危險化學品泄漏事故風險評估模型及應用研究

黃曉宇(新疆恒泰安全技術咨詢有限公司,新疆 烏魯木齊 830010)

危險化學品泄漏事故風險評估模型及應用研究

黃曉宇(新疆恒泰安全技術咨詢有限公司,新疆 烏魯木齊 830010)

危險化學品泄漏是一種較為常見的化工事故，并可能引發火災爆炸、中毒、窒息等次生、衍生事故，為企業帶來嚴重的人員傷害和經濟損失。本文以液氨為例，從危險化學品泄露事故風險評估模型入手，分析風險評估模型在化工生產中的實際應用。

危險化學品；泄露事故；風行評估模型；應用研究

化工行業的發展能夠為社會發展帶來巨大的經濟財富，對環境的污染也是不容忽視的。危險化學品泄露事故是化工生產運行過程中最常見的一種事故，通過構建風險評估模型，盡可能降低危險化學品對企業、對社會的影響。

1 危險化學品泄漏事故風險評估模型

危化品發生泄漏事故通常有以下幾種衍生形式：化學品發生泄漏后泄漏點呈現噴射火；泄漏一段時間后呈現閃火或者是匯集成蒸氣云，最終發生爆炸；化學品泄漏擴散后會引起中毒、環境污染等現象。

不同危險化學品泄漏事故會造成不同程度的傷害，其火災形式分為蒸氣云火災、火球、噴射火、池火等，對火災類危險化學品泄漏風險事故構建評估模型時，需要根據火災的不同類型，選取不同的傷害模型和熱強度準則，科學、合理的計算出火災影響范圍和人員傷亡率；爆炸形式分為物理性爆炸、蒸氣云爆炸、沸騰液體擴散蒸氣爆炸等，對爆炸類危險化學品泄漏風險事故構建評估模型時，需要根據爆炸的不同類型，選取不同的爆炸模型和超壓準則，科學、合理的計算出爆炸影響范圍和人員傷亡率、物品損失情況；中毒形式需要根據化學物品泄漏形式、擴散形式、毒負荷準則對中毒影響范圍和人員傷亡情況進行分析，其中泄漏形式為液體泄漏、氣體泄漏、連續泄漏、損失泄漏等，擴散形式為非重氣擴散、重氣擴散等。

2 風險評估模型的應用

液氨是使用范圍和使用量均較大的一種危險化學品。一般情況下，氨氣是一種無色的氣體，具有強烈的刺激性的惡臭味，其分子式為NH3，分子量為17.03，標況下NH3的密度為0.771g/L(密度比空氣小)，自燃點為651.11℃、熔點為-77.7℃、沸點為-33.33℃。NH3十分容易液化，1標配的大氣壓能夠將NH3冷卻至-33.4℃，常規溫度下對NH3施加7～8標配的大氣壓，能夠將氨氣冷凝成為無色液體，并有大量熱量產生。根據相關資料顯示，NH3屬于五級危害氣體，每立方米空氣中的氨氣含量在500～700mg時，容易導致人體中毒；每立方米空氣中的氨氣含量在3500～7500mg時，會導致人出現閃電式死亡；氨氣與空氣中其它物質進行混合，達到一定濃度后會引發爆炸或者燃燒。

NH3爆炸極限在16%～25%，液氨發生泄漏，流動到空氣中形成“氨氣”，氨氣與空氣發生混合，達到爆炸極限，如果遇到火源，將會引發火災或者是爆炸，如果現場存在其他易燃可燃物質，將增加險情。導致NH3泄漏的風險因素有：高溫天氣，沒有用噴淋裝置對NH3儲罐進行降溫，造成NH3儲罐的壓力過高，使罐體發生開裂；NH3設備及管線的密封件或安全附件受到損壞，例如閥門損壞、液位計損壞、密封面磨損等；儲罐中NH3充入量過大，導致罐內NH3溢出；施工人員操作不符合規范等，發生NH3泄漏事故；施工材料質量直接影響到NH3設備的密閉性。

NH3儲罐泄漏后引起衍生事故概率計算公式如下：

液體 ：P=e-4.333m0.392；

氣體 ：P=(e-4.16m0.342)(e-2.995m0.38)。

式中：P為中的點火概率；m為質量泄漏速率。

液氨儲罐泄漏速率公式為：

式中：Qm為質量泄漏速率，kg/s；C0為泄漏系數；A為裂口的

面積，m2；P0為儲罐內壓，Pa；M為氣體或者是蒸汽摩爾質

量，kg/mol；Rg為理想氣體常數；T0為泄漏源溫度，k；P

為泄漏處壓力，Pa；r為絕熱指數”。

從以上分析得知，當氨泄漏面積比較小時，液氨儲罐內部壓強不會快速下降，蒸氣式爆炸就不會產生，如果氨泄漏點被引燃，會發生“噴射火”，氨噴射火概率為：

4.67×10-5×0.021=0.98×10-6

如果氨泄漏發生“噴射火”，會通過“熱輻射”方式對周圍環境造成一定的影響。火災發生后，熱輻射強度過大時，會導致周圍物體變形或燃燒，會直接將設備燒毀、致人死亡。

根據相關材料顯示：從建筑物角度來看，位于火災現場的物體，例如建筑物、儲罐等，均視為被破壞；若被破壞物體不在火災現場之中，熱輻射強度范圍4kw/m2≤q≤25kw/m2內的建筑物屬于危險狀態，q＜4kw/m2內的建筑物屬于安全狀態。從鋼結構材料角度分析，當q＜25kw/m2時，鋼結構材料不會受到任何影響，故處于安全狀態；當25kw/m2≤q＜37.5kw/m2時，鋼結構材料會受到到影響，故處于危險狀態；當37.5kw/m2＜q時，鋼結構材料受影響較大，故正面臨嚴重破壞；從人體承受能力來看，熱輻射發生時人正位于火災中，會直接導致人體死亡，即P(人體死亡率)=1；若人不位于火災中，但所處環境中q≥35kw/m2時，同樣會導致人體死亡，即P(人體死亡率)=1；若人不位于火災中，但所處環境中q＜35kw/m2，噴射火對人熱輻射影響程度被分為三個等級，即“一度燒傷”、“二度燒傷”和“死亡”。

3 結語

綜上所述，化學品通常具有易燃性、易爆性、毒性，一旦化學品發生泄漏就容易引發火災、爆炸、中毒等事故。本文內容以為NH3泄漏事故為例，從系統角度對危化品進行分析與評估，結合相關資料與規定，推算出多種風險情況。

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