2022年风险程度部分计算方法 .pdf

- 1 - 山东省医药工业设计院成都慎恒化工技术服务有限公司专篇风险程度计算方法1 目的按照国家安全生产监督管理总局有关文件的规定和要求，结合相关计算方法，对成都慎恒化工技术服务有限公司危险化学品建设项目安全设施设计专篇编制规定 所规定的安全设施设计专篇中的风险程度计算部分做出以下要求及说明。2 使用范围本文件规定了危险化学品建设项目安全设施设计专篇中对风险程度的计算内容、方向及深度，需要设计人员根据不同项目的实际情况进行选择、计算。3 风险程度的内容、深度要求3.1 根据同类装置事故情况，对物料泄漏可能性进行分析从爆炸、火灾、毒性、腐蚀性等四个方面入手，从工艺过程设备、管道方面分析设计上采取措施后发生物料泄露的可能性。3.2作业场所出现泄漏后造成爆炸火灾事故条件和所需时间一、爆炸：（1）气体泄漏引发的爆炸首先根据以下准则判断泄漏时气体流动属于音速还是亚音速。音速：kk 102k1PP亚音速：kk 102k1PP名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 2 - 式中，P0为环境压力；P 为事故容器内压（均为绝对压力Pa）若气体泄漏时为音速流动，其泄漏速度：（kg/s）k 1k 10d k2k1MQC A PRT 若气体泄漏时为亚音速流动，其泄漏速度：（kg/s）k 1k 10d k2 k1MQY C A PRT式中，Cd-气体泄漏系数，圆裂口取1；三角形裂口取0.95；长方形取0.90.一般取最大，即圆裂口。A- 泄漏口面积。 （m2）M- 物质的分子量R-气体常数（ J/mol.K-1） ，R=8.314 T-气体温度（ K）Y-气体膨胀因子上式中，气体膨胀因子Y 计算方法如下：2k 1k 1kkk 1001k11k12PPYPP气体泄漏到造成爆炸火灾事故所需时间：g0tVQ（Vg为所确定爆炸气体体积爆炸下限。 ）（2）液体泄漏引发的爆炸液体泄漏速度：00d22ghPPQC A式中：Cd- 气体泄漏系数，圆裂口取1；三角形裂口取0.95；长方形取0.90.一般取最大，即圆裂口。A- 泄漏口面积。 （m2） -泄漏液体密度，kg/m3P-事故容器内压，Pa P0- 环境压力， Pa g-重力加速度， g=9.8m/s2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 3 - h-裂口之上液位高度Cd的选取值：雷诺数裂口形状圆形（多边形）三角形长方形100 0.65 0.60 0.55 100 0.50 0.45 0.40 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。这种情况下（闪蒸） ，泄漏直接蒸发液体所占百分比 F 可按下式计算：0pTTFCH式中：Cp-液体的定压比热，J/kg.K-1T-泄漏前液体温度，K T0-液体常压沸点H- 液体气比热J/kg 注：F0.2 时，一般不会形成液池；F0.2 时，F 与带走液体之比有线性关系；F=0 时，没有液体带走（蒸发）F=0.1 时，有 50%的液体带走。闪蒸时， t30s。闪蒸量： VFF=V，（V 可通过气体状态方程进行换算）一般液体扩散的扩散速度1ShAQL式中：-分子扩散系数。m2/s Sh-舍伍德数，A- 液池面积， m2L- 液池长度， m 1-池体密度， kg/m3 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 4 - Sh=0.664Re1/2Sc1/3其中：Re 雷诺数； Sc施密特数。Sc=/D=/D其中：动黏滞系数，D扩散系数， 黏滞系数， 密度。所需时间：g0tVQ（Vg为所确定爆炸气体体积爆炸下限。 ）（3）两相流泄漏用于两相流质均为易燃易爆物质，若一相流质为不燃，则按气体/流体扩散计算。0dc2QC APP式中：Cd- 两相流泄漏系数，可取0.8；A- 裂口面积， m2；P-两相混合物的压力，Pa；Pc-临界压力， Pa，取 Pc=0.55Pa；-两相流平均密度，kg/m3。vv1211FF式中：1-气相密度， kg/m3；2-液相密度， kg/m3；Fv-气相比例。pcvCTTFH式中：Cp- 两相混合物的定压比热，J/kg.K-1；T-两相混合物温度，K; Tc-临界温度， K；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 5 - H- 液体的气比热，J/kg。当 Fv1 时，液相全部蒸发； Fv很小时，可近似流体泄漏。二、燃烧：由于可燃性物质燃烧所需条件为：可燃物、助燃物、点火源。燃烧无对可燃物浓度的要求，只要有点火源即可发生火灾。3.3 作业场所出现具有毒性的化学品泄漏后扩散速率及达到人的接触最高限值的时间一、有毒液化气体泄漏、扩散速度按前面对液体、气体物质泄漏、扩散的公式进行计算。二、 有毒液化气体蒸发蒸汽的体积：00g22.4ctt273t q273WVM式中：W-有毒物质量， kg；t-事故容器发生事故前的温度，；c-液体介质比热，KJ/kg. ；t0-标准沸点，；q-汽化热， KJ/kg 。如已知某种有毒物质的危险浓度，则可求出其危险浓度下的有毒空气体积：V=Vg100/ 危险浓度同理求出人的接触最高限值的空气体积V则达到人的接触最高限值的时间t= V/Q03.4 相应场所出现爆炸、火灾、中毒、灼烫事故造成人员伤亡的范围一、爆炸死亡半径： RD=0.961 WTNT 0.429重伤半径： RS=4.774 WTNT 0.332名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 6 - 轻伤半径公式： RM=1.8RS 财产损失半径为： RF=5.6W TNT 1/3/1+（3175/WTNT）21/6二、火灾（1）根据不同的火灾类型计算出火灾的辐射热通量池火可燃液体泄漏后流到地面形成液池，或流到水面并覆盖睡眠，遇到火源燃烧而成池火。第一步先计算液体燃烧速度：a. 当液池中的可燃液体的沸点高于环境温度时，其燃烧速度：pb0dm0.001 cdtHCTTH式中：dm/dt 单位表面积燃烧速度；kg/(m2s) Hc液体燃烧热；J/kg Cp液体的比定压热容；J/(kg K) Tb液体的沸点；K T0环境温度；K H液体的汽化热；J/kg b. 当液体的沸点低于环境温度时，其单位面积的燃烧速度为：dm0.001cdtHH式中符号意义同前。（部分液体燃烧速度可从手册中直接查得）第二步，得到液体燃烧速度后，计算出火焰高度：设液池为一半径为r 的圆形池子，其火焰高度可按下式计算：0.6120dm/dth84r2gr式中：dm/dt 燃烧速度；kg/(m2s) r液池半径；m 0周围空气密度；kg/m3 g重力加速度；9.8m/s2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 7 - 其余符号意义同前。第三步，得出液体燃烧速度及液池火焰高度后，可按下式计算液池燃烧放出的总的热辐射通量：0.612dmdmr2 rhc / 721dtdtQH式中Q 总辐射热通量；W 效率因子；可取0.13 0.35 其余符号意义同前。 喷射火加压的可燃物质泄漏时形成射流，如果在泄漏裂口处被点燃，则形成喷射火。这里把整个喷射火看成是由沿喷射中心线上的几个点热源组成，每个点人员的热辐射通量相当。点热源的辐射通量为：0 HcqQ式中：q点热源热辐射通量，W ；效率因子；可取0.35 ； Q0泄漏速度，kg/s ；Hc燃烧热， J/kg 。总的热辐射通量：Q=nqR 式中： n计算时选取的点热源数，一般取n=5； R辐射率，可取0.2。火球低温可燃液化气体由于过热，容器内压增大，使容器爆炸，内容物释放并被点燃，发生剧烈的燃烧，产生强大的火球，形成强烈的热辐射。火球燃烧时放出的辐射热通量为：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 8 - ctHMQ式中：Q火球燃烧时辐射热通量；W Hc燃烧热； J/kg 效率因子；取决于容器内可燃物质的饱和蒸汽压，=0.27p0.32(2) 热辐射造成人员伤亡的范围计算：ci tx4Q式中I 点热源i 至目标 x 处的热辐射强度； W/m2Q总热辐射通量；W tc热传导系数，在五相对理想的数据时，可取值为1 xi点热源到目标点的距离；m 。I 值的选取I ，热辐射强度kW/m2对设备的损害对人的伤害37.5 操作设备全部损坏1% 死亡 10s 100% 死亡 1min 25 在无火焰、长时间辐射下，木材燃烧的最小能量重大损伤 10s 100% 死亡 1min 12.5 有火焰时，木材燃烧，塑料熔化的最低能量1 度烧伤 10s 1% 死亡 1min 4.0 20 以上感觉疼痛，未必起泡1.6 长期辐射无不舒服感三、中毒根据前面计算的危险浓度空气体积V，假设有毒空气以半球形向地面扩散，则可求出该有毒气体扩散半径为：3g/c2.0944VR式中：R有毒气体的半径，m ； Vg有毒介质的蒸气体积，m 3； c有毒介质在空气中的危险浓度值，% 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -