石油库油品泄漏重大事故后果评价示例

石油库泄漏重大事故后果评价示例 唐开永

石油库泄漏重大事故后果评价示例

唐开永

（注册安全工程师、一级安全评价师）

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、报警系统或减压系统等的信息，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泄漏重大事故模拟 1.1泄漏成因及后果

由于油库储油区、卸油区、发油区、中转输油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%。

3）阀、壳体、阀盖、阀杆等损坏泄漏，均按管径20%—100%取

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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. 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，㎏/㎡；

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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,

(1) 汽油泄漏速度计算：ρ汽油≈730 Kg/m3 Q0= CdAρ[2(P－P0)/ρ+2gh]1/2 ( h=0) = 0.55×0.007×730× [(2×2×101.3×103)/730] 1/2 =66.2(Kg/s)

(2) 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× [(2×2×101.3×103)/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

(1) 汽油泄漏速度计算：ρ汽油≈730 Kg/m3 Q0= CdAρ[2(P－P0)/ρ+2gh]1/2 ( h=0) = 0.55×0.007×730× [2/730+2×9.8×10] 1/2 =39.35(Kg/s)

(2) 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)

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= 0.55×0.007×830× [(2/830+2×9.8×10) 1/2 =44.74(Kg/s)

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： (1)汽油瞬时泄漏液池半径:

R=[（8×9.8×66.2×30）÷(3.14×730)]1.369=322 m (2)柴油瞬时泄漏液池半径:

R=[（8×9.8×70.6×30）÷(3.14×830)]1.369=295 m

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B.容器造成泄漏的液池半径： (1)汽油瞬时泄漏液池半径:

R=[（8×9.8×39.35×30）÷(3.14×730)]1.369=158 m (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； 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： (1)汽油连续泄漏液池半径:

R=[（32×9.8×66.2×6003）÷(3.14×730)]0.25=210 m (2)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： (1)汽油连续泄漏液池半径:

R=[（32×9.8×39.35×6003）÷(3.14×730)]0.25=185 m (2)柴油连续泄漏液池半径:

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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。

2火灾重大事故模拟

汽油、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。汽油属于甲类可燃液体，柴油属于乙B类可燃液体；应主要关注汽油泄漏后遇到火源燃烧而成池火的事故后果。

而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4个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。

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2.1.燃烧速度

油品燃烧速度，查手册可得：

汽油为92～81 Kg.㎡/s ，取87 Kg.㎡/s计算； 柴油为49.33 Kg·㎡/s。

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：

h—火焰高度，m； r—液池半径，m；

dm/dt—燃烧速度，Kg.㎡/s； ρ

0——

周围空气密度，1.293 Kg/m3

g—重力加速度，9.8 m/ s2。

XX油库1#、2#、3#、4#罐区防火堤面积分别为1863㎡、1364㎡、2846㎡、1860㎡，按圆形近似计算，其泄漏液池半径r分别约为24 m、20 m、30 m、24 m。

1、1#罐区泄漏池火事故火焰高度计算如下： h=84×24[49.33÷(1.293×(2×9.8×24) 0.5)] 0.6 =2829 m

2、2#罐区泄漏池火事故火焰高度计算如下： h=84×20[87÷(1.293×(2×9.8×20) 0.5)] 0.6

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=3500 m

3、3#罐区泄漏池火事故火焰高度计算如下： (1)当汽油泄漏时,

h=84×30[87÷(1.293×(2×9.8×30) 0.5)] 0.6 =4648 m

(2)当柴油泄漏时,

h=84×30[49.33÷(1.293×(2×9.8×30) 0.5)] 0.6 =3307 m

4、4#罐区泄漏池火事故火焰高度计算如下： h=84×24[49.33÷(1.293×(2×9.8×24) 0.5)] 0.6 =2829 m

2.3.热辐射通量：

当液池燃烧时放出的总热辐射通量为:

Q=（πr2+2πrh）dm/dt×η×Hc/[72(dm/dt)0.61+1] 式中:

Q—总热辐射通量,W； dm/dt—Kg.㎡/s；

η—效率因子，可取0.13～0.35,此处取0.20； Hc—燃烧热值，J/ Kg； H—火焰高度，m； r—液池半径，m。

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汽油燃烧热值Hc=18.8KBtu/lb=43728841 J/㎏； 柴油燃烧热值Hc=18.7KBtu/lb=43496242 J/㎏。 1、1#罐区泄漏池火事故总热辐射通量计算如下：

Q=（3.14×242+2×3.14×24×2829）×49.33×0.2×43496242÷(72×49.330.61+1) =2.36×1011 W

2、2#罐区泄漏池火事故总热辐射通量计算如下：

Q=（3.14×202+2×3.14×20×3500）×87×0.2×43728841÷(72×870.61+1) =3.05×1011 W

3、3#罐区泄漏池火事故总热辐射通量计算如下： 当汽油泄露时,

Q=（3.14×302+2×3.14×30×4648）×87×0.2×43728841÷(72×870.61+1) =6.08×1011 W 当柴油泄漏时,

Q=（3.14×302+2×3.14×30×3307）×49.33×0.2×43496242÷(72×49.330.61+1) =3.45×1011 W

4、4#罐区泄漏池火事故总热辐射通量计算如下：

Q=（3.14×242+2×3.14×24×2829）×49.33×0.2×43496242÷(72×49.330.61+1)

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=2.36×1011 W

2.4.伤亡半径计算

假设全部辐射热量由液池中心点的小球面辐射出来,则在距液池中心某一距离x处的入射热辐射强度为 I=Qtc/4πx2 式中:

I—热辐射强度,W/㎡； Q—总热辐射通量,W；

tc—热传导系数，在无相对理想的数据时，可取为1；此次空气热传导系数取30℃时系数为0.027W/m·k； x—目标点到液池中心的距离，m。

如已知I，即人员死亡、重伤、轻伤的热辐射强度（见表9-2-4-1），则可推导出求伤亡半径的公式如下： x= [Qtc/4πI]0.5

表1 热辐射的不同入通量所造成的损失

入射通量/(KW/㎡) 37.5 25 12.5 4.0 1.6 对人的伤害 1%死亡/1s, 100%死亡/1min 重大损伤1/10 s, 10%死亡/1min 1度烧伤/10 s, 1%死亡/1min 20 s以上感觉疼痛,未必起泡 长期辐射无不舒服感 在无火焰\\长时间辐射下, 木材燃烧的最小能量 有火焰时,木材燃烧, 塑料熔化的最低能量 对设备的损害 操作设备全部损坏

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2.4.1死亡半径计算

1、1#罐区泄露池火事故死亡半径（I取37.5 KW/㎡，tc取空气热传导系数取30℃时系数为0.027W/m·k，下同）： x= [Qtc/4πI]0.5

=[(2.36×1011×0.027)÷(4×3.14×37.5×103)]0.5 =116 m

2、2#罐区泄露池火事故死亡半径（I取37.5 KW/㎡，传导系数取30℃时系数为0.027W/m·k，下同）： x= [Qtc/4πI]0.5

=[(3.05×1011×0.027)÷(4×3.14×37.5×103)]0.5 =132 m

3、3#罐区泄露池火事故死亡半径（I取37.5 KW/㎡，传导系数取30℃时系数为0.027W/m·k，下同）： 当汽油泄漏时, x= [Qtc/4πI]0.5

=[(6.08×1011×0.027)÷(4×3.14×37.5×103)]0.5 =186 m 当柴油泄漏时, x= [Qt0.5

c/4πI]=[(3.45×1011×0.027)÷(4×3.14×37.5×103)]0.5 =140 m

4、4#罐区泄露池火事故死亡半径（I取37.5 KW/㎡，

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c取空气热c取空气热c取空气热

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传导系数取30℃时系数为0.027W/m·k，下同）： x= [Qtc/4πI]0.5

=[(2.36×1011×0.027)÷(4×3.14×37.5×103)]0.5 =116 m 2.4.2重伤半径计算

1、1#罐区泄露池火事故重伤半径（I取25KW/㎡，tc取空气热传导系数取30℃时系数为0.027W/m·k，下同）： x= [Qtc/4πI]0.5

=[(2.36×1011×0.027)÷(4×3.14×25×103)]0.5 =142 m

2、2#罐区泄露池火事故重伤半径（I取25 KW/㎡，tc取空气热传导系数取30℃时系数为0.027W/m·k，下同）： x= [Qtc/4πI]0.5

=[(3.05×1011×0.027)÷(4×3.14×25×103)]0.5 =161 m

3、3#罐区泄露池火事故重伤半径（I取25 KW/㎡，tc取空气热传导系数取30℃时系数为0.027W/m·k，下同）： 当汽油泄漏时, x= [Qtc/4πI]0.5

=[(6.08×1011×0.027)÷(4×3.14×25×103)]0.5 =228 m

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当柴油泄漏时, x= [Qtc/4πI]0.5

=[(3.45×1011×0.027)÷(4×3.14×25×103)]0.5 =172 m

4、4#罐区泄露池火事故重伤半径（I取25 KW/㎡，tc取空气热传导系数取30℃时系数为0.027W/m·k，下同）： x= [Qtc/4πI]0.5

=[(2.36×1011×0.027)÷(4×3.14×25×103)]0.5 =142 m 2.4.3轻伤半径计算

1、1#罐区泄露池火事故轻伤半径（I取12.5KW/㎡，tc取空气热传导系数取30℃时系数为0.027W/m·k，下同）： x= [Qtc/4πI]0.5

=[(2.36×1011×0.027)÷(4×3.14×12.5×103)]0.5 =201 m

2、2#罐区泄露池火事故轻伤半径（I取12.5 KW/㎡，tc取空气热传导系数取30℃时系数为0.027W/m·k，下同）： x= [Qtc/4πI]0.5

=[(3.05×1011×0.027)÷(4×3.14×12.5×103)]0.5 =229 m

3、3#罐区泄露池火事故轻伤半径（I取12.5 KW/㎡，tc取空气热

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传导系数取30℃时系数为0.027W/m·k，下同）： 当汽油泄漏时, x= [Qtc/4πI]0.5

=[(6.08×1011×0.027)÷(4×3.14×12.5×103)]0.5 =323 m 当柴油泄漏时, x= [Qtc/4πI]0.5

=[(3.45×1011×0.027)÷(4×3.14×12.5×103)]0.5 =243 m

4、4#罐区泄露池火事故轻伤半径（I取12.5KW/㎡，tc取空气热传导系数取30℃时系数为0.027W/m·k，下同）： x= [Qtc/4πI]0.5

=[(2.36×1011×0.027)÷(4×3.14×12.5×103)]0.5 =201 m

3重大事故后果模拟分析汇总 3.1油库泄漏重大事故后果分析汇总表

通过以上分析,事故后果量化结果汇总如下表(表2)。 表2 油库泄漏重大事故后果分析汇总表

序号 项 目 1 2 3 液池半径 火焰高度 死亡半径 1#罐区(m) 24 2829 116 2#罐区(m) 20 3500 132 3#罐区(m) 4#罐区(m) 30 4648/3307 186/140 24 2829 116 14

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4 5 重伤半径 轻伤半径 142 201 161 229 228/172 323/243 142 201 3.2重大危险源快速评价分级

重大危险源快速评价方法主要依据重大危险源可能导致的事故后果进行评价，以预测事故发生的死亡半径为主要评价指标，以死亡半径的大小进行重大危险源的分级。

根据重大事故后果模拟分析,根据死亡半径,可以对油库各罐区进行重大危险源分级,分级标准如下: 一级重大危险源:R≥C1

二级重大危险源:C2≤R＜C1 三级重大危险源：C3≤R＜C2 四级重大危险源：R＜C3

C1 C2 C3的取值建议为C1=200m，C2=100m，C3=50m。（可根据政府管理需要酌情进行调整）

根据这一标准，可以对被评价单位储油区重大危险源分级如下表（表3）。

表3 油库重大危险源快速评价分级表

序号 项 目 1 2 死亡半径 危险级别 1#罐区(m) 116 二级 2#罐区(m) 132 二级 3#罐区(m) 4#罐区(m) 186/140 二级 116 二级

因此，中油XX油库属于二级重大危险源。

快速评价分级法仅着眼与事故后果,没有考虑安全控制效果等的危险性抵消因子的作用，对重大危险源的评价有一定的局限性。因此，

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有必要用易燃、易爆、有毒重大危险源评价法作进一步全面的评价，以作出更准确的判断。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2mhp.html