9泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算

1、揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算目 錄前 言1第一章 泄漏源模型.21.11.21.3泄漏源模型概念2源模型作用2泄漏情況分析31.3.11.3.21.3.3. 3. 5泄漏主要造成泄漏的泄漏后果6第二章 常見(jiàn)的泄漏源模型82.12.2泄漏情形8基本泄漏源模型82.2.12.2.22.2.3平行圓板模型8三角溝槽模型8多孔介質(zhì)模型82.3儲(chǔ)罐泄漏模型92.3.1 氣體泄漏92.3.2 液體泄漏11管道泄漏模型122.42.4.12.4.22.4.3氣體或蒸氣沿管道泄漏12液體沿管道泄漏13液體通過(guò)孔洞泄漏142.5泄壓元件泄放模型142.5.12.

2、5.22.5.3安全閥泄放模型15減壓閥泄放模型15安全減壓閥泄放模型15第三章 擴(kuò)散模型.163.1 擴(kuò)散模型概念16I中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算3.2 擴(kuò)散模型作用163.3 擴(kuò)散模型163.3.1 SLAB 模型163.3.2 DEGADIS 模型173.3.3 ALOHA 模型183.3.4 ARCHIE 模型193.3.5 UDM 模型193.3.6 大氣擴(kuò)散模型的對(duì)比20擴(kuò)散模型22連續(xù)點(diǎn)源的擴(kuò)散22第四章4.14.1.14.1.24.1.3大空間點(diǎn)源擴(kuò)散22高架點(diǎn)源擴(kuò)散23地面點(diǎn)源擴(kuò)散264.

3、24.3連續(xù)線源的擴(kuò)散26連續(xù)面源的擴(kuò)散27第五章 影響大氣擴(kuò)散的若干因素29第六章 泄漏模擬計(jì)算306.1 氣體經(jīng)管道孔泄漏306.2 氣體管道斷裂316.2.16.2.2. 31. 32絕熱等溫第七章 擴(kuò)散模擬計(jì)算357.1 大氣度確定357.2 Pasquill-Gifford 擴(kuò)散模型367.2.1 Pasquill-Gifford 模型擴(kuò)散方程367.2.2 Pasquill-Gifford 模型擴(kuò)散系數(shù)377.3 模式應(yīng)用及結(jié)果37第八章 毒性作用標(biāo)準(zhǔn)40II中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算8.1 E

4、RPGs408.2 LDLH408.3 EEGLs418.4 TLVs418.5 PELs418.6 LOC42第九章 應(yīng)急救援預(yù)案439.1應(yīng)急響應(yīng)439.1.19.1.29.1.3預(yù)案啟動(dòng)43應(yīng)急報(bào)告43應(yīng)急行動(dòng)439.29.3處置措施44事故的預(yù)防449.3.1、設(shè)施的硬件方面449.3.2 管理方面45后期處置459.49.4.19.4.29.4.3安置45恢復(fù)45與總結(jié)459.5培訓(xùn)與演練469.5.1 培訓(xùn)469.5.2 應(yīng)急預(yù)案演練46III中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算前 言在化工、石油化工及相

5、關(guān)行業(yè)中，易燃、易爆及有害物質(zhì)在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生泄漏事故。事故的發(fā)生不僅會(huì)導(dǎo)致巨大的損失，而且還會(huì)造成嚴(yán)重的及環(huán)境的毒性和污染。更為嚴(yán)重的是可能會(huì)繼而發(fā)生火災(zāi)或等災(zāi)害，使得災(zāi)害損失與破壞進(jìn)一步加劇。建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則（HJ/T 169-2011）要求對(duì)建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)行期間發(fā)生的可突發(fā)性或事故引起有害、易燃易爆等物質(zhì)泄漏，或突發(fā)事故產(chǎn)生的新的有害物質(zhì)，所的對(duì)人身安全與環(huán)境的影響和損害，進(jìn)行評(píng)估，提出防范、應(yīng)急與減緩措施。對(duì)事故泄漏源進(jìn)行分析，主要是根據(jù)項(xiàng)目所涉及的物品的化學(xué)性質(zhì)、事故下情況，采取相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型來(lái)估算泄漏物的排放量、排放時(shí)間等。在計(jì)算得到事故泄漏源強(qiáng)參數(shù)后即可

6、采用擴(kuò)散模型進(jìn)一步對(duì)事故泄漏對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行分析。同時(shí)為減少化學(xué)事故所造成的危害和損失，必須建立完善的應(yīng)急系統(tǒng)，以迅速、及時(shí)、有效地應(yīng)對(duì)可能的事故，切實(shí)保護(hù)和環(huán)境。事故期間，過(guò)程裝備迅速出大量物質(zhì)，所形成的氣遍及整個(gè)工廠和當(dāng)?shù)?。因此在通過(guò)前期泄漏源模型建立后，需要通過(guò)擴(kuò)散模型估算下風(fēng)向物質(zhì)濃度（一旦知道了下風(fēng)向的濃度，就可以使用一些準(zhǔn)則來(lái)估算后果或影響），在計(jì)算得到事故擴(kuò)散參數(shù)后即可做出相應(yīng)的原則性設(shè)計(jì)和預(yù)防監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)，這些將為工廠設(shè)置施工提供安全導(dǎo)向性建議。1中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算第一章 泄漏源模型1.

7、1 泄漏源模型概念源模型是根據(jù)描述物質(zhì)時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的物理化學(xué)過(guò)程的理論，或經(jīng)驗(yàn)方建立的。對(duì)于較復(fù)雜的工廠，需要用多種源模型來(lái)描述。為了適用于特殊情況，通常需要對(duì)最初的模型進(jìn)行改進(jìn)和。結(jié)果往往僅是一種，這是因?yàn)槲镔|(zhì)的物理性質(zhì)沒(méi)有得到充分描述，或者是因?yàn)槲锢磉^(guò)程并沒(méi)有得到充分的認(rèn)識(shí)。如果不確定性，參數(shù)選擇應(yīng)該使速率和量最大化。這樣就確保了設(shè)計(jì)是安全的。1.2源模型作用源模型用于后果風(fēng)險(xiǎn)確定N風(fēng)險(xiǎn)和危害可接受？更改設(shè)計(jì)Y圖 1-1 源模型作用事故通常由導(dǎo)致過(guò)程中的物質(zhì)遇到損失的某一開(kāi)始。這些物質(zhì)可能具有毒性和等特性。典型的可能管線的破裂或者斷裂、儲(chǔ)罐或管道上的小孔、反應(yīng)失控或外部火焰作用與容器等。一

8、旦知道了可能會(huì)發(fā)生的，就可以選擇源模型來(lái)描述物質(zhì)是怎么樣從過(guò)程系統(tǒng)中泄放出來(lái)的，源模型給出了流出速率、流出總量和流出狀態(tài)的表達(dá)。隨后，我們可以進(jìn)一步進(jìn)行分析，為2中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)接受系統(tǒng)事故概率事故后果情形確定辨識(shí)系統(tǒng)描述揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算障做好理論層面的模擬依據(jù)?？扇己?或圖 1-2 后果模型1.3 泄漏情況分析根據(jù)機(jī)理，可以分為大孔和有限孔，一般大孔中，過(guò)程單元內(nèi)形成大孔，短時(shí)間內(nèi)大量物質(zhì)，造成的損失是瞬時(shí)的。儲(chǔ)罐的超壓就是一個(gè)很好的大孔的例子。對(duì)于有限孔，物質(zhì)以非常慢的速率，上游條件并不因此而立刻受到影響，也

9、是我們?cè)诨S中常見(jiàn)的形式，往往就是小小的跑冒滴漏類型的泄漏導(dǎo)致大型的事故，因此有限孔的的源模型建立是非常重要的。1.3.1 泄漏主要根據(jù)各種泄漏情況分析，可將化工廠中易發(fā)生泄漏的分類，通常歸納為：管道、撓性連接器、過(guò)濾器、閥門、容器或反應(yīng)器、泵、壓縮機(jī)、儲(chǔ)罐、加壓或冷凍氣體容器或放散管等 10 類。每一種的典型損壞類型及其典3中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)后果模型緩解因素效果模型的選擇火災(zāi)模型的選擇選擇擴(kuò)散模型選擇源模型描述泄漏泄漏的選擇揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算型的損壞不同，具體如下：（1）管道。它管道、和接頭，其典型泄漏情況和裂口

10、分別取管徑的 20%100%、20%和 20%100%。（2）撓性連接器。它為：軟管、波紋管和絞接器，其典型泄漏情況和裂口連接器本體破裂泄漏，裂口取管徑的 20%100%；接頭處的泄漏，裂口取管徑的 20%；連接裝置損壞泄漏，裂口取管徑的 100%。（3）過(guò)濾器。它由過(guò)濾器本體、管道、濾網(wǎng)等組成，其典型泄漏情況和裂分別取管徑的 20%100%和 20%?？冢?）閥。其典型泄漏情況和裂口為：閥殼體泄漏，裂口取管徑的 20%100%；閥蓋泄漏，裂口取管徑的 20%；閥桿損壞泄漏，裂口取管徑的 20%。（5）容器、反應(yīng)器。化工生產(chǎn)中常用的分離器、氣體洗滌器、反應(yīng)釜、熱交換器、各種罐和容器等。常見(jiàn)的此

11、類泄漏情況和裂口為：容器破裂而泄漏，裂口取容器本身；容器本體泄漏，裂口取與其連接的粗管道管徑的 100%；泄漏，裂口取管徑的 20%；噴嘴斷裂而泄漏，裂口取管徑的 100%；儀表管路破裂泄漏，裂口取管徑的 20%100%；容器內(nèi)部，全部破裂。（6）泵。其典型泄漏情況和裂口為：泵體損壞泄漏，裂口取與其連接管徑的 20%100%；密封壓蓋處泄漏，裂口取管徑的 20%。（7）壓縮機(jī)。為：離心式、軸流式和往復(fù)式壓縮機(jī)，其典型泄漏情況和裂口壓縮機(jī)機(jī)殼損壞而泄漏，裂口取與其連接管道管徑的 20%100%；壓縮封套泄漏，裂口取管徑的 20%。4中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104

12、t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算（8）儲(chǔ)罐。露天儲(chǔ)存物質(zhì)的容器或容器，也與其連接的管道和輔助，其典型泄漏情況和裂口為：罐體損壞而泄漏，裂口體；接頭泄漏，裂口為與其連接管道管徑的 20%100%；輔助泄漏，酌情確定裂口。（9）加壓或冷凍氣體容器。輸槽車等，其典型泄漏情況和裂口露天或埋地放置的儲(chǔ)存器、容器或運(yùn)為：露天容器內(nèi)部氣體使容器完全破裂，裂口取本體；容器破裂而泄漏，裂口取本體；焊接點(diǎn)（接管）斷裂泄漏，取管徑的 20%100%。（10）放散管。它們?nèi)紵b置、放散管、多痛接頭、氣體洗滌器和分離罐等，泄漏主要發(fā)生在筒體和多通接頭部位。裂口取管徑的 20%100%。1.3.2 造成

13、泄漏的從人機(jī)系統(tǒng)來(lái)考慮造成泄漏事故的主要有 4 類。（1）設(shè)計(jì)失誤基礎(chǔ)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，如地基下沉，造成容器底部產(chǎn)生裂縫，或變形、錯(cuò)位等；選材不當(dāng)，如強(qiáng)度不夠，耐腐蝕性差、規(guī)格不符等；布置不合理，如壓縮機(jī)和輸出管沒(méi)有彈性連接，因振動(dòng)而使管道破裂；選用機(jī)械不合適，如轉(zhuǎn)速過(guò)高、耐溫、耐壓性能差等；選用計(jì)測(cè)儀器不合適；儲(chǔ)罐、貯槽未加液位計(jì)，反應(yīng)器（爐）未加溢流放散管等。（2）不符合要求，或檢驗(yàn)擅自采用代用材料；質(zhì)量差，特別是不具有操作證的焊工焊接質(zhì)量差；施工或安裝精度不高，如泵和電機(jī)不同軸、機(jī)械不平衡、管道連接不；選用的標(biāo)準(zhǔn)定型質(zhì)量不；5中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104t/a

14、 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算對(duì)安裝的沒(méi)有按機(jī)械安裝工程及驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)收；長(zhǎng)期使用后未按規(guī)定檢修期進(jìn)行檢修，或檢修質(zhì)量差造成泄漏；計(jì)測(cè)儀表為定期校驗(yàn)，造成計(jì)量；閥門損壞或開(kāi)關(guān)泄漏，又未及時(shí)更換；附件質(zhì)量差，或長(zhǎng)期使用后材料變質(zhì)、腐蝕或破裂等。（3）管理沒(méi)有制定完善的安全操作規(guī)程；對(duì)安全漠不關(guān)心，已發(fā)現(xiàn)的不及時(shí)解決；沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)督檢查制度；指揮錯(cuò)誤，甚至違章指揮；讓培訓(xùn)的工人上崗，知識(shí)不足，不能錯(cuò)誤；檢修制度不嚴(yán)，沒(méi)有及時(shí)檢修已出現(xiàn)故障的，是帶病運(yùn)轉(zhuǎn)。（4）人為失誤誤操作，操作規(guī)程；錯(cuò)誤，如記錯(cuò)閥門位置而開(kāi)錯(cuò)閥門；擅自脫崗；思想不集中；發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象不知如何處理。1.3.3 泄漏

15、后果泄漏一旦出現(xiàn)，其后果不單與物質(zhì)的數(shù)量、易燃性、毒性有關(guān)，而且與泄漏物質(zhì)的相態(tài)、溫度等狀態(tài)有關(guān)。這些狀態(tài)可有多種不同的結(jié)合，在后果分析中，常見(jiàn)的可能結(jié)合有 4 種：常壓液體；加壓液化氣體；低溫液化氣體；加壓氣體。泄漏物質(zhì)的物性不同，其泄漏后果也不同。（1）可燃?xì)怏w泄漏可燃?xì)怏w泄漏后與空氣混合達(dá)到燃燒極限時(shí)，遇到引火源就會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。泄漏后起火的時(shí)間不同，泄漏后果也不相同。立即起火?？扇?xì)怏w從容器中往外泄出時(shí)即被點(diǎn)燃，發(fā)生擴(kuò)散燃燒，產(chǎn)生噴射性火焰或形成火球，它能迅速地危及泄漏現(xiàn)場(chǎng)，但很少會(huì)影響到廠區(qū)的外部。6中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異

16、丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算滯后起火?？扇?xì)怏w泄出后與空氣混合形成可燃蒸汽云團(tuán)，并隨風(fēng)飄移，遇火源發(fā)生或爆轟，能引起較大范圍的破壞。（2）氣體泄漏氣體泄漏后形成云團(tuán)在空氣中擴(kuò)散氣體的濃密云團(tuán)將籠罩很大的空間，影響范圍大。（3）液體泄漏一般情況下，泄漏的液體在空氣中蒸發(fā)而生成氣體，泄漏后果與液體的性質(zhì)和貯存條件（溫度、）有關(guān)。常溫常壓下液體泄漏。這種液體泄漏后在防液堤內(nèi)或地勢(shì)低洼處形成液池，液體由于池表面風(fēng)的對(duì)流而緩慢蒸發(fā)，若遇引火源就會(huì)發(fā)生池火災(zāi)。加壓液化氣體泄漏。一些液體泄漏時(shí)將瞬時(shí)蒸發(fā)，剩下的液體將形成一個(gè)液池，吸收周圍的熱量繼續(xù)蒸發(fā)。液體瞬時(shí)蒸發(fā)的比例決定于物質(zhì)的性質(zhì)及環(huán)境溫度。有些

17、泄漏物可能在泄漏過(guò)程中全部蒸發(fā)。低溫液體泄漏。這種液體泄漏時(shí)將形成液池，吸收周圍熱量蒸發(fā)，蒸發(fā)量低于加壓液化氣體的泄漏量，高于常溫常壓下液體的泄漏量。無(wú)論是氣體泄漏還是液體泄漏，泄漏量的多少都是決定泄漏后果嚴(yán)重程度的主要因素。7中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算第二章 常見(jiàn)的泄漏源模型2.1 泄漏情形2.2 基本泄漏源模型2.2.1 平行圓板模型平行圓板模型將流體介質(zhì)通過(guò)密封點(diǎn)處的泄漏簡(jiǎn)化為介質(zhì)通過(guò)間隙高度為h ，由內(nèi)徑r1 處流至外徑r2 處的定長(zhǎng)、層流，其體積泄漏率為：p ( p) h3- p（1）L =2()

18、1vrhIn62r1式中：h 為介質(zhì)粘度， p2 、p1 分別為墊片內(nèi)、外側(cè)的。2.2.2 三角溝槽模型三角溝槽模型認(rèn)為，在正常的密封情況下，墊片與面的間隙由許多三角溝槽所組成，設(shè) H 為三角溝槽的深度，L 為三角溝槽的底寬，b 為流道的長(zhǎng)度（通常為墊片的寬度）， r 為介質(zhì)密度，則體積泄漏率為：對(duì)于液體：3= 𝐿𝐻 𝑃（2）𝐿𝑣𝐶𝜂𝑏對(duì)于氣體：32= 𝐿𝐻 (𝑃)（3）𝐿𝑣2Ү

19、62;𝜂𝑃1𝑏式中：P = 𝑃2 𝑃1，(𝑃)2 = 𝑃2 𝑃2，𝐶為。212.2.3 多孔介質(zhì)模型多孔介質(zhì)模型認(rèn)為非金屬墊片可近似看作各向同性的多孔介質(zhì)，其流道由多個(gè)彎彎曲曲、半徑大小不等的毛細(xì)管組成。氣體通過(guò)多孔介質(zhì)可分為層流和流，其氣體的總流率為層流流率與流流率之和。研究表明毛細(xì)管半8中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算徑 r 隨墊片殘余應(yīng)力sr = f(⼛

20、0;𝑛)的的增大而減小，。這樣就可以得到氣體通過(guò)墊片的泄漏率方程：= (𝐴𝐿/𝑏𝜂)𝜎𝑛𝐿𝑝𝑚(𝑝2 𝑝1) + (𝐴𝑀/𝑏)(𝑇/𝑀)1/2𝜎𝑛𝑀(𝑝2 𝑝1)（4）𝐿𝑝𝑣式中，𝐴&

21、#119871;、𝐴𝑀、𝑛𝐿、𝑛𝑀為pm = ( p2 + p1) /2 ，M 是氣體相對(duì)，其值可由實(shí)驗(yàn)得到，𝐿𝑝𝑣 為𝑝𝑣泄漏率，質(zhì)量，T 為氣體絕對(duì)溫度。2.3 儲(chǔ)罐泄漏模型罐壁上的腐蝕、疲勞裂紋或孔洞以及碰撞、容器超壓都能導(dǎo)致儲(chǔ)罐泄漏。2.3.1 氣體泄漏對(duì)于高壓（低溫）液化氣儲(chǔ)罐，如果處于狀態(tài)，罐內(nèi)不氣相空間，此時(shí)即使少許裂縫出現(xiàn)，由于少量液體的泄漏也會(huì)引起內(nèi)壓的迅速下降而處于過(guò)熱狀態(tài)，液體全部汽化，從而最終導(dǎo)致

22、性破裂（閃蒸）；如果儲(chǔ)罐沒(méi)有，當(dāng)破裂處位于氣相空間時(shí)，在破裂面積較大的情況下，高壓蒸汽通過(guò)裂縫或孔洞噴出，儲(chǔ)罐內(nèi)壓急劇下降，直到環(huán)境（常溫）。由于內(nèi)壓急劇下降，氣液平衡遭到破壞，儲(chǔ)罐內(nèi)流體處于過(guò)熱狀態(tài)，過(guò)熱狀態(tài)的液體為了再次恢復(fù)平衡，內(nèi)部會(huì)均勻的產(chǎn)生沸騰核，同時(shí)產(chǎn)生大量氣泡，液體體積急劇膨脹，最終也導(dǎo)致蒸汽。對(duì)于以上兩種情況（閃蒸），泄漏量可按介質(zhì)瞬間全部泄漏計(jì)算。若裂口面積不大，即使有蒸汽噴出，但由于儲(chǔ)罐內(nèi)壓下降不急劇，液體達(dá)到過(guò)熱狀態(tài)，因此發(fā)生蒸汽。氣體或蒸汽不同于液體，它屬于可壓縮流體。當(dāng)氣體或蒸汽以較高速度時(shí)（>0.3 倍音速）或前后壓差大于 2 時(shí)，其在過(guò)程中的動(dòng)能變化和物理性

23、質(zhì)的變化（尤其是密度的變化）就必須加以考慮。氣體或蒸汽的泄放可分為節(jié)流泄放（Throttling Release）和泄放（Free ExpansionRelease）。對(duì)于節(jié)流泄放，氣體或蒸汽的壓縮能絕大部分用來(lái)克服摩擦阻力；而對(duì)于泄放，則氣體或蒸汽的壓縮能絕大部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。節(jié)流泄放模型需要裂口的詳細(xì)物理特征，在這里就不作討論了，而只考慮較為簡(jiǎn)單的泄放模型。據(jù)機(jī)械能守恒原理，得到氣體或蒸汽通過(guò)孔洞泄漏的質(zhì)量流速模型：9中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算m00 1 2 ()()(é)()ùr+1

24、2rr（5）Q = C AP 2rM / R T r -1 ´P / P- P / Pëûg 000式中：Qm -質(zhì)量泄漏率/(kg/s)； C0 -泄漏系數(shù)；A -裂口面積/m2； P0 -儲(chǔ)罐內(nèi)壓/Pa；M -氣體或蒸汽的摩爾質(zhì)量(kg/mol)；Rg -理想氣體；T0 -泄漏源溫度/K；P -泄漏處r -熱容比。/Pa；泄漏過(guò)程在臨界狀態(tài)時(shí)，泄漏源流量最大，此時(shí)泄漏處于塞壓狀態(tài)。對(duì)于理想氣體而言，塞壓是熱容比的函數(shù)，見(jiàn)表 2-1。表 2-1塞壓和熱容比的單原子1.670.487P三原子1.320.542P臨界狀態(tài)下，最大質(zhì)量流量的計(jì)算公式如下：00 1 2

25、()() ()(Q )()r+1r-1= C APrM / R T2 / r + 1éùëûmg 0choked（6）泄漏系數(shù)的確定直接影響氣體泄漏速度的計(jì)算。一般而言，泄漏系數(shù)的取值范圍在 0.61.0 之間。按泄漏孔的形狀可分為：圓形孔，𝐶0 = 0.90（棱越多，泄漏系數(shù)越?。??？卓跒閮?nèi)層腐蝕形成的漸縮孔，0.9 < 𝐶0 < 1.0；孔口為外力機(jī)械損傷形成的漸擴(kuò)孔，0.6 < 𝐶0 < 0.9。對(duì)于氣體或蒸汽泄漏，必須考慮動(dòng)力抬升和熱力抬升。其中動(dòng)力抬升是由泄漏方向決定，熱力

26、抬升是由介質(zhì)與環(huán)境的溫差決定的。目前普遍使用國(guó)標(biāo)GB3840-83 推薦的抬升公式，但該公式只適用于泄漏方向豎直向上和泄漏介質(zhì)的溫度大于環(huán)境溫度。不同的泄漏方向和泄漏介質(zhì)與環(huán)境的溫差將產(chǎn)生不同的泄漏10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)兩原子和空氣1.400.528P氣體rPchoked揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算擴(kuò)散效果。對(duì)于常壓氣體儲(chǔ)存，由于交通事故或系統(tǒng)超壓導(dǎo)致儲(chǔ)罐大面積開(kāi)裂或超壓爆炸，可認(rèn)為氣體瞬間全部泄放到大氣中，形成云團(tuán)。2.3.2 液體泄漏對(duì)于高壓（低溫）液化儲(chǔ)罐，當(dāng)裂口處位于液相空間時(shí)，盡管液體流出并可能發(fā)生閃蒸，但由于液體的

27、流出阻力大，內(nèi)壓下降速度緩慢，儲(chǔ)罐內(nèi)過(guò)熱液體不會(huì)發(fā)生蒸汽。閃蒸所需能量來(lái)自于過(guò)熱液體中所儲(chǔ)存的能量，即： Q =m𝐶𝑝(𝑇0 𝑇𝑏)。m 為過(guò)熱液體的質(zhì)量，𝐶𝑝是液體的熱容，𝑇0是降壓前液體的溫度，𝑇𝑏是降壓后液體的沸點(diǎn)。當(dāng)Q遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于液體的蒸發(fā)熱𝐻𝑣 時(shí)可認(rèn)為泄漏的液體不會(huì)發(fā)生閃蒸，此時(shí)的瞬間泄漏量為：1/2𝑃0（7）𝑄𝑚 = 𝜌Ү

28、60;𝐶0 2 (+ 𝑔𝐿)𝜌式中：𝐿是泄漏處與液面之間的距離，m0 根據(jù)上式，隨著儲(chǔ)罐漸漸變空，液體高度減少，流速和質(zhì)量流速也隨之減少。泄漏出來(lái)的液體會(huì)在地面上蔓延，遇到防液堤而，形成液池；若泄漏源周圍地面平坦，泄漏液體也無(wú)限蔓延下去，而是趨于某一最大值，即根據(jù)不同的地表情況選用不同的液池最小厚度來(lái)確定液池的最大面積，以便計(jì)算液池的蒸發(fā)或蒸騰速率（泄漏模型的一種）。液池的蒸發(fā)或沸騰所需熱量來(lái)自于地面的熱傳導(dǎo)、空氣的熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流以及太陽(yáng)或鄰近熱源的熱輻射等。對(duì)于易揮發(fā)液體，其液池蒸發(fā)的質(zhì)量流量為：（8）w

29、876;𝑚 = 𝑀𝐾𝐴𝑃𝑠𝑎𝑡/𝑅𝑔𝑇𝐿式中：𝐾是質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，𝑚/𝑠；𝑃𝑠𝑎𝑡是液體的飽和蒸氣壓，Pa；𝑇𝐿是液體的溫度，K。當(dāng)Q大于𝐻𝑣時(shí)，泄漏出來(lái)的液體發(fā)生完全閃蒸，此時(shí)應(yīng)按氣體泄漏處理。當(dāng)Q小于𝐻ү

30、07;時(shí)，按兩模型計(jì)算：𝑄𝑚 = 𝐴𝐶02𝜌𝑚(𝑃𝑚 𝑃𝑐)1/2（9）式中：𝜌 是兩相混合物的平均密度， kg / m3 ；𝑃 是兩相混合物在儲(chǔ)罐內(nèi)的𝑚𝑚Pa；𝑃𝑐是臨界Pa，一般假設(shè)𝑃𝑐 = 0.55𝑃𝑚。𝜌𝑚可由下式求出：（10）ҵ

31、88;𝑚 = 1/(𝐹𝑣/𝜌𝑔) + (1 𝐹𝑣)/𝜌𝑙11中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算式中：𝐹 是閃蒸率(𝐹 = 𝑄 )；𝜌 是兩相中蒸汽密度，kg/m3；𝜌 是兩相中液體𝑣𝑣𝑔𝑙𝐻密度，kg/m3。另外當(dāng)閃

32、蒸率𝐹𝑣 > 0.2時(shí)，可認(rèn)為形成液池。2.4 管道泄漏模型若腐蝕、疲勞裂紋出現(xiàn)在流體輸送管道上或者由于碰撞等導(dǎo)致管道斷裂，同樣會(huì)引起流體的泄漏，具體可分為以下 4 種情況：（1） 氣體或蒸汽沿管道泄漏；（2） 氣體或蒸汽通過(guò)管道上的孔洞泄漏；（3） 液體沿管道泄漏；（4） 液體通過(guò)官道上的孔洞泄漏。其中第二種情況同上述氣體或蒸汽通過(guò)罐壁上的孔洞泄漏類似，以下是其他3 種情況。2.4.1 氣體或蒸氣沿管道泄漏氣體或蒸汽沿管道可分為絕熱和等溫。絕熱適合于蒸汽流快速流過(guò)絕熱管道，而等溫適合于流經(jīng)保持恒溫的非絕熱管道。真實(shí)的是介于兩者之間的。對(duì)于絕對(duì)，隨著流體的

33、向前，下降并轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，流體流速不斷增加，當(dāng)達(dá)到音速時(shí)（達(dá)到所謂的），流體將在余下的管城中以音速，且溫度和不再發(fā)生變化。當(dāng)沒(méi)有發(fā)生時(shí)，其出口速度小于音速。氣體或蒸汽沿管道泄漏的質(zhì)量流率為（壓音速）：1/2G = 2𝑟𝑀/𝑅 (𝑟 1)(𝑇 𝑇 )/(𝑇 /𝑃 )2 (𝑇 /𝑃)2（11）𝑔211122若泄漏處于范圍內(nèi)（音速），此時(shí)泄漏的質(zhì)量流率可用以下公式計(jì)算：1/2（12）𝐺𝑐w

34、900;𝑘𝑒𝑑= 𝑀𝑎1𝑃1(𝑟𝑟𝑀/𝑅𝑔𝑇1)式中：面積上的質(zhì)量流率/(kg/(m2·s)；G -非情況下泄漏的-情況下泄漏的面積上的質(zhì)量流率/(kg/(m2·s)；𝐺𝑐𝑜𝑘𝑒𝑑𝑇1，𝑃1，𝑀𝑎1管道內(nèi)達(dá)到前任一點(diǎn)處的溫度（K

35、），(Pa)和；12中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算𝑇2，𝑃2泄漏處的溫度（K），(Pa)。對(duì)于等溫，假設(shè)流體流速遠(yuǎn)低于音速，其面積上的質(zhì)量泄漏流率為：1/2（13）G = M𝑎1𝑃1(𝑟𝑀/𝑅𝑔𝑇1)式中：M𝑎1, 𝑃1管道內(nèi)任一點(diǎn)處的T -流體溫度/K。(Pa)和。Levenspiel 研究表明，當(dāng)氣體在管道中等溫時(shí)其最大的流速并不是聲

36、速。根據(jù)，其最大流速是：u = a M𝑎𝑐𝑜𝑘𝑒𝑑 = 𝑎/𝑟1/2泄漏面積上的質(zhì)量流率為：（14）= 𝑃𝑐𝑜𝑘𝑒𝑑(𝑀/𝑅𝑔𝑇)1/2（15）𝐺𝑐𝑜𝑘𝑒𝑑式中：𝑃𝑐𝑜

37、𝑘𝑒𝑑 -塞壓/Pa。= 𝑃1𝑀𝑎1𝑟1/2（16）𝑃𝑐𝑜𝑘𝑒𝑑2.4.2 液體沿管道泄漏液體沿管道泄漏的驅(qū)動(dòng)要是梯度，而液體與管壁之間的摩擦阻力則導(dǎo)致液體流速的下降、的降低以及熱能的增加。對(duì)于不可壓縮性液體，其在管中的可由機(jī)械能守恒來(lái)描述，即：2P𝑢（17）+ 𝑔 × 𝑧 + 𝐹 = (𝑊 /

38、19898;)𝑠2𝛼式中：P-液體的壓強(qiáng)/(N/m2)； -液體的密度/(kg/m3)；𝑢-液體的流速/(m/s)；𝛼-無(wú)量綱速度廓線系數(shù)，其有以下幾種取值：對(duì)于層流，𝛼取 0.5；對(duì)于，𝛼取 1.0；對(duì)于湍流，𝛼取 1.0；𝑔-重力度/(m/s2)；𝑧-基準(zhǔn)面上方的高度/m；13中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算𝐹-靜摩擦損失項(xiàng)/(m·N/kg)

39、；𝑊𝑠-軸功/N·m；𝑚-質(zhì)量/kg。函數(shù)代表終止?fàn)顟B(tài)與初始狀態(tài)之差。液體的泄漏速率必須知道泄漏出口處液體的流速，根據(jù)上述方程，計(jì)算泄漏過(guò)程中液體的摩擦損失成為關(guān)鍵。對(duì)于不同的液體情況以及泄漏所經(jīng)過(guò)的管路的不同，有不同的摩擦損失計(jì)算公式，參見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)Chemical processsafety undamentals with application。2.4.3 液體通過(guò)孔洞泄漏對(duì)于這種有限孔徑的泄漏，可認(rèn)為軸功為零，標(biāo)高的變化也是可忽略的，泄漏中的摩擦損失可被泄漏系數(shù)，C1，來(lái)近似代替，定義為： P F = 𝐶2(&#

40、119875;/𝜌)（18）1由方程(17)，確定從孔洞中泄漏的液體的平均泄漏速率，u ' ，𝑢 = 𝐶1(𝛼 2𝑃/𝜌)1/2（19）𝐶= 𝐶1 𝛼1/2（20）0𝑢 = 𝐶(2𝑃/𝜌)1/2（21）0泄漏系數(shù)𝐶是從孔洞中泄漏的流體的雷諾數(shù)和孔洞的直徑的復(fù)雜的函數(shù)。通0常情況下，對(duì)于尖角型孔洞和雷諾數(shù)大于 30000，𝐶取 0.61；對(duì)于較圓的噴嘴

41、，0𝐶可近似取 1；對(duì)于與容器連接的短的關(guān)節(jié)（即長(zhǎng)度于直徑之比小于 3），𝐶取000.81；對(duì)于泄漏系數(shù)不知道或不能確定的情況，直接取 1.0 以使所計(jì)算流量最大化。若泄漏時(shí)發(fā)生閃蒸，或泄漏后在地面上形成液池，可按照前面所述進(jìn)行計(jì)算。2.5 泄壓元件泄放模型泄壓元件可分為 3 類，即安全閥、減壓閥和安全減壓閥。其中，安全閥主要用于氣體、蒸汽的泄壓系統(tǒng)，減壓閥主要用于液體的泄壓系統(tǒng)，而安全減壓閥則14中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算用于液體和蒸汽的泄壓系統(tǒng)。2.5.1 安全閥泄放模型

42、安全閥的作用是當(dāng)容器內(nèi)的超過(guò)其值時(shí)，安全閥能自動(dòng)泄放工作介質(zhì)，使容器內(nèi)降低到所需限值，從而保證容器安全運(yùn)行。安全閥泄放量的數(shù)學(xué)模型如下：G = 7.6 × 102 × 𝐶0𝑋𝑃𝐴(𝑀/𝑍𝑇)1/2（22）式中：G-安全閥泄放量/(kg/h)；𝐴-安全閥最小排氣截面積/mm2；𝑃-安全閥泄放（絕壓）/MPa；𝐶0-流量系數(shù)，與安全閥結(jié)構(gòu)有關(guān)；𝑋-氣體特性系數(shù)；𝑀-氣體的摩爾質(zhì)量/(kg/

43、kmol)；𝑇-氣體的溫度/K；𝑍-氣體在操作溫度和的壓縮系數(shù)，可按有關(guān)手冊(cè)查得。上式表明，在容器操作條件下和不更換安全閥的情況下，安全閥的泄放量隨著容器內(nèi)氣體的增大而增大，但實(shí)際情況并非如此。研究表明，安全閥的泄放量一個(gè)最大值，達(dá)到此值后容器內(nèi)再升高也影響其泄放量。這種現(xiàn)象與氣體或蒸汽通過(guò)小孔泄漏相似，即容器內(nèi)的氣體在通過(guò)安全閥泄漏過(guò)形成，此時(shí)即使環(huán)境低于塞壓，其泄漏量也再增加。因此，安全閥的最放量可參考方程（6）來(lái)計(jì)算。2.5.2 減壓閥泄放模型同液體通過(guò)孔洞泄漏類似，可參考式（21）進(jìn)行源強(qiáng)計(jì)算。2.5.3 安全減壓閥泄放模型同兩泄放模型類似，可參考式（9

44、）進(jìn)行源強(qiáng)計(jì)算。15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算第三章 擴(kuò)散模型3.1 擴(kuò)散模型概念在石油、化工、天然氣、等行業(yè)中使用的物質(zhì)中，各種類型的有害氣體，如果在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和的過(guò)程中由于人為失誤或其它，導(dǎo)致這些物質(zhì)泄漏出來(lái)，就有可能對(duì)周圍環(huán)境造成巨大的破壞和損失。不同種類的有害氣體物質(zhì)在不同條件下的意外泄漏，會(huì)形成不同的擴(kuò)散源，此后在不同條件下會(huì)有不同的擴(kuò)散形式。擴(kuò)散模型是根據(jù)描述物質(zhì)在不同條件下的擴(kuò)散時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的物理化學(xué)過(guò)程的理論，或經(jīng)驗(yàn)方建立的。對(duì)于較復(fù)雜的擴(kuò)散形式，需要中和多種因素分析，來(lái)描述擴(kuò)散。為了適用于

45、各種特殊情況，通常需要對(duì)最初的模型進(jìn)行改進(jìn)和修改。不同條件，通過(guò)理論和實(shí)踐結(jié)合，不斷模擬后得到適用于相應(yīng)條件的模型。3.2 擴(kuò)散模型作用擴(kuò)散的過(guò)程進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬和建模研究對(duì)預(yù)防事故和應(yīng)急救援工作有著極為重要的意義。通過(guò)合適的擴(kuò)散模型估算下風(fēng)向物質(zhì)濃度，一旦知道了下風(fēng)向的濃度，就可以使用一些準(zhǔn)則來(lái)估算后果或影響，這樣通過(guò)相應(yīng)的毒性以確定系統(tǒng)的安置距離和合理布置，為項(xiàng)目或者相統(tǒng)的建立提供依據(jù)。擴(kuò)散模型的建立和分析對(duì)后果分析也有著不可替代的作用，是后果模型分析的一個(gè)充分條件。3.3 擴(kuò)散模型3.3.1 SLAB 模型SLAB（an Atmospheric Dispersion Mfor Denser

46、than Air Release，混合層模型：用于重氣的大氣擴(kuò)散模型）模型由美國(guó)能源部的-（Lawrence Livermore）開(kāi)發(fā)，是用于重氣源的大氣擴(kuò)散模型。16中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算該模型能夠處理 4 中不同的源：地面池蒸發(fā)、高于地面的水平射流、一組或高于地面的射流以及瞬時(shí)體積源。SLAB 通過(guò)云層分布的空間平均濃度和某些假定分布函數(shù)來(lái)計(jì)算時(shí)間平均擴(kuò)散氣體濃度，計(jì)算流程圖如圖 3-1 所示。模型以空氣卷吸作用為假設(shè)前提，計(jì)算大氣湍流云層混合和源于地面摩擦影響的垂直風(fēng)速變化。SLAB 模型把氣云的

47、濃度看作與距離的函數(shù)，通過(guò)求解動(dòng)量守恒方程、質(zhì)量守恒方程、組分、能量和狀態(tài)方程對(duì)氣體泄漏擴(kuò)散進(jìn)行模擬。當(dāng)需要 SLAB 提確結(jié)果時(shí)，可以通過(guò)重組方程和定義新變量得到部分方程的分析解。在濃度隨時(shí)間變化方面，SLAB 模型在、中度及不的大氣環(huán)境下均能得到比較好的結(jié)果。源類型的蒸發(fā)池瞬時(shí)或短時(shí)間內(nèi)釋放源區(qū)近場(chǎng)區(qū)圖 3-1 SLAB 模型的結(jié)構(gòu)SLAB 包含兩個(gè)大氣擴(kuò)散模型：穩(wěn)態(tài)模型和瞬變流模型。模擬時(shí)可以根據(jù)源的類型和泄漏持續(xù)時(shí)間來(lái)選擇模型。SLAB 模型的優(yōu)點(diǎn)是使用簡(jiǎn)單、快速；不足之處是模型中未考慮有物和地形變化的復(fù)雜情況，亦未考慮高度方向的濃度變化。3.3.2 DEGADIS 模型DEGADIS

48、（Dense Gas Atmospheric Dispersion，重氣大氣擴(kuò)散）大氣擴(kuò)散模17中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)時(shí)間平均體積濃度上升瞬時(shí)擴(kuò)散模型水平噴射水平噴射揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算型由美國(guó)海岸警備隊(duì)和氣體開(kāi)發(fā)，能夠?qū)Χ唐诃h(huán)境濃度以及預(yù)期將在高于特定化學(xué)品限制濃度水平的區(qū)域進(jìn)行精細(xì)模擬評(píng)估。DEGADIS 模型基礎(chǔ)是標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)散模型。該模型假設(shè)氣云具有均勻地濃度，能夠描述在平坦地形和無(wú)物的無(wú)限空間條件下，密度比空氣大的燃?xì)獍l(fā)生泄漏事故時(shí)在大氣中的擴(kuò)散過(guò)程。DEGADIS 可以用于模擬面源稠密氣體（或懸浮顆粒）在平坦地形下

49、由大氣邊界層的無(wú)動(dòng)力，還可以在溢流事故中氣體擴(kuò)散的距離。該模型主要優(yōu)點(diǎn)是考慮到了如下重要因素：重力作用于高度蒸氣對(duì)擴(kuò)散和混合的影響；風(fēng)導(dǎo)致的燃?xì)獾氖站圩饔?；?duì)區(qū)域而不單是對(duì)點(diǎn)的實(shí)際處理；泄漏狀況隨著時(shí)間改變的情況。對(duì)于作用于擴(kuò)散燃?xì)獾闹亓τ绊懞驮陲L(fēng)的作用下燃?xì)獾摹笆站邸弊饔盟龅奶幚?，是該模型主要的?yōu)勢(shì)所在。DEGADIS 的應(yīng)用，證明它可以精確描述高密度燃?xì)庠浦械闹亓U(kuò)散和紊流混合過(guò)程。DEGADIS 模型的局限：只能限制在由平面泄漏的燃?xì)庑孤┖蠊?，只考慮了燃?xì)夤饣砻孢M(jìn)行泄漏擴(kuò)散，而沒(méi)有考慮有物的情況，如地形物造成的的變化。DEGADIS 是一個(gè)綜合擴(kuò)性的高密度燃?xì)夂蜌馊苣z的泄漏事故。的不

50、同以及物、儲(chǔ)罐等散后果模型，應(yīng)用于評(píng)估高3.3.3 ALOHA 模型ALOHA（Area Location of Hazardous Atmosphere，有害大氣區(qū)域定位）模型利用提供的信息和自身的綜合化學(xué)物性參數(shù)庫(kù)，發(fā)生化學(xué)事故后，有害氣云如何在大氣中擴(kuò)散。能處理的：灑在地面的液體蒸發(fā)（不能處理灑在水面的液體）；基面向蒸汽云的傳熱；容器的氣體、液體及氣溶膠質(zhì)量通量；閃蒸；氣溶膠對(duì)未閃蒸液體的夾帶。不能處理的：多組分混合物；氣溶膠蒸發(fā)；燃燒、和化學(xué)反應(yīng)副產(chǎn)物；散粒、巖體和物碎片。ALOHA 模型在使用中著以下限制：極低風(fēng)速時(shí)，計(jì)算可接受最低風(fēng)速為 10m 高處的平均風(fēng)速 1m/s；非常的大氣

51、條件；風(fēng)速變化和地形變化影響；18中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算濃度突變區(qū)域，特別是在源附近。3.3.4 ARCHIE 模型ARCHIE（Automated Resource for Chemical Hazard Evaluation，化學(xué)危害品評(píng)估自動(dòng)）模型由哈茲邁特公司（Hazmat America, Inc.）提出。ARCHIE 能夠模擬燃燒、的有害物（非有害物）及大氣擴(kuò)散過(guò)程，并計(jì)算出在多種條件下各種儲(chǔ)罐、管線和容器的逸出率，計(jì)算逸出化學(xué)品的揮發(fā)速率，以表格形式輸出泄在地面和沿源高度上中心線的濃度、擴(kuò)

52、散化學(xué)物的抵達(dá)和離開(kāi)時(shí)間。ARCHIE 模型集合了空間模擬，并可以為模型的許多特點(diǎn)，適用于無(wú)物和平坦地物到大氣后產(chǎn)生的蒸汽擴(kuò)散、火災(zāi)和影響的評(píng)估提供若干種完整的評(píng)價(jià)。ARCHIE 模型本身不包含重氣擴(kuò)散模型。因此它不能處理重氣擴(kuò)散。模型假設(shè)所有氣體都是中性浮力氣體且沿下風(fēng)方向擴(kuò)散，不能用于粗糙地面或相對(duì)潮濕的擴(kuò)散計(jì)算，因此，常被用于模擬揮發(fā)化學(xué)品在泄沿順風(fēng)方向的擴(kuò)散。3.3.5 UDM 模型UDM 模型（Unified Dispersion M）是 PHAST用于計(jì)算泄漏擴(kuò)散的模型。PHAST（Process Hazard Analysis Software Tool）是由 DNV 開(kāi)發(fā)的一種

53、專門用于石油和天然氣領(lǐng)域分析和安全計(jì)算的。該通過(guò)對(duì)發(fā)生事故時(shí)的真實(shí)場(chǎng)景輸入，類型、物質(zhì)種類、參數(shù)、泄漏方式、周圍環(huán)境（大氣溫度、濕度、度、風(fēng)速）等設(shè)置，即可模擬石油化工裝置可能發(fā)生的火災(zāi)和事故的影響范圍及程度。UDM 模型通過(guò)計(jì)算在某一時(shí)刻物質(zhì)泄漏擴(kuò)散的濃度分布，連接等濃度點(diǎn)繪制成等濃度線，通過(guò)等濃度線來(lái)描述云團(tuán)此時(shí)的高度、寬度、下風(fēng)距離，從而得出發(fā)生事故之后的安全區(qū)域、易燃易爆區(qū)域、準(zhǔn)區(qū)域。技術(shù)可以不同的區(qū)域采取不同的應(yīng)急措施，從而減小事故帶來(lái)的影響。UDM 模型主要模擬有限時(shí)間的泄漏。它假定泄漏速度在一個(gè)有限的時(shí)間內(nèi)是一個(gè)常量。UDM 模型兩個(gè)子模型：準(zhǔn)瞬時(shí)模型（Quasi-instant

54、aneous m）和有限時(shí)間模型（Finite-duration-correction m）。19中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算準(zhǔn)瞬時(shí)模型主要模擬續(xù)源的初始階段（忽略下風(fēng)向的垂直和水平擴(kuò)散）。當(dāng)云的寬度相對(duì)于長(zhǎng)度變成“大”的時(shí)候，蒸汽云就取而代之地成為一個(gè)“等效的”圓形云團(tuán)，隨后的階段繼續(xù)被模擬成一個(gè)“瞬時(shí)的”圓形云團(tuán)。有限時(shí)間模型是基于從 SLAB 擴(kuò)散模型派生出的 HGSYSTEM 公式。有限時(shí)間模型有一個(gè)更好的科學(xué)依據(jù)，它逐步考慮順風(fēng)擴(kuò)散的影響，湍流的和垂直的風(fēng)切變。該模型的局限性是：嚴(yán)格地來(lái)說(shuō)，它只適用

55、于地面的無(wú)，并且沒(méi)有明顯的凝雨散落物。此外，它只能最高濃度（地面中心線）。UDM 模型適用于任何泄漏方式，無(wú)論是連續(xù)泄漏還是瞬時(shí)泄漏，泄漏氣體是重氣還是中性氣體、浮性氣體，都可采用 PHAST描述氣體泄漏擴(kuò)散的過(guò)程以及造成的影響，由于模擬結(jié)果與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景接近，目前得到了廣泛的關(guān)注。3.3.6 大氣擴(kuò)散模型的對(duì)比表 3-1部分大氣擴(kuò)散模型對(duì)比使用簡(jiǎn)單、快密度比空氣速，、中不考慮有物大的易燃/有度及不穩(wěn)和地形變化用于模擬重氣毒氣體，如SLAB 模型定的大氣環(huán)境的復(fù)雜情況，亦源蒸汽、下均能得到比未考慮高度方向LPG、硫化較好的結(jié)的濃度變化氫等果20中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）Alpha 團(tuán)隊(duì)用于模擬面源考慮了擴(kuò)散燃只能模擬平面泄稠密氣體（或氣的重力影漏的燃?xì)庑孤┖驦NG、LPG懸浮顆粒）在響，在風(fēng)的作果，只考慮了在DEGADIS 模油品儲(chǔ)罐泄平坦地形下向用下燃?xì)獾摹笆?光滑表面的泄漏型漏形成的液大氣邊界層的聚”作用，泄漏 擴(kuò)散，而沒(méi)有考池蒸發(fā)擴(kuò)散無(wú)動(dòng)力，狀況隨著時(shí)間慮有物的情還可以在改變的情況況模型名稱使用范圍適用舉例優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)揚(yáng)子5.5×104t/a 高活性聚異丁烯項(xiàng)目泄漏擴(kuò)散模型及其模擬計(jì)算考慮了液體蒸發(fā)（不能處理只考慮了極低風(fēng)壓縮液化氣灑在水面的液速和非常的體泄漏，比體）、傳熱、壓大氣條件，沒(méi)有用于模擬發(fā)