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 。

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扩散半径为： R=33

421/π⨯c Vg =30944.2/c Vg

式中 R ——有毒气体的半径，m ；

Vg ——有毒介质的蒸气体积，m 3；

C ——有毒介质在空气中的危险浓度值，％。

表2-3 一些有毒物质的有关物化性能

表2-4 有毒气体的危险浓度

举例

液氨事故后果模拟计算

液氨储罐破裂时，氨气泄漏后生成的有毒蒸气云团，随着环境温度、地形、风力和湍流的影响使蒸气云团漂移、扩散，会造成大面积的毒害区域，直接使现场和周围人员中毒。氨对人员的危害程度取决于氨的性质、浓度和人员与毒物接触的时间等因素。

1）扩散半径计算

液氨站有2台200m 3的液氨储罐，假设1台球罐发生破裂，液氨全部泄出，氨气以半球形向地面扩散，则氨气扩散半径为： R = 33421/π⨯c Vg = 30944

.2/c Vg

式中：R - 氨气扩散半径，m

Vg - 氨气的体积，m3

C - 氨气在空气中的危险程度，%

200m 3液氨储罐中液氨的质量为W=136×103kg ，其蒸气体积： Vg = 22.4W.Cp(t-to)MQ

·273+t 273 式中：W - 氨气质量，kg

Cp - 液氨比热，kJ/kg·℃

t - 氨储罐破裂前液氨温度，℃

to - 液氨沸点，℃

M - 氨的分子量

Q - 氨的气化热，kJ/kg

计算：

Vg = 22.4×136000×4.6[25-(-33)]17×1.37×103 ·273+(-33)273

=30680m 3 空气中氨气浓度达0.5%时，人吸入5~10min 致死，可产生令人致死的有毒空气体积为：

v = vg/c = vg×100/0.5 = 200vg = 200×30680 =6136000m 3

假设这些有毒空气以半球形扩散，有毒气体扩散半径为： R = 30944.2/c Vg = 30944.26136000 = 372.2929 = 143m

假设1台球罐中的液氨泄漏1/2、1/4，则其扩散半径分别为： R = 30944

.2/c Vg = 30944.23068000 = 31464859 = 113m （100m 3液氨泄漏） R = 30944.2/c Vg = 30944.21534000 = 3732430 = 90m （50m 3液氨泄漏）

2）液氨泄漏事故后果分析

●200m 3液氨泄漏，氨气扩散半径达143m ，氨气浓度可达0.5%，人吸入5~10min 致死。

●100m3液氨泄漏，氨气扩散半径达113m，氨气浓度可达0.5%，人吸入5~10min致死。

●50m3液氨泄漏，氨气扩散半径达90m，氨气浓度可达0.5%，人吸入5~10min致死。

3）液氨泄漏后的防护距离

参照《北美化学事故应急响应指南》（2000年版）给出的液氨泄漏扩散预测分析方法，对液氨储罐可能发生的泄漏影响范围进行分析，得出泄漏后最初30min液氨扩散范围如下表所示：

液氨泄漏后最初30min扩散范围（单位：m）

注：小量泄漏是指小包装泄漏或大包装小泄漏，其泄漏量小于或等于200L；大量泄漏是指大包装泄漏

或许多小包装同时泄漏，其泄漏量大于200L；随着时间的延长，影响的范围还会继续扩大。

液氨泄漏影响范围理论预测如下图所示（图中的初始隔离区是指泄漏源周围的区域，该区域的人员可能因吸入氨蒸汽而危及生命；防护区是指泄漏源下风向一矩形区域，矩形区域的长度、宽度称为防护距离。在该区域内如不采取防护措施，可能使人致残或产生严重的或不可逆的健康危害）：