泄露计算方法范本模板Word格式文档下载.docx
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球、阀门、栓、阻气门、保险等
（1）壳泄漏
（2）盖子泄漏
（3）杆损坏
20%管径
5
压力容器、反应槽
分离器、气体洗涤器、反应器、热交换器、火焰加热器等
（1）容器破裂
容器泄漏
（2）进入孔盖泄漏
（3）喷嘴断裂
（4）仪表管路破裂
（5）内部爆炸
全部破裂
100％管径
6
泵
离心泵、往复泵
（1）机壳损坏
（2）密封压盖泄漏
20%或100％管径
7
压缩机
离心式、轴流式、往复式
（2）密封套泄漏
8
贮罐
露天贮罐
（1）容器损坏
9
贮存容器
（用于加压或冷冻）
压力、运输、冷冻、填埋、露天等容器
（1）气爆（不埋设情况下）
（2）破裂
（3）焊点断裂
全部破裂（点燃）
10
放空燃烧装置/放空管
放空燃烧装置或放空管
（1）多歧接头/圆筒泄漏
（2）超标排气
⒈确定池半径
将液池假定为半径为r的圆形池子。
当池火灾发生在油罐或油罐区时，可根据防护堤所围池面积计算池直径：
式中：
D-池直径，m；
S—防护堤所围池面积，m2；
当池火灾发生在输油管道区，且无防火堤时，假定泄漏的液体无蒸发,并已充分蔓延、地面无渗透，则根据泄漏的液体量和地面性质计算最大池面积:
式中:
S—最大池面积,m2；
W-泄漏的液体量，kg；
Hmin-最小油厚度，与地面性质和状态油罐，如表4—2所示。
ρ—油的密度，kg/m3。
表4-2不同地面的最小油厚度
地面性质
最小油膜厚度Hmin（m）
草地
0.020
混凝土地面
0。
005
粗糙地面
0.025
平静的水面
0.0018
平整地面
010
第一节
泄漏模型
第1页:
19．1．1泄漏情况分析
第2页:
19．1．2泄漏量的计算
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。
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.
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%。
（5）压力容器、反应器。
包括化工生产中常用的分离器、气体洗涤器、反应釜、热交换器、各种罐和容器等。
常见的此类泄漏情况和裂口尺寸为：
①容器破裂而泄漏，裂口尺寸取容器本身尺寸；
②容器本体泄漏,裂口尺寸取与其连接的粗管道管径的100％；
③孔盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%;
④喷嘴断裂而泄漏,裂口尺寸取管径的100％;
⑤仪表管路破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20％~100%;
⑥容器内部爆炸，全部破裂.
（6）泵。
其典型泄漏情况和裂口尺寸为:
①泵体损坏泄漏,裂口尺寸取与其连接管径的20％～100％；
②密封压盖处泄漏，裂口尺寸取管径的20%。
（7）压缩机。
包括离心式、轴流式和往复式压缩机，其典型泄漏情况和裂口尺寸为:
①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％～100％；
②压缩机密封套泄漏，裂口尺寸取管径的20%。
（8）储罐。
露天储存危险物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口尺寸为:
①罐体损坏而泄漏,裂口尺寸为本体尺寸;
②接头泄漏,裂口尺寸为与其连接管道管径的20％～100％；
③辅助设备泄漏，酌情确定裂口尺寸。
（9）加压或冷冻气体容器。
包括露天或埋地放置的储存器、压力容器或运输槽车等，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：
①露天容器内部气体爆炸使容器完全破裂，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;
③焊接点（接管）断裂泄漏，取管径的20％一100%。
（10）火炬燃烧器或放散管。
它们包括燃烧装置、放散管、多通接头、气体洗涤器和分离罐等,泄漏主要发生在筒体和多通接头部位。
裂口尺寸取管径的20％～100％。
2）造成泄漏的原因
从人一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。
①基础设计错误，如地基下沉，造成容器底部产生裂缝，或设备变形、错位等;
②选材不当，如强度不够，耐腐蚀性差、规格不符等;
③布置不合理，如压缩机和输出管没有弹性连接，因振动而使管道破裂;
④选用机械不合适，如转速过高、耐温、耐压性能差等；
⑤选用计测仪器不合适；
⑥储罐、贮槽未加液位计，反应器（炉）未加溢流管或放散管等。
（2）设备原因。
①加工不符合要求，或未经检验擅自采用代用材料；
②加工质量差，特别是不具有操作证的焊工焊接质量差;
③施工和安装精度不高,如泵和电机不同轴、机械设备不平衡、管道连接不严密等；
④选用的标准定型产品质量不合格；
⑤对安装的设备没有按《机械设备安装工程及验收规范》进行验收;
⑥设备长期使用后未按规定检修期进行检修，或检修质量差造成泄漏；
⑦计测仪表未定期校验,造成计量不准；
⑧阀门损坏或开关泄漏，又未及时更换;
⑨设备附件质量差，或长期使用后材料变质、腐蚀或破裂等。
（3）管理原因.
①没有制定完善的安全操作规程;
②对安全漠不关心，已发现的问题不及时解决;
③没有严格执行监督检查制度；
④指挥错误，甚至违章指挥;
⑤让未经培训的工人上岗，知识不足,不能判断错误；
⑥检修制度不严，没有及时检修已出现故障的设备，使设备带病运转.
（4）人为失误。
①误操作，违反操作规程；
②判断错误,如记错阀门位置而开错阀门；
③擅自脱岗;
④思想不集中；
⑤发现异常现象不知如何处理。
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:
·
常压液体；
加压液化气体;
低温液化气体；
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。
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。
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：
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：
按式（28—2）计算的结果，几乎总是在0～l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<
O．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（28—3）成立时，气体流动属音速流动：
当容器内物质随泄漏而减少或压力降低而影响泄漏速度时，泄漏速度的计算比较复杂。
如果流速小或时间短，在后果计算中可采用最初排放速度，否则应计算其等效泄漏速度。
3）两相流动泄漏量
在过热液体发生泄漏时,有时会出现气、液两相流动.均匀两相流动的泄漏速度可按下式计算：
当F>
1时,表明液体将全部蒸发成气体，这时应按气体泄漏公式计算；
如果Fv很小，则可近似按液体泄漏公式计算。
28．1．3泄漏后的扩散
如前所述，泄漏物质的特性多种多样,而且还受原有条件的强烈影响，但大多数物质从容器中泄漏出来后，都可发展成弥散的气团向周围空间扩散.对可燃气体若遇到引火源会着火。
这里仅讨论气团原形释放的开始形式，即液体泄漏后扩散、喷射扩散和绝热扩散。
关于气团在大气中的扩散属环境保护范畴，在此不予考虑.
1）液体的扩散
液体泄漏后立即扩散到地面,一直流到低洼处或人工边界，如防火堤、岸墙等，形成液池。
液体泄漏出来不断蒸发，当液体蒸发速度等于泄漏速度时,液池中的液体量将维持不变.
如果泄漏的液体是低挥发度的，则从液池中蒸发量较少，不易形成气团，对厂外人员没有危险；
如果着火则形成池火灾；
如果渗透进土壤,有可能对环境造成影响，如果泄漏的是挥发性液体或低温液体，泄漏后液体蒸发量大，大量蒸发在液池上面后会形成蒸气云,并扩散到厂外，对厂外人员有影响。
（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，
（2）蒸发量。
液池内液体蒸发按其机理可分为闪蒸、热量蒸发和质量蒸发3种，下面分别介绍。
①闪蒸。
过热液体泄漏后，由于液体的自身热量而直接蒸发称为闪蒸。
发生闪蒸时液体蒸发速度Qt可由下式计算：
②热量蒸发。
当Fv<
1或Qt〈m时，则液体闪蒸不完全，有一部分液体在地面形成
液池，并吸收地面热量而气化，称为热量蒸发。
热量蒸发速度Qt按下式计算:
③质量蒸发。
当地面传热停止时,热量蒸发终止，转而由液池表面之上气流运动使液
体蒸发，称为质量蒸发。
其蒸发速度Q1为:
2）喷射扩散
气体泄漏时从裂口喷出，形成气体喷射。
大多数情况下气体直接喷出后,其压力高于周围环境大气压力，温度低于环境温度。
在进行气体喷射计算时，应以等价喷射孔口直径计算。
等价喷射的孔口直径按下式计算：
其余符号意义同前.
如果把式（28-17）改写成X是C（x）的函数形式，则给定某质量浓度值C（x）,就可算出具有浓度的点至孔口的距离x。
在过喷射轴线上点x且垂直于喷射轴线的平面内任一点处的气体质量浓度为：
（2）喷射轴线上的速度分布。
喷射速度随着轴线距离增大而减少,直到轴线上的某一点喷射速度等于风速为止，该点称为临界点.临界点以后的气体运动不再符合喷射规律.沿喷射轴线上的速度分布由下式得出：
当临界点处的浓度小于允许浓度（如可燃气体的燃烧下限或者有害气体最高允许浓度）时，只需按喷射来分析;
若该点浓度大于允许浓度时，则需要进一步分析泄漏气体在大气中扩散的情况。
3）绝热扩散
闪蒸液体或加压气体瞬时泄漏后，有一段快速扩散时间，假定此过程相当快以致在混合气团和周围环境之间来不及热交换，则称此扩散为绝热扩散。
根据TNO（1979年）提出的绝热扩散模式，泄漏气体（或液体闪蒸形成的蒸气）的气团呈半球形向外扩散。
根据浓度分布情况，把半球分成内外两层,内层浓度均匀分布，且具有50％的泄漏量;
外层浓度呈高斯分布，具有另外50％的泄漏量。
绝热扩散过程分为两个阶段，第一阶段气团向外散至大气压力，在扩散过程中，气团获得动能，称为“扩散能”;
第二阶段，扩散能再将气团向外推，使紊流混合空气进入气团，从而使气团范围扩大。
当内层扩散速度降到一定值时，可以认为扩散过程结束。
（1）气团扩散能。
在气团扩散的第一阶段,扩散的气体（或蒸气）的内能一部分用来增加动能,对周围大气做功.假设该阶段的过程为可逆绝热过程，并且是等熵的.
①气体泄漏扩散能。
根据内能变化得出扩散能计算公式如下：
②闪蒸液泄漏扩散能。
蒸发的蒸气团扩散能可以按下式计算：
（2）气团半径与浓度。
在扩散能的推动下气团向外扩散，并与周围空气发生紊流混合.
①内层半径与浓度.气团内层半径Rl和浓度C是时间函数,表达如下：
如上所述，当中心扩散速度（dR／dt）降到一定值时,第二阶段才结束。
临界速度的
选择是随机的且不稳定的。
设扩散结束时扩散速度为1m／s，则在扩散结束时内层半径R1
和浓度C可按下式计算：
②外层半径与浓度。
第二阶段末气团外层的大小可根据试验观察得出，即扩散终结时外层气团半径R2由下式求得：
外层气团浓度自内层向外呈高斯分布.
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