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氯氣泄漏安全風(fēng)險(xiǎn)分析

文檔作者：岳佳淦劉詩(shī)飛文檔來(lái)源：鄭州大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年11月15日
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2016 年2 月
氯氣泄漏安全風(fēng)險(xiǎn)分析
岳佳淦劉詩(shī)飛（鄭州大學(xué)，河南鄭州450001）
摘要：在危化品事故中，氯氣泄漏事故時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致了嚴(yán)
重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。本文通過(guò)分析氯氣泄漏原因和建
立氯氣泄漏安全風(fēng)險(xiǎn)分析模型，對(duì)氯氣泄漏危險(xiǎn)區(qū)域的變化規(guī)
律進(jìn)行了探討，從而為事故預(yù)防和應(yīng)急救援提供參考。
關(guān)鍵詞：氯氣；泄漏；風(fēng)險(xiǎn)分析
氯氣泄漏后，如果沒能及時(shí)將中毒區(qū)域內(nèi)的人群疏散，就
會(huì)導(dǎo)致這些人員喪失最佳救援時(shí)機(jī)，繼而造成重大的安全事
故。而掌握氯氣泄漏的擴(kuò)散規(guī)律，有效地對(duì)氯氣泄漏危險(xiǎn)區(qū)域
進(jìn)行劃分，就能夠及時(shí)進(jìn)行疏散人群范圍和次序的安排，使氯
氣泄漏的安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低。因此，有必要對(duì)氯氣泄漏的安全
風(fēng)險(xiǎn)展開分析，從而更好的確?；て髽I(yè)的安全生產(chǎn)。
1氯氣的危害性分析
氯氣通常情況下為黃綠色氣體，為強(qiáng)氧化劑，有助燃性、毒
害性、腐蝕性、爆炸性。人員吸入過(guò)量的氯氣，將會(huì)受到強(qiáng)烈刺
激，甚至直接死亡。在5到10分鐘時(shí)間里，吸入的氯氣濃度若
超過(guò)0.09%就會(huì)致死。在半個(gè)小時(shí)到1個(gè)小時(shí)的時(shí)間里，吸入
超過(guò)0.0014%就會(huì)導(dǎo)致人員重病，氯氣濃度超過(guò)0.0035%就會(huì)
致死[1]。
2氯氣泄漏安全風(fēng)險(xiǎn)分析
2.1 氯氣泄漏原因分析
在對(duì)氯氣泄漏展開安全風(fēng)險(xiǎn)分析時(shí)，需要對(duì)氯氣泄漏事故
發(fā)生原因進(jìn)行確定。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，導(dǎo)致氯氣泄漏事故的原因主
要有四種，即設(shè)計(jì)失誤、設(shè)備原因、管理原因和人為失誤。比
如，氯氣鋼瓶閥門損壞、氯氣鋼瓶承受的外部壓力突然增加等
因素，都容易導(dǎo)致氯氣泄漏，甚至引發(fā)爆炸事故。
2.2 氯氣泄漏安全風(fēng)險(xiǎn)分析模型
在分析氯氣泄漏安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，需要建立相應(yīng)的分析模型。
以某化工公司的氯罐泄漏事故為例，可以利用流體仿真模擬軟
件對(duì)氯氣泄漏過(guò)程進(jìn)行模擬。在分析的過(guò)程中，需要進(jìn)行氯氣
泄漏速度的確定。該公司所處地理位置平均氣溫為27℃，平均
風(fēng)速為1.5m/s。在模擬的過(guò)程中，可以假設(shè)氯氣儲(chǔ)罐側(cè)部出現(xiàn)
了內(nèi)徑為5厘米的泄漏孔，且風(fēng)向是自西向東。在計(jì)算氯氣泄
漏風(fēng)速時(shí)，可以使用下式（1）。式中，QO指的是泄漏速度，Cd指
的是氣體泄漏系數(shù)，A為泄漏口面積，p1為容器內(nèi)絕對(duì)壓力，M
為氣體摩爾質(zhì)量，γ為絕熱指數(shù)，R為氣體狀態(tài)常數(shù)，T為氣體
溫度。
QO =Cd Ap1
Mγ
RT ( 2 γ +1)
γ +1
γ -1 （1）
在分析的過(guò)程中，由于需要按照不可壓縮流體進(jìn)行計(jì)算，
并且氯氣泄漏流動(dòng)速度較低，壓強(qiáng)變化不大，所以可以使用
Species求解器，并且使用基于渦流黏滯度理論的k-ξ模型。模
擬的氯氣泄漏計(jì)算區(qū)域?yàn)?000m*750m*100m，泄漏口為圓孔。
在分析過(guò)程中，需要使用對(duì)計(jì)算區(qū)域進(jìn)行結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，并
以泄漏口為模擬的重點(diǎn)區(qū)域。根據(jù)基本的假設(shè)條件，可以進(jìn)行
模型邊界條件的設(shè)定。首先，可以設(shè)定有大氣速度入口和氯氣
泄漏速度入口，并且使大氣速度入口在大地邊界面。在邊界層
區(qū)域，需要考慮到粘性力對(duì)風(fēng)速的影響，所以越接近地面的風(fēng)
速就會(huì)越小。而大氣壓力需要設(shè)定為101.3KPa,壓力出口為
Gx=5000邊界面。在危險(xiǎn)區(qū)域劃分方面，可以將危險(xiǎn)區(qū)域劃分
成致死區(qū)、重傷區(qū)和致傷區(qū)。其中，致死區(qū)的氯氣毒負(fù)荷為
600ppm，重傷區(qū)氯氣毒負(fù)荷為50ppm，致傷區(qū)毒負(fù)荷為
15ppm[2]。
2.3 氯氣泄漏安全風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果
通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)速為1.5m/s時(shí)，氯氣在泄漏10分
鐘后，在泄漏高濃度區(qū)的下風(fēng)向處將形成濃度為30ppm的區(qū)
域。在氯氣泄漏20分鐘時(shí)，該區(qū)域?qū)⒆兂蓾舛葹?0ppm的重傷
區(qū)。在氯氣泄漏30分鐘時(shí)，該區(qū)域?qū)⒅饾u擴(kuò)大，并且與臨近區(qū)
域成為一體，從而使重傷區(qū)范圍不斷增加。此時(shí)，致傷區(qū)將達(dá)
到下風(fēng)向1000m處，重傷區(qū)將達(dá)到500m處，致死區(qū)將達(dá)到100m
處。從氯氣濃度變化上來(lái)看，氯氣泄漏并非是從泄漏點(diǎn)呈放射
性擴(kuò)散，而是采取濃度逐漸遞減的擴(kuò)散形式。在其泄漏20分鐘
后，就會(huì)形成一個(gè)濃度較高的區(qū)域。在分析的過(guò)程中，假設(shè)該
地區(qū)風(fēng)速達(dá)到了4.5m/s，氯氣的泄漏濃度分布又會(huì)產(chǎn)生不同情
況。相較于風(fēng)速為1.5m/s的氯氣分布情況，致傷區(qū)和重傷區(qū)的
范圍會(huì)明顯減小[3]。在氯氣泄漏的10分鐘時(shí)，會(huì)在泄漏濃度區(qū)
域的下風(fēng)向處形成濃度為50ppm的重傷區(qū)。而在20分鐘時(shí)，并
沒有形成新的高濃度區(qū)。到了30分鐘，致傷區(qū)將達(dá)到450m，重
傷區(qū)將達(dá)到140m。所以，在風(fēng)速得到增加的情況下，氯氣泄漏
的濃度顯然能夠得到稀釋。通過(guò)分析氯氣泄漏安全風(fēng)險(xiǎn)可以
發(fā)現(xiàn)，氯氣泄漏并非只是形成一個(gè)危險(xiǎn)梯度范圍，其新的危險(xiǎn)
區(qū)域也會(huì)在臨近區(qū)域產(chǎn)生，并且隨著時(shí)間的變化而變化。因
此，在進(jìn)行人員疏散時(shí)，應(yīng)該根據(jù)氯氣泄漏的時(shí)間進(jìn)行疏散范
圍和次序的安排，從而避免人群長(zhǎng)時(shí)間接觸高濃度毒氣。
氯氣作為一種劇毒氣體，一旦泄漏就會(huì)導(dǎo)致重大惡性事故
的發(fā)生。而對(duì)氯氣泄漏進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)分析，有效地對(duì)疏散范圍
和次序做出安排，從而使氯氣泄漏的安全風(fēng)險(xiǎn)降低最低。因
此，本文對(duì)氯氣泄漏安全風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題展開的研究，可以為相關(guān)工
作的開展提供指導(dǎo)。
參考文獻(xiàn)：
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預(yù)測(cè)方法的研究[J].環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué),2011,02:77-79+83.
[2]孫燕君,錢瑜,張玉超.蒙特卡洛分析在氯氣泄漏事故環(huán)境
風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2011,11:2570-2577.
[3]李沁怡,蔡旭暉,王雪等.太原煤化工區(qū)有毒氣體泄漏環(huán)境
風(fēng)險(xiǎn)分析[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2012,03:537-544.
作者簡(jiǎn)介：岳佳淦（1989-），男，漢族，河南鄭州人，碩士在讀，研
究方向：化工安全與技術(shù)。
風(fēng)險(xiǎn)控制
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