事故后果分析安评教材

4 事故后果分析对一种可能发生的事故只有知道其后果时，对其危险性分析才算是完整的。

后果分析是危险源危险性分析的一个主要组成部分，其目的在于定量地描述一个可能发生的重大事故对工厂、对厂内职工、对厂外居民甚至对环境造成危害的严重程度。

后果分析为企业或企业主管部门提供关于重大事故后果的信息，为企业决策者和设计者提供采取何种防护措施的信息。

由于事故的发生是一个概率事件，完全杜绝生产过程中的事故是不可能的，因此对事故后果的控制就成为安全工作者必须关注的一个重要课题。

泄漏事故、火灾事故、爆炸事故、中毒事故是可能造成重大恶果的生产事故，也是我们进行后果分析的重点。

4．1 泄漏事故后果分析火灾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，尤其是泄漏和火灾事故时的危险区域是在确定有毒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。

4．1．1 泄漏的主要设备根据泄漏情况，可以把化工生产中容易发生泄漏的设备归纳为10类，即管道、挠性连接器、过滤器、阀门、压力容器或反应罐、泵、压缩机、储罐、加压或冷冻气体容器和火炬燃烧器或放散管。

（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：•管道泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；•法兰泄漏，裂口尺寸取管径的20%；•接头泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；（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：•连接器本体破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；•接头泄漏，裂口尺寸取管径的20%；•连接装置损坏而泄漏，裂口尺寸取管径的100%；（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：•过滤器本体泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；•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%；（4）阀包括化工生产中应用的各种阀门，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：•阀壳体泄漏裂口尺寸取与阀连接管道管径的20-100%；•阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%；•阀杆损坏而泄漏，裂口尺寸取管径的20%；（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：•容器破裂而泄漏，裂口尺寸取容器本身尺寸；•容器本体泄漏，裂口尺寸取与之连接的粗管道管径的100%；•孔盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%；•管嘴断裂而泄漏，裂口尺寸取管径的100%；•仪表管路破裂而泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；•内部爆炸而泄漏，裂口尺寸取容器本体尺寸；（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：•泵体损坏面泄漏裂口尺寸取与之连接管道的20-100%；•泵体封压盖处泄漏，裂口尺寸取管径的20%；（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：•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%；•压缩机密封套泄漏，裂口尺寸取管径的20-100%；（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：•罐体损坏面泄漏，裂口尺寸为本体尺寸；•接头泄漏，裂口尺寸为与之连接管道管径的20-100%；（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：•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；•容器破裂面泄漏，裂口尺寸取本体尺寸；•焊缝断裂面泄漏，裂口尺寸取与其连接管管径的20-100%；•容器辅助设备泄漏、酌情确定裂口尺寸。

（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%。

4．1．2 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：4．1．2．1 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。

4．1．2．2 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。

4．1．2．3 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。

4．1．2．4 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。

4．1．3 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。

在后果分析中考虑的泄漏物质主要有以下四种类型：•常压液体；•加压液化气体；•低温液化气体；•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。

•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；•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。

（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。

（3）液体泄漏一般情况下，泄漏的液体在空气中蒸发而形成气体，泄漏后果取决于液体蒸发生成的气体量。

液体蒸发生成的气体量与泄漏液体种类有关。

•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；•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；•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。

无论气体泄漏还是液体泄漏，泄漏量的多少都是决定泄漏后果严重程度的主要因素，而泄漏量又与泄漏时间有关。

因此，控制泄漏应该尽早地发现泄漏并且尽快地阻止泄漏。

通过人员巡回检查可以发现较严重的泄漏；利用泄漏检测仪器、气体泄漏检测系统可以发现各种泄漏。

利用停车或关闭遮断阀停止向泄漏处供应料可以控制泄漏。

一般来说，与监控系统连锁的自动停车速度快；仪器报警后由人工停车速度较慢，大约需3-15分钟。

4．1．4 泄漏量计算计算泄漏量是泄漏分析的重要内容，根据泄漏量可以进一步研究泄漏物质情况。

当发生泄漏的设备的裂口规则、裂口尺寸已知，泄漏物的热力学、物理化学性质及参数可查到时，可以根据流体力学中有关方程计算泄漏量。

当裂口不规则时，采用等效尺寸代替，考虑泄漏过程中压力变化等情况时，往往采用经验公式计算泄漏量。

4．1．4．1液体泄漏量单位时间内液体泄漏量，既泄漏速度，可按流体力学的伯努力方程计算：gh P P P A C Q d 2/)(200+-=ρ (3.1)式中：0Q —液体泄漏速度，㎏/s ；d C —泄漏系数，按表3-1选取；A —裂口面积，㎡；ρ—泄漏液体密度，㎏/m 3； P —设备内物质压力，Pa ； P o —环境压力，Pa ；g —重力加速度，9.8m/s 2； h —裂口之上液位高度，m 。

该式表明，常压下液体泄漏速度取决于裂口之上液位的高低；非常压下液体泄漏速度主要取决于设备内物质压力与环境压力之差。

当设备中液体是过热液体，即液体沸点低于周围环境温度时，液体经过裂口时由于压力较小而突然蒸发，蒸发接受热量使设备内剩余的液体温度降到常压沸点以下。

这种场合，泄漏时直接蒸发的液体所占百分比F 可按下式计算：H T T C F d P )(-=(4-1)式中，P C —液体的定压比热，J/k kg ⋅；T —泄漏前液体温度，K ；d T —液体在常压下的沸点，K ；H —液体的蒸发热，J/㎏。

泄漏时直接蒸发的液体将以细小烟雾的形式形成云团，与空气相混合而吸收热量蒸发。

如果空气传给液体烟雾的热量不足以使其蒸发，则烟雾将凝结成液滴降落地面，形成液池。

根据经验，当F>0.2时，一般不会形成液池。

4．1．4．2 气体泄漏量气体从设备的裂口泄漏时，其泄漏速度与空气的流动状态有关，因此，首先需要判断泄漏时气体流动属于亚音速流动还是音速流动，前者称为次临界流，后者称为临界流。

当有下式成立时，气体流动属于亚音速流动：10)12(-+>γγγP P (4-2) 当有下式成立时，气体流动属于音速流动：10)12(-+≤γγγP P (4-3) 上述两式中O P ，P 的意义同前；γ为比热比，即定压比热P C 定容比热V C 之比。

VPC C =γ (4-4) 气体呈亚音速流动时，泄漏速度0Q 为110)12(-++=γγγργP A YC Q d (4-5)气体呈音速流动时，泄漏速度0Q 为110)12()12(-++=γγγγρT R A YC Q d (4-6)上诉两式中，d C 气体泄漏系数，当裂口形状为圆形时取1.00；三角形时取0.95；长方形时取0.90；Y-气体膨胀因子，对于亚音速流动，])(1[)()21)(11(102011γγγγγγγ--+-+-=PPP P Y (4-7)对于音速流动，Y=1ρ—泄漏液体密度，㎏/m 3；R —气体常数，J/k mol ⋅； T —气体温度，K 。

随着气体泄漏设备内物质的减少而气体泄漏的流速变化时，泄漏速度的计算比较复杂，可以计算其等效泄漏速度。

4．1．4．3 两相流泄漏量在过热液体发生泄漏的场合，有时会出现液、气两相流动。

均匀两相流的泄漏速度Q 可按下式计算：)(20C d P P A C Q -=ρ (4-8)式中，d C —两相流泄漏系数；A —裂口面积，㎡；P —两相混合物的压力，Pa ； P C —临界压力，可取为0.55Pρ—两相混合物的平均密度，㎏/m 3。