泄漏液体蒸发量计算

关于环境风险评估中泄漏液体蒸发量的计算

建设项目环境风险评估导则中关于泄漏液体蒸发量的计算有计算说明，但不是很详细。笔者在这里分享一下关于泄漏液体的蒸发量计算的心得，希望与各位共同探讨、分享。

1.泄漏设备分析

不论建设期，还是施工期，由于设备损坏或操作失误引起有毒有害、易燃易爆物质泄漏，将会导致火灾、爆炸、中毒，继而污染环境，伤害厂外区域人群和生态。因此泄漏分析是源项分析的主要对象。泄漏必然涉及设备，在建设项目环境风险评价中只有少数几种类型生产设备是泄漏的重要源。可概括为以下10种设备类型：

(1)管道。包括管道、法兰、接头、弯管，典型泄漏事故为法兰泄漏、管道泄漏、接头损坏。

(2)挠性连接器。包括软管、波纹管、铰接臂，典型泄漏事故为破裂泄漏、接头泄漏、连接机构损坏。

(3)过滤器。包括滤器、滤网，典型事故为滤体泄漏和管道泄漏。

(4)阀。包括球阀、栓、阻气门、保险、蝶型阀，典型事故为壳泄漏、盖孔泄漏，杆损坏泄漏。

(5)压力容器、反应槽。包括分离器、气体洗涤器、反应器、热交换器、火焰加热器、接受器、再沸器，典型事故为容器破裂泄漏、进入孔盖泄漏、喷嘴断裂、仪表管路破裂、内部爆炸。

(6)泵。包括离心泵、往复泵，典型事故为机壳损坏、密封压盖泄漏。

(7)压缩机。包括离心式压缩机、轴流式压缩机、往复式/活塞式压缩机，典型事故为机壳损坏、密封套泄漏。

(8)贮罐。包括贮罐连接管部分和周围的设施，典型事故为容器损坏，接头

泄漏。

(9)贮存器。包括压力容器、运输容器、冷冻运输容器、埋设的或露天贮存器，典型事故为气爆、破裂、焊接点断裂。

(10)放空燃烧装置/放空管。包括多岐接头、气体洗涤器、分离罐，典型事故为多岐接头泄漏，或超标排气。

2.泄漏物质性质分析

对于环境风险分析，应确定每种泄漏事故中泄漏的物质性质，与环境污染有关的性质有相(液体、气体或两相)、压力、温度、易燃性、毒性。由上述性质结合的几种泄漏物在环境风险评价中特别重要，即：在常压下的液体、受压下的液化气

式中:

Q

L

——液体泄漏速度，kg/s；

C

d

——液体泄漏系数，此值常用0.6-0.64；

A——裂口面积，取与储罐相连管道截面积；

P——容器内介质压力，Pa；

P 0——环境压力，Pa；

L d

Q C A

=

g ——重力加速度；

h ——裂口之上液位高度。

本法的限制条件：液体在喷口内不应有急剧蒸发。

2.泄漏液体蒸发。

泄漏液体的蒸发分为闪蒸蒸发、热量蒸发和质量蒸发三种，其蒸发总量为这三种蒸发之和。

①闪蒸量的估算。

过热液体闪蒸量可按下式估算

Q 1=F·W

T

/t

1

式中：

Q

1

——闪蒸量，kg/s；

W

T

——液体泄漏总量，kg；

t

1

——闪蒸蒸发时间，s；

F ——蒸发的液体占液体的比例，按下式计算

式中：

C

P

——液体的定压比热，J/(kg_K)；

T

L

——泄漏前液体的温度，K；

T

b

——液体在常压下的沸点，K；

H——液体的汽化热，J/kg。

②热量蒸发估算。

当液体闪蒸不完全，有一部分液体在地面形成液池，并吸收地面热量而汽化称为热量蒸发。热量蒸发的蒸发速度按下式计算：

式中：

Q

2

——热量蒸发速度，kg/s；

T

——环境温度，K；

T

b

——沸点温度；K；

S——液池面积，m2；

H——液体汽化热，J/kg；

λ——表面热导系数(表A2-1)，W/(m-K)；

α——表面热扩散系数(表A2-1)，m2/s；

t——蒸发时间，s。

表A2-1某些地面的热传递性质

③质量蒸发估算。

当热量蒸发结束，转由液池表面气流运动使液体蒸发，称之为质量蒸发。

质量蒸发速度Q

3

按下式计算：

式中：

Q

3

——质量蒸发速度，kg/s；

α，n——大气稳定度系数，见表A2-2；

p——液体表面蒸气压，Pa；

R——气体常数，J/(mol.K)；

T

——环境温度，K；

μ——风速，m/s；

r——液池半径，m。

表A2-2液体蒸发模式参数

液池最大直径取决于泄漏点附近的地域构型、泄漏的连续性或瞬时性。有围堰时，以围堰最大等效半径为液池半径；无围堰时，设定液体瞬间扩散到最小厚度时，推算液池等效半径。

④液体蒸发总量的计算。

W p =Q

1

t

1

+Q

2

t

2

+Q

3

t

3

式中：

W

p

——液体蒸发总量，kg；

Q

1

——闪蒸蒸发速度，kg/s；

t

1

——闪蒸蒸发时间，s；

Q2——热量蒸发速度，kg/s；

t

2

——热量蒸发时间，s；

Q

3

——质量蒸发速度，kg/s；

t

3

——从液体泄漏到液体全部处理完毕的时间，s。