液氨泄露事故后果分析

液氨泄露事故后果分析

马文龙,方亚军,李红,徐连军,黎杰

中建八局第四建设有限公司，山东青岛，266100

[摘要] 涉氨制冷企业是国家应急管理部门的重点监管对象。近年来，涉氨制冷企业事故频发，其原因多数是设备的缺陷和安全管理的缺失。本文首先简略地介绍了涉氨制冷企业的安全风险和氨作为制冷剂的优势，然后通过phast软件模拟出贮氨器发生三种泄露事故后果模型，并进行后果分析。

[关键词] 涉氨制冷；phast；事故后果分析

一、引言

涉氨制冷企业是国家应急管理部门的重点监管对象。近些年来由于液氨制冷企业安全事故频发，国家也加大了对液氨制冷企业的安全监管力度。但是在日常检查中仍然发现了设备或厂房之间安全间距不足、氨制冷机房未与控制室隔离，液氨容器搭建不规范等问题。

虽然氨作为制冷剂在行业内有着很多的优势，但是氨的化学性质活泼，具有爆炸性和毒性，给人们的人身安全造成了危害，有段时间，业内甚至出现了谈“氨”色变的现象。在制冷行业中常常出现氨泄漏事故，而氨泄漏之后经常会出现，火灾、爆炸、中毒等安全事故，对人员和财产造成了伤害。

二、事故后果定量评价

（一）液氨泄漏事故概况

本节评价对象是：

一个贮氨器，内部温度35℃，压力1.5MPa，容积20 m³，材质是Q345，评价该贮氨器在白天，常温下发生下面三类泄漏事故后的毒害后果和风险。

1）小孔泄漏；2）中孔泄漏；3）灾难性破裂。

（二）典型事故情景建立和输入参数

按照三类液氨事故构成典型事故情景，各类典型事故情景构成及输入参数如表1。

表1 事故情景构成及输入参数

文中大气条件是风速和大气稳定程度的组合，取年平均数据，在绘图前已用文字代替，其中晴朗，微风，具体是大气稳定程度为A(后面还有BCDEF,A最低)，风速1.5m/s；晴朗，大风，具体是大气稳定程度为A，风速为5m/s。

（三）液氨泄漏事故后果分析

PHAST软件的全名是工艺危险源分析软件工具(Process Hazard Analysis Software Tool)。其主要功能是通过软件中的数学模型模拟和预测由油气所产生的安全事故的危险后果和影响，这其中包括:闪火；喷火；池火；火球；爆炸；有毒气体扩散等。

（1）有毒气体扩散

PHAST软件是通过计算概率单位，来得到致命概率从而得出毒性影响风险，概率单位法是用暴露时间的长短和浓度来计算一个给定化学品的毒性作用，其计算公式是：

………………………………………………（1）

式中代表伤害概率单位，根据伤害概率单位与致命（死亡）百分数关系表，可有死亡百分数；A、B和n是概率单位公式中的常数，这些只与危险源相关的常数由系统给出；是毒物质量浓度，单位是mg/ m³；t是暴露时间，单位是min。

下面图1至3分别是是贮氨器发生小孔泄漏、贮氨器发生中孔泄漏、贮氨器发生灾难性破坏，的毒性概率单位俯视图。

图1 贮氨器小孔泄漏毒性概率单位俯视图

图2 贮氨器中孔泄漏毒性概率单位俯视图

图3 贮氨器灾难性泄漏毒性概率单位俯视图

根据上图可以得出：

1）贮氨器发生小孔持续泄漏事故中，距离泄漏点越近，毒性概率单位越大，人员就越容易中毒甚至死亡，有毒气体扩散至230m左右，风速影响和距离成正比；

2）贮氨器发生中孔泄漏事故中，距离泄漏点越近，毒性概率单位越大，人员就越容易中毒甚至死亡，有毒气体扩散至620m左右，风速影响和距离成正比。

3）贮氨器发生灾难性破坏事故中，距离爆炸点越近，毒性概率单位越大，人员就越容易中毒甚至死亡，有毒气体扩散至370m左右，风速影响和距离成正比；

（2）爆炸

和液氨有关的爆炸可以分为两种，一是物理爆炸，即液氨被装在密闭容器中，容器和外界压力差超过容器所能承受的极限，从而发生物理爆炸；二是化学爆炸，液氨挥发成气体后，和空气混合达到爆炸极限，遇火源后发生爆炸。在实际情况中液氨容器一旦爆炸，瞬间液氨泄出，立即挥发成气体，和空气混合后，如果遇到火源，会发生二次爆炸。

爆炸超压(explosion overpressure)，指的是爆轰波阵面上压力与大气压之间的压力差。分为正压和负压正压对人体和建筑物等伤害严重，一般只考虑正压作用。

下图4至6分别是贮氨器发生小孔泄漏、中孔泄漏、灾难性破坏事故的爆炸时间范围图。

图4 贮氨器发生小孔泄漏爆炸时间范围图

图5 贮氨器发生小孔的泄漏爆炸时间范围图

图6 贮氨器发生灾难性破坏爆炸时间和范围图

由上图可以得出：

1）贮氨器发生小孔泄漏爆炸事故中，距离爆炸点越近，受到的爆炸超压就越高，在距离爆炸点2m后趋于平缓，爆炸范围达11m，爆炸时间1.92s左右，风速对爆炸影响较小；

2）贮氨器发生中孔泄漏爆炸事故中，距离爆炸点越近，受到的爆炸超压就越高，在距离爆炸点10m后趋于平缓，爆炸范围达60m，爆炸时间0.95s左右，风速对爆炸影响较小；

3）贮氨器发生灾难性破坏爆炸事故中，距离爆炸点越近，收到的爆炸超压就越高，在距离爆炸点50m后趋于平缓，爆炸范围可达400m，爆炸时间根据天气不同在0.233~0.296s之间，风速对爆炸影响较小。

三、结论

本文以涉氨制冷企业液氨泄漏事故为研究对象，对液氨泄漏事故进行了后果评价，用phast软件模拟出三个典型事故进行事故后果分析，主要结论如下：

（1）氨可燃、吸入后中毒。若涉氨制冷企业市场发生氨泄漏事故，发生泄漏时，液氨迅速气化，体积迅速膨胀，氨蒸汽云漂浮在空气中，且容易随风漂移，形成大规模的染毒区域和燃烧爆炸区域，此时需要及时对范围内的人群进行疏散，并禁止火源带入，否则会发生大规模的爆炸或人员中毒事件。

（2）然后用phast软件来构建出小量液体泄漏、大量液体泄漏、大量蒸汽泄漏三个典型事故模型，来进行液氨制冷系统发生液氨泄漏事故后果评价和风险评价。由评价结果得知，这液氨泄漏后的毒害后果都非常严重。通过比较可知，发生大量液体泄漏后的危害最为严重，爆炸范围可达400m，有毒气体可扩散至370m。这样严重的后果就要求企业必须加强对液氨制冷系统的监管，同时还要对员工进行安全培训，制订相应的应急预案，并组织应急演练。

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