氯气泄漏重大事故后果模拟分析(经典)30507.pdf
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1、国内外统计资料显示,因防爆装置不作用而造成焊缝爆裂或大裂纹泄漏的重大事故概率仅约为107108/年左右,一般发生的泄漏事故多为进出料管道连接处的泄漏。据我国不完全统计,设备容器一般破裂泄漏的事故概率在 1105/年。此外,据储罐事故分析报道,储存系统发生火灾爆炸等重大事故概率小于 1106,随着近年来防灾技术水平的提高,呈下降趋势。第七章 氯气泄漏重大事故后果模拟分析 危险区域的确定 概 述:泄漏类型分为连续泄漏(小量泄漏)和瞬间泄漏(大量泄漏),前者是指容器或管道破裂、阀门损坏、单个包装的单处泄漏,特点是连续释放但流速不变,使连续少量泄漏形成有毒气体呈扇形向下风扩散;后者是指化学容器爆炸解体
2、瞬间、大包装容器的泄漏、许多小包装的多处泄漏,使大量泄漏物形成一定高度的毒气云团呈扇形向下风扩散。氯泄漏后虽不燃烧,但是会造成大面积的毒害区域,会在较大范围內对环境造成破坏,致人中毒,甚至死亡。根据不同的事故类型、氯气泄漏扩散模型,危害区域会有所不同。氯设备泄漏、爆炸事故概率低,一旦发生可造成严重的后果。以下液氯钢瓶中的液氯泄漏作为事故模型进行危险区域分析。毒害区域的计算方法:(1)设液氯重量为W(kg),破裂前液氯温度为t(),液氯比热为 C(kj/kg.),当钢瓶破裂时瓶内压力降至大气压,处于过热状态的液氯迅速降至标准沸点 t0(),此时全部液氯放出的热量为:Q=WC(t-t0)设这些热量
3、全部用于液氯蒸发,如汽化热为 q(kj/kg),则其蒸发量 W 为:W=Q/q=WC(t-t0)/q 氯的相对分子质量为 Mr,则在沸点下蒸发的液氯体积 Vg(m3)为:Vg=Mr273+t0/273 Vg=(t-t0)/Mrq273+t0/273 氯的有关理化数据和有毒气体的危险浓度如下:相对分子质量:71 沸点:-34 液体平均此热:kg.汽化热:102kj/kg 吸入 510mim 致死浓度:%吸入1h 致死浓度:吸入1h 致重病浓度:已知氯的危险浓度,则可求出其危险浓度下的有毒空气体积:氯在空气中的浓度达到%时,人吸入 510min 即致死。则 Vg(m3)的液氯可以产生令人致死的有毒
4、空气体积为:V1=Vg100/=1111Vg(m3)氯在空气中的浓度达到%时,人吸入1h,则 Vg(m3)的液氯可以产生令人致死的有毒空气体积为:V2=Vg100/=23529Vg(m3)氯在空气中的浓度达到%时,人吸入1 h,则 Vg(m3)的液氯可以产生令人致重病的有毒空气体积为:V3=Vg100/=57l43Vg(m3)假设这些有毒空气以半球形向地面扩散,则可求出该有毒气体的扩散气体半径为:R=(Vg/C)/(1/24/3)1/3 式中:R 有毒气体半径 m Vg 液氯的蒸汽体积 m3 C 有毒介质在空气中危险浓度值%液氯泄漏事故毒害区域模拟计算 以一只液氯钢瓶(1000kg)发生严重泄
5、漏事故后果计量 如液氯泄漏量 W=1000kg,环境温度(瓶内)t=250C,计算有毒气体扩散半径:液氯蒸发热 Q:Q=WC(t-t0)=100025-(-34)=56640(kj)蒸发量 W:W=Q/q =56640/102 =196(kg)液氯沸点下蒸发气体体积 Vg:Vg=Mr(273+t0)/273 =196/71273+(-34)/273 =(m3)氯气在致死的浓度 C1的体积 V1和有毒气体的扩散半径 R1:V1=Vg 100/C1 =100/=60155(m3)R1=(V1/1/3 =(m)氯气在致死的浓度 c2时的体积 V2和有毒气体的扩散半径 R2:V2=Vg100/c2 =
6、100/=1273882(m3)R2=(V2/1/3 =(m)氯气在致重病的浓度 c3时的体积 v3和有毒气体的扩散半径 R3 V3=Vg100/C3 =100/=3093714(m3)R3=(V3/1/3 =(m)氯气泄漏静风状态毒害区域:注:吸入 510mim 浓度的致死半径:R1=30.62m 吸入l h 浓度的致死半径:R2=84.73m 吸入1 h 浓度的致重病半径:R3=113.89m 事故后果模拟分析及建议 以上是以氯钢瓶严重泄漏造成的事故后果的模拟,其危害是相当严重的。由于该建设项目在用氯过程中,涉及用氯的设备设施有液氯钢瓶、液氯汽化器、氯管线、反应釜等,因此都可能存在氯的泄漏
7、。风向决定毒气云团的扩散方向,风速决定毒气云团的下风向的扩散范围,气压和地形影响毒气对人的危害程度,如果空气流动性小、温度大,毒气在低洼处停留不易扩散,可造成人畜中毒,甚至死亡。图 9-1 氯钢瓶泄漏在静风状态下的毒害区域 氯气泄漏后,在有风的条件下,氯气通常呈 60左右的夹角向下风向扩散,在扩散的过程中由于空气的补充,浓度会逐渐降低,但相应下风向的防护距离增加。一般在小泄漏状态下(泄漏量200L),首次隔离距离为 30m,下风向撤离范围白天为0.3km,夜间为 1.1km。在大量泄漏状态下(泄漏量200L),首次隔离距离为 275m,下风向撤离范围白天为 2.7km,夜间为 6.8km。污染
8、范围不明时先按上述方法确定防护距离,然后分段测试氯气浓度再调整防护距离。建议企业应制定针对氯泄漏的事故应急救援预案,如发生氯泄漏应立即启动预案,在日常过程中,加强氯设备设施的安全管理,严防氯的泄漏。常备抢修器材表和常备防护用品表如下:常备抢修器材表 常备防护用品表 序号 器材名称 常备数量 序号 名 称 种 类 常用数 备用数 1 易熔塞 2-3 个 1 防毒面罩 防毒面具 与作业人数相同 10 个操作工备3 个 2 六角螺帽 2-3 个 防毒口罩 3 专用扳手 1 把 2 隔离式防毒面具 送风隔离式面具 与从事紧急作业人数相同 4 活动扳手 1 把 隔离式氧气面具 5 手锤 1 把 3 防护
9、服 橡胶或乙烯材料 与作业人数相同 6 钢丝钳 1 把 4 防护手套 7 竹签、木塞、铅塞 5 个,6 5 防护靴 8 铁丝 20m 9 铁箍 2 个 10 橡胶垫 2 条 11 密封用带 1 盘 12 10%氨水 200ml 第七章 劳动卫生预评价 根据危险、有害因素分析本工程劳动卫生方面主要危害因素是毒物危害、噪声危害和生产性粉尘危害。本工程劳动卫生预评价采用某些企业类似生产装置检测数据作为类比值进行评价。毒物危害评价 7.1.1 评价方法 按照职业性接触毒物危害程度分级(GB5044-85)将职业性接触的毒物危害程度分为级(极度危害)、级(高度危害)、级(中度危害)、级(轻度危害)。根据
10、有毒作业分级(GB12331-90)规定,以有毒作业分级指数法对本工程的有毒作业岗位进行评价。有毒作业分级指数法是根据毒物危害程度级别、有毒作业劳动时间及毒物浓度超标倍数三项指标,分别用 D、L、B 表示。依据三项指标求得指数,根据指数范围进行分级。具体做法是按照 GB12331-90 求出分级指数 C。C=DLB 式中:C分级指数 D毒物危害程度级别权数 L有毒作业劳动实时间权数 B毒物浓度超标倍数(1)有毒作业危害分级级别 表 7.1.1 有毒作业分级级别 指数范围 级别 C0 0 级(安全作业)0C6 一级(轻度危害作业)6C24 二级(中度危害作业)24C96 三级(高度危害作业)C9
11、6 四级(极度危害作业)(2)毒物危害程度级别权数 D 表 7.1.2 毒物危害程度级别权数 毒物危害程度级别 D(极度危害)8(高度危害)4(中度危害)2(轻度危害)1(3)有毒作业劳动时间权数 表 7.1.3 有毒作业劳动时间权数 有毒作业劳动时间,h L 2 1 2-5 2 5 3(4)毒物浓度超标倍数 B 计算方法 B=Mc/Ms1 式中:Mc测定毒物浓度均值(mg/m3)Ms该种毒物最高容许浓度(mg/m3)(5)有毒作业分级级别表 根据有毒作业的毒物浓度超标倍数、毒物危害程度级别、有毒作业劳动时间三项指标,综合评价,制定出有毒作业分级级别表。当有毒作业工作地点空气中存在多种毒物中,
12、应分别进行毒物作业的分级,以最严重的级别定级,同时注明其他生产性毒物作业的级别。表 7.1.4 有毒作业分级表(不懂)毒物危害 程度级别 毒物浓度超标倍数 0 0-1 1-2 2-4 4-8 8-16 16-32 32-64 64 一 二 三 四 注:跨两级区方格级别:从左到右,有毒作业劳动时间2h,依次分别为一、二、三级;2h依次分别为二、三、四级。7.1.2 毒物危害评价结果 本项目中主要有毒物质有溴素、氯丙烯等,主要在相关生产岗位和储存岗位使用,可能形成有毒作业场所。以上毒性物质具体危害情况见危险化学品危险有害性分析。噪声危害评价 7.2.1 评价内容 本工程项目的主要噪声声源为物料输送
13、的泵、压缩机、风机、粉碎机等。7.2.2 评价方法 对原厂区装置噪声的类比数据进行分析计算,作为对本工程噪声危害程度的参考,在综合分析的基础上,与国家卫生标准进行比较分析做出评价,提出相应的对策措施。(1)噪声作业分级 依据噪声作业危害程度级别进行噪声危害评价。噪声作业危害程度分级见表 7.2.1。表 7.2.1 噪声作业分级级别 级别 噪声危害程度 0 级 安全作业 轻度危害 中度危害 高度危害 极度危害(2)噪声作业卫生标准 表 7.2.2 工业地点噪声声级卫生限值(GBZ1-2002)日接触噪声时间(h)卫生限值 dB(A)日接触噪声时间(h)卫生限值 dB(A)8 85 1/2 97
14、4 88 1/4 100 2 91 1/8 103 1 94 最高不得超过 115dB(A)(3)噪声作业分级查表法 为了简化噪声危害指数的计算过程,便于实际操作而采用此方法(见表 7.2.3)每 日接 触时间(h)接触噪声声级范围,dB(A)85 88 91 94 97 100 103 106 109 112 112 2 4 0 级 级 级 级 级 6 8 第八章 事故后果模拟分析 事故后果分析是危险源危险性分析的一个主要组成部分,其目的在于定量的描述一个可能发生的重大事故对工厂、对厂内职工、对厂外居民甚至对环境造成危害的严重程度。华通化学最常见的事故是火灾、爆炸和中毒,本工程产品是精细化工
15、产品,使用的危险化学品数量不大,而使用的有毒气体比较多,故本评价对有毒气体毒害区进行模拟分析,选择液氯和液氨液化气体容器破裂时毒害区进行估算,由于缺乏氟化氢的相关数据,故未作模拟分析。(1)液氯气瓶破裂时毒害区估算 液氯是剧毒物质,使用气瓶包装,现对液氯气瓶破裂毒害区域进行分析估算。设有液氯气瓶中存有液氯1000kg,容器破裂前罐内液氯温度t为25,液氯的比热c为kg,当容器破裂时器内压力降至大气压,处于过热状态的液氯温度迅速降到标准沸点t0为-34,此时全部液体所放出的热量为:设这些热量全部用于容器内液体的蒸发,汽化热Q为102(kj/kg),则蒸发量为:液氯分子量为M=71,则在沸点下蒸发
16、的体积Vg:据查氯在浓度达到目前为%浓度时,吸入 510min 可致死,则 Vg氯气可以产生令人致死的有害空气体积为 V=Vg100/=100/=74988.89 m3 假设这些有毒气体以半球型向地面扩散,则可求出氯气扩散半径为:由此液氯气瓶发生破裂事故引发有毒气体扩散,其毒害区半径为32.96 m。(2)液氨气瓶破裂时毒害区估算 烟磺酰胺生产中使用液氨气瓶,如果发生意外液氨气瓶破裂可能发生蒸汽爆炸。液氨是有毒物质,爆炸后若不燃烧,便会造成大面积的毒害区域。一般情况液氨在补充时易发生事故,现对液氨气瓶毒害区域进行分析估算。液氨气瓶中存有液氨1000kg,容器破裂前罐内液氨温度t为25,液氨的比
17、热c为kg,当容器破裂时器内压力降至大气压,处于过热状态的液氨温度迅速降到标准沸点t0为-33,此时全部液体所放出的热量为:Q=Wc(t-t0)=50025-(-33)=133400kj 设这些热量全部用于容器内液体的蒸发,汽化热Q为103(kj/kg),则蒸发量为:液氨分子量为M=17,则在沸点下蒸发的体积Vg:据查氨在浓度达到目前为%浓度时,吸入 510min 可致死,则 Vg氨气可以产生令人致死的有害空气体积为 V=Vg100/=100/=28031.63 m3 假设这些有毒气体以半球型向地面扩散,则可求出氨气扩散半径为:由此液氨气瓶发生爆炸事故引发有毒气体扩散,其毒害区半径为30.38
18、 m。第四节 事故树分析评价 由于本项目为电解项目,涉及较多电气设备,发生人员触电的危险性较大,故采用事故树分析对用电系统进行专门评价。一、评价方法简介 事故树分析(FaultTreeAnalysis,所写FTA)又称故障树分析,时一种演绎的系统安全分析方法。它时从要分析的特定事故或故障开始,层层分析其发生原因,一直分析到不能再分解为止;将特定的事故和各层原因(危险因素)之间用逻辑门符号连接起来,得到形象、简洁地表达其逻辑关系(因果关系)地逻辑树图形,即事故树。通过对事故树简化、计算达到分析、评价地目的。事故树分析方法可用于各种复杂系统和广阔范围的各类系统的可靠性及安全性分析、各种生产装置可靠
19、性分析和伤亡事故分析等。二、事故树分析基本步骤 1.确定分析对象系统和要分析的个对象事件(顶上事件)通过经验分析、事故树分析和故障类型和影响分析确定顶上事件(何时、何地、何类);明确对象系统的边界、分析深度、初始条件、前提条件何不考虑条件,熟悉系统、收集相关资料(工艺、设备、操作、环境、事故等方面的情况何资料)。2.确定系统是个发生概率、事故损失的安全目标值 3.调查原因事件 调查与事故有关的所有直接原因和各种因素(设备故障、人的失误和环境不良因素)。4.编制事故树 从顶上事件起,一级一级往下找出所有原因事件直到最基本的原因事件为止,按其逻辑关系画出事故树。每个顶上事件对应一株事故树。5.定性
20、分析 按事故树结果进行简化,求出最小割集和最小径集,确定各基本事件的结构重要度。6.定量分析 找出各基本事件的发生概率,计算出顶上事件的发生概率,求出概率重要度和结构重要度。7.结论 当事故发生概率超过预定目标值时,从最小割集着手研究降低事故发生概率的所有可能方案,利用最小径集找出消除事故的最佳方案;通过重要度(重要系数)分析确定采取对策措施的重点和先后顺序;从而得出分析、评价的结论。具体分析时,要根据分析的目的、人力物力的条件、分析人员的能力选择上述步骤的全部或部分内容实施分析、评价。对事故树规模很大的复杂系统进行分析时,可应用事故树分析软件包,利用计算机进行定性、定量分析。三、触电事故树分
21、析 1.概述 将“触电发生伤亡事故”作为顶上事件,在计算、分析同类事故案例的基础上,作事故树,见图6-1 2.事故树 事故树分析如图6-1 图61 触电事故树 图中:T顶上事件;A,B中间事件了;X基本事件。T触电伤亡事故;A1设备漏电,A2人体接触带电体;B1-绝缘损坏,B2-绝缘老化;B3-保护接地、接零不当,B4-保护开关失灵;X1缺乏用电安全知识,X2-电气设备漏电;X3-电气设备外壳带电,X4违章作业;X5-防护用品使用不当,X6-电工违章作业,非电工操作;X7-开关漏电,X8-接触开关的带电体。图62 防止触电成功树 3.计算事故树的最先割集、最小径集 该事故树的结构函数为:T=A
22、1A2=(B1+B2)(B3+B4)=(X1+X2)+(X3+X4)(X5+X6)+(X7 X8)=X1+X2+X3+X4X5+X6+X7 X8=X1X5+X1X6+X1X7X8+X2X5+X2X6+X2X7X8+X3X+X3X6+X3X7X8+X4X5+X4X6+X4X7X8(1)在事故树分析中,如果所有的基本事件都发生则顶上事件必然发生,但是在很多情况下往往只要部分基本事件发生则顶上事件就能发生。因此,了解哪些基本事件的组合对顶上事件发生具有较大影响,这对有效地、经济地预防事故发生是非常重要地。事故树分析中地割集就是系统发生事故地模式。引起顶上事件发生地最小限度地割集称最小割集。每一个最小
23、割集即表示顶上事件发生地每一种可能性。事故树中最小割集越多,顶上事件发生地可能性就越大,系统就越危险。式(1)为事故树地最小割集表达式,共有12个最小割集,即:K1=X1X5 K2=X1X6 K3=X1X7X8 K12=X4X7X8 该事故树额达最小径集为:T=A1+A2=B1B2+B3B4=(X1X2)(X3X4)+(X5X6)(X7+X8)=X1X2X3X4+X5X6X7+X5X6X8 4.重要度分析 如何辨别各基本事件地发生对顶上事件发生额影响就必须对事故树进行基本事件地主要度分析。重要度分析方法有多种,其中不考虑基本事件发生地概率,仅从事故树结构上分析各基本事件额发生对顶上事件发生地重
24、要度地方法称“基本事件地结构重要度分析”,精确计算各基本事件结构重要度系数工作量很大,常用地式通过估算求得系数。通过计算得:I(X1)=I(X2)=I(X3)=I(X4)=I(X5)=I(X6)=I(X7)=I(X8)可见各基本事件对顶上事件发生得影响程度是相同的。从事故树结构上看,要避免顶上事件发生,最佳的方法是根据基本事件结构重要度大小依次采取措施。如果各基本事件的发生概率有差别,则需要作概率重要度分析和临界重要度分析。5.预防事故模式 如前所述,事故树表达式中的每一个最小径集就是系统有效防止事故的一种模式。最小经济中集中基本事件较少的,则预防最为有效。从对同类事故案例分析汇总可得出预防触
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