危險化學品泄漏區(qū)域應急疏散的研究

1、 四川理工學院畢業(yè)論文四川理工學院畢業(yè)論文危險化學品泄漏區(qū)域應急疏散的研究學 生：肖遙學 號：10031040219專 業(yè)：安全工程班 級：2010級2班指導教師：陳星 四川理工學院材料與化學工程學院二O一四年六月摘 要應急疏散是一個龐大的系統(tǒng)工程。目前，國內外對應急疏散的研究,包括火災應急疏散,地震應急疏散和一些其它突發(fā)事故的應急疏散。然而，關于危險化學品泄漏應急疏散的相關研究較少，隨著全球世界各國在工業(yè)方面的飛速發(fā)展，現有的研究成果是遠遠不夠的。本文在現有研究成果的基礎上繼續(xù)對危險化學品泄漏應急疏散進行研究。危險化學品泄漏尤其是毒氣的泄漏，具有擴散速度快，危害程度大，疏散人數多等特點。因次

2、，對危險化學品泄漏區(qū)域應急疏散的研究具有十分重要的意義。如何科學的選擇疏散路徑以及合理的選擇避難點，直接關系到應急疏散能否有效進行和事故的損失的大小。為了解決上述問題，本文以某生物化工廠為例，以該廠作為應急疏散的模擬區(qū)域，以該區(qū)域內的所有員工為應急疏散的模擬對象。同時以氨氣泄漏為例，計算氨氣的毒害區(qū)域以及對毒害區(qū)域分區(qū)。本論文針對該生物化工企業(yè)的基本情況,討論了避難所、疏散方式和疏散路徑的選擇問題。本結果對區(qū)域疏散應急救援預案的科學制定和城市避難點的科學規(guī)劃具有一定的意義。關鍵詞：泄漏事故，應急疏散，氨氣泄漏Abstract.Emergency evacuation is a huge pro

3、ject. At present, domestic and foreign research on emergency evacuation, including fire emergency evacuation, earthquake emergency evacuation and other emergency incidents emergency evacuation. However, research on hazardous chemical spill emergency evacuation less, with the rapid development of cou

4、ntries in the world in the industrial world, the existing research is not enough. Based on existing research continues to leak dangerous chemicals emergency evacuation study.Hazardous chemical spills, especially gas leak, with the proliferation of high speed, large degree of harm to evacuate persons

5、 and more features. Dimensionless, the study of the leakage of dangerous chemicals emergency evacuation area has very important significance. How to choose a scientific and rational choice evacuation route evacuation point is directly related to emergency evacuation and loss of ability to effectivel

6、y carry out the size of the accident. In order to solve the above problems, this paper as an example of a bio-chemical plant to plant as a regional emergency evacuation simulation to all employees in the region for emergency evacuation simulation objects. While ammonia leak, for example, to calculat

7、e the area as well as toxic ammonia poisoning regional district. In this thesis, the basic situation of the bio-chemical companies, on the selection of shelters, evacuation methods and evacuation path. The result has some significance to the regional emergency rescue plan for the evacuation of scien

8、tific development and the scientific planning of urban refuge point.Keywords：leakage accident; emergency evacuation; ammonia leakage目錄1 緒論1.1 研究背景1.2 研究目的及意義1.2.1 研究目的1.2.2 研究意義1.3 研究現狀1.3.1 危險化學品泄漏研究現狀 1.3.2 事故應急疏散的研究現狀 1.3 事故應急疏散人員心理及行為特征研究現狀1.4 本文主要研究內容1.5 章節(jié)安排2 危險化學品及其泄漏2.1危險化學品及其分類2.1.2 國外分類介紹2

9、.2.2 國內分類介紹2.2 危險化學品的泄漏2.2.1液體的泄漏2.2.3 有毒氣體泄漏及其泄漏機理2.2.4 氣體泄漏模式3 應急疏散過程分析3.1 避難所的選擇3.1.1 應急避難所定義及分類 3.1.2 避難所的選擇原則3.2 疏散路徑的選擇3.3 疏散方式的選擇4 實例研究：某工廠氨氣泄漏區(qū)域應急疏散的研究4.1 氨氣泄漏區(qū)域模擬4.2 氨氣的理化性質4.2.1 氨氣的物理性質4.3.2.2 氨氣的化學性質4.3 氨氣的理化危害4.4 氨氣泄漏量的計算4.4.1 計算方法簡述4.4.2 氨氣泄漏量計算4.5 氨氣泄漏毒害區(qū)域的估算4.6 危險區(qū)域的劃分4.6.1 危險區(qū)域的劃分方法3

10、.6.2 氨氣泄漏危險區(qū)域的劃分4.7 應急疏散問題分析4.8 疏散過程中的影響因素分析5 結論及展望5.1 結論5.2 展望第1章 緒 論1.1 研究背景 化學工業(yè)是從19世紀初開始形成，并發(fā)展較快的一個工業(yè)部門。隨著化學工業(yè)的飛速發(fā)展，人們面臨著一系列挑戰(zhàn)人類安全的問題。其中，危險化學品的意外泄漏的控制以及泄漏區(qū)域人員的應急疏散是急需解決的重大課題。危險化學品安全管理條例第三條指出危險化學品，是指具有毒害、腐蝕、爆炸、燃燒、助燃等性質，對人體、設施、環(huán)境具有危害的劇毒化學品和其他化學品。危險化學品一旦發(fā)生爆炸或者泄漏，與其他安全事故相比其造成的危害和損失更大。由于化學物品的獨特理化性質，其

11、泄漏可能會迅速導致人員的傷亡，同時還可能造成環(huán)境的污染，進而威脅到人類的健康。近幾十年來，世界各國已經發(fā)生了數百次危險化學品泄漏事故，造成的數千萬人次傷亡人。例如，1984年12月3日凌晨，印度中央邦的博帕爾市的美國聯(lián)合碳化物屬下的聯(lián)合碳化物（印度）有限公司設于貧民區(qū)附近一所農藥廠發(fā)生氰化物泄漏，引發(fā)了嚴重的后果。大災難造成了2.5萬人直接致死，55萬人間接致死，另外有20多萬人永久殘廢的人間慘劇。現在當地居民的患癌率及兒童夭折率，仍然因這災難遠比其他印度城市為高。這是迄今為止世界上最大的一起毒氣泄漏事故 周善.博帕爾悲劇背后的更大悲劇一世界最嚴重的毒氣泄露事故J.湖南安全與防災,2008,(

12、145):38一41。2004年4月，位于重慶市江北區(qū)的重慶天原化工總廠15日晚發(fā)生氯氣泄漏事件，16日凌晨發(fā)生局部爆炸，造成9人失蹤死亡，3人受傷，有15萬名群眾被疏散。再如2013年8月31日，上海寶山區(qū)翁牌冷藏實業(yè)有限公司發(fā)生液氨泄漏事故，造成15人死亡，30余人受傷，直接經濟損失達2500多萬元。因次，對危險化學品泄漏區(qū)域應急疏散的研究是必要的。1.2 研究目的及意義1.2.2 研究目的本文以某生物化工廠的氨氣泄漏為例，計算氨氣的擴散范圍，分析其傷害區(qū)域，同時對應急疏散中的幾個常見問題進行討論，為該類事故的應急疏散提供相應的支持，增強救援工作的目的性和主動性，最大限度的減少人員的傷亡和

13、控制事故的損失。通過分析人員心理行為影響因素和實際疏散過程中可能遇到的不確定情況來提高應急疏散的工作效率。通過研究疏散路徑和避難所的選擇問題，對同類事故提供相應的技術支持。1.2.2 研究意義 在日常生活中,僅僅依靠制定一些預防措施并不能完全阻止事故的發(fā)生。危險化學品尤其是毒氣泄漏事故一旦發(fā)生,輕者污染環(huán)境、影響人們的生活；重者則可能會造成人員傷亡和巨大的財產損失。當發(fā)生有毒氣體泄漏后，毒氣可能會迅速擴散，整個擴散過程又是極其復雜的，影響因素很多。因此,十分有必要事先預測有毒氣體擴散范圍和傷害區(qū)域并制定相應的人員應急疏散措施。例如,2007年1月16日位于成都市雙流縣陽某化工總廠發(fā)生高濃度甲醛

14、泄漏事故,華陽一中和鄰近一所小學、幼兒園的4000多名學生普遍感到胸悶、惡心，一名老師還差點暈倒。兩所學校及幼兒園果斷啟動緊急預案，火速將4000多名學生安全轉移，有效地減少了事故損失及防止了人員傷亡。本論文通過分析有毒氣體擴散范圍和傷害區(qū)域并制定相應的人員應急疏散措施,最后對避難點和疏散路徑的選擇方面提供技術支持。1.3 研究現狀1.3.1 危險化學品泄漏研究現狀 隨著化學工業(yè)在國內外的迅速發(fā)展，它一方面促進國民生產推動社會進步，另一方面也出現一些威脅人類安全的問題。在眾多問題中，對于危險化學品泄漏的研究也逐步受到了重視。從20世紀80年代起，歐美等發(fā)達國家進行了相關危險化學品泄漏的研究，同

15、時開展了大量的現場試驗，包括索島進行的麥布林沙地溢流試驗、在加利福尼亞進行的液化氣試驗、阿肯色大學開展的氣體擴散試驗等,對危險化學品泄漏的研究起到了極大的促進作用 鄧倩文.危險化學品毒氣泄漏事故區(qū)域應急疏散的研究.西安建筑科技大學.2010。國內對相關方面的研究比歐美國家稍晚，我國于20世紀90年代才有了關于危險化學品泄漏的研究。同時，化工部也開發(fā)了危險化學品泄漏危害分析的仿真軟件,國內部分高校也開展了相關方面的研究。另外,北京城市危險源控制技術研究中心,長期致力于關于危險化學品泄漏的計算機仿真技術研究,不斷地開展風洞模擬實驗和泄漏擴散模型的研究,先后完成“危險化學品泄漏擴散數值模擬研究綜述”

16、、“危險化學品泄漏擴散研究探討”、“常見危險化學品泄漏處置方法研究”等論文對危險化學品泄漏以及對泄漏的處置方法的研究張江華,趙來軍,吳勤星.危險化學品泄漏擴散研究探討J.中國公共安全學術半版,2007,8(3):35一37。目前國內外對危險化學品泄漏的研究，主要分為數字模型和計算機仿真模擬兩種林遠方,程乃偉.危險化學品泄漏事故應急救援輔助決策方法研究J.沈陽航空工業(yè)學院學報,2009,26（2）。1.3.2 事故應急疏散的研究現狀 1.3.2.1 國外研究現狀關于應急疏散的研究，國外發(fā)展較早，最早出現在二十世紀中期。2001年美國東部發(fā)生“9.11”恐怖事件之后，世界各國政府不同力度加強了預防

17、。與此同時，關于應急疏散的研究也加大了力度，建立突發(fā)事故應急疏散預案，盡可能的減少事故的財產損失和人員傷亡?，F從建筑物內、外疏散、疏散過程中人員的行為、計算機仿真模擬這四個方面概括國外關于應急疏散的研究情況 李爽. 居民區(qū)人員應急疏散仿真研究. 哈爾濱工業(yè)大學.2007。(1)建筑內疏散 關于這種確定區(qū)域內的應急疏散，國外的研究成果比較多。柏林充分利用模糊理論，認為人員對危險區(qū)的識別是模糊的，并將此納入為人的模糊因素建立應急疏散模型，這樣仿真的結果更加真實可靠。Owen等研發(fā)了網絡流模型,該模型能夠模擬和追蹤全部應急疏散人員的疏散行為。Ketchell N.研發(fā)的運動學模型假設確定內部區(qū)域的全

18、部人員擁有完全同等的行動能力,能夠按照應急疏散計劃有條不紊地進行疏散。(2)建筑物外疏散建筑物以外的疏散主要包括城市區(qū)域范圍疏散，是指由于受到洪災、臺風、危險化學品泄漏、恐怖襲擊等突發(fā)事件事件的影響，需要對建筑外受災害影響的人員進行應急疏散。由于2001年的“9.11”以及之后恐怖襲擊事件時有發(fā)生和頻繁遭受到洪水、臺風等災害的摧殘，歐美等發(fā)達國家不同程度的加強了對城市區(qū)域應急疏散的研究。首當其沖的是，對相關方面研究較為成功的是美國。Chen 等運用智能體模型仿真了佛羅里達州颶風到來時九千多人的應急疏散過程，得出開始疏散的最優(yōu)時間，以及當道路遭受損壞時，給災區(qū)內人員供給的應急物資數量。同時，F.

19、Benjamin Zhan和Chen還分別對環(huán)狀、棋盤狀、真實路網在情況緊急下的同時疏散和分批疏散進行了仿真模擬，得到了兩個重要結論：當交通狀況自然分布同時道路流暢不擁擠時，分批疏散更慢，同時疏散更快；當交通呈現擁擠時，個別時段在棋盤狀路網上分批疏散比同時疏散更快，在和真實路網和環(huán)狀路網上分批疏散與同時疏散效率差異不明顯。(3)疏散中人員的行為二十世紀中期學術界就進行研究應急疏散過程中人員的行為對疏散過程的影響。與此同時，有人針對應急情況的仿真研究中，提出了應急疏散人員的“集聚行為”理論。自從2001年9.11事件之后，關于城市突發(fā)事故應急疏散的研究明顯增多，開始大多致力于高層建筑內部的應急疏

20、散研究，隨后有學者認為城市中建筑物群及相互之間的交通網絡在實施應急疏散時也應該納入其研究范圍內。關于“9.11”恐怖襲擊的教訓的文章中，調查人員對世貿中心的環(huán)境以及當時的人員行為和心理進行了分析，得知多數人在逃離大樓后并沒有立即步撤離至安全區(qū)域，而是停留在周圍的不安全區(qū)域內觀望事態(tài)的發(fā)展，這使得部分轉移了工作人員的精力，也使得即將糟糕的交通變得更加脆弱。有學者在2003年在其論文中細致地研究了緊急情況下交痛道路的可靠性，被疏散人員的行為對應急疏散過程產生的影響，以及最佳疏散路徑的選擇問題。該學者的論文重點得到了兩個結論：一方面路網處于應急情況下難以發(fā)揮其原本作用；另一方面指出若要更加準確的評估

21、應急疏散交通流量就必須考慮以家庭為單位的應急疏散人員的行為。另外，在該學者的論文中也明確指出：現階段關于應急疏散仿真模型和仿真軟件的缺陷在于忽略了人員在逃離建筑物后所面臨的周圍交通道路上的困擾。(4)計算機仿真模擬由于突發(fā)事件具有突發(fā)性、偶然性等特征，應急疏散針對的又是非常態(tài)交通狀況和心理行為，因此很難采集到真實的數據，也很難從歷年的統(tǒng)計資料中獲取有關疏散時間、逃生路線等具體資料。隨著微觀仿真技術的發(fā)展，計算機仿真模擬技術被越來越多地應用到緊急交通疏散研究中。依靠應急疏散模型和仿真模擬平臺，對非常態(tài)的交通行為進行分析并對疏散過程進行模擬，以仿真技術作為研究手段已經逐漸成為研究應急疏散的主要方法

22、。1990 年以前關于緊急交通疏散仿真模擬的文獻還很少。這是因為受到當時計算機軟、硬件技術的限制，一方面應用交通流模型來計算個體車輛的運行特性需要很大的計算量，計算機的計算能力無法達到；另一方面也沒有先進的軟件來模擬緊急事件時的交通狀況。近十年來，計算機技術的迅猛發(fā)展大大推進了交通流的仿真模擬研究。Sinuany-Stern 運用基于行為（behavioral-based）的微觀交通仿真模型，在發(fā)生放射性危險事件情況下進行應急疏散，對路網疏散時間相對于行人、車輛保有量、交叉口行程時間和路徑選擇變化的敏感性進行了研究，研究認為在疏散行程分布均勻的假定下，行人與道路交通之間的相互作用對路網疏散時間

23、的影響較大6。Church 和 Sexton 研究了在不同緊急事件情景下，各種交通條件如逃生出口位置、交通控制、車輛數量是如何影響疏散逃生時間的17；Cova 和Johnson 對野火鄰近地區(qū)的家庭疏散規(guī)劃進行了模擬，并對以家庭為單位的人員撤退的時間進行了估算18；在 Batty 對節(jié)日集會的應急疏散研究中，模擬了應急疏散時小范圍內的車輛行為是如何逐漸演變?yōu)榇笠?guī)模的群體行為的，同時演示了交通控制措施在應急疏散中是如何緩解交通擁擠、提高交通安全的19；Lee D. Han 用 VISSIM 模擬了田納西州核電站的緊急交通疏散，詳細論述了路網疏散仿真模型的建立、數據準備、和仿真結果。VISSIM

24、是目前使用較多的一個基于時間（time-step）和行為（behavioral-based）的微觀交通仿真系統(tǒng)20。該系統(tǒng)有內置的動態(tài)交通分配模型，能響應有關路徑選擇的要求，并能夠對車道結構、交叉口控制、以及管理偏好進行分析。這些特征使 VISSIM 成為模擬和評價緊急交通疏散方案的一個有利工具。Lee D. Han 的研究表明：在緊急交通疏散中運用動態(tài)交通分配模型（Dynamic TrafficAssignment, DTA）選擇疏散路徑和以基于最短行程時間考慮的最佳目的地選擇模型來進行交通疏散，對于縮短總體疏散時間，效果要顯著優(yōu)于靜態(tài)交通分配和靜態(tài)目的地選擇方法。盡管現在已開發(fā)出很多應急疏

25、散規(guī)劃的仿真系統(tǒng)，但是由于每種緊急事件的發(fā)生都有其特定的場景和特征，在交通疏散過程中需要根據人口、車輛、路網結構等條件的不同而制定不同的規(guī)劃方案，這些規(guī)劃方案在仿真系統(tǒng)中均要通過一個初始基礎方案進行變量的調整才能得到。Ying Liu 通過研究，提出了一個雙目標綜合優(yōu)化疏散模型，用于在應急疏散仿真平臺上生成最優(yōu)的初始方案21。該模型的優(yōu)化目標分為兩個層次，即最高目標是將疏散期間的所有有利成果最大化；最低目標是減小整個系統(tǒng)在疏散過程中的行程時間和等候時間。Ying Liu 的研究具有較高的實用價值，有助于規(guī)劃者在各種情況下較快得到優(yōu)化的疏散方案。1.3.2.2國內研究現狀 我國對應急條件下人員安

26、全疏散的研究尚屬起步階段，迄今為止僅有一、二家研究機構在國內消防刊物上發(fā)表過有關人員安全疏散模型的論文。對突發(fā)事件人員應急疏散的研究范圍仍集中在建筑物及運動場館等確定空間。(1)建筑物、運動場館內疏散目前國內對于建筑物內人員疏散行為規(guī)律的研究方向可分為對隨機疏散行為規(guī)律的研究和有計劃疏散行為規(guī)律的研究。隨機行為應用到行為學模型，目前較為成熟的軟件為 Exodus、Simulex 等。東北大學的研究人員主要致力于研究建筑物內人員的疏散，提出人員疏散群集行為規(guī)律模型，最初先是建立了人員有計劃疏散行為規(guī)律的數學模型，然后研究了人員的隨機疏散行為規(guī)律 張培紅, 陳寶智. 火災時人員疏散的行為規(guī)律. 東

27、北大學學報（自然科學版）. 2001, 22(1):5456。武漢大學方正等人建立了人員疏散的網絡模型 方正, 盧兆明. 建筑物避難疏散的網格模型. 中國安全科學學報. 2001, 11(4):1013。香港城市大學的研究人員提出了利用計算機虛擬現實技術收集人員在火災中行為量化數據的調查方法，并結合火災后的問卷調查及疏散演習等手段收集了大量有關火災中人員行為的數據。比較詳細地研究了建筑物防火通道內的標識（如燈光、張貼、指引、廣播等）對人員疏散行為的影響，建立了網絡疏散模型(SGEM) 張培紅, 陳寶智, 盧兆明. 人員應急疏散行動開始前的決策行為. 東北大學學報（自然科學版）. 2005, 2

28、6(2):179182，該模型在幾何空間上將建筑物劃分成能反映人員具體位置的細網絡，利用拉格朗日方法分析每個人員在建筑物內的移動速度。采用此模型對香港的一些實際工程進行了較為成功的疏散模擬。中國建筑科學研究院的研究人員建立了地下商業(yè)街人員疏散模型（粗網格群體描述的最優(yōu)化模型）。中國礦業(yè)大學的王德明、王省身等人提出了根據災情變化確定煤礦內避災路線可通行性的方法 王德明, 王省身. 計算機選擇礦井火災時期最佳避災路線的研究. 中國礦業(yè)大學學報. 1994, 23(3):2732。陳艷艷教授針對北奧運對大型活動期間的交通組織進行了研究，并發(fā)表了一系列關于奧運場館內人員疏散的文章。清華大學的劉強、陸化

29、普等建立了運動場館內人流疏散模型并對其進行求解 劉強, 楊浩, 陸化普, 石京. 運動場館人流疏散及其模型探討. 土木工程學報.2004, 37 (10):9298。(2)建筑物外的區(qū)域疏散 目前國內對受突發(fā)事件影響范圍較大的區(qū)域疏散研究較少。武漢大學的袁建平、方正等人提出應建立一個集成了仿真模型和優(yōu)化模型的綜合性疏散規(guī)劃模型來應對大范圍內的人員疏散的構想。東北大學的溫麗敏對受毒氣威脅的街區(qū)內人員疏散進行預測，主要是針對其最佳疏散路徑選擇方面進行研究，并且采用當量系數反映路徑的運輸能力和地形條件對疏散的影響。(3)計算機仿真北京交通大學的李伏京在現有元胞自動機模型和行人流模型基礎上，建立了一種

30、基于車輛環(huán)境約束以及人員行為特性的元胞自動機模型，以北京地鐵某型號車輛為仿真對象，仿真車輛布局對于車輛內人員安全疏散性能的影響 李伏京, 方衛(wèi)寧, 胡清梅, 鄧野. 地鐵車輛安全疏散性能的仿真研究. 系統(tǒng)仿真學報. 2006, 18(4):852855。北京工業(yè)大學交通研究中心實驗室提出了奧運應急疏散時間估計模型，利用OREMS 中觀仿真軟件承擔了奧運應急疏散預案仿真研究 蔣光勝. 大城市突發(fā)事件交通組織與疏散對策研究. 北京工業(yè)大學碩士論文.2005 。西南交通大學的徐高，在比較分析了不同的微觀仿真模型之后，提出了更為靈活的微觀離散真模型，仿真地鐵站內的人員疏散 徐高. 人群疏散的仿真研究.

31、 西南交通大學碩士論文. 2003:123。1.3 事故應急疏散人員心理及行為特征研究現狀緊急事故發(fā)生時,人們往往會陷入恐慌當中,而害怕和恐慌的程度是因人而異的 楊析,李全貴.火災時人的心理行為誤區(qū)J.河南消防,2009,(9):30。不同的人在事故中的心理行為特點有很大的差別"年齡大小!身體狀況!文化程度!個人習慣等因素均有重要影響 張樹平,史行君,盧兆明.建筑火災中人的行人研究綜述J.消防科學與技術,2005,24(2):178一181。加之緊急事故種類繁多,因此對于不同的事故,不同的人員心理行為特征更是大為不同"國際上人員疏散行為研究開始于1956年,美國馬里蘭大學B

32、ryan,J.L.首次對某火災事故幸存者的行為進行了事后調查"隨著人員疏散研究的逐步深入,人的心理行為對疏散過程的影響及其模擬方法越來越成為疏散研究的熱點和難點"國外在該領域目前的研究已經不僅限于人們在疏散過程中所表現出來的外在行為(如群聚性!趨光性等),外在行為下的心理分析決策機理和過程以及特定群體(如認知缺陷人群)的疏散行為特點已經逐漸成為當前該領域的熱點問題。國內從20世紀90年代開始進行疏散過程中的人員心理行為的相關研究 張培紅,陳寶智.火災時人員疏散的行為規(guī)律J1.東北大學學報(自然科學版),2001,22(l),在開始階段,國內許多關于疏散過程中的人員心理行為研

33、究還處于引用匯總和分析國外已有的關于人員疏散行為特征的研究結果 李嘉華,王月明,雷勁松.火災時人的避難心理行為及建筑疏散設計J.消防科學與技術,2004,2,現在逐漸轉向結合國外研究結果在國內進行一些實證性研究。由此可以看出,目前,國內外對于事故人員心理行為的調查研究主要集中在研究火災中人的行為,而對于毒氣泄漏擴散事故中人員的心理行為特征的研究幾乎沒有"毒氣泄漏事故較之火災事故不同的是,它影響力大,感知慢,涉及人員多,并且人員情況復雜,這些都不利于應急救援行動的展開"因此,對毒氣泄漏事故中人員的心理行為特征的研究是十分必要的"。1.4 本文主要研究內容本文先介紹了

34、有毒氣體的泄漏機理和泄漏模式以及應急疏散的相關問題，然后以氨氣泄漏為例，確定泄漏后的擴散區(qū)域和疏散范圍。并以某生物化工廠氨氣泄漏事故為研究對象，確定氨氣泄漏時，應急疏散的最佳路徑以及討論避難所和疏散方式的選擇問題，為有毒氣體泄漏事故提供科學有效的方案，具體研究內容如下：（1） 以一支氨氣鋼瓶的瞬時破裂為條件，研究氨氣的傷害范圍，同時參照人員中毒閥限值，對危險區(qū)域進行較細的劃分，進而確定疏散范圍；（2） 根據氨氣的擴散濃度和傷害范圍，討論避難所和疏散方式的選擇問題；（3） 引入疏散路徑當量長度的概念，確定某點人員疏散路徑的選擇優(yōu)先次序。1.5 章節(jié)安排本論文共包括五章，現將各章節(jié)的內容安排作如下

35、介紹：第1章 該章是文章的緒論部分，主要說明研究該課題的目的和意義，分別介紹危險化學品泄漏和應急疏散的國內外研究現狀。第2章 該章主要介紹危險化學的定義、分類以及不同的分類標準，闡述液體、可燃性氣體和有毒氣體的泄漏特點，分析有毒氣的泄漏機理和泄漏模式。第3章 該章重點介紹應急疏散中的兩個重要問題：避難所的選擇和疏散路徑的選擇問題。具體闡述應急疏散避難所的定義和選擇原則，提出使用當量長度的方法研究最佳疏散路徑。第4章 該章進行實例分析，計算氨氣發(fā)生瞬時泄漏時的擴散半徑以及分析傷害范圍，確定避難所的位置，并運用當量長度法確定某點人員的疏散路徑的優(yōu)先次序，分析人員心理行為影響因素。第5章 該章給出課

36、題的研究結論和對未來的展望。第2章 危險化學品及其泄漏2.1 危險化學品及其分類凡有爆炸、易燃、毒害、腐蝕、放射性等危險性質,在運輸、裝卸、生產、使用、儲存、保管過程中,在一定的條件下能引起燃燒、爆炸,導致人身傷亡和財產損失等事故的化學物品,統(tǒng)稱為危險化學品。危險化學品分類是化學品安全管理的基礎。隨著科學的進步和經濟的發(fā)展,人們對人體健康和環(huán)境保護越來越重視,因此,對危險品的生產、銷售、使用、運輸及危險品的管理等已成為當今經濟社會普遍關注的重要問題 于群利.聯(lián)合國危險貨物和危險化學品分類綜述J.化工標準.計量.質量.2004,24(5):70 -81. 。 2.1.2 國外分類介紹有關危險品的

37、國際規(guī)章很多,有聯(lián)合國范圍內的規(guī)章,有政府間國際組織和非政府間國際組織的規(guī)章等,被我國采用和接受的主要是聯(lián)合國和有關國際組織的規(guī)章,這些規(guī)章具有權威性,普遍被世界各國采用。在這些規(guī)章中主要有3:聯(lián)合國危險貨物運輸專家委員會編寫的關于危險貨物運輸的建議書#規(guī)章范本、國際海事組織(IMO)制定的國際海運危險貨物規(guī)則(IMDG Code)、國際航空組織(ICAO)制定的空運危險貨物安全運輸技術、歐洲鐵路運輸中心局(OCTI)制定的國際鐵路運輸危險貨物技術規(guī)則(RID)、聯(lián)合國歐洲經濟委員會(ECE)制定的國際公路運輸危險貨物協(xié)定(ADR)和國際內河運輸危險貨物協(xié)定(ADN) ,這六部規(guī)則都簡稱為國際

38、危規(guī),其對危險品的分類、包裝和標簽等基本一致,但是由于運輸方式和運載工具的不同,對于運輸作業(yè)程序的要求也不同。六部國際危規(guī)最常用的是關于危險貨物運輸的建議書#規(guī)章范本、國際海運危險貨物規(guī)則和空運危險貨物安全運輸技術,其中關于危險貨物運輸的建議書#規(guī)章范本最具有權威性。因此,下面主要介紹關于危險貨物運輸的建議書#規(guī)章范本。目前所談及的危險品分類主要依據是聯(lián)合國危險貨物運輸專家委員會編寫的關于危險貨物運輸的建議書#規(guī)章范本(Recommendations on the Transport of Dangerous Goods#Model Regula-tions),以下簡稱桔皮書。1956年桔皮書

39、首次出版,但是為了反應技術的發(fā)展和使用者不斷變化的需要,桔皮書每半年進行一次修訂,每兩年出版新的版本,今年已經出版了第十四修訂版。桔皮書是聯(lián)合國經濟及社會理事會危險貨物運輸專家委員會根據技術發(fā)展情況、新物質和新材料的出現、現代運輸系統(tǒng)的要求,特別是確保人民、財產和環(huán)境安全的需要編寫的。其目的是提出一套基本規(guī)定,使有關各種運輸方式的國家和國際規(guī)章能夠統(tǒng)一的發(fā)展;然而規(guī)定仍然足夠靈活,使之能夠兼容可能需要滿足的任何特殊要求。希望各國政府、政府間組織和其他國際組織在修改和制訂他們負責的規(guī)章時,遵守本規(guī)定的原則,從而對這方面在世界范圍內的統(tǒng)一作出貢獻。桔皮書共分七個部分,包括危險貨物的分類原則和各類別

40、的定義、主要危險貨物的列表、一般包裝要求、試驗程序、標記、標簽或揭示牌、運輸單據。此外,還有與特定類別貨物有關的特殊要求。根據危險貨物所具有的危險性質或主要的危險性質,桔皮書將危險品分為9大類:爆炸品、氣體、易燃液體、易燃固體和易于自燃的物質以及遇水放出易燃氣體的物質、氧化性物質和有機過氧化物、毒性物質和感染性物質、放射性物質、腐蝕性物質、雜項危險物質和物品,其中有些類別再細分為幾小項,最后將危險物品分為9大類20項。桔皮書是迄今為止國際上比較完整地將危險貨物進行分類的國際規(guī)章,已廣泛地被危險品生產、銷售、運輸和管理部門所接受。2.2.2 國內分類介紹我國關于危險化學品的安全標準主要有:危險貨

41、物分類和品名編號(GB6944-2005);危險貨物命名原則(GB7694-87);危險貨物品名表(GB12268-2005);常用危險化學品的分類及標志(GB13690-92);危險貨物包裝標志(GB190-90);職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(GB5044-85);危險貨物運輸包裝類別劃分原則(GB/T 15098-94);化學品安全技術說明書編寫規(guī)定(GB16483-2000);化學品安全標簽編寫規(guī)定(GB15258-1999);常用化學危險品貯存通則(GB15603-95)。下面主要介紹常用危險化學品的分類及標志(GB13690-92),此標準由勞動部提出、化工部標準化研究所起草。它規(guī)定

42、了常用危險化學品的分類、危險標志及危險特性,還對1 074種常用危險化學品進行了分類,規(guī)定了危險性類別、危險標志及危險特性等內容。此標準適用于常用危險化學品的生產、使用、貯存和運輸,也適用于其他化學品。此標準按化學品的危險特性將常用危險化學品分為8類:爆炸品、壓縮氣體和液化氣體、易燃液體、易燃固體、自燃物品和遇濕易燃物品、氧化劑和有機過氧化物、毒害品、放射性物品、腐蝕品,每一類又分為若干項,最后將危險物品分為8類17項 GB13690-92,常用危險化學品的分類及標志S.。2.2 危險化學品的泄漏2.2.1 液體的泄漏一般情況下，泄漏的液體在空氣中蒸發(fā)而形成氣體，泄漏后果取決于液體蒸發(fā)生成的氣

43、體量。液體蒸發(fā)生成的氣體量與泄漏液體種類有關。（1） 常溫常壓液體泄漏 液體泄漏后聚集在防液堤內或地勢低洼處形成夜池，夜池表面發(fā)生緩慢蒸發(fā)。（2） 加壓液化氣體泄漏 液體在泄漏瞬間迅速氣化蒸發(fā)。沒來得及蒸發(fā)的液體形成夜池，吸收周圍熱量繼續(xù)蒸發(fā)。（3） 低溫液體泄漏 液體泄漏后形成夜池，吸收周圍熱量蒸發(fā)，液體蒸發(fā)速度低于液體泄漏速度。2.2.2 可燃性氣體的泄漏可燃氣體泄漏后與空氣混合達到燃燒界限，遇到引火源就會發(fā)生燃燒或爆炸。泄漏后發(fā)火時間的不同，泄漏后果也不相同。（1） 立即發(fā)火 可燃氣體泄漏后立即發(fā)火，發(fā)生擴散燃燒產生噴射性火焰或形成火球，影響范圍較小。（2） 滯后發(fā)火 可燃氣體泄漏后與周

44、圍空氣混合形成可燃云團，遇到引火源發(fā)生爆燃或爆炸，破壞范圍較大。2.2.3 有毒氣體泄漏及其泄漏機理1 法蘭連接泄漏在石油化工設備和化工管道中，由于生產工藝的要求，或是為了制造!運輸!安裝和檢修的方便，常用可拆的連接方式，即用法蘭連接或是螺紋連接"因為法蘭連接在設備和管道中用得最多，量又很大，故設備法蘭和管道法蘭均已標準化和系列化"按其公稱直徑和公稱壓力就可查到規(guī)格和尺寸，一般無須進行設計"1.1 法蘭的密封原理"法蘭連接是由一對法蘭!若干螺栓螺母和一個墊片組成的"為了防止連接處的泄漏，在連接接口處應想方設法增加流體的流動阻力，即使泄漏介質在接

45、口處的流動阻力降大于設備內外的壓力差，設備就不會漏了"這個流體阻力的增加，是靠密封面上的密封比壓的增加來實現的"法蘭在螺栓預緊力的作用下，將兩法蘭之間的墊片壓緊"這個施加于單位面積上的壓力必須達到一定的值才能使墊片變形，從而填滿微觀縫隙，形成初始而必要的密封條件"這個壓緊力稱為墊片的密封比壓"這個密封比壓力的大小，主要取決于墊片的材料!尺寸和法蘭壓緊面的形狀"法蘭壓緊面形式的選擇既要考慮墊片的形狀及材料，也要考慮操作的壓力!溫度!介質腐蝕性等工藝條件和設備的尺寸"1.2 法蘭的泄漏"1）界面性泄漏"被密封

46、介質通過墊片與兩法蘭之間的間隙產生的泄漏稱為界面泄漏，泄漏原因可能是密封墊片壓緊力不足，即比壓達不到要求；也可能是墊片長期使用，發(fā)生老化變形!龜裂!失去回彈力等，這些都會引起界面泄漏"2）滲透性泄漏"因為設備或管道內外壓差的存在，被密封的介質通過墊片內部微小的間隙而從內部高壓側滲到外部低壓側的現象稱為滲漏，當前，墊片的常用材料有植物纖維!動物毛纖維!化學纖維!礦物纖維等"這些材料的組成成分比較疏松，致密性較差，纖維與纖維間存有無數的小縫隙，極易被介質浸透，造成介質從高壓側滲透到低壓側"滲透性泄漏與被密封的介質壓力和黏度有關"介質壓力越高!黏度越

47、低，越容易發(fā)生滲漏"3）人為性泄漏"若將墊片與法蘭裝得不同心，螺栓預緊力過小，造成密封比壓達不到密封要求；或預緊力過大，使墊片失去回彈力；或是在連接螺栓中預緊力大小不一致，均會造成泄漏"因為這種泄漏是安裝質量造成的，放稱人為泄漏，也稱為破壞性泄漏"以上三種泄漏中，除滲透泄漏與時間關系不大外，其余兩種泄漏都將隨時間的推移而嚴重"故發(fā)現泄漏后，應立即采取措施，以免給堵漏作業(yè)帶來不便"有毒氣體泄漏后形成云團在空氣中擴散，有毒氣體濃度較大的濃密云團將籠罩很大范圍，影響范圍較大。2.2.4 氣體泄漏模式管道泄漏和儲罐泄漏是化工生產過程中兩種常見

48、的泄漏模式。也是泄漏事故后果分析的重要依據。（1） 管道泄漏分為無限源泄漏和有限源泄漏。與管道連接反應裝置持續(xù)在生產有毒氣體或者儲罐的儲量非常大的管道泄漏稱為無限源泄漏，此類泄漏造成泄漏的氣體無限多，將發(fā)生速率一定時間較長的泄漏，造成極大的危害。當發(fā)現泄漏后及時關閉閥門或停止生產，泄漏僅為管道內的氣體，此類泄漏稱為有限源泄漏，它在泄漏后較短的時間內，管道內氣體將泄漏完畢，造成的危害較小。（2） 罐體泄漏分為瞬時泄漏、小孔連續(xù)泄漏和大孔有限時間泄漏。瞬時泄漏是指罐體完全破裂，如罐體發(fā)生爆炸所導致的泄漏，此類泄漏氣體在非常短的時間內泄漏完畢，造成的危害較大。由于外力操作不當、磨損等造成的小孔、裂縫

49、導致的泄漏稱為小孔連續(xù)泄漏，它的泄漏量受泄漏空的面積影響，連續(xù)泄漏的時間較長，在一定的時間內泄漏速率基本保持不變。大孔有限時間泄漏時指閥門、部件失效故障或外物打擊等導致的泄漏，此類泄漏在一段時間內，泄漏得到控制或罐體中的氣體泄漏完畢。第三章 應急疏散過程分析3.1 避難所的選擇3.1.1應急避難所定義及分類 應急避難所是指利用公園、綠地、廣場、學校操場等場地，經過科學的規(guī)劃、建設與規(guī)范化管理，能為疏散人群提供安全避難、滿足基本生活保障及救援、指揮的場所。根據突發(fā)事件的類型不同，避難所按照功能可以分為臨時型避難所和駐留型避難所33。臨時型避難所是指提供被疏散人員臨時避難、集合的場所，在臨時避難所

50、內的應急疏散人員被進一步組織后，再轉移到其他安全地點。臨時型避難所主要是居民區(qū)附近的小面積空地或公共設施，包括小公園、小花園、小廣場、以及專用綠化用地。駐留型避難所是指能夠保證被疏散人員的基本生活，并幫助他們順利度過應急期的場所，通常為容量和面積較大的公園、廣場、體育場、停車場、空地等。這兩類避難所承擔的功能有所區(qū)別，臨時型避難所更多的是暫時庇護，組織再疏散的功能，而駐留型避難所偏重的是安全度過災害期，維持生命的避難功能，制定疏散計劃時要根據突發(fā)事件影響持續(xù)時間選擇不同類型的避難所進行避難。3.1.2避難所的選擇原則 合理的選擇某些場地作為應急條件下的避難所，對于提高疏散效率有重大意義。避難所

51、的選擇應根據突發(fā)事件的類型、發(fā)生地點、影響范圍，并結合周邊的疏散道路網來進行。一般來說，應急避難所的選擇應避開不良工程地質區(qū)域，場地的長寬比應適當，還應避開自然、人為易災區(qū)，遠離危險品倉儲區(qū)，具有良好的可達性，周圍不宜有高大建筑物或危房。結合居民區(qū)周邊環(huán)境，一般選擇居民區(qū)周邊視野開闊的小公園、廣場等有一至兩條疏散通道、能容納一定數量人員的場所作為臨時避難所。選擇原則如下：(1)安全原則 應急疏散的目的是將人員從不安全的地點轉移到安全地點，所以作為疏散目的地的避難所一定要保證安全性，安全性是選擇避難所的首要條件。首先，避難所必須在突發(fā)事件危險范圍以外；其次，要保證避難所內的安全，不易發(fā)生次發(fā)事件

52、；最后，避難所內應配備一定的警力以維持秩序，確保安全。(2)就近原則 考慮到人體活動的空間需求，避難場所一般按人均 2m24m2（困難地區(qū)最小按人均 1.5m2）的標準進行建設。2000m2左右的學校操場、露天停車場等都可作為社區(qū)級應急避難場所，是附近居民的臨時應急避難場地，也是避難中轉地點。臨時型應急避難場所的服務半徑應控制在步行范圍內，不宜超過500m。因為一般居民區(qū)內的道路較為狹窄，且疏散時道路上人數較多，乘坐私人汽車到達避難所可能要消耗更多的時間，冒更大的風險，因此在服務半徑范圍內的居民采用步行作為疏散方式。(3)容量限制原則 疏散時應根據突發(fā)事件的級別和類型選擇不同服務水平的避難所。

53、避難所容量是避難所服務水平的決定性因素之一，確定避難所容量時應盡可能考慮到所有影響因素以及各種不確定因素。為確保避難所可以容納所有受災人員，一般選擇占地面積在 10000m2以上的區(qū)域作為避難所，并按照應急疏散人員數量的 1.21.5 倍作為選擇避難所容量的依據，而且通常要選擇 35 個避難所作為備用或替代避難所。(4)平災結合原則 居民生活區(qū)周邊有條件作為避難所的用地有公共綠地、廣場、體育場、學校的運動場、停車場及居民活動區(qū)等。為充分利用土地，被選擇作為避難所的用地功能不宜過分單一，平時應可供居民休閑，突發(fā)事件發(fā)生時可供其避難。另外，從節(jié)約用地、節(jié)省投資的角度出發(fā)，應急避難所不能僅用于應對單

54、一災種，還要盡可能應對多種災難。3.2 疏散路徑的選擇3.2.1 疏散路徑的分類 疏散路徑是指將處于危險區(qū)的人員從所在位置轉移到安全區(qū)域的路徑。根據人員受傷害情況的發(fā)展以及對疏散路徑的影響，可將疏散路徑分為三類：（1）理想疏散路徑：理想的疏散路徑是指不受災情影響的疏散路徑，一般為境界區(qū)以外的區(qū)域；（2）可行疏散路徑：是指一定安全程度的路徑，當所有的疏散路徑都達不到理想疏散路徑的標準時，可考慮毒氣擴散濃度不足以威脅到人員的生命的路徑作為疏散路徑，一般為中度和輕度去的疏散路徑；（3）逃生疏散路徑：當人在重度區(qū)停留時間超過30分鐘時，就會有生命危險，因此，把重度區(qū)視為逃生疏散路徑。逃生疏散路徑是以人

55、員對毒氣的最大承受能力作為判別條件。3.2.2 疏散路徑的當量長度在危險化學品尤其是有毒氣體的泄漏事故中，疏散人員所處的毒害區(qū)域不同，毒氣對疏散人員造成的影響和傷害就不同，進而使得不同路徑疏散難易程度不同，這將直接影響疏散效率。因次，本文引入疏散路徑當量長度的概念。本文所指的當量長度是指對疏散路線的實際長度引入修正系數，并使之與疏散路線的實際長度相乘得到的長度，由于有毒氣體對疏散過程影響較大，本文只考慮這一因素，用危險系數表示，其值取決于疏散路線所在的區(qū)域。表3 不同區(qū)域的危險系數取值危險區(qū) 重度區(qū) 輕度去 吸入反應區(qū) 外圍警戒區(qū)10000 1000 100 10 0則疏散路徑的當量長度可表示

56、為： 3-1本文以疏散路徑當量長度的大小作為疏散路徑的選擇標準，由疏散路徑當量長度的定義易知，其值越小越好。顯然，由疏散路徑當量長度的定義可知，最佳疏散路徑不一定是疏散時間最短的路徑，也不一定是長度最短的路徑。需要注意的是，疏散路徑當量長度的比較僅路徑選擇的優(yōu)先次序，并不表明某路徑可行或不可行。3.3疏散方式的選擇根據事件嚴重程度以及影響范圍可以將居民區(qū)內居民的疏散方式分為徒步疏散和車輛疏散。疏散方式的選擇主要是根據突發(fā)事件影響區(qū)域是否擴散以及居民所處位置與避難所之間的距離共同決定的。(1)居民徒步疏散：指在接到疏散命令時，應急疏散人員只需通過步行逃離危險區(qū)域到安全區(qū)域即可，徒步疏散適用于時間

57、充足的短距離疏散。通常居民生活區(qū)內道路通行能力較小，調動車輛進行疏散反而降低疏散效率，因此通常居民區(qū)內的人員疏散都采取徒步疏散方式。(2)車輛疏散：當突發(fā)事件不斷的升級，導致事件影響范圍不斷擴大時，單靠居民步行逃離危險區(qū)域是不現實的，這時就需要有救援車輛的參與，協(xié)助危險區(qū)域內的人員逃生到安全區(qū)域，車輛疏散也包括發(fā)生突發(fā)事件時在危險區(qū)域內正常行駛的各種車輛。(3)混合疏散：是指突發(fā)事件發(fā)生比較緊急，且突發(fā)事件影響范圍不斷擴大，此時應急疏散人員需要先采用徒步方式由一級危險區(qū)疏散到二級危險區(qū)，再由救援車輛疏散到安全區(qū)域，采用徒步疏散與車輛疏散相結合的疏散方式。第4章 實例分析某工廠氨氣泄漏區(qū)域應急疏

58、散的研究4.1氨氣泄漏區(qū)域模擬如下圖3-1所示，為該生物化工廠的具體平面圖。本文將該廠作為氨氣泄漏應急疏散的模擬區(qū)域。該廠近似為400×180m的矩形區(qū)域。其中9個矩形廠房，大小分別為：1號廠房113×30m，2號廠房105×35m，3號廠房95×45m，4號廠房88×25m，5號廠房130×30m，6號廠房40×35m，7號廠房80×35m，8號廠房130×30m，9號廠房130×45m。1棟科研中心135×55m。一棟職工宿舍55×50m。一棟綜合辦公樓70×30m。另外有一形狀不規(guī)則的污水處理站。該廠區(qū)擁有兩個出口，出口1,2分別寬15m。氨氣泄漏點位