后果分析 (Consequence Analysis) 是重大事故危險源危險性評價的一部分, 其目的在于定量地描述重大事故后果的嚴重程度。它為企業(yè)或企業(yè)主管部門提供關于重大事故后果的信息和如何應付重大事故的信息; 為設計者提供如何采取措施減輕事故影響的信息; 使操作者和周圍居民了解他們面臨的潛在危險和企業(yè)已經(jīng)采取的重大危險源控制措施。

　　后果分析的基本步驟包括:

　　① 了解系統(tǒng);

　?、?設想重大事故危險源導致事故及其后果的情況;

　?、?選擇恰當?shù)臄?shù)學模型計算事故后果的有關參數(shù);

　?、?與相應參數(shù)的允許值相比較;

　?、?討論并得出分析結論。

　　重大事故的發(fā)生幾乎都是由于作為重大事故危險源的易燃、易爆、有毒有害物質的泄漏引起的。因此, 后果分析往往是從對物質泄漏的分析開始的, 然后研究泄漏出的物質的流動、擴散, 以及發(fā)生火災、爆炸、中毒事故, 造成人員傷亡和財產(chǎn)損失的情況。

　　1. 泄漏分析

　　泄漏分析包括泄漏設備情況、泄漏后果分析和泄漏量計算。

　　(1 ) 泄漏設備情況

　　化工生產(chǎn)過程中利用的設備種類繁多, 分析時根據(jù)泄漏情況把容易發(fā)生泄漏的設備歸納分類。 (例如, 世界銀行國際信貸公司 ( IFC) 編寫的 《工業(yè)污染事故評價技術手冊》 中,把化工生產(chǎn)過程中的設備歸納為管道、撓性聯(lián)結器、過濾器、閥門、壓力容器或反應罐、泵、壓縮機、儲罐、加壓或冷凍氣體容器, 以及火炬燃燒器或放散管共 10 類)。然后, 研究各類設備典型損壞情況及相應的裂口尺寸, 供后面的分析參考。

　　(2 ) 泄漏后果分析

　　泄漏后果與泄漏物質的相態(tài)、壓力、溫度、燃燒性、毒性等性質有關。

　　重大事故后果分析中考慮的泄漏物質主要有常壓液體、加壓液化氣體、低溫液化氣體、加壓氣體四種。

　　泄漏物質的危險性質不同, 泄漏后果也不同。重大事故后果分析中主要考慮可燃氣體泄漏、有毒氣體泄漏和液體泄漏三種情況。

　?、?可燃氣體泄漏?？扇細怏w泄漏后與空氣混合, 達到燃燒界限遇到引火源就會發(fā)生燃燒或爆炸?？扇細怏w泄漏后可能立即發(fā)火也可能滯后發(fā)火。泄漏后立即發(fā)火的場合, 發(fā)生擴散燃燒, 產(chǎn)生噴射性火焰或火球, 影響范圍較小。泄漏后滯后發(fā)火的場合, 泄漏的可燃氣體與周圍空氣混合形成可燃氣云團, 遇到引火源發(fā)生爆燃或爆炸, 影響范圍較大。

　?、?有毒氣體泄漏。有毒氣體泄漏后形成云團在空氣中擴散, 有毒氣體濃度較大的濃密云團籠罩很大范圍, 影響范圍較大。

　　③ 液體泄漏。一般情況下, 泄漏的液體在空氣中蒸發(fā)生成氣體, 泄漏后果取決于液體蒸發(fā)生成的氣體量。常溫常壓液體泄漏后聚集在防液堤內或地勢低洼處形成液池, 液體表面緩慢蒸發(fā); 加壓液化氣體泄漏后瞬間迅速氣化, 沒來得及蒸發(fā)的液體形成液池, 吸收周圍熱量繼續(xù)蒸發(fā); 低溫液體泄漏后形成液池, 吸收周圍熱量蒸發(fā), 液體蒸發(fā)速度低于泄漏速度。

　　(3 ) 泄漏量計算

　　準確計算泄漏量是研究泄漏物質擴散的基礎。

　　當發(fā)生泄漏的設備裂口規(guī)則、裂口尺寸已知, 泄漏物質的熱力學、物理化學性質及參數(shù)已知時, 可以根據(jù)流體力學中的有關公式計算泄漏量。當裂口不規(guī)則時, 采用等效尺寸計算; 考慮泄漏過程中壓力變化等情況時, 往往采用經(jīng)驗公式計算泄漏量。

　　2. 擴散

　　危險物質從設備中泄漏出來后, 將向周圍擴散。液體泄漏后形成液池; 液體蒸發(fā)形成的蒸汽、泄漏的氣體將在大氣中形成彌散的氣團 (或稱蒸汽云) 逐漸擴散。

　　(1 ) 泄漏后的擴散

　　液體危險物質離開設備后沿地面流動直到低洼處或人工邊界 (如防液堤) , 形成液池。

　　液體離開裂口后就不斷蒸發(fā), 當蒸發(fā)速度與泄漏速度相等時, 液池中的液體量將維持不變。如果泄漏液體是揮發(fā)性液體或低沸點液體, 則大量蒸汽在液池上面形成蒸汽云。

　　液體蒸發(fā)分為閃蒸、熱量蒸發(fā)、質量蒸發(fā)三種情況。根據(jù)液體蒸發(fā)的具體情況選擇相應的公式計算液池液體蒸發(fā)量。

　　氣體從裂口連續(xù)泄漏時形成氣體射流, 根據(jù)射流公式可以計算距裂口某一距離處的氣體濃度值。液體閃蒸或加壓氣體瞬時泄漏的場合, 氣體擴散屬于絕熱擴散過程, 可以根據(jù)絕熱擴散公式計算氣團各處的氣體濃度。

　　(2 ) 氣團在大氣中的擴散

　　液體、氣體泄漏后在泄漏源附近擴散, 在工廠上方形成氣團, 氣團將進一步擴散, 影響廠外廣大區(qū)域。

　　氣團在大氣中的擴散情況與氣團自身性質有關。當氣團密度大于空氣密度時, 氣團將沿地面擴散, 危害很大。在后果分析中應主要考慮密度接近或大于空氣密度的氣團。

　　氣團的擴散還受大氣穩(wěn)定度、風速、風向、地表粗糙度等因素影響, 呈現(xiàn)十分復雜的函數(shù)關系。利用高斯氣羽模型可以計算氣羽狀氣團中任一點處的氣體濃度; 利用高斯氣團模型可以計算瞬時泄漏形成的氣團中任一點處的氣體濃度。

　　3. 估計事故后果

　　在氣團擴散計算的基礎上估計火災、爆炸、中毒事故造成人員傷亡、財產(chǎn)損失情況。

　　(1 ) 火災

　　泄漏的易燃液體、氣體遇到引火源后會被點燃而發(fā)火燃燒, 其燃燒方式有池火 ( Poolfire )、噴射火 ( Jet fire )、火球 ( Fire ball) 和突發(fā)火 ( Flash fire ) 四種。火災通過熱輻射的方式影響周圍環(huán)境。當火災產(chǎn)生的熱輻射強度足夠大時, 可以使周圍的物體燃燒或變形; 強烈的熱輻射可能燒死、燒傷人員, 燒毀、烤毀設備。

　　對于池火、噴射火和火球, 可以計算人員或設備處熱輻射通量來估計火災事故后果。突發(fā)火的后果分析主要是確定可燃混合氣體燃燒下限隨氣團擴散達到的范圍, 一般認為在此范圍內的人員將全部死亡。

　　(2 ) 爆炸

　　爆炸時瞬間釋放出巨大的能量, 造成傷亡和破壞。爆炸的破壞性取決于爆炸產(chǎn)生的沖擊波和碎片的情況。

　　在計算出物理爆炸或化學爆炸釋放的爆炸能的基礎上, 可以根據(jù)經(jīng)驗公式計算爆炸沖擊波的影響半徑、碎片的飛散速度和打擊深度, 估計爆炸事故的后果。

　　(3 ) 中毒

　　在有毒物質大量泄漏的場合, 根據(jù)有毒氣團的擴散范圍、濃度分布和接觸毒物的人數(shù)等估計中毒事故的后果。由于毒物對人員的危害程度取決于毒物的性質、毒物的濃度和人員接觸毒物時間等因素, 有些因素在事故發(fā)生前很難搞清楚, 所以估計中毒事故的后果比較困難。《工業(yè)污染事故評價技術手冊》 建議用有毒物質在人群中造成死亡的概率來估計中毒事故后果。

　　重大事故后果分析涉及一系列數(shù)學物理模型的選擇、大量有關數(shù)據(jù)的收集和復雜的數(shù)學計算, 是一項十分繁重的工作。目前國內外已經(jīng)開發(fā)出了許多后果分析計算機軟件, 推動了后果分析工作的廣泛開展。

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