氯氣泄漏擴(kuò)散計算模擬(共11頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上氯氣泄漏擴(kuò)散計算模擬（1）氯氣泄漏擴(kuò)散過程氯氣管道、閥門、壓力表或液氯鋼瓶的材質(zhì)、焊縫以及腐蝕造成的強度下降等設(shè)備缺陷原因都可能引起容器破裂從而引發(fā)氯氣泄漏，使氯氣迅速擴(kuò)展。氯氣屬于重氣，它泄漏時的擴(kuò)散機(jī)理與一般煙囪熱污染性煙羽的擴(kuò)散完全不同，它在地表的釋放可分為三個過程。初始階段：氣云剛形成的階段，主導(dǎo)其運動的作用力為釋放的慣性及外界的平均風(fēng)速。重力擴(kuò)展階段：初始的動量消失后，主導(dǎo)作用為重力及外界的湍流擾動，由于重力使氣團(tuán)下降到地表拓展范圍，而且稀釋作用主要靠大氣湍流以及氣云下降引起的湍流卷增作用引入外界空氣。被動擴(kuò)散階段：當(dāng)氣云經(jīng)一段時間混合稀釋后，其密度和溫度或

2、濃度逐漸接近外界空氣，主要靠大氣的湍流。（2）氯氣危害濃度根據(jù)有關(guān)資料，氯氣的半數(shù)致死濃度，即引起實驗染毒動物半數(shù)死亡的毒物濃度為850mg/m3。氯的最高允許濃度為1mg/m3，即在一個工作日內(nèi)任何時間都不應(yīng)超過的濃度。選取濃度850mg/m3（283ppm）、300mg/m3（100ppm）、90mg/m3（30ppm）、3090mg/m3（1030ppm）、15mg/m3（5ppm）、5mg/m3（1.7ppm）和1mg/m3（0.3ppm）7種濃度分別計算氯氣泄漏的影響范圍。本模擬分析的計算依據(jù)如下：濃度傷害分區(qū)危害程度Mg/m3ppm850283深吸入少量可能危及生命300100致死

3、區(qū)（A區(qū)）可能造成致命性損害9030重傷區(qū)（B區(qū)）引起劇咳30901030輕傷區(qū)（C區(qū)）刺激咽喉，引起劇咳155吸入反應(yīng)區(qū)（D區(qū)）刺激咽喉62有明顯氣味，刺激眼、鼻1003嗅覺濃度（3）液氯泄漏量計算流體泄漏速度可用流體力學(xué)的柏努利方程計算。其泄漏速度為： （7-1）式中Q0液體泄漏速度，kg/s；Cd液體泄漏系數(shù)；A裂口面積，m2;泄漏液體密度，kg/m3;P容器內(nèi)介質(zhì)壓力，Pa；P0環(huán)境壓力，Pa;g重力加速度，9.8m/s2;h裂口之上液位高度，m。對于非常壓下的液體泄漏速度，主要取決于內(nèi)介質(zhì)壓力與環(huán)境壓力之差和液位高低。（4）液氯容器破裂形成毒害區(qū)半徑估算液化介質(zhì)液氯在容器破裂時會發(fā)生

4、蒸氣擴(kuò)散，從而造成大面積的毒害區(qū)域，其毒害區(qū)按如下方法估算。 設(shè)液氯質(zhì)量為W（單位：kg）,容器破裂前器內(nèi)溫度為t（單位：），液體介質(zhì)比熱為C單位：KJ/（kg）當(dāng)容器破裂時，器內(nèi)壓力降至大氣壓，處于過熱狀態(tài)的液化氣溫度迅速降至標(biāo)準(zhǔn)沸點t0（單位：），此時全部液體所吸收的熱量為： （7-2）設(shè)這些熱量全部用于器內(nèi)液體的蒸發(fā)，如它的汽化熱為q（單位：kJ/kg），則其蒸發(fā)量： （7-3）如介質(zhì)的分子量為M，則在沸點下蒸發(fā)蒸氣的體積Vg（單位：m3）為： （7-4）假設(shè)這些帶有氯氣的空氣以半球形向地面擴(kuò)散,則可求出該氯氣擴(kuò)散半徑為: （7-5）式中R有毒氣體的半徑，m；Vg有毒介質(zhì)的蒸氣體積，m3

5、；CO有毒介質(zhì)在空氣中的危險濃度，%;（5）氣體連續(xù)擴(kuò)散高斯分布 采用世界銀行提供的中等密度云連續(xù)擴(kuò)散模型（高斯擴(kuò)散模型），分析時，根據(jù)分析源周邊的實際情況，考慮地面有效粗糙度并進(jìn)行修正。連續(xù)排放： （7-6）式中c（ x,y,z）連續(xù)排放時，給定地點的污染物濃度，mg/m3；Q連續(xù)排放的物料流量，mg/s；u平均風(fēng)速，m/s;x下風(fēng)向距離，m;y橫風(fēng)向距離，m；z離地面的距離，m;x,y,zx,y,z方向擴(kuò)散參數(shù)，按下表選擇：表2 不同大氣穩(wěn)定度下的擴(kuò)散參數(shù)大氣穩(wěn)定度yzABCDEF0.22x（ 1+0.0001x）-1/20.16x（ 1+0.0001x）-1/20.11x（ 1+0.00

6、01x）-1/20.08x（ 1+0.0001x）-1/20.06x（ 1+0.0001x）-1/20.04x（ 1+0.0001x）-1/20.20x0.123x0.08x（ 1+0.0002x）-1/20.06x（ 1+0.0015x）-1/20.03x（ 1+0.0003x）-1/20.016x（ 1+0.0003x）-1/2 有效粗糙度Z00.1m的粗糙地形擴(kuò)散參數(shù)按如下計算（地面有效粗糙度長度按下表選?。?表3 地面有效粗糙度長度地面類型Z0/m地面類型Z0/m草原、平坦開闊地農(nóng)作物地區(qū)村落、分散的樹林0.10.1-0.30.3-1分散的高矮建筑物（城市）密集的高矮建筑物（大城市）

7、1-44上式中，大氣穩(wěn)定度為D，各參數(shù)按下表選擇：表4 不同大氣穩(wěn)定度下的系數(shù)值穩(wěn)定度ABCDEFa0b0c0d0e0f0g00.0421.100.03640.43640.050.2730.0240.1151.50.0450.8530.012380.1560.01360.151.490.01820.870.010460.0890.00710.382.530.130.550.0420.350.030.32.40.110.860.016820.270.0220.572.9130.09440.7530.02280.290.023（6）氣體瞬時擴(kuò)散高斯分布 采用世界銀行提供的中等密度云瞬時擴(kuò)散模型（高

8、斯擴(kuò)散模型）。 （6-7）式中c（ x,y,z,t）瞬時排放時，給定地點（ x,y,z）和時間t的污染物濃度，mg/m3；Q瞬時排放的物料流量，mg/s；t瞬時排放時，污染物運行的時間，s；u平均風(fēng)速，m/s；x下風(fēng)向距離，m；y橫風(fēng)向距離，m；z離地面的距離，m；x,y,zx,y,z方向擴(kuò)散參數(shù)，地面有效粗糙度修正等因素的修正方法同上。瞬時源時，給定取樣時間t（ s），則按下式修正： 氯氣管道連續(xù)泄漏模擬計算（1)事故模式設(shè)定選取氯氣從液氯鋼瓶連接管到真空加氯機(jī)之間的管道、閥門和壓力表泄漏事故進(jìn)行分析，按管道內(nèi)徑DN8計算:壓力： 0.1MPa泄漏裂口設(shè)定：設(shè)裂口直徑為DN=8mm，則裂口面

9、積為5.027X10-5m2（2)泄漏模擬計算結(jié)果選取裂口面積為A 5.027X10-5m2，壓力：0.1Mpa， Cd0.65；=1.468kg/m3;P=Pa；P0=Pa; H=0m。輸入相關(guān)參數(shù)代入“有毒有害物質(zhì)泄漏擴(kuò)散模擬評價與風(fēng)險分析系統(tǒng)”軟件計算 ，泄漏模型選擇：氣體泄漏；擴(kuò)散模型選擇：連續(xù)排放；得計算結(jié)果如下： 泄漏速度=0.0376 kg/s； 氣體流動情況分析：音速流動。 按泄漏時間15分鐘計，得泄漏量為33.84 kg。（3)風(fēng)速為1.6m/s時，中毒危害距離取xx市年平均風(fēng)速：U1.6m/s; 代入軟件計算 ，得擴(kuò)散模擬計算結(jié)果詳見下表。（4)風(fēng)速為1.0m/s時，中毒危

10、害距離取風(fēng)速：U1.0m/s; 代入軟件計算 ，得擴(kuò)散模擬計算結(jié)果詳見下表。表5 在1.6m/s風(fēng)速下，管道泄漏氯氣擴(kuò)散的中毒危害距離距離（A0.m2）氯氣濃度對應(yīng)的中毒危害距離（m）850mg/m3300mg/m390mg/m330mg/m315mg/m35mg/m31mg/m3下風(fēng)中毒危害距離16285397141264693橫風(fēng)中毒危害距離34814203899表6 在1.0m/s風(fēng)速下，管道泄漏氯氣擴(kuò)散的中毒危害距離距離（A0.m2）氯氣濃度對應(yīng)的中毒危害距離（m）850mg/m3300mg/m390mg/m330mg/m315mg/m35mg/m31mg/m3下風(fēng)中毒危害距離2136

11、69125184347934橫風(fēng)中毒危害距離359182650133液氯鋼瓶閥門或易熔塞破損時連續(xù)泄漏模擬分析1）事故模式設(shè)定選取液氯瓶在起吊、裝卸、使用過程中，更換瓶頭接管、易熔塞針閥損壞等無法及時搶修，導(dǎo)致液氯連續(xù)泄漏事故模式進(jìn)行分析，根據(jù)xx水廠液氯倉庫的實際操作情況，選取單個液氯實瓶作為事故模式進(jìn)行分析。型號規(guī)格：800L 儲存溫度：計算時取293K儲存壓力：0.6MPa 液氯密度：1470kg/m3單瓶液氯重量：1噸 2）分析模型簡介按連續(xù)擴(kuò)散濃度分布模型進(jìn)行分析。詳見7.1所述。3）單個氯實瓶連續(xù)泄漏單個氯實瓶液氯最大存量為1000kg，以準(zhǔn)靜風(fēng)和平均風(fēng)速分別為1.0和1.6m/s

12、，大氣穩(wěn)定度為D級進(jìn)行計算分析，模擬出氯氣在空間中的濃度分布。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入“有毒有害物質(zhì)泄漏擴(kuò)散模擬評價與風(fēng)險分析系統(tǒng)”軟件進(jìn)行計算，7種空間濃度計算結(jié)果如下表所示。單個氯實瓶發(fā)生單個閥連續(xù)泄漏時的計算結(jié)果見下表。表7 在1.6m/s風(fēng)速下，氯氣擴(kuò)散的中毒危害距離距離（A0.m2）氯氣濃度對應(yīng)的中毒危害距離（m）850mg/m3300mg/m390mg/m330mg/m315mg/m35mg/m31mg/m3下風(fēng)中毒危害距離31551051942895551570橫風(fēng)中毒危害距離4815284179224表8 在1.0m/s風(fēng)速下，氯氣擴(kuò)散的中毒危害距離距離（A0.m2）氯氣濃度對應(yīng)的中毒危

13、害距離（m）850mg/m3300mg/m390mg/m330mg/m315mg/m35mg/m31mg/m3下風(fēng)中毒危害距離40701362543807442178橫風(fēng)中毒危害距離610203654106311單個氯實瓶2個針閥和1個易熔塞同時發(fā)生連續(xù)泄漏時的計算結(jié)果見下表。表9 在1.6m/s風(fēng)速下，氯氣擴(kuò)散的中毒危害距離距離（A0.m2）氯氣濃度對應(yīng)的中毒危害距離（m）850mg/m3300mg/m390mg/m330mg/m315mg/m35mg/m31mg/m3下風(fēng)中毒危害距離569919436655511143447橫風(fēng)中毒危害距離814285279159493表10 在1.0m/

14、s風(fēng)速下，氯氣擴(kuò)散的中毒危害距離距離（A0.m2）氯氣濃度對應(yīng)的中毒危害距離（m）850mg/m3300mg/m390mg/m330mg/m315mg/m35mg/m31mg/m3下風(fēng)中毒危害距離7312925448574415264949橫風(fēng)中毒危害距離101836691062187074）6個氯實瓶連續(xù)泄漏以準(zhǔn)靜風(fēng)和平均風(fēng)速分別為1.0和1.6m/s，大氣穩(wěn)定度為D級進(jìn)行計算分析，模擬出氯氣在空間中的濃度分布。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入“有毒有害物質(zhì)泄漏擴(kuò)散模擬評價與風(fēng)險分析系統(tǒng)”軟件進(jìn)行計算，7種空間濃度計算結(jié)果如下表所示。6個氯實瓶的6個針閥同時發(fā)生連續(xù)泄漏時的計算結(jié)果見下表。表11 在1.6m/

15、s風(fēng)速下，氯氣擴(kuò)散的中毒危害距離距離（A0.m2）氯氣濃度對應(yīng)的中毒危害距離（m）850mg/m3300mg/m390mg/m330mg/m315mg/m35mg/m31mg/m3下風(fēng)中毒危害距離8214628955585717805912橫風(fēng)中毒危害距離12214179122254845表12 在1.0m/s風(fēng)速下，氯氣擴(kuò)散的中毒危害距離距離（A0.m2）氯氣濃度對應(yīng)的中毒危害距離（m）850mg/m3300mg/m390mg/m330mg/m315mg/m35mg/m31mg/m3下風(fēng)中毒危害距離106190380744116324818728橫風(fēng)中毒危害距離15275410616635512476個氯實瓶的12個針閥和6個易熔塞同時發(fā)生連續(xù)泄漏時的計算結(jié)果見下表。表13 在1.6m/s風(fēng)速下，氯氣擴(kuò)散的中毒危害距離距離（A0.m2）氯氣濃度對應(yīng)的中毒危害距離（m）850mg/m3300mg/m390mg/m330mg/m315mg/m3