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某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例 唐开永
某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例
唐开永
（注册安全工程师、一级安全评价师）
某发电厂油罐区包括X油罐区和Y油罐区。其中X油罐区拥有1000m3柴油储油罐2个，总储量为2000 m3，约1660吨。Y油罐区拥有500m3柴油储油罐2个，总储量为1000 m3，约830吨。柴油闪点一般在61～63℃。该类柴油未《重大危险源辨识》（GB18218－2000）物质类别和国家安全生产监督管理总局《关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见》（安监管协调字［2004］56号）重大危险源中。但按照中国华电集团公司《发电企业重大危险源安全管理指导意见》 “关于闪点≥60℃的柴油、重油、润滑油等临界量目前没有国家标准，结合公司实际临界量暂确定为300t”的规定，应委托评价单位要求，对其视同重大危险源进行重大事故后果及重大危险源分级评价。 1.某发电厂油罐区重大事故后果模拟分析
事故后果分析是安全评价的一个重要组成部分，其目的在于定量地描述一个可能发生的重大事故对工厂、厂内职工、厂外居民，甚至对环境造成危害的严重程度。分析结果为企业或企业主管部门提供关于重大事故后果的信息，为企业决策者和设计者提供关于决策采取何种防护措施的信息，如防火系统、报警系统等的信息，以达到减轻事故影响的目的。
通常一个复杂的问题或现象用数学模型来描述，往往是在一系列的假设前提下按理想的情况来建立的，有些模型经过小型的验证，有的则可能与实际情况有较大出入，但对事故后果评价来说是可参考的。 1.1泄漏重大事故模拟 1.1.1泄漏成因及后果
由于油库储油罐区、卸油罐区、发油罐区、中转输油罐区等设备损害或操作失误引起油品泄漏从而释放大量易燃、易爆、有毒物质，可能导致火灾、爆炸、中毒等重大事故发生。
1.主要泄漏设备
1)管道：包括管道、法兰、接头等；裂口取管平均直径20%—100%。 2）连接器，裂口取管平均直径20%—100%。
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3）阀、壳体、阀盖、阀杆等损坏泄漏，均按管径20%—100%取值。 4）泵、泵体、密封压盖处密封失效，取连接管径20%—100%。 5）贮罐、裂口、接头泄漏等。 2．泄漏原因 1）设备缺陷；
2）设备维修维护不及时、不当； 3）操作失误； 4）其他事件影响。 3、泄漏后果
一般情况下，泄漏的油品（可燃液体）在空气中蒸发而生成气体，泄漏后果与液体的性质和贮存条件（温度、压力）有关。油库油品泄漏属于常温常压下液体泄漏。这种液体泄漏后聚集在防漏堤内或地势低洼处形成液池，液体由于地表面风的对流而缓慢蒸发，如遇引火源就会发生池火灾。 1.1 2泄漏量的计算
在一般情况下，油库作业过程中发生泄漏的设备的裂口是规则的，而且裂口尺寸及泄漏物质的有关热力学、物理化学性质及参数是已知的，可以根据流体力学中的有关方程式计算泄漏量：
液体速度：可用流体力学的柏努利方程计算，即 Q0=CdAρ[2(P－P0)/ρ+2gh]1/2 (Kg/s) 式中：
Q0——液体泄漏速度，㎏/ s； Cd——液体泄漏系数； A—裂口面积，㎡； ρ—泄漏液体密度，㎏/㎡； P—容器内介质压力，Pa； P0——环境压力，Pa； g—重力加速度，9.8m/ s; h—裂口之上液位高度，m。 1. 管道、连接器、阀、泵等泄漏。 均取平均管径0.15m，裂口取管径的40%，
裂口面积A=0.4(Π/4)×D2=0.4×(3.14/4)×0.152≈0.007㎡
雷诺数Re＞100,取泄漏系数Cd=0.55，根据油库泵油输油情况，设介质平均压力P=3×101.3Kpa,
柴油泄漏速度计算: ρ柴油≈830 Kg/m3
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Q0= CdAρ[2(P－P0)/ρ+2gh]1/2 ( h=0) = 0.55×0.007×830× [(2×2×101.3×103)/830] 1/2 =70.6(Kg/s) 2、容器泄漏。
若裂口直径0.05 m， Re＞100, Cd=0.55，根据油库油罐情况，设介质压力为环境压力P=1×101.3Kpa，取裂口上液位高度h=10 m，则
柴油泄漏速度计算: ρ柴油≈830 Kg/m3 Q0= CdAρ[2(P－P0)/ρ+2gh]1/2 ( h=0) = 0.55×0.007×830× [(2/830+2×9.8×10) 1/2 =44.74(Kg/s)
1.1.3泄漏后的扩散
油库油品泄漏属于液体泄漏后扩散。液体泄漏后立即扩散到地面，一直流到低洼处或人工边界，如防火墙、岸墙等，形成液池。油品泄漏后扩散如果达到障碍物边界，其最大液池面积为该障碍物圈定的面积。如果没有达到边界，则可假设液体的泄漏点为中心呈扁圆柱形在光滑平面上扩散，且属于瞬时泄漏，这时液池半径r用下式计算：
1、瞬时泄漏（取30s）液池半径计算 r=（8gm/πρ）1.369 式中:
r—液池半径，m； m—泄漏的液体量，㎏； g—重力加速度； ρ—液体密度； t—泄漏时间，s。
A.管道、连接器、阀、泵造成泄漏的液池半径： 柴油瞬时泄漏液池半径:
R=[（8×9.8×70.6×30）÷(3.14×830)]1.369=295 m B.容器造成泄漏的液池半径： (2)柴油瞬时泄漏液池半径:
R=[（8×9.8×44.74×30）÷(3.14×830)]1.369=158 m 2、连续泄漏（取600s）液池半径计算 r=（32gmt3/πρ）1/4 式中:
r—液池半径，m；
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m—泄漏的液体量，㎏； g—重力加速度； ρ—液体密度； t—泄漏时间，s。
A.管道、连接器、阀、泵造成泄漏的液池半径： 柴油连续泄漏液池半径:
R=[（32×9.8×70.6×6003）÷(3.14×830)] 0.25=206 m B.容器造成泄漏的液池半径： 柴油连续泄漏液池半径:
R=[（32×9.8×44.74×6003）÷(3.14×830)]0.25=185 m
根据液池半径即可以计算出相应的液池面积，并结合实际划出泄漏后果模拟图形。 通过计算可知，油品瞬时泄漏和连续泄漏的液池面积都很大，由此，必须采取事故泄漏池、防护堤坝等措施，来减小事故泄漏发生后的液池面积。事故泄漏池、防护堤坝可以和防火墙（堤坝）结合起来设置。并可同时参考道化学火灾、爆炸指数评价法关于暴露面积的计算和本评价办法下文死亡半径的计算，综合考虑事故泄漏池、防护堤坝的半径和面积。
1.2火灾重大事故模拟
柴油等可燃液体泄漏后流到地面形成液池，或流到水面并覆盖水面，遇到火源燃烧而成池火。因此，我们分析油品火灾重大事故就是分析池火事故后果。项目柴油属于丙A类可燃液体，因有关资料缺乏，此处参照乙B类可燃液体分析。
在泄漏模式中容器连续泄漏后果最为严重，但因油库防火堤和防泄漏设施健全，容器无障碍物连续泄漏遇火源产生池火事故后果模型的模拟分析，对加强油库管理较少实际的指导意义。结合评价对象实际，我们以罐区的防火堤半径作为液池半径分别进行了分析，以对企业提供更多的具有一定操作性的安全技术管理方面的参考。 1.2.1.燃烧速度
油品燃烧速度，查手册可得： 柴油为49.33 Kg·㎡/s。 1.2.2火焰高度
设液池一半径为r的园池子，其火焰高度可按下式计算： h=84r[(dm/dt)/ρ0(2gr)0.5]0.6 式中：
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