液氨危害程度计算

4 可能发生事故的种类及严重程度

4.1事故发生的可能性

该项目液氨在贮氨器、氨油分离器、中间冷却器、低压循环桶及管道中循环，一旦某一点出现破损会引起液氨泄漏，另外如不按操作规程进行操作，如过量充装，也会出现泄漏，因此应对设备、管道定期检测，加强维护和保养，职工严格按照操作规程进行操作，控制系统定期进行调试和维护保养，则出现泄漏的可能性较小。

主要存在以下情况： 1）设计失误

①基础设计错误，如地基下沉，造成容器底部产生裂缝，或设备变形、错位等；②选材不当，如强度不够，耐腐蚀性差、规格不符等；③布置不合理，如管道没有弹性连接，因振动而使管道破裂；④选用机械不合适，如转速过高、耐温、耐压性能差等；⑤选用计测仪器不合适；⑥储罐、贮槽未加液位计，反应器（炉）未加溢流管或放散管等。

2）设备原因

①加工不符合要求，或未经检验擅自采用代用材料；②加工质量差，特别是不具备操作证的焊工焊接质量差；③施工和安装精度不高，如泵和电机不同轴、机械设备不平衡、管道连接不严密等；④选用的标准定型产品质量不合格；⑤对安装的设备没有按《机械设备安装工程及验收规范》进行验收；⑥设备长期使用后未按规定

检修期进行检修，或检修质量差造成泄漏；⑦计测仪表未定期校验，造成计量不准；⑧阀门损坏或开关泄漏，又未及时更换；⑨设备附件质量差，或长期使用后材料变质、腐蚀或破裂等。

3）管理原因

①没有制定完善的安全操作规程；②对安全漠不关心，已发现的问题不及时解决；③没有严格执行监督检查制度；④指挥错误，甚至违章指挥；⑤让未经培训的工人上岗，知识不足，不能判断错误；⑥检修制度不严，没有及时检修已出现故障的设备，使设备带病运转。

4）人为失误

①误操作，违反操作规程；②判断错误，如记错阀门位置而开错阀门；③擅自脱岗；④思想不集中；⑤发现异常现象不知如何处理。

4.2可能发生事故的危害程度 4.2.1氨燃烧后放出热量的计算

按储罐的储存系数按0.85计，液氨的相对密度为0.7（水=1）计算，液氨储存量为:

2.25×0.7×0.85=1.34t，

氨气的高燃烧热值为17250kJ/ m3=1.725×107J/m3， 氨贮罐中氨燃烧后放出的热量为:

1.34×1000÷17×22.4×1.725×107J/m3 =3.04×1011J。 4.2.2氨相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量的计算

1千克梯恩梯炸药释放的能量为4.5×106焦耳，梯恩梯的摩尔质量为227.131 g/mol。

氨爆炸相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量为：

(6.75×1011J)/(227.131 g/mol×4.5×103)=2.97×105mol。 4.2.3氨蒸发泄漏后氨的泄漏速度

假设氨蒸发泄漏，氨以气态泄漏。

气体从设备的裂口泄漏时，其泄漏速度与空气的流动状态有关，因此，首先需要判断泄漏时气体流动属于亚音速流动还是音速流动，前者称为次临界流，后者称为临界流。

当有下式成立时，气体流动属于亚音速流动：

P02??1?() P??1?当有下式成立时，气体流动属于音速流动：

P02??1?() P??1?上述两式中PO，P的意义同前；?为比热比，即定压比热C定容

P比热CV之比。

??CP CV气体呈亚音速流动时，泄漏速度Q0为：

2??1Q0?YCdAP??()

??1??1气体呈音速流动时，泄漏速度Q0为：

22??1Q0?YCdA?R?()T()

??1??11上诉两式中，Cd气体泄漏系数，当裂口形状为圆形时取1.00；三角形时取0.95；长方形时取0.90；

Y-气体膨胀因子，对于亚音速流动，

1??1??1P?PY?()()()[1?(0)??12P0P??12??1?]

对于音速流动，Y=1

?—泄漏液体密度，㎏/m；

3

R—气体常数，J/mol?k； T—气体温度，K。 计算如下： P0=0.1013 P=0.1013+1.3

?=1.313

P2??1 0?() 成立， P??122??1)T() 氨气的泄漏速度为：Q0?YCdA?R?(??1??11??1??1P?PY?()()()[1?(0)??12P0P??12?1??1?]

=54，

假设泄漏口为圆型，即Cd=1，裂口面积为A=0.01㎡ 氨的分子量约为：M=17，

?=0.7kg/m

3

R=8.3145J／(mol·K)

氨的温度为30℃，T=30+273=303K 氨的泄漏速度Q0=11.66kg /s。 4.2.4氨罐泄漏后的影响范围

为了更好地了解装置在发生氨气泄漏事故时，可能造成的人员伤亡和财产损失的严重程度，为制定防范措施提供参考依据，本评估报告以贮氨器泄漏来进行模拟计算。

本次评估假设2.25m3贮氨器发生泄漏。 1）基本数据的取值

（1）液氨质量W：按储罐的储存量为容量的85%，液氨的相对密度为0.7（水=1）计，

W=2.25×85%×0.7=1.34t=1.34×103kg；

（2）液氨储罐破裂前的介质温度t取12℃，即t=12℃； （3）氨气的沸点t0= -33℃；

（4）液氨的平均比热c= 4.6kJ/kg?℃； （5）氨气的分子量M=17； （6）氨气的气化热q=1374kJ/kg； （7）氨气在空气中的危险浓度值C（%）： 吸入5～10min致死的浓度：C=0.5%；

人吸入后发生强烈的刺激症状，可耐受1.25min的浓度：0.0818%。 2）中毒事故后果计算

（1）当贮氨器破裂时，罐内压力降至大气压，处于过热状态的

液氨温度迅速降至标准沸点，此时全部液体所放出的热量为：

Q = W?c（t-t0）

=1.34×103kg×4.6kJ/kg?℃×[12-（-33）]℃ =2.77×105kJ

（2）设所放出的热量全部用于罐内液氨蒸发，则在沸点下的蒸发蒸气体积为：

Vg =（22.4Q/Mq）×（273+t0）/273

=[22.4×2.77×105 /（17×1374）]×[（273-33）/273] =233.5m3

（3）假设氨气以半球状向地面扩散，扩散半径为R?3将C=0.5%代入，得：R=28.15m； 将0.0818%代入，得：R=51.5m。 3）计算结果

根据计算有毒气体的半径R可知：

在28.15m的范围内吸入泄漏氨气5～10min可致死；

在51.5m的范围内人吸入后有强烈的刺激症状，可耐受1.25min。 贮氨器泄漏中毒后果分析可为企业在制订事故应急救援预案时，设置隔离区及制订疏散路线等提供依据。 4.2.5氨蒸气云爆炸的影响范围

液氨具有火灾爆炸的危险性，采用蒸气云爆炸事故模型对液氨泄漏进行计算。

1）伤害半径计算公式

Vg/C 2.0944①死亡半径公式：R1=13.6（WTNT/1000）0.37 ②重伤半径公式：

△P2=0.137Z2-3+0.119Z2-2+0.269Z2-1-0.019 Z2=R2/（E/P0）1/3 △P2=△PS/P0

式中：△PS-引起人员重伤的冲击峰超压值，取44000Pa； P0-环境压力，取101300Pa； E-爆炸总能量（J），E=WTNT×QTNT ③轻伤半径公式：

△P3=0.137Z3-3+0.119Z3-2+0.269Z3-1-0.019 Z3=R3/（E/P0）1/3 △P3=△PS/P0

式中：△PS-引起人员重伤的冲击峰超压值，取17000Pa； 2）财产破坏半径计算公式

R财=（KⅡ×WTNT1/3）/[1+（3175/WTNT）2]1/6 式中：KⅡ-财产破坏系数，一般取KⅡ=5.6。 3）TNT当量计算公式

WTNT=α× Wf×Qf / QTNT

式中：WTNT—蒸汽云的TNT当量，kg； Wf—蒸汽云中燃料的总质量，kg；

α—蒸汽云当量系数，统计平均值为0.04； Qf—蒸汽的燃烧热，J/kg；

QTNT—TNT的爆炸热，4500kJ/kg；

对于地面爆炸，由于地面反射使用使爆炸威力几乎加倍，一般应乘以地面爆炸系数1.8。

4）危险源基本情况表

表4.2.5-1 危险源基本情况表

危险源 液氨储罐 危险物质 液氨 储存量（t） 1.34 假设泄漏比例（按一个罐） 100% 泄漏量W（kg） 1340 表4.2.5-2 危险物质有关特性数据表

危险物质 液氨 沸点（℃） -33.5 燃烧热Qf（kJ/kg） 9180 蒸气压（kPa） 1.59/21.2℃ 5）计算结果

泄漏物质的TNT当量如下表4.2.5-3所示：

表4.2.5-3 泄漏物质的TNT当量

危险物质 液氨 TNT当量WTNT（kg） 196.8 伤害、破坏范围如下表4.2.5-4所示：

表4.2.5-4 火灾爆炸事故伤害、破坏范围一览表（m）

危险物质 液氨 死亡半径 7.45 重伤半径 12.42 轻伤半径 32.39 财产损失半径 12.6

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