液氨泄漏数学模型.pdf

-精品文档-仅供参考学习第 1 页（二）液氨储存过程中出现的泄漏 1、储罐内的蒸气压力大大超过储罐的正常工作压力时，紧急排空系统就地排放；2、外部爆炸冲击波的冲击或外部爆炸飞行物的撞击，使罐体破坏而发生泄漏；3、外部火焰烘烤或强烈的热辐射作用，使得储罐耐火能力下降，而造成破损发生泄漏；4、由于储罐部件如出口管或阀件破损、连接储罐的管道破损造成泄漏；5、由于设计失误或运行中的严重腐蚀，使储罐壁过薄；制造过程中误用材料；或由于储罐存在较严重的材料缺陷或制造缺陷，如白点、焊接裂纹、焊缝咬边或未焊透等，且材料在工作温度下韧性较差，使储罐在工作压力下破坏而发生泄漏；6、由于储罐基础发生不均匀沉降或由于地震原因，造成储罐破损发生泄漏；7、人为破坏使储罐破损发生泄漏。（一）液氨储罐泄漏毒性扩散模拟-精品文档-仅供参考学习第 2 页 1、假设1（假设罐筒体水平半径处裂口）输入参数 泄漏模型：液体泄漏；扩散模型选择：连续排放；泄漏物质特性；有毒且可燃；扩散时间：18000s；物质名称：氨；物质总量：15000 Kg；裂口面积：0.001 m2；裂口形状：长方形；储存压力：1500000 Pa；气体喷射倾角：30度；裂口上液高：1 m；泄漏时间：600s；泄漏源高度：1.5 m；致死浓度：0.5 v%；中毒浓度：1750 mg/m3（接触半小时可危及生命）；爆炸下限：15.7 v%；爆炸上限：27.4 v%；大气稳定度：A（白天太阳强辐射）；平均风速：1.2 m/s；-精品文档-仅供参考学习第 3 页 大气压力：90020Pa；地形粗糙度：城市分散建筑；介质温度：313 K；环境温度：305.9 K（年平均最高温度）；液体密度：579.5 Kg/m3；气体密度：12.005 Kg/m3；液体汽化热：1370000J/Kg；常压沸点：239.5 K；分子量：17.03；临界温度：405.5 K；定压比热：501 J/KgK；气体绝热指数：1.4。泄漏模拟计算结果 泄漏速度=22.28 kg/s；气化情况分析：一般不会形成液池。扩散模拟计算结果 下风向中毒危害距离=151.米；下风向可燃爆距离=16.4 米；横风向中毒危害距离=21.6 米；横风向可燃爆距离=2.3 米。模拟图见下图 注：图中黄色区域为下风向中毒范围-精品文档-仅供参考学习第 4 页 图中红色区域为下风向燃爆范围 2、假设2（假设罐筒体水平半径处裂口）输入参数 泄漏模型：液体泄漏；扩散模型选择：连续排放；泄漏物质特性；有毒且可燃；扩散时间：18000s；物质名称：氨；物质总量：15000 Kg；裂口面积：0.001 m2；裂口形状：长方形；储存压力：1500000 Pa；气体喷射倾角：30度；裂口上液高：1 m；泄漏时间：600s；泄漏源高度：1.5 m；致死浓度：0.5 v%；中毒浓度：1750 mg/m3（接触半小时可危及生命）；爆炸下限：15.7 v%；爆炸上限：27.4 v%；大气稳定度：B（白天太阳辐射弱）；-精品文档-仅供参考学习第 5 页 平均风速：1.2 m/s；大气压力：90020Pa；地形粗糙度：城市分散建筑；介质温度：313 K；环境温度：305.9 K（年平均最高温度）；液体密度：579.5 Kg/m3；气体密度：12.005 Kg/m3；液体汽化热：1370000J/Kg；常压沸点：239.5 K；分子量：17.03；临界温度：405.5 K；定压比热：501 J/KgK；气体绝热指数：1.4。泄漏模拟计算结果 泄漏速度=22.28 kg/s；气化情况分析：一般不会形成液池。扩散模拟计算结果 下风向中毒危害距离=216.6米；下风向可燃爆距离=25.7 米；横风向中毒危害距离=30.9 米；横风向可燃爆距离=3.7 米。模拟图见下图-精品文档-仅供参考学习第 6 页 注：图中黄色区域为下风向中毒范围 图中红色区域为下风向燃爆范围 3、假设3（假设罐筒体水平半径处裂口）输入参数 泄漏模型：液体泄漏；扩散模型选择：连续排放；泄漏物质特性；有毒且可燃；扩散时间：18000s；物质名称：氨；物质总量：15000 Kg；裂口面积：0.001 m2；裂口形状：长方形；储存压力：1500000 Pa；气体喷射倾角：30度；裂口上液高：1 m；泄漏时间：600s；泄漏源高度：1.5 m；致死浓度：0.5 v%；中毒浓度：1750 mg/m3（接触半小时可危及生命）；爆炸下限：15.7 v%；爆炸上限：27.4 v%；-精品文档-仅供参考学习第 7 页 大气稳定度：D（阴天的白天或夜晚）；平均风速：1.2 m/s；大气压力：90020Pa；地形粗糙度：城市分散建筑；介质温度：313 K；环境温度：305.9 K（年平均最高温度）；液体密度：579.5 Kg/m3；气体密度：12.005 Kg/m3；液体汽化热：1370000J/Kg；常压沸点：239.5 K；分子量：17.03；临界温度：405.5 K；定压比热：501 J/KgK；气体绝热指数：1.4。泄漏模拟计算结果 泄漏速度=22.28 kg/s。气化情况分析：一般不会形成液池；扩散模拟计算结果 下风向中毒危害距离=285.1米；下风向可燃爆距离=28 米；横风向中毒危害距离=40.7 米；横风向可燃爆距离=4 米。-精品文档-仅供参考学习第 8 页 模拟图见下图 注：图中黄色区域为下风向中毒范围 图中红色区域为下风向燃爆范围 4、假设4（假设排空安全阀起跳后不能复位，紧急处理1小时）1.输入参数 泄漏模型：气体泄漏；扩散模型选择：连续排放；泄漏物质特性；有毒且可燃；-精品文档-仅供参考学习第 9 页 扩散时间：s；物质名称：氨气；物质总量：14508 Kg；裂口面积：0.002 m2；裂口形状：圆形；储存压力：1500000 Pa；气体喷射倾角：0度；裂口上液高：m；泄漏时间：600s；泄漏源高度：4.5 m；致死浓度：0.5 v%；中毒浓度：1750 mg/m3（接触半小时可危及生命）；爆炸下限：15.7 v%；爆炸上限：27.4 v%；大气稳定度：A（白天太阳强辐射）；平均风速：1.2 m/s；大气压力：90020Pa；地形粗糙度：城市分散建筑；介质温度：313 K；环境温度：305.9 K（年平均最高温度）；液体密度：579.5 Kg/m3；-精品文档-仅供参考学习第 10 页 气体密度：12.005 Kg/m3；液体汽化热：1370000J/Kg；常压沸点：239.5 K；分子量：17.03；临界温度：405.5 K；定压比热：501 J/KgK；气体绝热指数：1.4。2.泄漏模拟计算结果 泄漏速度=2.63 kg/s；气体流动情况分析：音速流动。3.扩散模拟计算结果 下风向中毒危害距离=83.7米；下风向可燃爆距离=8.8 米；横风向中毒危害距离=12 米；横风向可燃爆距离=1.3 米。4.模拟图见下图 注：图中黄色区域为下风向中毒范围 图中红色区域为下风向燃爆范围 5、假设5（假设排空安全阀起跳后不能复位，紧急处理1小时）1.输入参数 泄漏模型：气体泄漏；-精品文档-仅供参考学习第 11 页 扩散模型选择：连续排放；泄漏物质特性；有毒且可燃；扩散时间：s；物质名称：氨气；物质总量：14508 Kg；裂口面积：0.002 m2；裂口形状：圆形；储存压力：1500000 Pa；气体喷射倾角：0度；裂口上液高：m；泄漏时间：600s；泄漏源高度：4.5 m；致死浓度：0.5 v%；中毒浓度：1750 mg/m3（接触半小时可危及生命）；爆炸下限：15.7 v%；爆炸上限：27.4 v%；大气稳定度：B（白天太阳辐射弱）；平均风速：1.2 m/s；大气压力：90020Pa；地形粗糙度：城市分散建筑；介质温度：313 K；-精品文档-仅供参考学习第 12 页 环境温度：305.9 K（年平均最高温度）；液体密度：579.5 Kg/m3；气体密度：12.005 Kg/m3；液体汽化热：1370000J/Kg；常压沸点：239.5 K；分子量：17.03；临界温度：405.5 K；定压比热：501 J/KgK；气体绝热指数：1.4。2.泄漏模拟计算结果 泄漏速度=2.63 kg/s；气体流动情况分析：音速流动。3.扩散模拟计算结果 下风向中毒危害距离=71.7米；下风向可燃爆距离=8.6 米；横风向中毒危害距离=10.2 米；横风向可燃爆距离=1.2 米。4.模拟图见下图 注：图中黄色区域为下风向中毒范围 图中红色区域为下风向燃爆范围 6、假设6（假设排空安全阀起跳后不能复位，紧急处理1小时）-精品文档-仅供参考学习第 13 页 1.输入参数 泄漏模型：气体泄漏；扩散模型选择：连续排放；泄漏物质特性；有毒且可燃；扩散时间：s；物质名称：氨气；物质总量：14508 Kg；裂口面积：0.002 m2；裂口形状：圆形；储存压力：1500000 Pa；气体喷射倾角：0度；裂口上液高：m；泄漏时间：600s；泄漏源高度：4.5 m；致死浓度：0.5 v%；中毒浓度：1750 mg/m3（接触半小时可危及生命）；爆炸下限：15.7 v%；爆炸上限：27.4 v%；大气稳定度：D（阴天的白天或夜晚）；平均风速：1.2 m/s；大气压力：90020Pa；-精品文档-仅供参考学习第 14 页 地形粗糙度：城市分散建筑；介质温度：313 K；环境温度：305.9 K（年平均最高温度）；液体密度：579.5 Kg/m3；气体密度：12.005 Kg/m3；液体汽化热：1370000J/Kg；常压沸点：239.5 K；分子量：17.03；临界温度：405.5 K；定压比热：501 J/KgK；气体绝热指数：1.4。2.泄漏模拟计算结果 泄漏速度=2.63 kg/s；气体流动情况分析：音速流动。3.扩散模拟计算结果 下风向中毒危害距离=83.7米；下风向可燃爆距离=8.8 米；横风向中毒危害距离=12 米；横风向可燃爆距离=1.3 米。4.模拟图见下图 注：图中黄色区域为下风向中毒范围 图中红色区域为下风向燃爆范围-精品文档-仅供参考学习第 15 页 蒸气云爆炸的冲击波伤害、破坏半径 液氨储罐如果发生泄漏，泄漏后的氨气将会与一定比例的空气混合，并达到爆炸极限，当遇到火源，将有可能发生蒸气云爆炸。蒸气云爆炸时所形成的超压，将对周边一定范围内的人员、财产造成程度不一的损失和伤害。1、蒸气云爆炸计算 根据荷兰应用科研院的建议，可按下式预测蒸气云爆炸的冲击波的 损害半径：R=CS(NE)1/3 R损害半径 E爆炸能量 V参与反应的可燃气体的体积 HC可燃气体的高热燃烧值 N效率因子，一般取 10 CS-经验常数 2、损害等级表 表 5.损害等级表 损害等级 CS（MJ1/3）设备损害 人员伤害 1 003 重创建筑物及加工设备 1死于肺部伤-精品文档-仅供参考学习第 16 页 害；50死于耳部破裂；50被裂片击伤 2 006 损坏建筑外表可修复性破坏 1耳膜破裂 1被裂片击伤 3 015 玻璃击坏 被玻璃击伤 4 04 10玻璃破坏 下面通过计算机模拟出液氨储罐液氨泄漏后发生蒸气云爆炸的后果。3、输入模型参数:1燃料物质质量：15000kg;2物质燃烧热：17.25Mj/kg;3气云当量系数:0.04;4目标离爆源距离:650米;5大气压力:90020pa;-精品文档-仅供参考学习第 17 页 6室内人员密度:0.002个/平方米;7室外人员密度:0.0002个/平方米;8财产密度 :0.1万元/平方米;9建筑物占地百分比:0.03;4、模拟评价结果：1死亡半径 ：31.5米;2死亡人数 ：2人;3重伤半径 ：51.8米;4重伤人数：2人;5轻伤半径 ：99.76米;6轻伤人数 ：7人;7财产损失半径：142.4米;8人员安全半径 ：149.4米;9直接财产损失：637.2万元;10间接财产损失：62万元;11总财产损失 ：699.2万元;12爆炸火球半径：20.9米;13火球持续时间 ：5.4秒;14冲击波最大超压 ：1.6kpa;15目标热辐射通量 ：2.7kw/m2;16爆炸总能量 ：18630MJ;17爆炸破坏半径 ：177.2米;-精品文档-仅供参考学习第 18 页 18伤亡事故等级 ：重大伤亡事故。5、蒸气云爆炸半径模拟图（见下图）图例：死亡区域 重伤区域 轻伤区域 财产损失区域 建筑破坏半径 人员安全半径