泄漏事故后果模拟分析方法.
天然气管道泄漏事故模拟及分析
天然气管道泄漏事故模拟及分析作者：勾炜来源：《中国科技博览》2019年第05期[摘要]以正在生产的高含硫单井管线为模型，通过数学建模，软件计算等手段对高含硫天然气管线泄漏事故进行模拟，分析管线泄漏后硫化氢气体在空间中的分布规律及影响因素。
结果表明：含硫量、泄漏口面积、管线内部的压力等因素决定了泄漏量的大小，环境风速控制泄漏时的形态和硫化氢在空间中的浓度。
[关键词]硫化氢天然气管道气体扩散数值模拟中图分类号：C61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0361-011.工程概况第六采气厂目前管理气井数838口，投运集气站27座，管理天然气集输干线4条，支线27条，日生产天然气总量500万方，外输商品气量470万方。
其中，下古气井硫化氢含量在3000mg/m3以上的气井约48口，主要生产层位为盒8、山1、马五，其中正在生产的高含硫气井约25口，日生产气量约40万方，占全厂生产气量8%，占下古生产气量的11%。
2.建立泄漏模型2.1建立物理模型及环境条件以苏南19站G37-021C4单井管线作为参考原型，设一根长度为9.7Km，管线规格为Φ76×8/9的平直管线，日输气量大约为8万方，压力7Mpa，硫化氢含量约为3000mg/m3的输气管线，由于管线腐蚀造成一个直径大小约为20mm的圆形破裂面，天然气泄露方向与水平面垂直。
假设地形为平原，环境温度为20℃，风速为5m/s，环境压力为标准大气压，井口截断阀未座落，天然气泄露时速度均匀且管线内压力不发生变化，不考虑地形影响，泄漏前后气体密度不发生变化，硫化氢不与任何物质发生反应，忽略泄漏口的温度影响。
2.2建立数学模型天然气泄露的速度可以用伯努利方程进行计算。
式中：p—流体中某点的压势能；v—流体该点的流速；ρ—流体密度；g—重力加速度；h—该点所在高度。
因为泄漏点假设在水平面上，重力势能忽略不计，因此仅考虑压势能与动能的关系。
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。
事故后果模拟分析举例
事故后果模拟分析举例事故后果模拟分析是指通过模拟工具和方法，对各种事故的可能后果进行定量分析和评估。
这种分析可以帮助决策者了解事故对环境、人员和财产造成的影响，为事故预防和应急救援提供科学依据。
下面以一起化学品泄漏事故为例，进行事故后果模拟分析举例。
化学品泄漏事故是一种常见的危险事故，它可能造成环境污染、人员伤害和财产损失。
为了评估事故后果，我们可以运用事故后果模拟分析方法。
首先，我们需要了解事故发生的具体情况。
假设一家化工厂的一个储罐发生泄漏，泄漏物质为一种有毒有害气体。
我们需要获取泄漏速率、泄漏时间和泄漏物质的性质等数据，这些数据可以通过现场监测仪器、事故现场勘察和相关文献等途径获取。
其次，我们使用事故后果模拟软件对事故后果进行模拟分析。
根据泄漏物质的性质和事故现场环境条件，模拟软件可以计算事故区域内的物质浓度分布、毒性影响范围、人员紧急撤离时间等。
通过模拟可以直观地了解事故带来的影响和损失。
接着，我们可以根据模拟结果，对事故后果进行评估和分析。
比如模拟结果显示，在事故发生后的第一小时，泄漏物质的浓度达到了可燃极限，存在火灾和爆炸的风险。
此时，我们可以评估火灾和爆炸对厂区以及附近居民的影响，进一步采取措施避免或减轻火灾和爆炸的发生。
此外，模拟结果还可以帮助我们预测事故对环境和生态系统的影响。
比如模拟结果显示，泄漏物质会污染附近地下水和土壤，对当地生态环境造成潜在威胁。
借助模拟结果，我们可以进行环境风险评估，决定合适的应急措施和防护措施，从而减少环境污染的扩散范围。
最后，模拟分析结果还可以用于指导事故应急救援工作和决策制定。
模拟结果可以用于制定撤离计划，为紧急情况下的人员疏散提供科学依据；可以用于确定救治措施，为中毒人员的救治提供参考；还可以用于指导应急物资的调配，确保应急救援工作的高效进行。
总之，事故后果模拟分析是一种重要的工具和方法，可以为预防事故、应对事故提供科学依据。
通过对事故后果的模拟分析，我们可以更好地了解事故的可能后果，预测事故对环境和人员造成的影响，有针对性地采取措施减轻事故损失。
CNG储气瓶泄漏事故后果模拟分析评价
CNG储气瓶泄漏事故后果模拟分析评价摘要：CNG储气瓶由于高压和介质可燃爆两大事故因素，无论发生何种事故，都可能引发泄漏，火灾，化学爆炸和物理爆炸。
本文即对CNG储气瓶泄漏后导致爆炸事故进行事故后果模拟分析，计算其爆炸冲击波的伤害范围。
关键词：CNG储气瓶泄漏事故后果一、引言随着天然气在汽车能源中所占比重的增大，越来越多的加气站被建立，压缩天然气（CompressedNaturalGas，简称CNG）加气站是常见的一类，在各种CNG 加气站里，通过压缩机加压压缩，强行将天然气储存在特制容器内，专供汽车加气的备用装置或系统，称为储气装置或储气技术[1]。
CNG储气瓶是加气站常用的储气装置，该装置一般具有25～30MPa的高压，其储存的压缩天然气的主要成分是甲烷，属一级可燃气体，甲类火灾危险性，爆炸极限为5%～15%，最小点火能量仅为0.28mJ，燃烧速度快，燃烧热值高，对空气的比重为0.55，扩散系数为0.196，极易燃烧，爆炸，并且扩散能力强，火势蔓延迅速，一旦发生事故，难以控制[2]。
CNG储气瓶由于高压和介质可燃爆两大事故因素，无论发生何种事故，都可能引发泄漏，火灾，化学爆炸和物理爆炸，如果事故得不到有效控制，还可相互作用，相互影响，促使事故扩大蔓延及至产生巨大的冲击波危害，因此，对其危害后果做出合理评价具有重大意义[1]。
二、泄漏事故后果模拟分析假设某一加气子站内有3支4m3大容积储气瓶，其中一支储气瓶的瓶口处发生天然气泄漏，模拟分析如下：1.泄漏量计算1.1 泄漏类型判断P-储气瓶组内介质压力，取25MPaP0 -环境压力，取0.1 MPa，则P0 / P = 0.004k-介质的绝热指数，取1.316，则介质流动属音速流动。
1.2泄漏孔面积和喷射孔等价直径泄漏发生在储气瓶瓶口处，内径D0为6mm（泄漏孔100%计）泄漏孔面积A：A = π D02/4 = 2.83×10-5（m2）喷射孔等价直径D：D = D0 （ρ0 / ρ）1/2= 6×（709.5/1290）1/2= 4.45（mm）式中：ρ0 -泄漏气体密度，kg/m3；取709.5ρ-环境温度下气体密度，kg/m3；取12901.3泄漏速度式中：Q0-泄漏速度，kg/sCd-气体泄漏系数，取1.00M-分子量，取16.04R-气体常数，取8.31 J/（mol·K）T-气体温度，K；取273代入公式计算结果为：Q0= 0.28 kg/s二、造成爆炸需要的时间天然气泄漏后在空气中的浓度如达到其爆炸下限5%，遇点火源即可产生爆炸。
泄漏事故后果模拟分析方法
泄漏事故后果模拟分析方法泄漏事故是指化工企业、石油石化企业等生产过程中，由于设备故障、人为操作不当等原因导致危险化学品泄漏到环境中，对周围环境和人饮有潜在危害的情况。
泄漏事故的后果模拟分析方法是对泄漏事故发生后可能造成的影响进行模拟分析和评估，从而为应急救援工作提供科学依据。
首先，在泄漏事故后果模拟分析中，进行事故场景建模是非常重要的一步。
事故场景建模是指根据泄漏事故发生的具体情况，对事故场景进行描述，并确定模拟分析的范围和要素。
建模时需要考虑事故发生的时间、地点、原因、泄漏物质性质、泄漏速率、泄漏源高度等因素。
通过事故场景建模，可以为后续的模拟分析提供准确的数据。
其次，在泄漏扩散模拟中，可以采用数值模拟方法进行。
数值模拟是利用计算机仿真技术，通过建立数学模型，模拟泄漏物质在环境中的扩散过程。
数值模拟需要根据泄漏物质的物理化学性质、环境气象条件、地形地貌等因素，选用相应的数学模型进行计算。
常用的数值模拟方法有欧拉方法、拉格朗日方法等。
通过泄漏扩散模拟，可以了解泄漏物质在空气中的传播范围和浓度分布，从而评估事故对周围环境和人饮的潜在危害。
最后，在风险评估中，需要根据泄漏物质的危险性以及泄漏物质暴露给人员和环境的情况，对风险进行评估。
风险评估可以采用常见的定量风险评估方法，如风险矩阵法、风险曲线法等。
风险评估需要综合考虑泄漏物质的毒性、浓度、持续时间、接触途径、敏感人群等因素。
通过风险评估，可以对泄漏事故后果进行全面的评估，为相关部门决策提供科学依据。
此外，在进行泄漏事故后果模拟分析时，还需借助相关软件和数据库的支持。
目前，市面上有很多泄漏扩散模拟软件，如Aloha、PHAST等，这些软件可以根据泄漏情况快速进行模拟分析，并输出模拟结果。
另外，相关的数据库，如危险化学品数据库、气象数据库等也为泄漏事故后果模拟分析提供了丰富的数据支持。
总结起来，泄漏事故后果模拟分析方法是一个系统工程，需要通过事故场景建模、泄漏扩散模拟和风险评估三个步骤来进行。
氨气气体泄漏后果分析
1、储罐区的情况简介1.1 储罐区的根本情况本次课程设计以某发电厂为研究对象。
该发电厂采用选择性催化复原法进展烟气脱硝,所用复原剂为液氨,共有2个液氨储罐,每个液氨储罐最大储存量为90 m3。
液氨储存温度为30℃, 储存压力为1. 1 MPa, 密度为750 kg/m3,液氨体积占储罐容积的最大值为70%(其充装系数为0.70)。
那么每个贮槽液氨的总质量为W=90 m3×750 kg/m3×0. 7=47.25t。
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者超过临界量的单元〔包括产所和设施〕。
?危险化学品重大危险源辨识?【2】(GB18218—2009〕规定氨的临界量为10t，该企业布置有两个液氨储罐，每个储罐装存的液氨为47.25t，因此构成了该液氨储罐区构成了重大危险源。
1.2液氨的主要危险特性液氨又称为无水氨，是一种无色液体。
在温度变化时，液氨体积变化的系数很大。
溶于水、乙醇和乙醚，与空气混合能够形成爆炸混合物，火灾危险类别为乙类2项。
液氨作为一种重要的化工原料应用广泛，普遍存在于化工生产过程中。
为了运输及储存的便利，通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。
液氨在工业上应用广泛，由于具有腐蚀性，且易挥发，所以其化学事故发生率相当高，是该储罐区的主要危险物料。
液氨物料的危险特性主要表达在燃烧和爆炸、活性反响和安康危害三方面【3】，具体危险特性及理化性质如表1.1所示：表1.1 液氨的危险特性及理化性质表2、储罐的事故类型分析2.1 液氨泄漏事故模式及统计分析通常情况下,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,并扩散到大的空间围。
液氨事故泄漏后通常有几种事故模式：液氨泄漏后在泄漏出口处立即点火形成喷射火；泄漏处于开放空间且经过一定时间点火形成闪火；泄漏处于局限空间条件且经过一定时间点火形成蒸气云爆炸；假设泄漏过程中没有点火源存在那么形成单纯的大气中扩散；储存液氨的储罐有可能发生BLEVE 爆炸。
爆炸及火灾事故后果模拟分析方法
事故后果模拟分析方法1 简述火灾、爆炸、中毒是常见的重大事故，经常造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失，影响社会安定。
这里重点介绍有关火灾、爆炸和中毒事故( 热辐射、爆炸波、中毒) 后果分析，在分析过程中运用了数学模型。
通常一个复杂的问题或现象用数学模型来描述，往往是在一个系列的假设前提下按理想的情况建立的，有些模型经过小型试验的验证，有的则可能与实际情况有较大出入，但对辨识危险性来说是可参考的。
2 泄漏由于设备损坏或操作失误引起泄漏，大量易燃、易爆、有毒有害物质的释放，将会导致火灾、爆炸、中毒等重大事故发生。
因此，事故后果分析由泄漏分析开始。
2．1 泄漏情况分析1) 泄漏的主要设备根据各种设备泄漏情况分析，可将工厂(特别是化工厂) 中易发生泄漏的设备归纳为以下10 类：管道、挠性连接器、过滤器、阀门、压力容器或反应器、泵、压缩机、储罐、加压或冷冻气体容器及火炬燃烧装置或放散管等。
(1) 管道。
它包括管道、法兰和接头，其典型泄漏情况和裂口尺寸分别取管径的20% 〜100%、20%和20% 〜100%。
(2) 挠性连接器。
它包括软管、波纹管和铰接器，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：①连接器本体破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20%〜100%;②接头处的泄漏，裂口尺寸取管径的20%;③连接装置损坏泄漏，裂口尺寸取管径的100%。
(3) 过滤器。
它由过滤器本体、管道、滤网等组成，其典型泄漏情况和裂口尺寸分别取管径的20%〜100%和20%。
(4) 阀。
其典型泄漏情况和裂口尺寸为：①阀壳体泄漏，裂口尺寸取管径的20%〜100%;②阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%;③阀杆损坏泄漏，裂口尺寸取管径的20%(于旺力容譌辰应器.包括化工生产中常用的分离器、吒悴洗淺畚反应釜*热左换器、各种縫和容器等］(DW器破裂而泄漏，製□尺寸取容器恋身尺寸’②容器本体泄漏，裂口尺寸取与其注接的粗管道管径时1如％;③孔盖世獄裂口尺寸取管径的20唸⑥瞰嘴断裂而泄漏，裂口尺寸珈管径的口CI妬；⑤仪表管路破裂泄漏，裂口尺寸取管径關2珈〜血烙⑥容器内豁爆炬，莹韶號裂・(°泵.具典型泄漏惰况和裂口尺寸?^①泵陆掏坏泄漏，裂口尺寸取弓耳连接管径的20%-100^s②密封压盖处泄漏、裂口尺寸取管径的20%.(Tfi縊机口包括离心式、術式和往复式压缩机，泄漏情况和裂口尺寸溯I①压缩机机壳损坏而泄漏，裂口尺寸取与其连接管道管径的20%〜Wil%,②压缩机密封萱泄届裂口尺寸取管径的湖蚊⑻储罐.錨天储存施韧质的容器或压力容器・也包括与其连接的管道和辅助设备，其典型泄漏情况和裂I①雄体损坏而泄漏,裂口尺寸対本体尺寸！②接头泄漏，裂口尺寸九与其连接管道管径閔叩％~1旳％;③辅助设畚泄漏，酣憎确罡裂口尺寸.⑼加压或冷冻气悴容器.包括鑰天或埋地畝直的储存器、压丸容器或运输糟车等，其典型泄漏^况和裂口」①靂天容器内部气障爆炸使容誥完全跛裂裂口尺寸取本体尺寸；②容器破裂而泄漏，裂口尺寸取本体尺寸I◎焊援昭接管淅製泄漏，取管径的2吸~価仏(10)火炬燃烧器或放散管。
火灾、爆炸事故后果模拟计算
火灾、爆炸事故后果模拟计算在化工生产中，火灾、爆炸和中毒事故不但影响生产的正常运行，而且对人员有较大的身体危害，导致人员的伤亡。
本文运用地面火灾、蒸气云爆炸和中毒的三种数学模型，对年产2万吨顺酐装置的原料库来进行分析，分析各种事故对人员可能造成的危害，借以帮助企业在生产中采取相应的措施。
事故后果分析是危险源危险性分析的一个主要组成部分，其目的在于定量描述一个可能发生的重大事故对工厂、对厂内人员、厂外居民甚至对环境造成危害的严重程度。
一、苯储罐泄漏池火灾后果分析苯系易燃液体，在苯贮罐区苯泄漏后遇到点火源就会被点燃而着火燃烧。
由于贮罐区设有防火堤，苯泄漏后积聚在防火堤之内，它被点燃后的燃烧方式为池火。
模拟有关数据参数如下。
苯储罐区有两台800m3、两台500m3的苯储罐，苯储罐单罐直径10.5m，每两台罐为一组，贮罐区防火堤尺寸为33×16 m，模拟液池半径为18.3m；苯储罐单台最大贮存量600t，泄漏量为15%时，足以在防火堤内形成液池；周围环境温度设为25℃；（1）燃烧速度当液池中的可燃液体的沸点高于周围环境温度时，液体表面上单位面积的燃烧速度dm/dt为：………（公式F5-1）0.001H cdm/dt =C P（T b－T0）＋H式中dm/dt～单位表面积的燃烧速度，kg/m2.sH c～液体燃烧热，J/kg。
苯H c=41792344J/kg。
C P～液体的定压比热容，J/kg.K。
苯C P=1729 J/kg.K。
T b～液体的沸点，K b=353.1K。
T0～环境温度，环境温度为25℃，K。
= 298K。
H～液体的气化热，J/kg。
苯H=428325J/kg。
（25℃）计算：dm/dt=0.001×41792344/﹝1729（353.1－298）＋428325﹞=0.0798 kg/m2.s（2）火焰高度模拟液池为园池，半径为18.3m，其火焰高度可按下式计算：dm/dth=84r﹝﹞0.61………（公式F5-2）ρ0（2gr）1/2式中h～火焰高度，m；r～液池半径，m；取r=18.3mρ0～周围空气密度，kg/m3；取ρ0=1.185kg/m3（25℃）g～重力加速度，9.8m/s2；dm/dt～单位表面积的燃烧速度，己知0.0798kg/m2.s计算：h=84×18.3×{0.0798/[1.185×（2×9.8×18.3）1/2]}0.61=49.3m（3）热辐射通量当液池燃烧时放出的总热辐射通量为：Q=（兀r2＋2兀rh）dm/dt·η·H c/﹝72（dm/dt）0.6＋1﹞…（公式F5-3）Q～总热辐射通量，W；η～效率因子，可取0.13～0.35。
事故后果模拟分析方法
k 1
(5)
(6)
上两式中，Cd——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； • A——裂口面积，m2
•
• • • • • • • • • •
p——容器内介质压力，Pa；
Y——气体膨胀因子，它由下式计算：
p 1 k 1 k 1 p k Y [ ][ ] [ ] {1 [ 0 ] k } k 1 2 p0 p
(1)液池面积
如果泄漏的液体已达到人工边界，则液池面积即为人工边界围成的面积。如果泄漏 的液体未达到人工边界，则从假设液体的泄漏点为中心呈扁圆柱形在光滑平面上扩散，这 时液池半径r用下式计算： 瞬时泄漏(泄漏时间不超过30s)时， t (11)
8 gm 4 r [ ] p
32gm t ] p
Dd Re
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对于常压下的液体泄漏速度，取决于裂口之上液位的高低；对于非常压下 的液体泄漏速度，主要取决于窗口内介质压力与环境压力之差和液位高低。 当容器内液体是过热液体，即液体的沸点低于周围环境温度，液体流过裂 口时由于压力减小而突然蒸发。蒸发所需热量取自于液体本身，而容器内剩下 的液体温度将降至常压沸点。在这种情况下，泄漏时直接蒸发的液体所占百分 比F可按下式计算：
l Re
式中： Υ——流体的平均速度； l ——流束的定型尺寸； υ 、η——在工作状态；流体的运动粘度和动力粘度 ρ——被测流体密度； 由上式可知，雷诺数Re的大小取决于三个参数，即流体的速度、流束的定型尺寸以及工 作状态下的粘度（流体工作状态下的粘度怎么求得，仪器测量？）。
用圆管传输流体，计算雷诺数时，定型尺寸一般取管道直径(D)，则
D Re
用方形管传输流体，管道定型尺寸取当量直径(Dd)。当量直径等于水力 半径的四倍。对于任意截面形状的管道，其水力半径等于管道戳面积与周长 之比．所以长和宽分别为A和B的矩形管道，其当量直径
天然气管线泄漏事故模拟计算
天然气管线泄漏事故模拟计算天然气管道破裂后，导致大量的天然气泄漏，如果立即遇到点火源，则在破裂处形成喷射火焰，其主要危害为热辐射；如果泄漏一段时间后，在遇到点火源，则会发生爆炸或闪燃，同时在泄漏口持续喷射燃烧。
如果泄漏的天然气在无限制的空气中扩散，则可能发生蒸气云爆炸。
天然气管线直径为1016mm ，运行压力为10MPa ，本次假设天然气管线发生破裂泄漏，裂口面积为0.025㎡，泄漏时间为30s 和60s ，分别通过泄漏模型、喷射火伤害模型和蒸气云爆炸模型，进行事故后果模拟计算。
一、泄漏模型计算管道中气体泄漏质量流量与其流动状态有关，对于天然气管道，一般属于音速流动，其特征可用临界流（最大出口速度等于声速或亚临界流）来描述。
Perry 等人用如下的关系式作为临界流的判断准则：当式（1）成立时，气体流动属音速流动；当式（2）成立时，气体流动属亚音速流动。
1012+⎪⎭⎫⎝⎛+≤k k k P P （1）1012+⎪⎭⎫ ⎝⎛+>k k k P P （2）式中，P 0为环境大气压力(Pa)；P 为容器内压力(Pa)；k 为气体的绝热指数，即定压比热C P 和定容比热C v 之比。
气体呈音速流动时，其泄漏量为：1112-+⎪⎭⎫⎝⎛+=k k d k RT Mk APC Q （3）气体呈亚音速流动时，其泄漏量为：1112-+⎪⎭⎫⎝⎛+=k k d k RT Mk APYC Q （4）式中，Q 是气体泄漏速率（kg ／s ）；C d 为气体泄漏系数，当裂口形状为圆形时取1.00，三角时取0.95，长方形时取0.90；A 为裂口面积（m 2）；M 是气体相对分子质量；R 是普适气体常数（8.31436Jmol -1K -1）；T 是气体的储存温度（K ）；Y 为气体膨胀因子；按式（5）计算。
211121101021121⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-+-k k kk kk k p p p p Y （5） 上述考虑的为理想气体的不可逆绝热扩散过程。
液化气体铁路罐车泄漏事故分析和应急处理案例
液化气体铁路罐车泄漏事故分析和应急处理案例近年来，液化气体的需求量不断增加，但是由于其特殊性质，液化气体泄漏事故时有发生。
特别是液化气体铁路罐车泄漏事故，由于涉及到运输环节，其危害性更加突出。
本文将分析一起液化气体铁路罐车泄漏事故，并探讨相应的应急处理措施。
1.事故概述该事故发生在某地区的一条铁路上，当地气象条件恶劣，强风和暴雨交加。
一辆装载液化气体的铁路罐车在行驶过程中发生泄漏，导致大量液化气体向四周散发。
事故发生后，现场出现了火灾和爆炸的风险。
2.事故原因分析2.1 气象条件恶劣当地气象条件的恶劣是导致该事故发生的重要原因之一。
强风和暴雨造成了铁路罐车的不稳定，使得其容易发生泄漏。
此外，气象条件的恶劣也增加了事故后果的严重性，火灾和爆炸的风险进一步加大。
2.2 运输设备故障运输设备故障也是导致液化气体铁路罐车泄漏事故发生的重要原因。
罐车的密封性能出现问题，使得液化气体泄漏。
在这起事故中，罐车的密封圈老化且未及时更换，导致泄漏事故的发生。
3.应急处理措施3.1 现场安全隔离一旦液化气体铁路罐车发生泄漏事故，第一时间需要进行现场安全隔离。
封锁事故现场，避免人员靠近，防止更大的伤害发生。
同时，应采取措施防止泄漏液化气体扩散，减少火灾和爆炸的风险。
3.2 气体排放控制在事故发生后，需要尽快采取措施控制液化气体的排放。
可以使用特殊的泄漏堵漏装置，将泄漏点进行封堵，减少气体的泄漏量。
同时，可以利用风向等气象条件，进行喷淋降温，降低液化气体的温度，减少火灾和爆炸的风险。
3.3 紧急疏散和救援在处理液化气体铁路罐车泄漏事故时，紧急疏散和救援工作至关重要。
应当及时组织周围居民和工作人员撤离事故现场，并提供安全避难场所。
对于受伤人员要及时送医救治，减少伤亡人数。
4.结论液化气体铁路罐车泄漏事故的发生对人员和环境安全造成了严重威胁，因此应当高度重视。
通过对事故原因的分析，可以采取相应的预防措施，如定期检查运输设备的密封性能，提高运输过程中的安全意识等。
蒙特卡洛模拟在天然气管道泄漏事故后果分析中的应用
蒙特卡洛模拟在天然气管道泄漏事故后果分析中的应用姜璐;梁伟;张来斌【摘要】为解决天然气管道泄漏事故后果分析中场景参数及泄漏源参数的不确定性问题,基于蒙特卡洛模拟及拉丁超立方抽样方法构建了天然气管道泄漏喷射火事故后果评价方法.该方法根据已知不确定参数的概率分布对各参数进行拉丁超立方抽样,并将抽样数据代入天然气管道泄漏模型和喷射火热辐射伤害模型计算死亡半径,通过多次循环计算实现蒙特卡洛模拟,最后得到泄漏处距管道不同距离的事故死亡半径的概率分布.实例研究结果表明:随着泄漏处距管道起点的距离增大,死亡半径分布越来越集中,且逐渐变小;累积频率为95％的死亡半径值可作为管道周围划定无人区的参考.【期刊名称】《安全与环境工程》【年(卷),期】2015(022)006【总页数】7页(P109-115)【关键词】天然气管道;泄漏事故;后果分析;蒙特卡洛模拟;拉丁超立方抽样【作者】姜璐;梁伟;张来斌【作者单位】中国石油大学(北京)机械与储运工程学院,北京102249;中国石油大学(北京)机械与储运工程学院,北京102249;中国石油大学(北京)机械与储运工程学院,北京102249【正文语种】中文【中图分类】X913管道运输是我国天然气输送的最主要方式，具有管道压力大、运输距离长、介质易燃易爆等特点。
目前我国很多管道处于事故发生率较高的阶段，这致使我国天然气管道事故层出不穷，且后果严重。
管道腐蚀、外力破坏、施工缺陷及材料缺陷是管道事故的主要原因，这都会导致天然气管道不同程度的泄漏［1］。
天然气管道泄漏事故的主要后果为喷射火、火球及蒸气云爆炸。
天然气从管道泄漏后，若管外有施工致使温度高于天然气的自动点火温度（AIT）或有火源立即将其点燃，就会发生喷射火事故，喷射火产生的强热辐射会对人员和设备造成严重伤害。
对此类事故进行后果分析是风险评价的基础，对应急救援具有重要指导作用。
目前有关这方面的研究大都对事故场景进行预先设定，对已设定好的几个场景进行伤害范围的计算，或通过控制变量法研究场景或泄漏源参数对事故后果的影响［2－4］。
液氨泄漏事故后果分析
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=×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)：，经计算其爆炸下限质量浓度为 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：。
根据蒸发速度，达到爆炸下限所需要时间为：=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/ m3，布满200m3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×104KJ/ kg；Q TNT——TNT的爆炸热，KJ/kg。
Q TNT为4520 KJ/kg 可燃气体的爆炸总能量为：E=αWQ式中，E为可燃气体的爆炸总能量，KJ；为地面爆炸系数。
泄露计算方法
重大事故后果分析方法：泄漏事故后果分析是安全评价的一个重要组成部分，其目的在于定量地描述一个可能发生的重大事故对工厂、厂内职工、厂外居民，甚至对环境造成危害的严重程度。
分析结果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关于决策采取何种防护措施的信息，如防火系统、报警系统或减压系统等的信息，以达到减轻事故影响的目的。
火灾、爆炸、中毒是常见的重大事故，可能造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失，影响社会安定。
世界银行国际信贷公司(IFC)编写的《工业污染事故评价技术手册》中提出的易燃、易爆、有毒物质的泄漏、扩散、火灾、爆炸、中毒等重大工业事故的事故模型和计算事故后果严重度的公式，主要用于工业污染事故的评价。
该方法涉及内容，也可用于火灾、爆炸、毒物泄漏中毒等重大事故的事故危险、危害程度的评价。
由于设备损坏或操作失误引起泄漏从而大量释放易燃、易爆、有毒有害物质，可能会导致火灾、爆炸、中毒等重大事故发生。
1 泄漏情况1．1 泄漏的主要设备根据各种设备泄漏情况分析，可将工厂(特别是化工厂)中易发生泄漏的设备分类，通常归纳为：管道、挠性连接器、过滤器、阀门、压力容器或反应器、泵、压缩机、储罐、加压或冷冻气体容器及火炬燃烧装置或放散管等十类。
一个工厂可能有各种特殊设备，但其与一般设备的差别很小，可以容易地将其划归至所属的类型中去。
图6—1～图6—10提供了各类设备的典型损坏情况及裂口尺寸，可供后果分析时参考。
这里所列出的损坏典型，仅代表事故后果分析的最基本的典型损坏。
评价人员还可以增加其他一些损坏的形式和尺寸，例如阀的泄漏、开启式贮罐满溢等人为失误事故，也可以作为某些设备的一种损坏形式。
1．2 泄漏后果分析一旦泄漏，后果不单与物质的数量、易燃性、毒性有关，而且与泄漏物质的相态、压力、温度等状态有关。
这些状态可有多种不同的结合，在后果分析中，常见的可能结合有4种：(1)常压液体；(2)加压液化气体；(3)低温液化气体；(4)加压气体。
加氢站氢气泄漏事故模拟及后果分析
加氢站氢气泄漏事故模拟及后果分析摘要：针对加氢站安全，通过理论模型分析和数值模拟两种方法，对其开展事故模拟和后果分析。
利用自行编制的MATLAB高斯扩散程序得到爆炸危险区域的浓度曲线，分析环境风速对氢气扩散的影响，即风速越大，危险区域越向泄漏口收缩；利用CFD软件Fluent建立加氢站氢气泄漏全场景二维模型，模拟结果表明，无风情况下，氢气水平和垂直扩散速度很快，容易富集并形成爆炸气团，而在风速10m/s情况下，泄漏氢气被带动、吹散和稀释，难以富集，爆炸区域仅限于泄漏点附近。
环境风不利于氢气稳定扩散，对安全有利。
氢气被认为是一种可持续的、环境友好型的绿色能源，具有来源广泛、燃烧热值高、可循环利用、储存方式多样等特点，被誉为21世纪的能源之星。
在氢能的众多前景中，氢燃料电池被认为是最有可能实现产业化的应用之一。
而伴随着各国氢燃料电池项目的开展实施，势必快速发展与之配套的加氢站等基础设施。
有专家预测，欧洲、美国和日本将在未来的五到六年内实现氢燃料电池、氢能生产和加氢基础设施的商业化。
我国燃料电池技术虽刚刚起步，但在政府能源、环保战略的推进下，发展速度不断加快。
国外学者研究表明，从能量利用的角度分析，高压储氢是最为经济合理的选择，而由此也会带来较大的安全问题。
高压氢气一旦发生泄漏，很可能引起火灾和爆炸，造成巨大的人员伤亡和财产损失。
因此，氢安全是制约氢能发展和推广的主要瓶颈。
加氢站作为高压氢气储存较为集中的区域，其安全性必须受到高度的重视。
国际上常用的加氢站风险评价方法主要有快速风险评级和量化风险评价，前者为定性评估，后者虽为定量评估，但在量化指标上存在较大争议。
国内浙江大学较早开展相关工作，研究了不同泄漏位置以及环境温度、风速对高压储氢罐泄漏扩散的影响，但场景较为简单，不适合于真实、复杂设施的事故模拟和后果分析。
考虑到氢气泄漏实验的危险性和高昂的费用，笔者选取某加氢站为工程实例，采用理论模型分析和数值模拟(CFD)两种方法对其开展氢气泄漏事故模拟和危险性分析，模拟结果可以为同类场所预防和抑制氢气扩散，减小燃烧爆炸的可能性与破坏性提供工程依据和参考。
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3)泄漏后果
泄漏一旦出现，其后果不单与物质的数 量、易燃性、毒性有关，而且与泄漏物质 的相态、压力、温度等状态有关。这些状 态可有多种不同的结合，在后果分析中， 常见的可能结合有4种： (1)常压液体； (2)加压液化气体； (3)低温液化气体； (4)加压气体。
泄漏物质的物性不同，其泄漏后果也不同。 (1)可燃气体泄漏。可燃气体泄漏后与空气混合达到燃烧极限时，遇到引火 源就会发生燃烧或爆炸。泄漏后起火的时间不同，泄漏后果也不相同。 ①立即起火。可燃气体从容器中往外泄出时即被点燃，发生扩散燃烧，产 生喷射性火焰或形成火球，它能迅速地危及泄漏现场，但很少会影响到厂区的 外部。 ②滞后起火。可燃气体泄出后与空气混合形成可燃蒸气云团，并随风飘移， 遇火源发生爆炸或爆轰，能引起较大范围的破坏。 (2)有毒气体泄漏。有毒气体泄漏后形成云团在空气中扩散，有毒气体的浓 密云团将笼罩很大的空间，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生成气体，泄漏后 果与液体的性质和贮存条件(温度、压力)有关。 ①常温常压下液体泄漏。这种液体泄漏后聚集在防液堤内或地势低洼处形 成液池，液体由于池表面风的对流而缓慢蒸发，若遇引火源就会发生池火灾。 ②加压液化气体泄漏。一些液体泄漏时将瞬时蒸发，剩下的液体将形成一 个液池，吸收周围的热量继续蒸发。液体瞬时蒸发的比例决定于物质的性质及 环境温度。有些泄漏物可能在泄漏过程中全部蒸发。 ③低温液体泄漏。这种液体泄漏时将形成液池，吸收周围热量蒸发，蒸发 量低于加压液化气体的泄漏量，高于常温常压下液体的泄漏量。 无论是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长短有关。
D Re
用方形管传输流体，管道定型尺寸取当量直径(Dd)。当量直径等于水力 半径的四倍。对于任意截面形状的管道，其水力半径等于管道戳面积与周长 之比．所以长和宽分别为A和B的矩形管道，其当量直径
AB 2 AB Dd 4 2( A B) A B
对于任意截面形状管道的当量直径，都可按截面积的四倍和截面周长之 比计算，因此，雷诺数的计算公式为
继续
雷诺数介绍
测量管内流体流量时往往必须了解其流动状态、流速分布等。雷诺数就是表征流体流动特 性的一个重要参数。 流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。用符号Re表示。Re是一 个无因次量。
Re
Fg Fm
S 2
S l
l
l
式中，式中的动力粘度η用运动粘度υ来代替，因η＝ρυ，则
1)液体泄漏量
液体泄漏速度可用流体力学的柏努利方程计算，其泄漏速度为：
Q0 Cd A2( p 0 ) 2 gh (1)
式中 Q0——液体泄漏速度，kg/s； Cd——液体泄漏系数，按表1选取； A——裂口面积，m2； ρ——泄漏液体密度，kg/m3； p——容器内介质压力，Pa； p0——环境压力，Pa； g——重力加速度，9.8m/s2； h——裂口之上液位高度，m。
Dd Re
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对于常压下的液体泄漏速度，取决于裂口之上液位的高低；对于非常压下 的液体泄漏速度，主要取决于窗口内介质压力与环境压力之差和液位高低。 当容器内液体是过热液体，即液体的沸点低于周围环境温度，液体流过裂 口时由于压力减小而突然蒸发。蒸发所需热量取自于液体本身，而容器内剩下 的液体温度将降至常压沸点。在这种情况下，泄漏时直接蒸发的液体所占百分 比F可按下式计算：
泄漏事故后果模拟分析方法
由于设备损坏或操作失误引 起泄漏，大量易燃、易爆、有毒 有害物质的释放，将会导致火灾、 爆炸、中毒等重大事故发生。因 此，事故后果分析由泄漏分析开 始。
2.1 泄漏情况分析
1)泄漏的主要设备 根据各种设备泄漏情况分析，可将工厂(特别 是化工厂)中易发生泄漏的设备归纳为以下10类： 管道、挠性连接器、过滤器、阀门、压力容器或 反应器、泵、压缩机、储罐、加压或冷冻气体容 器及火炬燃烧装置或放散管等。 各设备泄漏情况裂口尺寸见资料。
2)造成泄漏的原因
从人——机系统来考虑造成各种泄漏事故 的原因主要有4类。 (1)设计失误。 (2)设备原因。 (3)管理原因 。 (4)人为失误。 具体详见资料。
2.2 泄漏量的计算
• 当发生泄漏的设备的裂口是规则的，而且 裂口尺寸及泄漏物质的有关热力学、物理 化学性质及参数已知时，可根据流体力学 中的有关方程式计算泄漏量。当裂口不规 则时，可采取等效尺寸代替；当遇到泄漏 过程中压力变化等情况时，往往采用经验 公式计算。 (经验公式？)
T T0 F cp H
(2)
式中 cp——液体的定压热容，J/(kg· K)； T——泄漏前液体的温度，K； T0——液体在常压下的沸点，K； H——液体的气化热，J/kg。 按式(2)计算的结果，几乎总是在0～1之间。事实上，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蒸发。如果空气传给 液体烟雾的热量不足以使其蒸发，由一些液体烟雾将凝结成液滴降落到地面， 形成液池。根据经验，当F＞0．2时，一般不会形成液池；当F＜0．2时，F与 带走液体之比有线性关系，即当F=0时，没有液体带走(蒸发)；当F=0．1时， 有50％的液体被带走。
2)气体泄漏量
气体从裂口泄漏的速度与其流动状态有关。因此，计算泄漏 量时首先要判断泄漏时气体流动属于音速还是亚音速流动，前者 称为临界流，后者称为次临界流。 当式(3)成立时，气体流动属音速流动： P0 2 kk (3) 1
l Re
式中： Υ——流体的平均速度； l ——流束的定型尺寸； υ 、η——在工作状态；流体的运动粘度和动力粘度 ρ——被测流体密度； 由上式可知，雷诺数Re的大小取决于三个参数，即流体的速度、流束的定型尺寸以及工 作状态下的粘度（流体工作状态下的粘度怎么求得，仪器测量？）。
用圆管传输流体，计算雷诺数时，定型尺寸一般取管道直径(D)，则