事故后果分析是安全評價的一個重要組成部分，其目的在于定量地描述一個可能發生的重大事故對工廠、廠內職工、廠外居民，甚至對環境造成危害的嚴重程度。分析結果為企業或企業主管部門提供關于重大事故后果的信息，為企業決策者和設計者提供關于決策采取何種防護措施的信息，如防火系統、報警系統或減壓系統等的信息，以達到減輕事故影響的目的。火災、爆炸、中毒是常見的重大事故，可能造成嚴重的人員傷亡和巨大的財產損失，影響社會安定。世界銀行國際信貸公司(IFC)編寫的《工業污染事故評價技術手冊》中提出的易燃、易爆、有毒物質的泄漏、擴散、火災、爆炸、中毒等重大工業事故的事故模型和計算事故后果嚴重度的公式，主要用于工業污染事故的評價。該方法涉及內容，也可用于火災、爆炸、毒物泄漏中毒等重大事故的事故危險、危害程度的評價。
由于設備損壞或操作失誤引起泄漏從而大量釋放易燃、易爆、有毒有害物質，可能會導致火災、爆炸、中毒等重大事故發生。

1??泄漏的主要設備
根據各種設備泄漏情況分析，可將工廠(特別是化工廠)中易發生泄漏的設備分類，通常歸納為：管道、撓性連接器、過濾器、閥門、壓力容器或反應器、泵、壓縮機、儲罐、加壓或冷凍氣體容器及火炬燃燒裝置或放散管等十類。

一個工廠可能有各種特殊設備，但其與一般設備的差別很小，可以容易地將其劃歸至所屬的類型中去。
圖6—1～圖6—10提供了各類設備的典型損壞情況及裂口尺寸，可供后果分析時參考。這里所列出的損壞典型，僅代表事故后果分析的基本的典型損壞。評價人員還可以增加其他一些損壞的形式和尺寸，例如閥的泄漏、開啟式貯罐滿溢等人為失誤事故，也可以作為某些設備的一種損壞形式。

 
可燃氣體泄漏后與空氣混合達到燃燒limit時，遇到引火源就會發生燃燒或爆炸。泄漏后起火的時間不同，泄漏后果也不相同：
1)立即起火。可燃氣體從容器中往外泄出時即被點燃，發生擴散燃燒，產生噴射性火焰或形成火球，它能迅速地危及泄漏現場，但很少會影響到廠區的外部。
2)滯后起火。可燃氣體泄出后與空氣混合形成可燃蒸氣云團，并隨風飄移，遇火源發生爆燃或爆炸，能引起較大范圍的破壞。???(2)有毒氣體泄漏，如圖6—12所示。

有毒氣體泄漏后形成云團在空氣中擴散，有毒氣體的濃密云團將籠罩很大的空間，影響范圍大。
(3)液體泄漏，如圖6—13和圖6—14所示。

一般情況下，泄漏的液體在空氣中蒸發而生成氣體，泄漏后果與液體的性質和貯存條件(溫度、壓力)有關：
1)常溫常壓下液體泄漏。這種液體泄漏后聚集在防液堤內或地勢低洼處形成液池，液體由于地表面風的對流而緩慢蒸發，如遇引火源就會發生池火災。
2)加壓液化氣體泄漏。一些液體泄漏時將瞬時蒸發，剩下的液體將形成一個液池，吸收周圍的熱量繼續蒸發。液體瞬時蒸發的比例決定于物質的性質及環境溫度。有些泄漏物可能在泄漏過程中全部蒸發。
3)低溫液體泄漏。這種液體泄漏時將形成液池，吸收周圍熱量蒸發，蒸發量低于加壓液化氣體的泄漏量，高于常溫常壓下液體泄漏量。
無論是氣體泄漏還是液體泄漏，泄漏量的多少都是決定泄漏后果嚴重程度的主要因素，而泄漏量又與泄漏時間長短有關。

1??液體的擴散

液體泄漏后立即擴散到地面，一直流到低洼處或人工邊界，如防火堤、岸墻等，形成液池。液體泄漏出來不斷蒸發，當液體蒸發速度等于泄漏速度時，液化中的液體量將維持不變。
如果泄漏的液體是低揮發度的，則從液池中蒸發量較少，不易形成氣團，對廠外人員沒有危險；如果著火則形成池火災；如果滲透進土壤，有可能對環境造成影響。如果泄漏的是揮發性液體或低溫液體，泄漏后液體蒸發量大，大量蒸發在液池上面后會形成蒸氣云，并擴散到廠外，對廠外人員有影響。

?A液池面積

如果泄漏的液體已達到人工邊界，則液池面積即為人工邊界圍成的面積。如果泄漏的液體未達到人工邊界，則可假設液體的泄漏點為中心呈扁圓柱形在光滑平面上擴散，這時液池半徑r用下式計算：

(1)瞬時泄漏(泄漏時間不超過30s)時：

(2)連續泄漏(泄漏持續10min以上)時：

式中 ?r——液池半徑，m； ? ? m——泄漏的液體量，kg； ? ? g——重力加速度，g=9．8m／s2； ? ? t——泄漏時間，s。

B ?蒸發量

液池內液體蒸發按其機理可分為閃蒸、熱量蒸發和質量蒸發3種，下面分別介紹：

(1)閃蒸：過熱液體泄漏后由于液體的自身熱量而直接蒸發稱為閃蒸。發生閃蒸時液體蒸發速度Q可由下式計算：

式中??Fv——直接蒸發的液體與液體總量的比例；
m——泄漏的液體總量，kg；
t——閃蒸時間，s。
(2)熱量蒸發：當Fv<1或Qt<m時，則液體閃蒸不完全，有一部分液體在地面形成液池，并吸收地面熱量而氣化稱為熱量蒸發，其蒸發速度Q按下式計算：

式中
A1——液池面積，m2；
To——環境溫度，K；
Tb——液體沸點，K；
H——液體蒸發熱，J／kg；
L——液池長度，m；
α——熱擴散系數，m2／s，見表6-2所示；
K——導熱系數，J／(m·K)，如表6-2所示；

t——蒸發時間，s；???Nu——努塞爾(Nusselt)數。
(3)質量蒸發：當地面傳熱停止時，熱量蒸發終了，轉而由液池表面之上氣流運動使液體蒸發稱為質量蒸發。其蒸發速度Q為：

式中??
α——分子擴散系數，m2／s；?????
Sh——舍伍德(Sherwood)數；?????
A——液池面積，m2；?????
L——液池長度，m；
ρ1——液體的密度，kg／m3。

1.液體泄漏量

液體泄漏速度可用流體力學的柏努利方程計算，其泄漏速度為：

式中 ?Qo——液體泄漏速度，kg／s；
Cd——液體泄漏系數，按表6—1選取；
A——裂口面積，m2；
ρ——泄漏液體密度，kg／m3；
P——容器內介質壓力，Pa；
Po——環境壓力，Pa；
g——重力加速度，
g=9．8m／s2；
h——裂口之上液位高度，m。

對于常壓下的液體泄漏速度，取決于裂口之上液位的高低；對于非常壓下的液體泄漏速度，主要取決于窗口內介質壓力與環境壓力之差和液位高低。
當容器內液體是過熱液體，即液體的沸點低于周圍環境溫度，液體流過裂口時由于壓力減小而突然蒸發。蒸發所需熱量取自于液體本身，而容器內剩下的液體溫度將降至常壓沸點。在這種情況下，泄漏時直接蒸發的液體所占百分比F可按下式計算：

式中??Cp——液體的定壓比熱，J／(kg·K)；?????T——泄漏前液體的溫度，K；?????To——液體在常壓下的沸點，K；?????H——液體的氣化熱，J／kg。
按式6—2計算的結果，幾乎總是在0～1之間。事實上，泄漏時直接蒸發的液體將以細小煙霧的形式形成云團，與空氣相混合而吸收熱蒸發。如果空氣傳給液體煙霧的熱量不足以使其蒸發，由一些液體煙霧將凝結成液滴降落到地面，形成液池。根據經驗，當F>0．2時，一般不會形成液池；當F<0．2時，F與帶走液體之比有線性關系，即當F=0時，沒有液體帶走(蒸發)；當F=0．1時，有50％的液體被帶走。

2??氣體泄漏量

氣體從裂口泄漏的速度與其流動狀態有關。因此，計算泄漏量時首先要判斷泄漏時氣體流動屬于音速還是亞音速流動。前者稱為臨界流，后者稱為次臨界流。???當下式成立時，氣體流動屬音速流動：

當下式成立時，氣體流動屬亞音速流動：

式中??Po、P——符號意義同前；
k——氣體的絕熱指數，即定壓熱容～與定容熱容Cv之比。???氣體呈音速流動時，其泄漏量為：

氣體呈亞音速流動時，其泄漏量為：

式中??Cd——氣體泄漏系數，當裂口形狀為圓形時取1．00，三角形時取0．95，長方形時取0．90；
M——相對分子質量；
R——氣體常數，J／(mol·K)；?????T——氣體溫度，K；
Y——氣體膨脹因子，由下式計算：

當容器內物質隨泄漏而減少或壓力降低而影響泄漏速度時，泄漏速度的計算比較復雜。如果流速小或時間短，在后果計算中可采用開始時排放速度，否則應計算其等效泄漏速度。

3??兩相流泄漏量

在過熱液體發生泄漏時，有時會出現氣、液兩相流動。均勻兩相流的泄漏速度可按下式計算：

式中??Qo——兩相流泄漏速度，kg／s；?????Cd——兩相流泄漏系數，可取0．8；?????A——裂口面積，m2；?????p——兩相混合物的壓力，Pa；
pc——臨界壓力，Pa，可取pc=0．55?Pa；
ρ——兩相混合物的平均密度，kg／m3，由下式計算：

式中??ρ1——液體蒸發的蒸氣密度，kg／m3；?????ρ2——液體密度，kg／m3
；
Fv——蒸發的液體占液體總量的比例，由下式計算：

式中??Cp——兩相混合物的定壓比熱，J／(kg·K)；?????T——兩相混合物的溫度，K；?????Tc——臨界溫度，K；?????H——液體的氣化熱，J／kg。
當Fv>1時，表明液體將全部蒸發成氣體，這時應按氣體泄漏公式計算；如果Fv很小，則可近似地按液體泄漏公式計算。

式中??D——等價噴射孔徑，m；
Do——裂口孔徑，m；
ρo——泄漏氣體的密度，kg／m3；
ρ——周圍環境條件下氣體的密度，kg／m3。
如果氣體泄漏能瞬間達到周圍環境的溫度、壓力狀況，即ρo=ρ，則D=Do。

A??噴射的濃度分布

在噴射軸線上距孔口x處的氣體濃度c(x)為：

式中 ?b1、b2——分布函數，其表達式如下：

其他符號意義同前。
如果把式6—17改寫成x是c(x)的函數形式，則給定某濃度值c(x)，就可算出具有該濃度的點至孔口的距離x。
在過噴射軸線上點x且垂直于噴射軸線的平面內任一點處的氣體濃度為：

式中?c(xy)——距裂口距離x且垂直于噴射軸線的平面內y點的氣體濃度，kg／m3；
c(x)——噴射軸線上距裂口x處的氣體濃度，kg／m3；
b2——分布參數，同前；
y——目標點到噴射軸線的距離，m。

B ?噴射軸線上的速度分布

噴射速度隨著軸線距離增大而減小，直到軸線上的某一點噴射速度等于風速為止。該點稱為臨界點，臨界點以后的氣體運動不再符合噴射規律。沿噴射軸線的速度分布由下式得出：

式中??ρ0——泄漏氣體的密度，kg／m3；
ρ——周圍環境條件下氣體的密度，kg／m3；
D——等價噴射孔徑，m；
b1——分布參數，同前；
x——噴射軸線上距裂口某點的距離，m；
υ(x)——噴射軸線上距裂口J處一點的速度，m／s；
υ0——噴射初速，等于氣體泄漏時流經裂口時的速度，m／s，按下式計算：

式中??Q——氣體泄漏速度，kg／s；
Cd——氣體泄漏系數；
D——裂口直徑，m。
當臨界點處的濃度小于允許濃度(如可燃氣體的燃燒下限或有害氣體允許濃度limitation值)時，只需按噴射擴散來分析；當該點濃度大于允許濃度時，則需要進一步分析泄漏氣體在大氣中擴散的情況。

A ?氣團擴散能

在氣團擴散的第一階段，擴散的氣體(或蒸氣)的內能一部分用來增加動能，對周圍大氣做功。假設該階段的過程為可逆絕熱過程，并且是等熵的。

a ?氣體泄漏擴散能

根據內能變化得出擴散能計算公式如下：

式中??E——氣體擴散能，J；
Cv——定容比熱，J／(kg·K)；
T1——氣團初始溫度，K；
T2——氣團壓力降至大氣壓力時的溫度，K；
p0——環境壓力，Pa；
V1——氣團初始體積，m3；
V2——氣團壓力降至大氣壓力時的體積，m3。

b??閃蒸液體泄漏擴散能

蒸發的蒸氣團擴散能可以按下式計算：

式中??E——閃蒸液體擴散能，J；
H1——泄漏液體初始焓，J／kg；
H2——泄漏液體結束時焓，J／kg；
Tb——液體的沸點，K；
S1——液體蒸發前的熵，J／(kg·K)；
S2——液體蒸發后的熵，J／(kg·K)；
W——液體蒸發量，kg；
p1——初始壓力，Pa；
p0——周圍環境壓力，Pa；
V1——初始體積，m3。

B??氣團半徑與濃度

在擴散能的推動下氣團向外擴散，并與周圍空氣發生紊流混合。

a ?內層半徑與濃度

氣團內層半徑R1和濃度c是時間函數，表達如下：

式中??t——擴散時間，s；
V0——在標準溫度、壓力下氣體體積，m3；
kd——紊流擴散系數，按下式計算：

如上所述，當中心擴散速度(dR／dt)降到一定值時，第二階段才結束。臨界速度的選擇是隨機的且不穩定的。設擴散結束時擴散速度為1m／s，則在擴散結束時內層半徑R1和濃度c可按下式計算：

b??外層半徑與濃度

第二階段末氣團外層的大小可根據試驗觀察得出，即擴散終結時外層氣團半徑R1由下式求得：
R2=1．456R1?????????????(6—28)
式中??R1，R2——分別為氣團內層、外層半徑，m。
外層氣團濃度自內層向外呈高斯分布。

各種常見物質的經驗系數

(2）各種酸霧的排放（H2SO4、HNO3、HCl、HAC、HF）
GS=M（0.000352+0.000786u）·P·F?式中，GS?——?酸霧散發量，kg/h；
M?——酸的分子量；
u?——U應該是蒸發液體表面上的空氣流速，取0.2-0.3m/s
F?——蒸發面的面積，m2；
P——相應于液體溫度時的飽和蒸汽分壓，mmHg，可以查手冊得出，當酸的濃度小于10％時可以用水飽和蒸汽代替。

擴散速率的計算

擴散速率的計算可采用氣體擴散定律?格拉罕姆氣體擴散定律

一.內容

1831年英國物理學家格拉罕姆(Graham)指出：同溫同壓下各種不同氣體擴散速度與氣體密度的平方根成反比。這就是氣體擴散定律（Graham’s?Law?of?Effusion(Diffusion)）

二.定律的數學表達式

A氣體擴散速度：B氣體擴散速度=√（根號下）B氣體分子質量：√（根號下）A氣體分子質量。舉例：（氣體擴散速度）H2：O2=√32：√2=√16：√1=4：1，所以氫氣擴散速度是氧氣擴散速度的4倍（同溫同壓下）。
轉化為容易理解的公式即為：V1/V2?=?(M2/M1)1/2
通常情況下，計算某種蒸汽或氣體的擴散速度，可考慮在風速的影響下，根據假設的風速來計算氣體的擴散速率。

具有爆炸性、可燃性的化學品的作業場所出現泄漏后，具備
造成爆炸、火災事故的條件和需要的時間

假設發生泄露后擴散，需要遇到明火、火花等點火源才能引起燃燒或爆炸，假設泄漏源鄰近的建構筑物內存在點火源，那么以泄露源為中心，以周邊存在點火源的設施到泄露場所的距離為半徑，構成的半球形的空間內全部充滿泄露擴散的爆炸性混合氣體，且混合氣體的濃度達到了爆炸下限，則可以計算出此爆炸范圍內可燃蒸汽或氣體的質量（根據爆炸下限的體積百分數，乘以其密度），然后根據泄露后液體的蒸發量或氣體的量，計算出達到在半球形空間內爆炸下限的量所需要的蒸發時間，再加上擴散所需要的時間，即為發生火災、爆炸事故所需的時間。

計算的步驟如下
1、?首先確認周邊可能存在點火源的建筑物到泄漏源的距離S（可
按照距離泄漏源鄰近的建筑物考慮）。
2、?以S為半徑，計算出半球形泄露空間的體積V。
V?=2πS3/3

3、?假設半球形空間內的混合氣體達到了爆炸下限a，計算出半球
形空間內可燃氣體的質量Q?，已知氣體的密度為ρ

Q=V*a*ρ
4、?根據得出的Q值，可以根據前面得出的蒸發（GS）計算出蒸發
所需的時間t1?t1=??Q/?GS

5、?根據其擴散速率ν，計算出從泄漏源到達鄰近建筑物所需的時
間t2。
6、?達到火災、爆炸所需的時間即為擴算時間和蒸發時間之和，即
t?=?t1?+t2

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(1)常壓液體；

(2)加壓液化氣體；

(3)低溫液化氣體；

(4)加壓氣體。