煤气泄漏的后果模拟分析.doc

6.4.6 煤气泄漏的后果模拟分析
1、评价因子
根据风险识别，项目生产过程中涉及的有毒有害物质为一氧化碳，因此确定本次风险评价因子为有毒物质一氧化碳。
2、项源分析
1）最大可信事故及概率
根据风险识别结果，煤气发生炉最大可信事故为煤气在生产、使用时发生泄漏或爆炸。本次评价根据同类项目调查和统计，煤气爆炸的概率为4.2×10-7。
根据对煤气的危险性风险识别，设定本次最大可信事故为煤气输送管道发生破裂，设定泄漏口径为管径的20%，煤气中的一氧化碳气体泄漏进入环境，设定泄漏即排放持续时间为30分钟。
2）事故源强计算
(1) 泄露源强计算公式
一氧化碳为气态，气体泄漏公式如下

式中：QG——气体泄漏速度，kg/s；
P——容器压力，Pa；
Cd ——气体泄漏系数，圆形裂口取1；
A——裂口面积，m2；
M——分子量；
R ——气体常数，J/mol.K；
TG ——气体温度，K；
κ ——气体绝热指数；
Y ——流出系数，临界流取1.0，次临界流按下式计算：

(2)爆炸源强计算公式
煤气爆炸危害程度影响分析推荐采用TNT当量计算煤气发生炉爆炸影响范围。
TNT当量计算公式如下：
WTNT=
式中：WTNT——蒸汽云的TNT当量，kg；
Wf——蒸汽云中燃料的总质量，kg；
α——蒸汽云爆炸的效率因子，表明参与爆炸的可燃气体的分数，一般取3%或4%；
Qf——蒸汽的燃料热，J/kg；
QTNT——TNT的爆炸热，一般取4.52×106J/kg
(3) 事故源强计算结果
事故排放源强计算结果见表6.4.6-1。
表6.4.6-1 事故排放源强
指 标
一氧化碳
容器操作压力
MPa
0.101
CO分子量
g/mol
28
操作温度
℃
60
管径
mm
2000
泄漏孔径
mm
400
CO泄漏速率即排放速率
kg/s
0.1798
排放持续时间
min
30
排放高度
m
3
4、事故后果计算分析
1）预测模式
采用《建设项目环境风险评价技术导则》HJ169-2004推荐的多烟团模式进行事故后果计算，设定10秒释放一个烟团。烟团公式如下：

式中：
C(x,y,0)——下风向地面(x,y)坐标处污染物浓度，mg/m3；
x0,y0,z0——烟团中心坐标；
σx、σy、σz——x、y、z方向的扩散参数，m；
Q——事故期间烟团排放量，mg。
设事故释放持续时间为T0（s），释放总量为Q0（mg），可假设等间距释放N个烟团，通常N应≥10。每个烟团的释放量可近似认为相同并由下式给出：

每两个烟团的释放时间间隔Δt（s）则可由下式给出：

事故结束时，所有烟团在预测点(x,y,0)造成的浓度贡献，按下式计算：

事故结束时，所有烟团在某个预测点(x,y,0)造成的时间积分浓度贡献由下式给出：

2）预测气象条件
选择不利有风1.5m/s、小风0.5m/s和B、D、F三类稳定度组合共6种气象条件。
3）预测结果
（1）泄漏事故预测结果
不同气象条件下，不同预测时刻，设定的项目最大可信事故造成的下风向最大地面浓度及出现距离见表6.4.6-2。由表可见，随着时间的推移，泄漏物质形成的烟团在风力作用下向下风向漂移，最大落地浓度也逐渐向下风向漂移，同时浓度逐渐降低。

表6.4.6-2 煤气泄漏事故预测结果
预测
时间
0.5m/s，大气稳定度B
1.5m/s, 大气稳定度B
最大落地
浓度(mg/m3)
出现
距离(m)
LC50
（m）
IDLH
(m)
最大落地
浓度(mg/m3)
出现
距离（m）
LC50
（m）
IDLH
(m)
5min
1530.56
4.8
-
-
2561.91
14.1
16.3
17.4
10
1531.01
4.8
-
-
2561.91
14.1
16.3
17.4
15
1531.09
4.8
-
-
2561.91
14.1
16.3
17.4
20
1531.13
4.8
-
-
2561.91
14.1
16.3
17.4
25
1531.14
4.8
-
-
2561.91
14.1
16.3
17.4
30
1531.15
4.8
-
-
2561.91
14.1
16.3
17.4
预测
时间
0.5m/s，大气稳定度D
1.5m/s, 大气稳定度D
最大落地浓度(mg/m3)
出现
距离(m)
LC50
（m）
IDLH
(m)
最大落地
浓度(mg/m3)
出现
距离（m）
LC50
（m）
IDLH
(m)
5
3250.91
5.7
15.3
17.7
4195.35
24.9
40.7
513
10
3254.33
5.7
15.3
17.7
4195.35
24.9
40.7
51.3
15
3254.96
5.7
15.3
17.7
4195.35
24.9
40.7
51.3
20
3255.17
5.7
15.3
17.7
4195.35
24.9
40.7
51.3
25
3255.27
5.7
15.3
17.7
4195.35
24.9
40.7
51.3
30
3255.33
5.7
15.3
17.7
4195.35
24.9
40.7
51.3
预测
时间
0.5m/s，大气稳定度F
1.5m/s, 大气稳定度 F
最大落地浓度(mg/m3)
出现
距离(m)
LC50
（m）
IDLH
(m)
最大落地
浓度(mg/m3)
出现
距离（m）
LC50
（m）
IDLH
(m)
5
1747.38
14.5
-
17.6
4095.42
44.3
81.2
100.5
10
1759.37
14.5
-
18.1
4095.42
44.3
81.2
100.5
15
1761.43
14.5
-
18.2
4095.42
44.3
81.2
100.5
20
1762.13
14.5
-
18.2
4095.42
44.3
81.2
100.5
25
1762.45
14.5
-
18.2
4095.42
44.3
81.2
100.5
30
1762.62
14.5
-5
18.2
4095.42
44.3
81.2
100.5
（2）爆炸事故预测结果
本项目考虑地面反射作用，假定蒸汽云中燃料的总质量为半小时的供气量，发生爆炸后的影响程度见表6.4.6-3和图6.4.6-1。
表6.4.6-3 煤气发生炉爆炸预测结果
蒸汽云的TNT当量/ kg
死亡半径/ m
重伤半径/ m
轻伤半径/ m
财产损失半径/ m
81935.5435128319
69.4
171.5
307.7
199.7

图6.4.6-1 煤气发生炉爆炸事故影响范围
4）事故后果分析
(1)物质危害阈值
煤气的危害作用见表6.4.6-4。
表6.4.6-4 一氧化碳对人体的危害作用
浓度(mg/m3)
人体反应
30
GBZ2.1-2007工作场所有害因素职业接触限值 最高容许浓度
1700
IDLH 立即危害生命与健康
2069
LC50 大鼠吸入
1400
可致人于瞬间呼吸麻痹而窒息死亡。
注：表中“IDLH”来自GB/T18664-2002附录B提供的美国国家职业安全卫生研究所（NIOSH）正式出版物No.90-117，表征该浓度可立即威胁生命与健康，或使人立即丧失逃生能力。并根据NIOSH最新版本进行了更新。
(2) 事故后果分析
在拟定的6类气象条件下，煤气发生泄漏事故所造成致危害生命健康IDLH及LC50的影响距离均小于泄露地点距最近居民点的距离；爆炸事故的最大影响范围为307.7米，小于危险源距居民区的最小距离（危险源距最近居民区距离为700米）。可见，在泄漏事故或者爆炸事故发生的情况下，建设单位如能在短时间内将事故控制，则不会对周边居民产生明显不利影响。
5、风险事故管理
1）安全防护距离
GB50016-2006建筑设计防火规范规定，煤气发生炉与民用建筑满足25m的防火间距。结合后果计算的各项距离，确定煤气发生炉的中毒安全防护距离以及爆炸安全防护距离，确保环境敏感点不受该事故的影响。
本项目中煤气发生泄漏半小时LC50的最大距离为81.2m，IDLH的最大距离为100.5m，煤气炉发生爆炸引起人员轻伤的半径为307.7m。
因此，评价建议在煤气站边界外设置350m的安全防护距离。
2）风险防范措施
除了对煤气发生炉设置安全防护距离外，对煤气发生炉采取风险防范措施也是必要的。
（1）煤气发生炉净化设备布置在室外保持良好的通风；
（2）煤气发生炉配备一氧化碳检测仪，随时检测设备、管道的漏气情况。配备空气呼吸器、自动苏生器等救护设备，即可在发生以外情况时救护，也可在带气操作、抢修时用于安全防护；
（3）在煤气发生炉运行过程中，采取以下措施，以确保安全生产：①在鼓风机空气总管末端安装放散管及爆破膜，在煤气低压总管上设有爆破膜，在万一遇到爆炸事故时起泄压作用，以保护设备及管道系统；②在发生炉饱和蒸汽管上，安装干式逆止阀，防止突然停电时煤气倒入空气管内，形成混合气体引起爆炸；③在发生炉煤气出口管道上安装钟罩阀，当煤气压力超过规定值时，钟罩阀打开放散；④为使工艺参数在即将超过某一极限，或生产过程中将处于某一危险状态前，内自动将有关生产过程和设备置于安全的临时状态，以防酿成设备损坏、人员伤亡等重大事故，电器控制系统采用安全连锁装置。由连锁保护（启动连锁、停车连锁、行动连锁）、信号报警组成；⑤负责对煤气操作人员进行技术、操作、安全培训，合格方可上岗；
（4）发生炉内设置专门的废水渠道，雨污分流，严禁各种废水直接排放；建消防废水事故池，防止火灾发生时消防水夹带煤气站中的有害物质进入河涌。发生炉应设统一的污水排放口，事故发生时应立即关闭总排放口，事故后收集处理。
3）事故应急措施
制定风险事故应急预案的目的是为了在发生风险事故时，能以最快的速度发挥最大的效能，有序的实施救援，尽快控制事态的发展，降低事故造成的危害，减少事故造成的损失。
（1）煤气爆炸事故的处理。
在发生炉煤气爆炸事故后，应立即切断煤气，并迅速打开吹扫蒸汽阀门，向其内通入蒸汽进行气体置换，直至内部残余气体赶尽为止。由于有时爆炸时同时发生着火，此时就不能立即切断煤气，而要根据煤气着火事故的处理方法进行处理。在处理爆炸事故时，可能会因炸防爆膜后吸入空气又产生第二次爆炸，在未通入蒸汽吹扫前，人员不能接近防爆孔以及站立在防爆孔的正前方。手持CO监测仪于下风向进行实时探测，超标时组织下风向人员疏散，直至空气中的CO恢复到正常水平为止。
（2）煤气失火事故的处理。
发生炉中常见的着火事故，可按下述方法处理：①设备及所属管等轻微泄漏引起的着火事故，应以黄泥粘水草袋、水湿麻袋等扑灭之；②煤气大量泄漏引起着火时，应将该支管煤气来源之总阀关2/3以减低压力，待人可靠近后再以黄泥等扑灭之；③道内萘及焦油着火时，可将该管道所有入孔、放散孔及能进入空气部分立即密闭断绝空气，使之窒息熄灭后，再通入大量蒸汽；④发生炉如果被火烧裂，冒出煤气引起着火时，可紧急停止生产，采取安全措施后，按第二条进行处理；⑤发生炉煤气发生着火事故时，禁止将煤气切断，以防、止因回火而引起爆炸。
（3）煤气中毒事故的处理。
出现煤气中毒时，应根据中毒的程度不同，分别加以急救。①当值班操作人员或维修人员发现有头晕的情况，应立即到空气新鲜处，呼吸新鲜空气，并打开室内的窗户和通风设备，以加强空气的对流，使室内的一氧化碳浓度下降；②当出现恶心，气喘等症状时，应至空气新鲜处静卧休息，放松衣着，注意保暖，并可直接送邻近医务室急救；③当出现昏迷休克时，应立即移至空气新鲜处，作人工呼吸，并应通知煤气发生炉工作人员和医务人员急赴现场急救；④当中毒都已停止呼吸，应在现场做人工呼吸，并应用苏生器急救或作人工呼吸急救，同时应通知煤气发生炉工作人员和医务人员速到现场急救；⑤在出现昏迷休克及停止呼吸，抢救者在未恢复知觉前不能送往较距离远的医院急救，若送往距离较近的医院抢救时，途中应采取有效的急救措施，并应有医务人员护送；⑥手持CO监测仪于下风向进行实时探测，超标时组织下风向人员疏散，直至空气中的CO恢复到正常水平为止。