燃烧爆炸事故分析 重大事故重大事故是指生产运行中突然发生重大泄漏 火灾或爆炸 其中涉及一种或多种有害物质 并给现场人员 公众或环境造成即刻的或延迟的严重危害的事件 后果分析定量描述一个可能发生的事故将造成的人员伤亡 财产损失和环境污染情况 意义 安全评价的组成部分 采取安全措施的依据 设置报警系统 压力释放系统 防火系统等 编制应急响应预案的依据 燃烧爆炸事故后果分析 一 后果分析的一般程序二 泄漏三 火灾后果分析四 爆炸后果分析 一 后果分析的一般程序 一 后果分析程序 1 划分独立功能单元划分原则 包含重大危险源重大危险源 重大危险源 是指长期地或者临时生产 搬运 使用或者储存危险物品 且危险物品的数量等于或者超过临界量的单元 包括场所和设施 当一个单元内有多种危险物质时 达到者定为重大危险源 空间上相对独立 泄漏物料与其他单元隔离 有紧急切断阀 有液位或压力控制的自动阀 有清晰明确信号遥控的阀 同一堤坝内的储罐应作为一个单元考虑 一 后果分析的一般程序 一 后果分析程序 2 计算单元中有害物质存量根据工艺流程和设备参数 计算单元中有害物质的存量 并记录物质的种类 相态 温度 压力 体积或质量等 对于连续的流动系统需要估算 3 找出设备的典型故障将设备划分为10类 分析可能存在的典型故障 每种设备只考虑少数几种情况 管道 挠性连接 过滤器 阀 压力容器 反应器 泵 压缩机 贮罐 常压条件 贮槽 加压或冷冻 放空燃烧管 排气管 4 计算泄漏量分析故障可能造成瞬时的或连续的泄漏 计算泄漏量或泄漏流量 5 计算后果分析泄漏后可能造成的火灾 爆炸等后果 选择合适的模型计算事故对生产现场内或现场外的影响 6 整理结果将计算结果整理成表格 并在单元平面图上划出影响范围 一 后果分析的一般程序 二 后果分析所需参数 1 有害物质的参数包括有害物质的相态 最大质量或体积 温度 压力 密度 热力学性质如沸点 蒸发热 燃烧热 热容等 有害与毒性参数等 2 设备的参数工艺流程 设备类型 设备的可能故障与泄漏位置 泄漏口形状尺寸等 3 现场情况与气象情况设备布置 人员分布 资金密度 设备地理位置 堤坝高度面积 常年主导风向 平均风速 大气稳定情况 日照情况 地形情况 地面粗糙度 建筑 树木高度等 三 泄漏的后果 泄漏后果与泄漏物质的相态 压力 温度 燃烧 毒性等性质密切相关 在后果分析中考虑的泄漏物质主要有以下四种类型 常压液体 加压液化气体 低温液化气体 加压气体 泄漏的危险物质的性质不同 其泄漏后果也不相同 1 可燃气体泄漏可燃气体泄漏后与空气混合达到燃烧界限 遇到引火源就会发生燃烧或爆炸 泄漏后发火时间的不同 泄漏后果也不相同 立即发火 可燃气体泄漏后立即发火 发生扩散燃烧产生喷射性火焰或形成火球 影响范围较小 滞后发火 可燃气体泄漏后与周围空气混合形成可燃云团 遇到引火源发生爆燃或爆炸 破坏范围较大 三 泄漏的后果 2 有毒气体泄漏有毒气体泄漏后形成云团在空气中扩散 有毒气体浓度较大的浓密云团将笼罩很大范围 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形成气体 泄漏后果取决于液体蒸发生成的气体量 液体蒸发生成的气体量与泄漏液体种类有关 三 泄漏的后果 常温常压液体泄漏 液体泄漏后聚集在防液堤内或地势低洼处形成液池 液体表面发生缓慢蒸发 加压液化气体泄漏 液体在泄漏瞬间迅速气化蒸发 没来得及蒸发的液体形成液池 吸收周围热量继续蒸发 低温液体泄漏 液体泄漏后形成液池 吸收周围热量蒸发 液体蒸发速度低于液体泄漏速度 四 后果分析模式选择 BLEVE 沸腾液体膨胀性蒸汽爆炸 BoilingLiquidExpandingVaporExplosions 缩写为BLEVE池火 POOLFIRE 可燃性液体泄露后 流到地面形成液池 或流到水面并覆盖水面 遇到引火源燃烧而形成池火 喷射火 JETFIRE 气体从裂口喷出后立即燃烧 如同火焰喷射器 火球 FIREBALL 压力容器内液化气体过热使容器爆炸 内容物泄露并被点燃 产生强大的火球 确定有害物质存量和储存条件 可燃 有毒 气体 液体或两相 液体或两相 气体 BLEVE 其他情况 可燃气体事件树 BLEVE模型 可燃液体事件树 有毒液体事件树 毒性气体事件树 有害特性 过程或储槽中的相态 释放情形 事件树或模型 泄漏事故后果判断图 四 后果分析模式选择 可燃气体释放 火球 闪火或爆炸 闪火或爆炸 闪火或爆炸 喷射火 闪火或爆炸 瞬时泄漏 立即引燃 密度大于空气 延迟引燃 是 是 是 是 是 是 是 是 是 否 否 否 否 否 否 否 否 否 估计释放时间计算释放速率 喷射扩散 重气扩散 中性扩散 重气扩散 中性扩散 绝热膨胀 有毒气体释放 重气扩散 中性扩散 重气扩散 中性扩散 绝热膨胀 计算释放速率和时间 喷射扩散 是 是 否 否 否 是 瞬时泄漏 密度大于空气 可燃液体释放 评价火灾损失 接气体事件树 评价火灾损失 评价污染接气体事件树 评价火灾损失 评价火灾损失 接气体事件树 评价污染接气体事件树 瞬时泄漏 立即引燃 形成液池 液池点燃 估计泄漏时间和速率 绝热膨胀 火球 喷射火 计算扩展与蒸发 池火 计算扩展与蒸发 池火 有毒液体释放 评价污染接气体事件树 接气体事件树 评价污染接气体事件树 接气体事件树 绝热膨胀 估计泄漏时间和速率 计算扩展与蒸发 计算扩展与蒸发 瞬时泄漏 形成液池 四 后果分析模式选择 二 泄漏 一 泄漏设备及损坏尺寸 泄漏往往是事故的开始物质泄漏可能引起火灾或爆炸 也可能产生毒气伤害 泄漏原因 设备损坏 失灵 错误操作 安全阀的正常或不正常动作 十类典型设备 管道挠性连接过滤器阀压力容器 反应器泵压缩机贮罐 常压条件 贮槽 加压或冷冻 放空燃烧管 排气管 1 泄漏设备及损坏尺寸 管道 1 泄漏设备及损坏尺寸 管道 1 泄漏设备及损坏尺寸 管道 2 泄漏设备及损坏尺寸 挠性连接器 2 泄漏设备及损坏尺寸 挠性连接器 2 泄漏设备及损坏尺寸 挠性连接器 3 泄漏设备及损坏尺寸 过滤器 4 泄漏设备及损坏尺寸 阀门 4 泄漏设备及损坏尺寸 阀门 压力容器及反应器 5 泄漏设备及损坏尺寸 泵 6 泄漏设备及损坏尺寸 压缩机 7 泄漏设备及损坏尺寸 贮罐 8 泄漏设备及损坏尺寸 加压或冷冻贮槽 9 泄漏设备及损坏尺寸 放空燃烧管和排气管 二 泄漏的原因 从人 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 选材不当 如强度不够 耐腐蚀性差 规格不符等 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 选用机械不合适 如转速过高 耐温 耐压性能差等 选用计测仪器不合适 储罐 贮槽未加液位计 反应器 炉 未加溢流管或放散管等 2 设备原因加工不符合要求 或未经检验擅自采用代用材料 加工质量差 特别是焊接质量差 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 选用的标准定型产品质量不合格 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 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 计测仪表未定期校验 造成计量不准 阀门损坏或开关泄漏 又未及时更换 设备附件质量差 或长期使用后材料变质 腐蚀或破裂等 3 管理原因没有制定完善的安全操作规程 对安全漠不关心 已发现的问题不及时解决 没有严格执行监督检查制度 指挥错误 甚至违章指挥 让未经培训的工人上岗 知识不足 不能判断错误 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 人为失误误操作 违反操作规程 判断错误 如记错阀门位置而开错阀门 擅自脱岗 思想不集中 发现异常现象不知如何处理 三 泄漏的控制 无论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素 而泄漏量又与泄漏时间有关 因此 控制泄漏应该尽早地发现泄漏并且尽快地阻止泄漏 通过人员巡回检查可以发现较严重的泄漏 利用泄漏检测仪器 气体泄漏检测系统可以发现各种泄漏 利用停车或关闭遮断阀停止向泄漏处供应料可以控制泄漏 一般来说 与监控系统连锁的自动停车速度快 仪器报警后由人工停车速度较慢 大约需3 15分钟 火灾通过热辐射的方式影响周围环境 当火灾产生的热辐射强度足够大时 可使周围的物体燃烧或变形 强烈的热辐射可能烧死 烧伤人员 财产损失 热辐射造成伤害或损坏的情况取决于人员或物体处辐射热的多少 可以按单位表面积受到的热辐射功率大小 即入射热辐射通量来计算热辐射量 表4 2为不同入射热辐射通量造成损失的情况 三 火灾事故后果分析 表7 9不同热辐射造成的伤害和损失 一 热辐射的破坏准则 热通量准则当目标接受到的热通量大于或等于引起目标破坏所需的临界热通量时 目标被破坏 否则 目标不被破坏 热通量准则的适用范围为 热通量作用的时间比目标达到热平衡所需要的时间长 热强度准则当目标接收到的热强度大于或等于目标破坏的临界热强度时 目标被破坏 否则 目标不被破坏 热强度准则的适用范围为 作用于目标的热通量持续时间非常短 以至于目标接收到的热量来不及散失掉 热通量 热强度准则 超压准则超压准则认为 只有当爆炸波超压大于某一临界值时 才会对目标造成一定伤害 不考虑超压持续时间 冲量准则冲量准则是指爆炸波能否对目标造成伤害 完全取决于爆炸波冲量大小 如果冲量大于临界值 则目标被破坏 超压 冲量准则 四 爆炸事故后果分析 爆炸伤害准则 一 火灾和爆炸防治技术 直接的破坏作用冲击波的破坏作用造成火灾造成中毒和环境污染 爆炸的破坏作用 1 火灾发生的条件 用火管理不当对易燃物品管理不善 库房不符合防火标准 没有根据物质的性质分类储存 电气设备绝缘不良 安装不符合规程 发生短路 超负荷接触电阻过大等 引起火灾 工艺布置不合理 易燃易爆场所未采取相应违反安全操作规程 使设备超温超压 或在易燃场所违章动火 吸烟或违章使用汽油等易燃液体 通风不良 生产场所的可燃蒸气 气体或粉尘在空气中达到爆炸浓度 遇火源引起火灾 1 火灾产生的原因 避雷设备装置不当 缺乏检修或没有避雷装置 发生雷击引起火灾 易燃易爆生产场所的设备 管线没有采取消除静电措施 发生放电引起的火灾 棉纱 油布 沾油铁屑等 由于放置不当 在一定条件下发生自燃着火 1 火灾产生的原因 酝酿期 冒烟和阴燃 发展期 火苗窜起 火势迅速扩大 全盛期 全面着火 燃烧面积最大 燃烧速度最快 辐射热最强 衰灭期 可燃物质减少 火势逐渐衰弱 终至熄灭 2 火灾事故的发展过程 1 火灾发生的条件 1 火灾发生的条件 指生产过程中根据使用或生产物质的火灾危险性划分的类别 我国 建筑设计防火规范 将生产按火灾危险大小分成甲 乙 丙 丁 戊五类 这些生产类别的火灾危险性特征见下表 2 生产过程的火灾爆炸危险性分类 生产的火灾危险性分类 1 液体按闪点划分 闪点 28 为甲类 如汽油 乙醚 酒精等 28 闪点 60 为乙类 如煤油 松节油 溶剂油 闪点 60 为丙类 如柴油 动植物等 2 气体按爆炸下限划分 10 为甲类 如甲烷 乙烷 氢气 液化石油气等 10 及助燃气体 为乙类 如氨气 氧气 一氧化碳 不燃气体 为戊类 如氮气 惰性气体 3 固体分类标准 易燃 易爆固体 甲 乙类 如硝化棉 钠等 可燃固体 丙类 如木材 纸张等 难燃固体 丁类 如酚醛塑料 水泥刨花板等 不燃固体 戊类 如钢 水泥 砖 玻璃等 2 生产过程的火灾爆炸危险性分类 划分特征 特殊情况说明 1 对于同一种物质 在不同条件下火灾危险性不同 面粉 加工时为乙类 贮存时为丙类 油布 漆布 加工时为丙类 贮存时为乙类 金属 热加工为丁类 冷加工为戊类 使用可燃气体作燃料用以生产 如锅炉房 汽车为丁类 2 生产过程的火灾爆炸危险性分类 0区在正常情况下 爆炸性气体混合物连续地 短时间频繁地出现或长时间存在的场所 1区正常情况爆炸性气体混合物可能出现的场所 2区在正常情况下 爆炸性气体混合物不能出现 而在不正常情况下