導航：安全管理網>> 安全論文>> 消防安全論文>>正文

干式高爐煤氣柜火災爆炸及中毒危害事故后果模擬分析

文檔作者：范玉佼文檔來源：北京國石安康安全評價有限公司		點擊數：	更新時間： 2021年11月30日
下載地址：點擊這里	文件大?。?1.87 MB 共2頁	文檔格式： PDF	下載點數： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內容預覽 [文件共2頁]

本文件共2頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現部分文字亂碼（如口口口）、內容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?.87 MB 共2頁文件格式：PDF 下載點數：1 點（VIP會員免費）

下一篇：阻火器防爆設計及防爆檢驗方法探討

上一篇：淺析鋼結構建筑的防火保護和防火涂料的消…

文本預覽

僅提取頁面文字內容，供快速閱讀使用。

化 工 設 計 通 訊 工業(yè)生產
Chemical Engineering Design Communications Industrial Production
·189·
第43卷第11期
2017年11月
目前國產新型干式高爐煤氣柜已經具備技術穩(wěn)定性強、儲
氣壓力高、操作穩(wěn)定性強、制造和安裝工藝成熟的特點，在
國內鋼鐵冶金行業(yè)均有應用，比如韶鋼、水鋼、武鋼、鞍鋼、
湛鋼等企業(yè)。
高爐煤氣因泄漏造成中毒、火災、爆炸等危害事故是煤
氣柜站內系統(tǒng)區(qū)域存在的主要危險有害因素。高爐煤氣為煉
鐵過程中產生的副產品，主要成分為CO、CO2、N2、H2，其
中CO 含量約23.28%，是主要可燃成分，還含有少量的H2、
CH4，也是主要危險源。高爐煤氣爆炸極限一般在4.2%~12.5%，
煤氣柜儲存區(qū)等由于設備、管道、閥門等損壞、或密封不嚴密，
或有毒氣體報警裝置失效，或人員操作不當、管理不善等引
起煤氣泄漏，就可發(fā)生中毒事故；當空氣中煤氣濃度達到爆
炸極限時遇點火源（明火、火花等）就會發(fā)生火災、爆炸事故，
一旦發(fā)生，火勢得不到有效控制，極有可能引發(fā)站區(qū)內相鄰
煤氣柜受熱起火，發(fā)生事故多米諾現象。
本文選取廣東省某鋼鐵企業(yè)近期新增上的一臺2 號高爐
煤氣柜（為廠內氣柜編號）為研究對象，基于安全事故考慮，
對該氣柜可能發(fā)生的火災、爆炸及中毒危害事故后果進行了
模擬分析。
1 干式高爐煤氣柜情況介紹
本文2 號高爐煤氣柜主要技術參數：公稱容積30×104m3，
圓筒形， 直徑D=64.8m， 儲氣壓力9±0.2kPa， 煤氣溫度
≯ 65℃ ；儲存煤氣成分（體積比）：23.28%CO、25.05%CO2、
5.35%H2、46.3%N2、0.02%CH4；煤氣計算低熱值：（3 260±5%
kJ/m3，含塵量：≤ 10mg/m3。
2 煤氣中毒危害后果分析
高爐煤氣中毒危害主要是由煤氣泄漏引起的CO 中毒，所
以選用毒物泄漏擴散及傷害模型對煤氣泄漏造成的CO 中毒后
果進行評價。
2.1 氣體泄漏量計算
發(fā)生泄漏的設備裂口按規(guī)則的裂口形狀考慮，不規(guī)則的
裂口以等效的尺寸折合。假設氣體符合理想氣體狀態(tài)方程，
從裂口泄漏過程視為絕熱過程，首先根據氣體的泄漏速度判
定其泄漏時流動狀態(tài)，是屬于音速還是亞音速流動，前者稱
為臨界流，后者稱為次臨界流。
當式（1）成立時，氣體流動屬音速流動：
（1）
當式（2）成立時，氣體流動屬亞音速流動：
（2）
式中p 為容器內介質壓力，Pa ；
p0 為環(huán)境壓力，Pa ；
k 為氣體的絕熱指數，即比定壓熱容Cp 與比定容熱容Cv
之比。
氣體呈音速流動時，其泄漏量為：
（3）
氣體呈亞音速流動時，其泄漏量為：
（4）
式中Cd 為氣體泄漏系數，當裂口形狀為圓形時取1.00，
三角形時取0.95，長方形時取0.90 ；
Y 為氣體膨脹因子，它由下式計算：
（5）
式中M 為分子量；
R 為氣體常數，J/（mol · K）；
T 為氣體溫度，K。
2.2 氣柜破裂時的毒害區(qū)估算
泄漏物料雖然特性不一，但大多數物質從容器中泄漏出
來后，都可發(fā)展成彌散的氣團向周圍空間擴散，故建立半球
形向外擴散模型；若已知混合氣體中某種有毒物質的危險濃
度，便可求出混合氣體中該種有毒氣體的體積。假設有毒氣
體以半球形向地面擴散，則該有毒氣體擴散半徑為：
（6）
式中R 為有毒氣體的半徑，m ；
V 為有毒介質的體積，m3 ；V=m/C。
2.3 CO泄漏量計算過程
高爐煤氣主要因含有CO 而具備毒性。根據煤氣柜儲氣
情況，取煤氣的k=1.3，M=30.61g/mol，R=8.314J/（mol · K），
T=338K，該煤氣柜的壓力p=110 000Pa，p0=101 000Pa，根據
公式（1）、（2）可知，該p0/p=0.92， =0.55，故該氣
柜的泄漏氣體流動屬亞音速流動，事故模擬考慮泄漏裂口形
摘 要：高爐煤氣具有毒性、燃燒、爆炸等特性，是煤氣站煤氣貯存潛在的主要危險源。采用事故后果定量模擬計算的方法，
通過對高爐煤氣柜煤氣泄漏引發(fā)煤氣中毒、火災爆炸后果的分析，為企業(yè)事故預防工作提供理論依據。
關鍵詞：高爐煤氣柜；泄漏；事故模擬；后果分析
中圖分類號：TQ548 文獻標志碼：A 文章編號：1003–6490（2017）11–0189–02
Simulation Analysis on the Consequences of Fire，Explosion and
Poisoning Accident of Dry Blast Furnace Gas
Fan Yu-jiao
Abstract ：Blast furnace gas has the characteristics of poisoning，burning and explosion，which is the main dangerous source
of gas storage in gas station.In this paper，the method of quantitative simulation of accident consequences is used to analyze the
consequences of gas poisoning and fire explosion caused by gas leakage from blast furnace gas tank，which provides the theoretical basis
for enterprise accident prevention.
Key words ：blast furnace gas tank ；leakage ；accident simulation ；consequence analysis
干式高爐煤氣柜火災、爆炸及中毒危害事故后果模擬分析
范玉佼
（北京國石安康安全評價有限公司，北京 100101）
收稿日期：2017–09–10
作者簡介： 范玉佼（1986—），女，河南漯河人，主要研究方向為化
學工業(yè)安全生產管理與防護。
萬方數據
工業(yè)生產化 工 設 計 通 訊
Industrial Production Chemical Engineering Design Communications
·190·
第43卷第11期
2017年11月
狀為圓形，裂口面積取A=0.02m2，根據公式（4），則：
=2.25kg/s
取1min、5min、10min、30min 及60min 的泄漏時間，分
別算出泄漏煤氣中CO 的質量，見下表。
表1 不同時間煤氣中CO的泄漏量
CO 泄漏時間1min 5min 10min 30min 60min
CO 泄漏量（kg） 31.49 157.44 314.87 944.61 1 889.23
2.4 泄漏毒害半徑計算
我國車間空氣中CO 的最高容許濃度為30mg/m3。據已有
資料證明，CO 濃度達292.5mg/m3 時，可使人產生嚴重的頭痛、
眩暈等癥狀，COHb 可增高至25% ；CO 濃度達1 170mg/m3
時，吸入超過60min 可使人發(fā)生昏迷，COHb 可增高至60% ；
CO 濃度達11 700mg/m3 時，數分鐘內可使人致死，COHb 可
增高至90%。假定在無風、無上下氣流的氣象條件下，根據公
式（6）分別計算CO 濃度為30mg/m3、292.5mg/m3、1 170mg/
m3、11 700mg/m3 時有毒空氣在1min、5min、10min、30min
及60min 的擴散半徑，見下表。
表2 有毒氣體泄漏半徑（m）
時間
濃度 泄漏半徑
1min 5min 10min 30min 60min 毒害后果
30mg/m3 79 136 171 247 311 最高允許濃度
292.5mg/m3 37 64 80 116 146
使人產生嚴重的頭
痛、眩暈等癥狀
1 170mg/m3 23 40 50 73 92
吸入超過60min
可使人發(fā)生昏迷
11 700mg/m3 11 19 23 34 43 數分鐘內可使人致死
注：根據實際情況，表中模擬計算值均近似為整數值。
3 煤氣泄漏爆炸后果分析
根據荷蘭應用研究院TNO（1979）建議，按照下式預測
蒸氣云爆炸的沖擊波的損害半徑：
R=CS(N E)1/3 （7）
式中R 為損害半徑，m ；
E 為爆炸能量，kJ，E=V0 · HC ；
V0 為參與反應的可燃氣體的體積，m3 ；
HC 為可燃氣體的高燃燒熱值，kJ/m3 ；
N 為效率因子；
CS 為經驗常數，取決于損害等級。
按照上述煤氣泄漏中毒模型計算泄漏5min 的煤氣量為
675kg，取高爐煤氣的濃度C0=1.37kg/m3，其體積為V0=675/
1.37=492.70m3，則爆炸能量E=3 260×492.70=1 606 202kJ。
代入公式（7）計算，則高爐煤氣泄漏形成蒸氣云爆炸的
沖擊波的損害半徑見下表。
表3 損害等級及損害半徑（m）
損害等級Cs 設備損壞人員傷害損壞半徑
1 0.03 重創(chuàng)建筑物的加工設備
1% 死亡于肺部傷害，>50%
耳膜破裂，>50% 被碎片擊傷
1.6m
2 0.06
損壞建筑物外表
可修復性破壞
1% 耳膜破裂，
1% 被碎片擊傷
3.3m
3 0.15 玻璃破碎被碎玻璃擊傷8.2m
4 0.4 10% 玻璃破碎/ 21.7m
4 結論
本文采用事故后果定量模擬計算的方法，計算出企業(yè)新
增2 號高爐煤氣柜發(fā)生煤氣泄漏事故后，可能引發(fā)的不同時間
下發(fā)生煤氣中毒事故的半徑范圍，以及遇點火源，發(fā)生火災
爆炸后果的不同損害等級下的覆蓋半徑范圍，可為企業(yè)事故
預防工作提供一定的理論依據。
參考文獻
[1] 國家安全生產監(jiān)督管理局. 安全評價（上冊）[M]. 北京：煤炭工業(yè)
出版社，2005.
[2] 王宇新，黃斌. 干式煤氣柜泄漏及中毒事故預測后果分析[J]. 湖南
有色金屬，2008，（24）：32-36.
（上接第188頁）
一個完整的信息反饋系統(tǒng)，使相關部門能夠針對危險源的變
動情況及時采取措施，做到提前預防，合理治理。與此同
時，相關部門要定期整理收集危險源變化信息，向安全管理
部門反饋，以便更好地調整管理措施，從而減少不必要的損
失和傷亡。
2.3 危險源控制的途徑
對壓力容器檢驗風險的控制，首先是要控制物的不安全
狀態(tài)，對于可以盡快消除的缺陷，要通過設備維護、檢修及
時消除；對于無法盡快消除的缺陷和無法消除的問題，應采
取隔離、警告等措施予以控制。其次是要控制人的不安全行
為，采取編制安全規(guī)范、技術要求以及作業(yè)指導書、危險源
預控卡等措施予以控制，同時加強培訓，提高人員的防范意識。
再次要控制管理上的缺陷，既要保證管理制度的完善性、有
效性、準確性、及時性，更要保證管理制度的有效執(zhí)行。還
有對環(huán)境不利因素的控制，應以檢驗前的現場勘查為主，對
影響現場安全的各類因素如天氣、交通、施工帶電等進行分析，
采取實地教育等手段，提高檢驗人員對危險因素的辨識能力。
在檢驗實踐中，通常采取的風險控制措施有：①改變設計以
消除危險源；②用低危害物質替代或降低系統(tǒng)能量；③采用
安全聯(lián)鎖、機械防護等工程控制措施；④設立標識、警告和
管理控制措施；⑤佩戴個體防護裝備等。
3 結語
壓力容器是在許多行業(yè)廣泛使用的一類特種設備，其使
用安全性得到了越來越多的重視。壓力容器檢驗作為壓力容
器使用的一個重要環(huán)節(jié)，其實施過程同樣存在著諸多安全隱
患，這就需要引起相關部門和檢驗人員的高度重視。在壓力
容器檢驗時，既要嚴格遵守有關監(jiān)管制度，也要努力提高自
身職業(yè)技能，及時辨識和控制危險源，確保壓力容器檢驗工
作的安全有效。
參考文獻
[1] 馬新飛，徐曉暉. 壓力容器檢驗過程中危險源的控制措施研究[J].
化工管理，2015，（10）：99.
[2] 黃夢葉. 壓力容器檢驗過程中危險源的控制措施分析[J]. 工程技術，
2016，（11）：245.
[3] 倪紅兵. 運用危險源控制方法改進職業(yè)健康安全管理的有效性[J].
中國安全生產科學技術，2011，7（7）：187-191.
（上接第182頁）
完成石油鉆井施工的任務。建立石油鉆井施工的檔案資料，
加強HSE體系的管理，并實施井控管理措施，防止井噴及井噴
失控事故的發(fā)生，提高石油鉆井施工的質量，達到油田勘探
開發(fā)的技術要求。
參考文獻
[1] 連平. 淺談鉆井工程作業(yè)現場安全管理[J]. 石化技術，2016，23（11）：
233.
（上接第183頁）
進行優(yōu)化，達到最佳的管理狀態(tài)，提高天然氣站場生產的安
全性。
參考文獻
[1] 楊宏偉. 當前天然氣管道安全管理現狀及控制措施創(chuàng)新思路[J]. 化
工設計通訊，2017，43（2）：199.

網友評論 more

消防安全論文最新內容

07-22