.4 v%；大气稳定度：A （白天太阳强辐射）；平均风速：1.2 m/s；大气压力：90020Pa；地形粗糙度：城市分散建筑；介质温度：313 K；环境温度：305.9 K（年平均最高温度）；液体密度：579.5 Kg/m3；气体密度：12.005 Kg/m3；液体汽化热：1370000J/Kg；常压沸点：239.5 K；分子量：17.03；临界温度：405.5 K；定压比热：501 J/Kg·K；气体绝热指数：1.4。

2. 泄漏模拟计算结果泄漏速度=2.63 kg/s；气体流动情况分析：音速流动。

3. 扩散模拟计算结果下风向中毒危害距离=83.7米；下风向可燃爆距离=8.8 米；横风向中毒危害距离=12 米；横风向可燃爆距离=1.3 米。

4. 模拟图见下图注：①图中黄色区域为下风向中毒范围②图中红色区域为下风向燃爆范围5、假设5 （假设排空安全阀起跳后不能复位，紧急处理1小时）1. 输入参数泄漏模型：气体泄漏；扩散模型选择：连续排放；泄漏物质特性；有毒且可燃；扩散时间： s；物质名称：氨气；物质总量：14508 Kg；裂口面积：0.002 m2；裂口形状：圆形；储存压力：1500000 Pa；气体喷射倾角：0度；裂口上液高： m；泄漏时间：600s；泄漏源高度：4.5 m；致死浓度：0.5 v%；中毒浓度：1750 mg/m3（接触半小时可危及生命）；爆炸下限：15.7 v%；爆炸上限：27.4 v%；大气稳定度：B （白天太阳辐射弱）；平均风速：1.2 m/s；大气压力：90020Pa；地形粗糙度：城市分散建筑；介质温度：313 K；环境温度：305.9 K（年平均最高温度）；液体密度：579.5 Kg/m3；气体密度：12.005 Kg/m3；液体汽化热：1370000J/Kg；常压沸点：239.5 K；分子量：17.03；临界温度：405.5 K；定压比热：501 J/Kg·K；气体绝热指数：1.4。

2. 泄漏模拟计算结果泄漏速度=2.63 kg/s；气体流动情况分析：音速流动。

3. 扩散模拟计算结果下风向中毒危害距离=71.7米；下风向可燃爆距离=8.6 米；横风向中毒危害距离=10.2 米；横风向可燃爆距离=1.2 米。

4. 模拟图见下图注：①图中黄色区域为下风向中毒范围②图中红色区域为下风向燃爆范围6、假设6 （假设排空安全阀起跳后不能复位，紧急处理1小时）1. 输入参数泄漏模型：气体泄漏；扩散模型选择：连续排放；泄漏物质特性；有毒且可燃；扩散时间： s；物质名称：氨气；物质总量：14508 Kg；裂口面积：0.002 m2；裂口形状：圆形；储存压力：1500000 Pa；气体喷射倾角：0度；裂口上液高： m；泄漏时间：600s；泄漏源高度：4.5 m；致死浓度：0.5 v%；中毒浓度：1750 mg/m3（接触半小时可危及生命）；爆炸下限：15.7 v%；爆炸上限：27.4 v%；大气稳定度：D（阴天的白天或夜晚）；平均风速：1.2 m/s；大气压力：90020Pa；地形粗糙度：城市分散建筑；介质温度：313 K；环境温度：305.9 K（年平均最高温度）；液体密度：579.5 Kg/m3；气体密度：12.005 Kg/m3；液体汽化热：1370000J/Kg；常压沸点：239.5 K；分子量：17.03；临界温度：405.5 K；定压比热：501 J/Kg·K；气体绝热指数：1.4。

2. 泄漏模拟计算结果泄漏速度=2.63 kg/s；气体流动情况分析：音速流动。

3. 扩散模拟计算结果下风向中毒危害距离=83.7米；下风向可燃爆距离=8.8 米；横风向中毒危害距离=12 米；横风向可燃爆距离=1.3 米。

4. 模拟图见下图注：①图中黄色区域为下风向中毒范围②图中红色区域为下风向燃爆范围㈡蒸气云爆炸的冲击波伤害、破坏半径液氨储罐如果发生泄漏，泄漏后的氨气将会与一定比例的空气混合，并达到爆炸极限，当遇到火源，将有可能发生蒸气云爆炸。

蒸气云爆炸时所形成的超压，将对周边一定范围内的人员、财产造成程度不一的损失和伤害。

1、蒸气云爆炸计算根据荷兰应用科研院的建议，可按下式预测蒸气云爆炸的冲击波的损害半径：R=C S(NE)1/3R—损害半径E—爆炸能量V—参与反应的可燃气体的体积H C—可燃气体的高热燃烧值N－效率因子，一般取10％C S-经验常数2、损害等级表表5.损害等级表下面通过计算机模拟出液氨储罐液氨泄漏后发生蒸气云爆炸的后果。

3、输入模型参数:[1]燃料物质质量：15000kg;[2]物质燃烧热： 17.25Mj/kg;[3]气云当量系数: 0.04;[4]目标离爆源距离 : 650米;[5]大气压力 : 90020pa;[6]室内人员密度 : 0.002个/平方米;[7]室外人员密度 : 0.0002个/平方米;[8]财产密度 : 0.1万元/平方米;[9]建筑物占地百分比 : 0.03;4、模拟评价结果：[1]死亡半径：31.5米;[2]死亡人数：2人;[3]重伤半径：51.8米;[4]重伤人数：2人;[5]轻伤半径：99.76米;[6]轻伤人数：7人;[7]财产损失半径：142.4米;[8]人员安全半径：149.4米;[9]直接财产损失：637.2万元;[10]间接财产损失：62万元;[11]总财产损失：699.2万元;[12]爆炸火球半径：20.9米;[13]火球持续时间：5.4秒;[14]冲击波最大超压：1.6kpa;[15]目标热辐射通量：2.7kw/m2;[16]爆炸总能量：18630MJ;[17]爆炸破坏半径：177.2米;[18]伤亡事故等级：重大伤亡事故。