科研训练结题报告材料

南京理工大学科研训练结题报告

作

者: 举豪向军历毅坚

学院(系):化工学院

专

业: 安全工程

题

目: 丙烯管道泄漏爆燃事故的定量风险评估

饶国宁讲师

指导者：

(姓名) (专业技术职务)

评阅者：

(姓名) (专业技术职务)

2015 年9 月

1 研究背景及意义

2010 年7 月28 日10 时10 分，某施工队在市栖霞区迈皋桥街道万寿村15号的塑料四厂地块拆除工地挖掘地下废旧管道时，挖掘机将穿越该地块的金陵塑胶化工地下Φ159 丙烯管道挖穿，导致丙烯泄漏并迅速扩散与空气形成爆炸性混合物，遇点火源后引发爆燃事故。事故最终共造成10 余人死亡，10 余人重伤(包括抢救无效死亡的3 人)，以及周边近两平方公里围的3000 多户居民住房及部分商店玻璃、门窗不同程度破碎，建筑物外立面受损，少数钢架大棚坍塌，直接经济损失4784 万元［1］。

这次事故在产生了巨大的影响，时至今日仍然有着深刻的教育意义，所以本项目以“7.28”事故为背景，采用ALOHA软件对该事故进行重建，给出定量风险评价结论。通过模拟得到爆炸的相关数据，为易燃气体（蒸气）管道泄漏事故的预测和应急救援提供理论依据。

2 研究工具和方法

2.1 ALOHA软件介绍

本项目研究采用有害大气空中定位软件（Areal Locations of Hazardous Atmospheres，ALOHA），该程序是美国环境保护署和美国海洋和大气管理局专门为化学品泄漏事故应急人员及规划和培训人员共同开发设计的CAMEO软件中的一个风险模拟程序［2］。其包括一个近1000种常用化学品的数据库，这个数据库的信息包括化学品类型、意外事故位置、天气情况（温度、风速和风向）和泄漏源情况（存储物料、泄漏孔尺寸、存储压力）等。

利用它能够模拟毒性、可燃性、热辐射和超压等与化学品泄漏而导致毒性气体扩散、火灾或爆炸相关的主要危害，可以快速预测出对人体产生立即健康影响的毒气浓度围以及可燃性气体爆炸所能波及的围。ALOHA采用的数学模型有：高斯模型、DEGADIS重气扩散模型、蒸气云爆炸模型、BLEVE火球模型等。目前，ALOHA已经成为危险化学品事故应急救援、规划、培训及学术研究的重要工具，广泛应用于风险评价和应急辅助决策等领域，但我国应用该软件进行应急辅助决策比较少。

2.2 场景构建

事故发生于市栖霞区迈皋桥街道万寿村15号的塑料四厂工地

图1 爆燃前建构筑物图

图2 泄漏点卫星图

事故管道，自金陵石化公司烷基苯厂中转车间输往塑胶公司。该管道直径159mm，输送距离约5km，压力2.2MPa，流量50L/s。该管道原设计与金陵石化公司炼油区域输往塑胶公司Φ89 管道并行铺设，2001 年施工时因故进行了设计变更，将原设计从沿四厂南大门东西向道路的南侧埋地，距南大门往西275m 处拐弯向北偏西走向，改为距南大门往西160m 处拐弯向北偏西走向。事故发生前，该管道处于停输状态，管道静压力2.0MPa。

根据现场勘查，事故后Φ159 管道着火点的位置，确定沿四厂南大门东西向道路的南侧埋地，距南大门往西160m 处拐弯向北偏西走向、距拐弯点55m 处，为事故泄漏点。

根据对认证的询问，董某某在Φ159 管道挖穿未堵住后即告知邵某某的通话时间（7 月28 日9∶52），以及四厂发现泄漏后报警时间（7 月28 日9∶54），Φ159 管道泄漏点开始泄漏的时间为7 月28 日9∶50 左右。

根据市地震局提供的证明材料，发生爆燃的时间为7 月28 日10∶10∶13。

根据事故泄漏点得知，事故管道为穿越四厂向塑胶公司输送丙烯的Φ159 管道因而认定泄漏物为加压液化的丙烯。

该管道直径159mm，实际压力2MPa（表压），泄漏20min。管道在外力作用下损坏壁面形成近似椭圆形，长轴约7cm，短轴约4cm，面积约22cm2的缺口，造成液化丙烯从小孔连续泄漏，小口缺口如下图所示。

图3 丙烯管道泄漏缺口图

事故发生时，东南风向，10 m高处平均风速约为5.5 m/s，环境温度为

30 ℃，空气相对湿度约为50 %。

2.3丙烯物质危险性分析

丙烯常温下为无色、稍带有甜味的气体。易燃，爆炸极限为2%～11%。

不溶于水，溶于有机溶剂，是一种属低毒类物质。丙烯是三大合成材料的基本原料，主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、异丙醇、丙酮和环氧丙烷等［3］。

健康危害：丙烯为单纯窒息剂及轻度麻醉剂。

急性中毒：人吸入丙烯可引起意识丧失，当浓度为15%时，需30分钟；

24%时，需3分钟；35%～40%时，需20秒钟；40%以上时，仅需6秒钟，并引起呕吐。慢性影响：长期接触可引起头昏、乏力、全身不适、思维不集

中。个别人胃肠道功能发生紊乱。

环境危害：对环境有危害，对水体、土壤和大气可造成污染。

燃爆危险：丙烯易燃。

3 事故模拟与分析

利用ALOHA 5.4.3模拟软件，对丙烯瞬时泄漏和连续泄漏两种场景下发生丙烯蒸气扩散和蒸气云爆炸的影响围分别进行模拟和定量分析。

3.1 关注水平

关注水平（Levels of Concern,LOC）是根据影响程度的不同对事故发生后的影响区域进行分区以确定不同应急措施的临界值。该水平是人为规定的阈限值，人体暴露于大于这个水平的环境中就会对健康构成危害。对于毒性气体扩散，其主要危害是毒性气体对人体的致毒作用。本文选用美国工业卫生协会针对毒性化学物质制定的应急响应规划指导浓度ERPGs值确定毒性影响区域。根据毒性物质的允许暴露程度可分为3种：ERPG-1是人员暴露于有毒气体环境约1h，除了短暂的不良健康效应或不良气味之外，不会有其他不良影响的最大容许浓度；ERPG-2是人员暴露于有毒气体环境中约1h，不会对身体造成不可恢复的伤害的最大容许浓度；ERPG-3是人员暴露于有毒气体环境中约1h，而不致对生命造成威胁的最大容许浓度。对于闪火，其主要危害来自直接接触火焰和热辐射，可燃物云团的大小决定了可能造成直接火焰接触危害的面积。ALOHA根据云团中丙烯的浓度水平划分可燃区域，浓度水平分别为LEL、60% LEL 和10% LEL。蒸气云爆炸的主要危害是冲击波超压，ALOHA用建筑物毁坏、人员重伤和玻璃破碎3种后果程度的超压强度，即55150.0Pa、24132.5Pa和6895.0Pa 来划分蒸气云爆炸超压影响区域。

3.2 构建事故

打开ALOHA输入事故地址：