化工安全工程課件-2

1、化工安全工程化學(xué)工程學(xué)院圖4-1 后果分析程序 P70 頁(yè) 教材 第第 4 章章 第第 5 章章 可燃和/或有毒？ 可可 燃燃 有有 毒毒 第六章第六章 管線、設(shè)備的破裂、斷裂、失效 貯罐或管線上的小孔 反應(yīng)失控 外部火焰對(duì)容器的作用 其他 釋放事件的選擇 選擇釋放事件源模型，描述釋放事件、結(jié)果包括： 釋放總量 （或釋放持續(xù)時(shí)間） 釋放速率 物質(zhì)狀態(tài) 選擇擴(kuò)散模型 Atmospheric Dispersion Models 中性浮力 重氣 其他 結(jié)果可能包括： 下風(fēng)向濃度 影響區(qū)域 持續(xù)時(shí)間 關(guān)關(guān) 聯(lián)聯(lián) 第五章：毒物泄漏及擴(kuò)散模型第五章：毒物泄漏及擴(kuò)散模型主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：v有毒物質(zhì)泄漏及擴(kuò)

2、散模型的意義P.107頁(yè)前言、步驟、作用v擴(kuò)散影響參數(shù)v中性浮力擴(kuò)散模型vPasquill-Gifford模型v重氣擴(kuò)散：需增加一部分內(nèi)容v毒性作用標(biāo)準(zhǔn)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)（P 123頁(yè)）例子v釋放動(dòng)量和浮力的影響v釋放緩解前言（前言（P107P107）：）：1、有毒物質(zhì)泄漏擴(kuò)散模型的意義事故期間，過(guò)程單元或設(shè)備釋放出大量有毒物質(zhì)，所有形成的危險(xiǎn)氣云可能傳播到整個(gè)工廠區(qū)域和當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)。重大化學(xué)品事故（如Bhopal）的發(fā)生及后果，使人們意識(shí)到應(yīng)急計(jì)劃的重要性及將工廠設(shè)計(jì)成毒物釋放事故發(fā)生最少、事故后果最小化的重要性。好的安全計(jì)劃應(yīng)能在事故發(fā)生前確定問(wèn)題所在?；瘜W(xué)工程師、安全工程師必須了解毒物釋放的所有可能情

3、況，以避免釋放事故；若發(fā)生毒物釋放，盡可能降低其影響及影響區(qū)域。需要毒物釋放模型，描述其遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程規(guī)律。前言前言（P107P107）：2、作用v毒物釋放和擴(kuò)散模型是后果模擬步驟的重要部分；是應(yīng)急管理、應(yīng)急響應(yīng)、應(yīng)急決策的基礎(chǔ)。3、步驟-三步確定泄漏事件、泄漏源（第4章介紹了7種泄漏源模型）建立源模型，對(duì)事故釋放、釋放速率、釋放量等進(jìn)行描述。應(yīng)用擴(kuò)散模型估算下方向有毒有害物質(zhì)的濃度，并由此根據(jù)一些準(zhǔn)則來(lái)評(píng)估釋放的后果及影響。（5.4節(jié)） 5.1 擴(kuò)散影響參數(shù)擴(kuò)散影響參數(shù)（P107P107）v擴(kuò)散模型用于描述事故釋放后由釋放源開始向其他地點(diǎn)及大范圍區(qū)域的大氣輸送過(guò)程。釋放發(fā)生后，大氣中的毒害物質(zhì)

4、在風(fēng)作用下以煙羽方式（連續(xù)源，圖5-1）、或云團(tuán)方式（瞬時(shí)源，圖5-2）帶走。1. 風(fēng)圖5-1 物質(zhì)連續(xù)泄漏形成煙羽物質(zhì)連續(xù)泄漏形成煙羽連續(xù)泄漏處形狀與風(fēng)速有關(guān)、與氣云性質(zhì)有關(guān)、地形，釋放源位置及性質(zhì)有關(guān)煙羽：通過(guò)與新鮮空氣混合而消散風(fēng)速1. 風(fēng)圖5-2 物質(zhì)瞬時(shí)泄漏形成煙團(tuán)物質(zhì)瞬時(shí)泄漏形成煙團(tuán) 物質(zhì)瞬時(shí)泄漏生成煙團(tuán) t1時(shí)的煙團(tuán) t 2時(shí)的煙團(tuán) 風(fēng)速 三個(gè)煙團(tuán)表面濃度相等：c環(huán) 煙團(tuán)向下風(fēng)移動(dòng)并通過(guò)與新鮮空氣混合而消散 5.1 擴(kuò)散影響參數(shù)擴(kuò)散影響參數(shù)（P107P107）多個(gè)因素影響著毒害物質(zhì)在大氣中的擴(kuò)散：u風(fēng)速；u大氣穩(wěn)定度；u地形條件（建筑物、地面類型、地面構(gòu)筑物）；u釋放源離地面的高

5、度；u釋放的初始動(dòng)量和浮力。 2. 大氣穩(wěn)定度（P108P108）v 大氣穩(wěn)定度與空氣的垂直混合有關(guān)，晝間，空氣溫度隨高度增加而下降，地面處受熱密度變小（蒸騰），空氣向上運(yùn)動(dòng)；夜晚，空氣溫度隨高度增加下降不多，垂直運(yùn)動(dòng)較少。 圖5-3，晝間和夜間空氣溫度隨高度的變化，溫度梯度影響空氣的垂直運(yùn)動(dòng)夜間 晝間2. 大氣穩(wěn)定度（P108P108）穩(wěn)定度劃分：不穩(wěn)定、中性和穩(wěn)定劃分標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)地面加熱速度與地面散熱速度相對(duì)快慢 不穩(wěn)定：加熱速度地面散熱速度 地面附近的空氣溫度比高處的空氣溫度高，地表附近空氣的密度小，上層空氣密度大，密度小的空氣在這種浮力作用下上升，導(dǎo)致大氣不穩(wěn)定。晴天上午9、10點(diǎn)后，肉眼

6、會(huì)觀測(cè)到地表升騰；春秋早晨水霧消散。中性：加熱速度=散熱速度。熱量對(duì)大氣擾動(dòng)很小，但很難長(zhǎng)久保持。穩(wěn)定：加熱速度散熱速度。地面附近的溫度比高處空氣的溫度低，地表附近空氣密度大于高處空氣的密度。重力影響抑制了大氣機(jī)械湍流。 3. 地面條件（P109P109）v地面條件通過(guò)對(duì)大氣施加曳力（摩擦力）改變風(fēng)速分布及大小。v平坦的地面、水面等曳力小。v高層建筑、密集建筑群等曳力比較大。圖5-3 地面情況對(duì)垂直風(fēng)速梯度的影響 地面條件：影響地表的機(jī)械混合和隨高度變化的風(fēng)速 4.釋放高度v隨著泄漏高度的增加，煙羽達(dá)到地面的時(shí)間和距離均增加；此外，煙羽到達(dá)地面時(shí)的濃度也會(huì)更低，原因是煙羽被更多的稀釋。圖5-5

7、 泄漏高度增加地面濃度降低對(duì)地面濃度的影響很大。釋放高度越大，地面濃度越低。L2L1H1H2。5.釋放物質(zhì)的浮力和動(dòng)量釋放物質(zhì)的浮力和動(dòng)量改變了泄漏的有效高度；釋放物質(zhì)的物化性質(zhì)決定了擴(kuò)散影響的區(qū)域和程度。內(nèi)部浮力占支配地位轉(zhuǎn)變區(qū)周圍環(huán)境湍流占支配地位初始加速和稀釋風(fēng)源圖5-6 泄漏物質(zhì)的初始動(dòng)量和浮力影響煙羽的特性,D v噴射氣體動(dòng)量將氣體帶到釋放點(diǎn)上方高處，使有效釋放高度更高。v氣體噴出后根據(jù)氣體物化性質(zhì)（ ，D ）等導(dǎo)致氣體是（上浮還是下沉）及其快慢。v經(jīng)過(guò)一定時(shí)間在空氣里傳播后，釋放的氣體被充分稀釋混合，與局部大氣環(huán)境物化性質(zhì)一致，變?yōu)橹行愿×怏w。5.釋放物質(zhì)的浮力和動(dòng)量噴泉 5.2

8、 中性浮力擴(kuò)散模型（P110P110）v中性浮力擴(kuò)散模型用來(lái)估算釋放后所釋放出的氣體與空氣混合，并導(dǎo)致混合氣體具有中性浮力后下風(fēng)向各處的濃度；適用于低濃度氣體，如濃度10-6量級(jí)。v見圖5-1和5-2給出了兩種中性浮力蒸氣云擴(kuò)散模型：煙羽（連續(xù)源釋放）和煙團(tuán)模型（瞬時(shí)釋放）。煙團(tuán)模型可用來(lái)描述煙羽；對(duì)涉及動(dòng)態(tài)煙羽的研究（如風(fēng)向變化），須使用煙團(tuán)模型。濃度隨釋放時(shí)間、風(fēng)速和釋放距離變化的公式：（5-7）Kj：漩渦擴(kuò)散率（湍流擴(kuò)散系數(shù)），取決于大氣湍流程度、地形條件等 對(duì)式（5-9）可給定適當(dāng)?shù)某跏紬l件（t=0的條件）和邊界條件（釋放到大氣后一定距離處濃度不受釋放源影響的大氣條件，如離源50m、1

9、00m處不受影響），作為擴(kuò)散模型的理論基礎(chǔ)。jtjjjccucKtxxxj假設(shè)空氣不可壓縮假設(shè)空氣不可壓縮（5-9）圖5-7：風(fēng)作用下連續(xù)點(diǎn)源泄露（煙羽） x：風(fēng)向；y：橫風(fēng)向；z：垂直風(fēng)向5.2 中性浮力擴(kuò)散模型圖5-8 風(fēng)作用下煙團(tuán)隨風(fēng)的移動(dòng) x：風(fēng)向；y：橫風(fēng)向；z：垂直風(fēng)向5.2 中性浮力擴(kuò)散模型5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理（P111P111） A：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)Kj的情形的情形CASE-1：無(wú)風(fēng)情況下、穩(wěn)態(tài)、連續(xù)點(diǎn)源釋放：無(wú)風(fēng)情況下、穩(wěn)態(tài)、連續(xù)點(diǎn)源釋放c0t*jK =K穩(wěn)態(tài)：湍流擴(kuò)散系數(shù)不變（所有方向上 ） 邊界條件：rr ,c0;222222ccc0 xyzm

10、 x,y,z*222Q1C4 Kx +y +zQm=常數(shù)質(zhì)量釋放速率不變：ju0無(wú)風(fēng)：邊界條件：rr ,c0;邊界條件：rr ,c0;（5-16）（5-10）5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理（P112） A：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)Kj的情形的情形rr ,c0;CASE-2：無(wú)風(fēng)煙團(tuán)擴(kuò)散：無(wú)風(fēng)煙團(tuán)擴(kuò)散 *jK =K湍流擴(kuò)散系數(shù)不變（所有方向上 ）邊界條件：煙團(tuán)釋放，即一定量 的物質(zhì)瞬間釋放*mQ*222m x,y,z,t3*2Qx +y +zCexp4K t8(K t)ju0無(wú)風(fēng)：（5-20）22222221cccccrK* txyzrrdddd（5-17）5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處

11、理 A：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)Kj的情形的情形 x,y,zt0,C0CASE-3：無(wú)風(fēng)情況下的：無(wú)風(fēng)情況下的非穩(wěn)態(tài)非穩(wěn)態(tài)連續(xù)點(diǎn)源釋放連續(xù)點(diǎn)源釋放 Qm=常數(shù)ju0*jK =K質(zhì)量釋放速率不變：湍流擴(kuò)散系數(shù)不變（所有方向上 ）無(wú)風(fēng)：初始條件： 邊界條件：rr ,c0;2222221ccccK* txyz222m x,y,z,t*x +y +zQCerfc4 K r2 K t（5-17）（5-22）湍流擴(kuò)散系數(shù)不變（所有方向上 ）質(zhì)量釋放速率不變：5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理（P113） A：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)Kj的情形的情形CASE-4：有風(fēng)情況下的穩(wěn)態(tài)連續(xù)點(diǎn)源釋放

12、：有風(fēng)情況下的穩(wěn)態(tài)連續(xù)點(diǎn)源釋放 Qm=常數(shù)*jK =K風(fēng)沿一個(gè)方向如x方向：邊界條件：rr ,c0;jxuuu 常數(shù)222*222uccccKxxyz222m(x,y,z)*222QuCexpx +y +zx2K4 K x +y +z沿?zé)熡鹬行木€ yz0m x,0,0*QC4 K x（5-23）（5-24）（5-27）5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理ju0rr ,c0;常數(shù)*QmCASE-5：無(wú)風(fēng)時(shí)的煙團(tuán)。湍流擴(kuò)散系數(shù)是各向異性：無(wú)風(fēng)時(shí)的煙團(tuán)。湍流擴(kuò)散系數(shù)是各向異性煙團(tuán)釋放，湍流擴(kuò)散系數(shù)不同（所有方向上 ）邊界條件：無(wú)風(fēng)：xyzK ,K ,KA：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)Kj的情形的情形

13、222xyz222ccccKKKtxyz zyxzyxtzyxKzKyKxtKKKtQmC2222/3,41exp8* （5-28）（5-29）5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理（P114） A：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)Kj的情形的情形CASE-6：有風(fēng)情況下穩(wěn)態(tài)連續(xù)點(diǎn)源釋放。：有風(fēng)情況下穩(wěn)態(tài)連續(xù)點(diǎn)源釋放。湍流擴(kuò)散系數(shù)各向異性湍流擴(kuò)散系數(shù)各向異性Qm=常數(shù)連續(xù)釋放， 風(fēng)沿一個(gè)方向如x方向：邊界條件：rr ,c0;jxuuu 常數(shù)與與CASE-4相同相同 xyzKKK222xyz222ccccuKKKtxyz沿?zé)熡鹬行?，yz0 mxyzQC4 x K K22, ,exp44mx y zyz

14、yzQuyzCxKKx K K（5-30）（5-31）（5-32）5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理 A：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)Kj的情形的情形CASE-7：有風(fēng)下的煙團(tuán)：有風(fēng)下的煙團(tuán)煙團(tuán)釋放，各方向湍流擴(kuò)散系數(shù)不同，風(fēng)沿x方向：邊界條件：與與CASE-5相同，但有風(fēng)相同，但有風(fēng) rr ,c0;jxuuu 常數(shù)xyzKKKConstQm* 222mx,y,z,t32xyzxyzx-utQ1yzCexp4tKKK8tK K K（5-33）5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理 A：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)Kj的情形的情形CASE-8：釋放源在地面上的無(wú)風(fēng)時(shí)的煙團(tuán)：釋放源在地面上的無(wú)風(fēng)時(shí)

15、的煙團(tuán) 與CASE-5相同，但釋放源在地面。地面代表不能滲不能滲透透的條件，因此濃度是CASE-5的兩倍兩倍 222mx,y,z,t32xyzxyzQ1xyzCexp4tKKK4tK K K（CASE-5）222mx,y,z,t32xyzxyzQ1xyzCexp4tKKK8tK K K（5-34）5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理 A：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)Kj的情形的情形CASE-9：釋放源在地面上的穩(wěn)態(tài)煙羽：釋放源在地面上的穩(wěn)態(tài)煙羽 與CASE-6相同，但釋放源位于地面，如圖5-9所示。地面不能地面不能滲透滲透。結(jié)果是濃度應(yīng)是CASE-6的濃度的濃度的2倍倍 22mx,y,zyzy

16、zQuyzCexp4xKK2 x K K22mx,y,zyzyzQuyzCexp4xKK4 x K K（CASE-6）（5-35）5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理 A：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)Kj的情形的情形CASE-10：連續(xù)的穩(wěn)態(tài)源。釋放源在地面上方高度：連續(xù)的穩(wěn)態(tài)源。釋放源在地面上方高度Hr 高度高度 Qm=常數(shù)連續(xù)釋放， 風(fēng)沿一個(gè)方向如x方向：邊界條件：rr ,c0;jxuuu 常數(shù)xyzKKK5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理 A：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)：采用湍流擴(kuò)散系數(shù)Kj的情形的情形CASE-10：連續(xù)的穩(wěn)態(tài)源。釋放源在地面上方：連續(xù)的穩(wěn)態(tài)源。釋放源在地面上方 Hr 高度高度 對(duì)此

17、種情形，地面起著距釋放源距釋放源Hr處的不能滲透的邊界作用處的不能滲透的邊界作用 。222mx,y,zyzzyzQuyuuCexpexpzHrexpzHr4K x4K x4K x4 x K K 若rH0，簡(jiǎn)化為釋放源在地面上的情況 （5-36）5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理（P115） B：簡(jiǎn)便有效的處理方法：簡(jiǎn)便有效的處理方法v對(duì)于上面對(duì)于上面10種情形都依賴于種情形都依賴于Kj。一般。一般Kj隨隨位置、時(shí)間、風(fēng)速和天氣情況而變。位置、時(shí)間、風(fēng)速和天氣情況而變。v湍流擴(kuò)散系數(shù)這一方法是在理論上可行，但湍流擴(kuò)散系數(shù)這一方法是在理論上可行，但實(shí)際上不方便，且不能提供有效的關(guān)系式。實(shí)際上不方便，且

18、不能提供有效的關(guān)系式。問(wèn)題！問(wèn)題！5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理 B：簡(jiǎn)便有效的處理方法：簡(jiǎn)便有效的處理方法解決辦法：解決辦法：1、Sutton提出了解決辦法，引入新的擴(kuò)散系數(shù)定義。v下風(fēng)向： v側(cè)風(fēng)向： v垂直風(fēng)向： 22 n2x1cut222 n2y1cvt222 n2z1cwt2（5-37） v這些值比湍流擴(kuò)散系數(shù)更易由實(shí)驗(yàn)確定。Pasquill-Gifford 模型：模型：5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理 B：簡(jiǎn)便有效的處理方法：簡(jiǎn)便有效的處理方法解決辦法：解決辦法：2、擴(kuò)散系數(shù)是大氣情況及釋放源下風(fēng)向距離的函數(shù)：v大氣情況：根據(jù)六種不同的穩(wěn)定度等級(jí)進(jìn)行分類，見表5-1 。表5-1 Pa

19、squill-Gifford的擴(kuò)散模型的大氣穩(wěn)定度等級(jí)表面風(fēng)速（m/s）晝間日照夜間條件強(qiáng)適中弱薄云層或大于4/8低沉的云3/8朦朧22334466AABBCCABBBCCDDBCCDDFEDDDFFEDDv穩(wěn)定度等級(jí)依賴于風(fēng)速和日照程度。白天，風(fēng)速的增加導(dǎo)致較高的穩(wěn)定度(ABCDEF)；夜晚則相反。原因是從白天到夜晚，垂直方向上溫度變化引起的。v對(duì)連續(xù)源的擴(kuò)散系數(shù)y 和z ，由圖5-10，5-11給出。表5-2為相應(yīng)關(guān)系式。為給出x 的值，假設(shè)： x=y5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理 B：簡(jiǎn)便有效的處理方法：簡(jiǎn)便有效的處理方法解決辦法：解決辦法：5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理 B：簡(jiǎn)便有效的

20、處理方法：簡(jiǎn)便有效的處理方法解決辦法：解決辦法：圖圖5-10 泄漏位于農(nóng)村時(shí)泄漏位于農(nóng)村時(shí)P-G煙羽模型的擴(kuò)散系數(shù)煙羽模型的擴(kuò)散系數(shù)x5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理 B：簡(jiǎn)便有效的處理方法：簡(jiǎn)便有效的處理方法解決辦法：解決辦法：圖圖5-11 泄漏位于城市時(shí)泄漏位于城市時(shí)P-G煙羽模型的擴(kuò)散系數(shù)煙羽模型的擴(kuò)散系數(shù)5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理 B：簡(jiǎn)便有效的處理方法：簡(jiǎn)便有效的處理方法解決辦法：解決辦法：表5-2 煙羽擴(kuò)散的Pasquill-Gifford模型擴(kuò)散系數(shù)Pasquill-Gifford穩(wěn)定度等級(jí)/m/m農(nóng)村條件ABCDEF城市條件ABCDEFy1212121212120 . 2 2

21、10 . 0 0 0 10 . 1 610 . 0 0 0 10 . 1 110 . 0 0 0 10 . 0 810 . 0 0 0 10 . 0 610 . 0 0 0 10 . 0 410 . 0 0 0 1xxxxxxxxxxxx121212120 . 3 210 . 0 0 0 40 . 2 210 . 0 0 0 40 . 1 610 . 0 0 0 40 . 1 110 . 0 0 0 4xxxxxxxx1212110.200.120.0810.00020.0610.00150.0310.00030.01610.0003xxxxxxxxxx1212120 .2 410 .0 0

22、0 10 .2 00 .1 410 .0 0 0 30 .0 810 .0 0 1 5xxxxxxxzv煙團(tuán)釋放的擴(kuò)散系數(shù)y和 z 由圖5-12給出，關(guān)系式見表5-3。煙團(tuán)的擴(kuò)散系數(shù)是基于有限數(shù)據(jù)得到的，不夠精確。 5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理 B：簡(jiǎn)便有效的處理方法：簡(jiǎn)便有效的處理方法解決辦法：解決辦法：5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理 B：簡(jiǎn)便有效的處理方法：簡(jiǎn)便有效的處理方法解決辦法：解決辦法：圖圖5-12 P-G煙團(tuán)模型的擴(kuò)散系數(shù)煙團(tuán)模型的擴(kuò)散系數(shù)5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理 B：簡(jiǎn)便有效的處理方法：簡(jiǎn)便有效的處理方法解決辦法：解決辦法：表5-3 煙團(tuán)擴(kuò)散的Pasquill-Giff

23、ord模型擴(kuò)散系數(shù)Pasquill-Gifford穩(wěn)定度等級(jí) /m或 /m /mPasquill-Gifford穩(wěn)定度等級(jí) /m或 /m /mABCDEFxzzyyx0.920.920.920.180.140.10 xxx0.750.730.710.600.530.34xxx0.920.920.890.060.040.02xxx0.720.650.610.150.100.05xxxPasquill由式（5-37）重新得到了CASE-1CASE-10的方程。即眾所周知的Pasquill-Gifford模型 5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理 B：簡(jiǎn)便有效的處理方法：簡(jiǎn)便有效的處理方法CASE-11：

24、地面上瞬時(shí)點(diǎn)源的煙團(tuán)，坐標(biāo)系固定在釋放點(diǎn)，：地面上瞬時(shí)點(diǎn)源的煙團(tuán)，坐標(biāo)系固定在釋放點(diǎn)，風(fēng)速恒定為風(fēng)速恒定為u，風(fēng)向僅沿，風(fēng)向僅沿x方向方向（5-38） 22222x2321exp2),(zyxzy/mzyutx*QtzyxC氣云中心濃度可令氣云中心濃度可令x=ut, y=z=0zyx/m*QtutC232),0,0,(（5-41） 地面上沿地面上沿x軸的濃度可令軸的濃度可令y=z=0,得到得到2x2321exp2),0,0,(xzy/mutx*QtxC（5-40） 5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理 B：簡(jiǎn)便有效的處理方法：簡(jiǎn)便有效的處理方法CASE-13：位于地面：位于地面Hr高處的連續(xù)穩(wěn)態(tài)源的

25、煙羽高處的連續(xù)穩(wěn)態(tài)源的煙羽 風(fēng)向沿風(fēng)向沿x軸，風(fēng)速恒定為軸，風(fēng)速恒定為u（5-49） 22221exp21exp21exp2),(zrzryzymHzHzyuQzyxCCASE-12：地面上的連續(xù)穩(wěn)態(tài)源的煙羽，風(fēng)向沿：地面上的連續(xù)穩(wěn)態(tài)源的煙羽，風(fēng)向沿x軸，軸，風(fēng)速恒定為風(fēng)速恒定為u222221exp),(zyzymzyu*QzyxC（5-46） 5.2 中性浮力擴(kuò)散模型：處理 B：簡(jiǎn)便有效的處理方法：簡(jiǎn)便有效的處理方法22220321111, , ,expexpexpexp22222rrxyzzxyzQz Hz Hx utyC x y z t （1）（5-58） CASE-15：位于地面：位于

26、地面Hr高處的瞬時(shí)點(diǎn)源的煙團(tuán)，坐標(biāo)系位于高處的瞬時(shí)點(diǎn)源的煙團(tuán)，坐標(biāo)系位于 地面的釋放點(diǎn)處，風(fēng)向沿地面的釋放點(diǎn)處，風(fēng)向沿x軸，風(fēng)速恒定為軸，風(fēng)速恒定為u（5-54） CASE-14：位于地面：位于地面Hr高處的瞬時(shí)點(diǎn)源的煙團(tuán)，坐標(biāo)系位于高處的瞬時(shí)點(diǎn)源的煙團(tuán)，坐標(biāo)系位于 地面并隨煙團(tuán)移動(dòng)地面并隨煙團(tuán)移動(dòng)5.3 重氣擴(kuò)散（重氣擴(kuò)散（P120）v一、重氣：氣體密度大于周圍空氣密度的氣體。v圖片一：圖片 一 X-Z平面上濃度等值線圖，Y=0.0m , t=5.0s5.3 重氣擴(kuò)散重氣擴(kuò)散v圖片二：X(m)Z(m)-50050051015CVOL0.60.50.450.40.350.30.250.20.1

27、50.10.070.050.030.020.01圖片二 X-Z平面上濃度等值線圖，Y=0.0m , t=10.0s5.3 重氣擴(kuò)散重氣擴(kuò)散v圖片三：圖片三 X-Z平面上濃度等值線圖，Y=0.0m , t=15.0s5.3 重氣擴(kuò)散重氣擴(kuò)散v圖片四：圖片四 X-Z平面上濃度等值線圖，Y=0.0m , t=20.0s5.3 重氣擴(kuò)散重氣擴(kuò)散v圖片五：圖片五 X-Z平面上濃度等值線圖，Y=0.0m , t=30.0sX(m)Z(m)-50050100024CVOL0.60.50.450.40.350.30.250.20.150.10.070.050.030.020.015.3 重氣擴(kuò)散重氣擴(kuò)散v二、

28、重氣云擴(kuò)散特點(diǎn)：v重氣云釋放后，可能在垂直和水平方向上形成尺寸相近的氣云（源附近）；v重氣云在重力影響下向地面沉降，高度減小，水平范圍擴(kuò)大；v在重力作用下，氣云向周圍空氣擴(kuò)散而被稀釋；空氣經(jīng)垂直方向和水平方向進(jìn)一步卷吸，氣云高度略增加；v充分稀釋后，大氣湍流超過(guò)重力影響而居支配地位，顯示出典型高斯擴(kuò)散特征。 5.3 重氣擴(kuò)散重氣擴(kuò)散某城郊冶煉廠某城郊冶煉廠18根煙根煙囪不分晝夜排放廢氣囪不分晝夜排放廢氣上萬(wàn)居民生活在濃煙上萬(wàn)居民生活在濃煙中（中（2004年年07月月22日日來(lái)源：貴州都市報(bào)）來(lái)源：貴州都市報(bào)）硅錳冶煉釋放的黃褐色濃煙中,含有大量粉塵,濃煙升上天空后,粉塵很快會(huì)沉到地面 。5.3

29、 重氣擴(kuò)散（重氣擴(kuò)散（P121）三、重氣擴(kuò)散的三、重氣擴(kuò)散的Britter-Mcquaid模型模型v1、模型建立：通過(guò)量綱分析和對(duì)現(xiàn)有重氣云的擴(kuò)散數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)后建立的。v2、適用條件：對(duì)瞬時(shí)源或連續(xù)源地面重氣釋放都適用；因主要對(duì)偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)村地區(qū)地形（即平坦、開闊地形）的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，故僅適用于那些類型條件下的釋放；不能解釋如釋放高度、地面粗糙度和風(fēng)速的影響。v3、應(yīng)用條件：需給定初始?xì)庠企w積、初始煙羽體積流量、釋放持續(xù)時(shí)間、初始?xì)怏w密度，及10m高處的風(fēng)速、下風(fēng)向距離和周圍氣體密度。5.3 重氣擴(kuò)散重氣擴(kuò)散4、應(yīng)用步驟 等溫條件 v1. 確定重氣模型是否適用。初始?xì)庠聘×Χx為：0a0agg（5-

30、59） g0：初始浮力系數(shù)；g：重力加速度；0：泄露物質(zhì)的初始密度；a：周圍大氣的密度。重氣：0a，g00,下沉；g0UFL：不燃燒，由于氧化劑過(guò)少，一旦燃燒可能把氧化劑消耗完而不再燃燒C1010 m）；ii）粗糙顆粒的粉塵（直徑大于1mm）；iii）具有高電荷質(zhì)量比的粉塵（例如，由于風(fēng)力傳輸而帶電）；iv）充裝速度大于0.5/s。這些都是相對(duì)強(qiáng)烈的放電，能量達(dá)到數(shù)百毫焦（見表6-4）；因此可引燃可燃?xì)怏w和粉塵。v電刷放電：是有著相對(duì)尖點(diǎn)的導(dǎo)電體（半徑為0.1100mm）與另一個(gè)導(dǎo)電體或帶電的絕緣體表面間的放電。來(lái)自導(dǎo)電體的放電以像刷子的形狀發(fā)光。放電強(qiáng)度沒(méi)有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的火花放電強(qiáng)度強(qiáng)，不大可能引

31、燃粉塵。但電刷放電能引燃可燃性氣體。v電弧放電：是來(lái)自粉塵上方空氣中的云團(tuán)放電。實(shí)驗(yàn)表明，類似閃電的放電，自體積小于60m3的容器或直徑小于3m的塔中是不會(huì)發(fā)生的。v電暈放電：與電刷放電類似。電極導(dǎo)體有尖點(diǎn)。來(lái)自這種電極的放電具有足夠的能量能夠引燃?xì)怏w（如H2）。 尖端放電尖端放電 1 1事故過(guò)程事故過(guò)程 19991999年年5 5月月2424日日1313：1010分，高密度聚乙烯車間粉料貯存分，高密度聚乙烯車間粉料貯存單元單元4204201401, G1401, G、D D二料倉(cāng)閃爆著火二料倉(cāng)閃爆著火，當(dāng)班人員立即撥打，當(dāng)班人員立即撥打119119火警電話報(bào)警后，緊急組織停車。火警電話報(bào)警后

32、，緊急組織停車。A A、B B雙線立即停止向雙線立即停止向脫氣倉(cāng)送料，雙線注入一氧化碳終止反應(yīng)，水閥全開，停脫氣倉(cāng)送料，雙線注入一氧化碳終止反應(yīng)，水閥全開，停止催化劑加料系統(tǒng)及產(chǎn)品出料系統(tǒng)，關(guān)閉脫氣倉(cāng)下閘板閥，止催化劑加料系統(tǒng)及產(chǎn)品出料系統(tǒng)，關(guān)閉脫氣倉(cāng)下閘板閥，關(guān)閉界區(qū)乙烯、丁烯截止閥，進(jìn)行系統(tǒng)泄壓關(guān)閉界區(qū)乙烯、丁烯截止閥，進(jìn)行系統(tǒng)泄壓. . 消防隊(duì)在接到火警后，于消防隊(duì)在接到火警后，于1313：1515趕到現(xiàn)場(chǎng)，迅速組織趕到現(xiàn)場(chǎng)，迅速組織滅火，滅火，1313：3535分，火被徹底撲滅。分，火被徹底撲滅。 2 2事故基本原因分析事故基本原因分析（l l）經(jīng)事故調(diào)查組深入分析檢查，確認(rèn)在閃爆發(fā)生

33、前，聚）經(jīng)事故調(diào)查組深入分析檢查，確認(rèn)在閃爆發(fā)生前，聚合單元、粉料貯存單元以及造粒單元均處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，合單元、粉料貯存單元以及造粒單元均處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，工藝參數(shù)的控制及操作均符合工藝操作規(guī)程；未進(jìn)行任何工藝參數(shù)的控制及操作均符合工藝操作規(guī)程；未進(jìn)行任何參數(shù)調(diào)整及其它操作。參數(shù)調(diào)整及其它操作。（2 2）經(jīng)事故調(diào)查組組織的四次事故分析會(huì)分析，認(rèn)定經(jīng)事故調(diào)查組組織的四次事故分析會(huì)分析，認(rèn)定G G、D D料倉(cāng)為可燃?xì)忾W爆料倉(cāng)為可燃?xì)忾W爆。（3 3）閃爆前，）閃爆前，G G料倉(cāng)處于進(jìn)料、出料同時(shí)進(jìn)行的生產(chǎn)狀態(tài)，料倉(cāng)處于進(jìn)料、出料同時(shí)進(jìn)行的生產(chǎn)狀態(tài)，歷時(shí)約歷時(shí)約7575小時(shí)，進(jìn)出小時(shí)，進(jìn)出G G倉(cāng)的

34、粉料約倉(cāng)的粉料約750750噸，而且料倉(cāng)料位較噸，而且料倉(cāng)料位較低，保持在低，保持在4848噸左右（裝滿噸左右（裝滿210210噸）。進(jìn)入噸）。進(jìn)入G G倉(cāng)的粉料所吸倉(cāng)的粉料所吸附的乙烯、丁烯單體脫吸，在料面上部空間的底部逐漸積附的乙烯、丁烯單體脫吸，在料面上部空間的底部逐漸積累。累。 2 2事故基本原因分析事故基本原因分析（4 4）料倉(cāng)在進(jìn)料過(guò)程中不斷產(chǎn)生靜電，當(dāng)料倉(cāng)在進(jìn)料過(guò)程中不斷產(chǎn)生靜電，當(dāng)G G料倉(cāng)內(nèi)可燃?xì)饬蟼}(cāng)內(nèi)可燃?xì)猓ㄒ蚁ㄒ蚁┒∠猓舛冗_(dá)到爆炸下限時(shí)，遇靜電放電引起可丁烯氣）濃度達(dá)到爆炸下限時(shí)，遇靜電放電引起可爆性氣體閃爆，引燃倉(cāng)內(nèi)貯存的粉料。爆性氣體閃爆，引燃倉(cāng)內(nèi)貯存的粉料。(

35、5)D(5)D倉(cāng)閃爆前，在料倉(cāng)中存有倉(cāng)閃爆前，在料倉(cāng)中存有105105噸粉料，已靜置噸粉料，已靜置6 6天時(shí)間，天時(shí)間，吸咐在粉料內(nèi)的乙烯、丁烯等單體脫吸聚積，在料倉(cāng)上部吸咐在粉料內(nèi)的乙烯、丁烯等單體脫吸聚積，在料倉(cāng)上部空間形成可爆性氣體。當(dāng)空間形成可爆性氣體。當(dāng)G G料倉(cāng)內(nèi)發(fā)生閃爆時(shí)，閃爆沖擊波料倉(cāng)內(nèi)發(fā)生閃爆時(shí)，閃爆沖擊波擊破擊破D D料倉(cāng)正對(duì)料倉(cāng)正對(duì)G G料倉(cāng)的爆破板；閃爆火焰引起料倉(cāng)的爆破板；閃爆火焰引起D D料倉(cāng)內(nèi)可爆料倉(cāng)內(nèi)可爆性氣體閃爆，引燃倉(cāng)內(nèi)貯存的粉料。性氣體閃爆，引燃倉(cāng)內(nèi)貯存的粉料。 齊魯齊魯HDPEHDPE“5.245.24”事故分析基本結(jié)論事故分析基本結(jié)論齊魯齊魯HDPEH

36、DPE“5.245.24”“”“5.245.24”事故不是粉料倉(cāng)中出現(xiàn)意外事故不是粉料倉(cāng)中出現(xiàn)意外的高能放電造成的，而是堆表面通常的錐形放電和料倉(cāng)內(nèi)的高能放電造成的，而是堆表面通常的錐形放電和料倉(cāng)內(nèi)氣體控制失誤共同引發(fā)的。氣體控制失誤共同引發(fā)的。 當(dāng)日粉料倉(cāng)氣體控制失誤當(dāng)日粉料倉(cāng)氣體控制失誤，與反應(yīng)器、脫氣倉(cāng)、程控閥、，與反應(yīng)器、脫氣倉(cāng)、程控閥、倉(cāng)內(nèi)過(guò)濾器等設(shè)備無(wú)關(guān)，而倉(cāng)內(nèi)過(guò)濾器等設(shè)備無(wú)關(guān)，而是由邊進(jìn)料邊出料的不規(guī)范操是由邊進(jìn)料邊出料的不規(guī)范操作造成的作造成的。4)靜電放電能（靜電放電能（P190）圖 7-12 最小引燃能與靜電放電能量的比較不確定區(qū)不確定區(qū)v靜電放電所產(chǎn)生的能量與氣體、蒸汽和

37、粉塵的最小引燃能的比較見圖7-12的說(shuō)明。結(jié)果表明，通?？扇?xì)怏w與蒸汽能夠被火花、電刷、圓錐尖端和傳播電極放電引燃，可燃粉塵僅能被火花、傳播電極和圓錐尖端放電引燃。圖7-12中虛線所包圍的區(qū)域表示不確定區(qū)域。5)靜電引燃源能量靜電引燃源能量v當(dāng)兩導(dǎo)體之間的距離比導(dǎo)體的直徑小，以及導(dǎo)體之間的電場(chǎng)強(qiáng)度近似為3MV/m時(shí)，兩導(dǎo)體之間就產(chǎn)生火花放電；若導(dǎo)電體之間的距離大于導(dǎo)電體的彎曲半徑，就能產(chǎn)生電刷放電（LR）。 火花放電的能量是物體上積聚的電量（Q,C）、物體的電容（C,F）和物體電壓（V,V）的函數(shù)。三個(gè)變量的關(guān)系為 C=Q/V。與放電過(guò)程有關(guān)的實(shí)際能量（焦耳）由下述公式給出：v式（7-20）假

38、設(shè)為電容放電（即火花）。對(duì)于其他可能的放電，靜電放電能是積累電荷的函數(shù)。在工業(yè)環(huán)境中，靜電荷的積累是由流動(dòng)固體的接觸帶電或摩擦帶電，以及流動(dòng)液體的雙層帶電所致。22QJC（7-20）6) 流動(dòng)電流流動(dòng)電流v流動(dòng)的液體或固體將電子由一個(gè)表面轉(zhuǎn)移至另一個(gè)表面所產(chǎn)生的電子流動(dòng)。v當(dāng)液體或固體流經(jīng)管道（金屬或玻璃）時(shí)，靜電在流動(dòng)的物質(zhì)上產(chǎn)生，與電路中的電流類似。v液體流動(dòng)液體流動(dòng)電流與管徑、管長(zhǎng)、流體速度和流體性質(zhì)之間的關(guān)系為：uLudmsmAIsexp1)()(/10102226（7-21）v式中，Is為流動(dòng)電流，A；u為速度， m/s；L為管長(zhǎng)， m；為液體松弛時(shí)間，sv松弛時(shí)間是電荷泄漏驅(qū)散所需

39、的時(shí)間：cr0（7-22）v式中，r為相對(duì)介電常數(shù)（無(wú)量綱數(shù)）；c為電導(dǎo)率；0為介電常數(shù)，為：cmsmN 81085. 8v電導(dǎo)率和相對(duì)介電常數(shù)見表7-2。表7.2 靜電計(jì)算特性6) 流動(dòng)電流：運(yùn)輸固體流動(dòng)電流：運(yùn)輸固體v固體的幾何尺寸很難定義，因此固體靜電的計(jì)算采取經(jīng)驗(yàn)方法處理。v輸送固體時(shí)，所產(chǎn)生的流動(dòng)電流是固體處理過(guò)程方法和流動(dòng)速率的函數(shù)：CkgIskgs（7-23）v式中，Is為流動(dòng)電流，C/s或A；C/kg為電荷積聚，見表7-3；kg/s為固體流速。表7-3 各種操作的電荷積累17) 靜電電壓差靜電電壓差V（P191）v圖7-13例舉了流體流動(dòng)導(dǎo)致的加料管線

40、上的電荷積聚。流體經(jīng)輸入管線流入儲(chǔ)罐過(guò)程中流動(dòng)電流輸入管線至容器。從金屬管線接地至玻璃管末端的電壓計(jì)算（電壓差）如下：SVI R（7-24）v電阻R由液體的電導(dǎo)率c、導(dǎo)體長(zhǎng)度L、導(dǎo)體面積A計(jì)算：圖7-13 流體流動(dòng)導(dǎo)致的加料管線上電荷的積聚cLRA（7-25）v8) 帶電電容器的能量（帶電電容器的能量（P192）v將電容器上的電荷由Q增加到Q+dQ所需做的功為：22222QCVQVJC（7-26）v式中，電容(C)的單位為 F；電壓(V)的單位為V；電荷(Q)的單位為C；能量(J)的單位為J。dJVdQ其中，V為電壓差，Q為電荷。v利用V=Q/C，利用(7-20)，得到放電能J：22QJCv化

41、學(xué)工業(yè)中使用的各種物質(zhì)的電容見表7-5。sQI t（7-28）v流動(dòng)電流Is(dQ/dt)能導(dǎo)致電荷的積累。假設(shè)流動(dòng)電流為常數(shù)，有：式中，Is單位為AF；t的單位為s。v適用于開始時(shí)系統(tǒng)無(wú)電荷積累，僅有恒定的電荷源Is，無(wú)電流或電荷損失項(xiàng)。表7-5 各種物質(zhì)的電容19) 身體的電容（身體的電容（P195）v積累在某表面上的電荷相對(duì)于另一表面可以形成電容。一般通過(guò)假設(shè)平行平板或或球形球形來(lái)估算所形成的電容的特性。來(lái)估算所形成的電容的特性。圖7-15 不同類型的工業(yè)電容014rQVr （7-29）v利用C=Q/V ，故球體的電容為：對(duì)于半徑為r的球（絕緣儲(chǔ)罐或人體的電容儲(chǔ)罐或人體的電容）：v當(dāng)積累

42、的電荷為Q時(shí)，所形成的電壓為：04rCr （7-30）v式中，r為相對(duì)介電常數(shù)（無(wú)量綱數(shù)）；0 為介電常數(shù)；r為球的半徑；C為電容。v對(duì)于兩塊平行平板（人的鞋底或外部接地內(nèi)部絕緣人的鞋底或外部接地內(nèi)部絕緣的儲(chǔ)罐的儲(chǔ)罐）0rQLVA （7-31）v利用C=Q/V ，故平行平板間的電容為：0rACL （7-32）v式中，A為表面積；L 為絕緣體的厚度。7.3控制靜電（控制靜電（P200）v若不采用適當(dāng)?shù)目刂品椒?，則電荷的積累、所產(chǎn)生的火花對(duì)可燃性物質(zhì)的引燃是不可避免的。v工程設(shè)計(jì)者在實(shí)踐中重視這一問(wèn)題并利用專門的裝置來(lái)：通過(guò)消除靜電的累積和聚集以防止火花；通過(guò)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行惰化處理來(lái)防止引燃。惰化

43、是防止引燃的最有效和最可靠的方法。v1.防止靜電引燃的一般設(shè)計(jì)方法防止靜電引燃的一般設(shè)計(jì)方法 該類設(shè)計(jì)的目的是防止電荷在產(chǎn)物（液體或粉末）和周圍物體（設(shè)備或人）上積累。有三種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的。v1) 通過(guò)降低電荷產(chǎn)生的速度和增加電荷釋放的速度，防止電荷積累到危險(xiǎn)水平。進(jìn)行液體操作時(shí)，通常使用該方法。v2)設(shè)計(jì)一套系統(tǒng)來(lái)防止電荷積累到危險(xiǎn)水平，主要通過(guò)低能放電的方法來(lái)減少電荷。進(jìn)行粉末狀的物體操作時(shí)，通常使用該方法。v3)當(dāng)危險(xiǎn)的放電不能被清除時(shí)，則通過(guò)維持氧化劑的濃度低于可燃濃度（惰化），或通過(guò)維持燃料的濃度低于LFL或高于UFL來(lái)防止引燃。v2. 防止靜電引燃的特殊設(shè)計(jì)方法 v通過(guò)接地和連

44、接防止火花放電。該方法可防止相互接近的兩金屬物體間形成電壓。接地和連接，特別用于防止絕緣的金屬部件或物體的存在。當(dāng)一個(gè)帶低電壓的導(dǎo)體接近絕緣物體時(shí)，這些絕緣物體很容易積累起較高的電壓和能量較大的火花。v通過(guò)增加導(dǎo)電性，減少電荷速率使其低于0.5/s或使用容積小于1m3 的容器來(lái)防止尖端放電。v通過(guò)保持不導(dǎo)電的表面足夠薄，或具有擊穿電壓（Ud）為4KV的導(dǎo)電性質(zhì)好的表面來(lái)防止電刷放電。v通過(guò)維持容器容積小于60 m3或容器的直徑小于3m來(lái)防止電弧放電。v若不能滿足這些條件，就要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行惰化。v3.松弛松弛v當(dāng)將液體通過(guò)位于容器上部的管道抽吸到容器中時(shí)，分離過(guò)程產(chǎn)生流動(dòng)電流，該電流是電荷積累的基

45、礎(chǔ)。在管道剛要進(jìn)入貯罐處通過(guò)增加一個(gè)放大截面的管道，可能會(huì)相當(dāng)大地減少靜電危害，該控制提供了通過(guò)松弛來(lái)減少電荷的時(shí)間。v4.連接和接地連接和接地v兩個(gè)導(dǎo)電物體之間的電壓差，通過(guò)將兩導(dǎo)體連接起來(lái)而減為零。所謂連接，即將一根導(dǎo)電線的一端與其中一個(gè)物體連接，而另一端與另一個(gè)物體連接。v對(duì)幾組連接在一起的物體，每組都具有不同的電壓。組間的電壓差，通過(guò)將每組與地面連接而減少到零，此即接地。v連接和接地將整個(gè)系統(tǒng)的電壓減少到地面水平，或者零電壓。這可消除系統(tǒng)各部分之間積累的電荷，消除了潛在的靜電火花。接地和連接的例子見圖7-18及7-19所示。v對(duì)玻璃和塑料襯里的容器，通過(guò)襯墊和金屬探針接地，如圖7-20

46、所示。v4.連接和接地連接和接地圖7-18 儲(chǔ)罐和容器接地和連接的例子v4.連接和接地連接和接地圖7-19 閥門、管道和法蘭連接例子v4.連接和接地（連接和接地（P202）v對(duì)玻璃和塑料襯里的容器，通過(guò)襯墊和金屬探針接地，如圖7-20所示。v4.連接和接地連接和接地實(shí)際例子：天然氣水合物生產(chǎn)設(shè)施接地的例子 裝置區(qū) 水 罐 儲(chǔ) 罐 反應(yīng)器 水合物科研中試基地v5.浸漬管浸漬管v 延伸的管線，有時(shí)稱作浸漬腿或浸漬管，應(yīng)用來(lái)減少液體自由下落時(shí)的靜電積聚。但使用浸漬管時(shí)，要小心防止充裝停止時(shí)，液體因虹吸而倒流出來(lái)。通常使用的方法是將浸漬管上的孔靠近容器的頂部。另一種方法是使用角鐵替代管子，使液體沿角鐵

47、流下（見圖7-21）。在對(duì)圓桶充裝時(shí)，可使用這些方法。v6.利用添加劑增加導(dǎo)電性利用添加劑增加導(dǎo)電性v不導(dǎo)電的有機(jī)材料的導(dǎo)電性，有時(shí)可通過(guò)使用抗靜電添加劑而被增強(qiáng)?？轨o電添加劑包括：水和極性溶液 （如酒精）。v7.操作沒(méi)有可燃性蒸氣的固體操作沒(méi)有可燃性蒸氣的固體v使用沒(méi)有接地的導(dǎo)電漏斗充裝固體，能夠?qū)е略诼┒飞戏e累電荷。電荷積聚并最終產(chǎn)生火花，可能會(huì)引燃散布的可燃性粉塵。v通過(guò)將所有導(dǎo)電性部件進(jìn)行連接和接地，或者使用不導(dǎo)電的部件（圓桶和漏斗）來(lái)實(shí)現(xiàn)固體的安全運(yùn)輸，如圖7-22所示。v8.操作具有可燃性蒸氣的固體操作具有可燃性蒸氣的固體v該操作的安全設(shè)計(jì)包括在惰化氛圍中進(jìn)行固體和液體的封閉操作（

48、見圖7-23），對(duì)于自由溶解固體，允許使用不導(dǎo)電的容器。對(duì)包含有可燃性溶劑的固體，僅建議使用導(dǎo)電性的接地容器。7.4 防爆設(shè)備和工具防爆設(shè)備和工具v所有的電器設(shè)備本質(zhì)上都是引燃源。需要設(shè)計(jì)特殊的措施來(lái)防止可燃蒸氣和粉塵被引燃。火災(zāi)和爆炸危害直接與過(guò)程區(qū)域中的電器設(shè)備數(shù)量和類型成正比。v過(guò)程區(qū)域可分為兩種主要的環(huán)境類型：XP和非XP 。對(duì)于防爆， XP意味著可燃物質(zhì)（尤其是蒸汽）可能在某些時(shí)候存在；非XP意味著即使是在不正常的條件下，可燃物質(zhì)也不存在。對(duì)于非XP設(shè)計(jì)區(qū)域，明火、熱單元及其他引燃源是可以存在的。v1.防爆遮蓋物v在XP區(qū)域內(nèi)，電器設(shè)備和一些工具必須具有特殊的防爆遮蓋物。遮蓋物的設(shè)計(jì)

49、，并非用于防止可燃蒸氣和氣體的進(jìn)入，而是用于抵抗/耐受內(nèi)部的爆炸和防止燃燒蔓延出封閉空間。v例子：電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器被封閉在能夠抵抗爆炸壓力的很重的鑄件箱內(nèi)。（Ex標(biāo)記）v防爆設(shè)計(jì)包括（在所有連接箱周圍）使用帶有特殊密封連接的管道。v2.區(qū)域和物質(zhì)的分類v電器設(shè)備和工具的設(shè)計(jì)是基于過(guò)程危險(xiǎn)特性或特殊過(guò)程類型的。分類方法在美國(guó)國(guó)家電器法規(guī)（）中有定義，是特殊區(qū)域內(nèi)過(guò)程危險(xiǎn)性和危險(xiǎn)程度的函數(shù)。分類方法包括：等級(jí)I、II和III；組別AG,以及類別1和2 v(1) 等級(jí)I：可燃蒸氣體或蒸氣存在的場(chǎng)所。 等級(jí)II：可燃性粉塵存在的場(chǎng)所。 等級(jí)III：可燃性纖維或粉塵存在，但不太可能懸浮的危險(xiǎn)場(chǎng)所。（重顆粒）

50、v(2) 組別表示特殊化學(xué)類型的存在，列在一組的化學(xué)物質(zhì)具有相同的危害特性 A 組：乙炔。 B組：氫氣、乙烯。 C組：一氧化碳、硫化氫。 D組：丁烷、乙烷、普通酒精 E組：鋁粉 組：黑煙末 組：面粉下頁(yè)為Erg2008的部分標(biāo)識(shí)不同的危險(xiǎn)化學(xué)品標(biāo)識(shí)：erg2008v(3) 類別是通過(guò)物質(zhì)處于可燃或爆炸區(qū)域內(nèi)的可能性進(jìn)行區(qū)分。 類別：可燃的可能性高，即可燃濃度通常存在。 類別2：僅僅是處于非正常條件下的危害?？扇嘉镔|(zhì)通常包含于封閉的容器或系統(tǒng)內(nèi)。v3.XP區(qū)域的設(shè)計(jì)v當(dāng)設(shè)計(jì)XP 區(qū)域時(shí)，所有的電器設(shè)備和工具都要被指定如前所述的等級(jí)、組別和類別。該區(qū)域內(nèi)的所有設(shè)備和儀器，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x型和安裝。

51、整體類型僅與區(qū)域內(nèi)最低等級(jí)的設(shè)備一致。7.5通風(fēng)通風(fēng)v正確的通風(fēng)是防止火災(zāi)、爆炸的另一種方法。通風(fēng)的目的是稀釋空氣中爆炸性蒸氣的濃度，以防止爆炸和限制危險(xiǎn)性的可燃混合物。v1.露天工廠：露天工廠： 露天工廠平均風(fēng)速高，能安全地稀釋工廠內(nèi)可能存在的揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)的泄漏。v2.工廠位于廠房?jī)?nèi)工廠位于廠房?jī)?nèi)v通常情況下，工藝過(guò)程不能設(shè)置在戶外。這種情況下就需要局部和稀釋通風(fēng)系統(tǒng)。通風(fēng)系統(tǒng)在第3章第3.4節(jié)中進(jìn)行了詳細(xì)討論。v局部通風(fēng)是控制可燃性氣體泄漏的最有效的方法。但由于實(shí)際過(guò)程中潛在的泄漏點(diǎn)很多，僅使用局部通風(fēng)來(lái)覆蓋所有的潛在泄漏點(diǎn)，在設(shè)備上和經(jīng)濟(jì)上是不可能的，這時(shí)也可以使用稀釋通風(fēng)。 表7-6

52、為一些由經(jīng)驗(yàn)確定的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，它們用于設(shè)計(jì)針對(duì)貯存區(qū)和工藝過(guò)程區(qū)域的可燃性物質(zhì)的通風(fēng)系統(tǒng)。v表表7-6 處理可燃性物質(zhì)的通風(fēng)數(shù)據(jù)處理可燃性物質(zhì)的通風(fēng)數(shù)據(jù)區(qū)域類型速率條件貯存區(qū)域內(nèi)部的通風(fēng)地板上1ft3/(minft2)通風(fēng)停止時(shí)，系統(tǒng)互鎖并發(fā)聲報(bào)警確定進(jìn)出口，以便氣體能穿越整個(gè)區(qū)域流動(dòng)允許再流通，當(dāng)空氣中的濃度超過(guò)LFL的25% 時(shí)需要停止過(guò)程區(qū)域內(nèi)部的通風(fēng)地板上 1ft3 /(minft2)或更多，見同貯存區(qū)內(nèi)部設(shè)計(jì)通風(fēng)系統(tǒng)以確保所有泄漏源周圍12.7cm 半徑區(qū)域內(nèi)濃度低于LFL的25%7.6自動(dòng)噴水系統(tǒng)自動(dòng)噴水系統(tǒng)（Spray, Sprinkler, mist extinguisher）v

53、1. 自動(dòng)噴水系統(tǒng)是控制火災(zāi)的有效方法。該系統(tǒng)由一組與供水系統(tǒng)連接的噴頭組成。噴頭安裝在高處（通常接近屋頂）。當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，在區(qū)域上方噴灑出很細(xì)密的水滴。水滴粒徑、方向角/噴射角、流量、流速等均影響滅火效率。v2. 令噴頭啟動(dòng)有多種方法： 1）通過(guò)控制噴頭部件內(nèi)插銷的可熔性連接來(lái)啟動(dòng)噴頭。一旦啟動(dòng)，除非關(guān)閉主供水系統(tǒng)，否則，噴灑將不會(huì)停止。該方法稱為濕管系統(tǒng)。用于貯存區(qū)、實(shí)驗(yàn)室、控制室和小型實(shí)驗(yàn)區(qū)域。v2）通過(guò)公共控制點(diǎn)啟動(dòng)整個(gè)噴水裝置?？刂泣c(diǎn)與噴頭組和（或）煙氣控制器相連，當(dāng)檢測(cè)到不正常的條件時(shí)，即啟動(dòng)噴水系統(tǒng)。若檢測(cè)到火災(zāi)，該區(qū)域內(nèi)的整個(gè)噴水系統(tǒng)都將啟動(dòng)，那些還沒(méi)有被火災(zāi)影響到的區(qū)域的噴水系統(tǒng)

54、也可能啟動(dòng)。該系統(tǒng)用于工廠的生產(chǎn)區(qū)域和大型實(shí)驗(yàn)區(qū)域。v3. 不同的火災(zāi)等級(jí)需要設(shè)計(jì)不同的噴水裝置。 一般的化工廠被劃分為普通災(zāi)害（第3組）區(qū)域。對(duì)該類型區(qū)域的各種噴水裝置的說(shuō)明見表7-7。表7-7 化工廠火災(zāi)保護(hù)：自動(dòng)噴水系統(tǒng)類型 防凍自動(dòng)噴水系統(tǒng)：包含有防凍溶液，并于供水系統(tǒng)連接的濕管系統(tǒng) 淹沒(méi)自動(dòng)噴水系統(tǒng)：敞開的噴淋裝置和空的管線，通過(guò)閥門于供水系統(tǒng)連接，該閥門在檢測(cè)到熱或可染物質(zhì)后就會(huì)打開 干管自動(dòng)噴水系統(tǒng)：系統(tǒng)內(nèi)充裝有帶壓的氮?dú)饣蚩諝狻．?dāng)噴水裝置由于受熱而打開時(shí)，系統(tǒng)降壓，與徐水流入系統(tǒng)并經(jīng)打開的噴水裝置流出。 濕管自動(dòng)噴水系統(tǒng)：充裝有水的系統(tǒng)，當(dāng)遇熱時(shí)水通過(guò)打開的噴水裝置流出 設(shè)計(jì)噴

55、淋（灑）密度（詳見NFPA文獻(xiàn)） 火源：地板面積不少于0.50 gal/(min.ft2) 泵及相關(guān)設(shè)備：投影面積為0.50 gal/(min.ft2) 容器：暴露表面 0.25gal/(min.ft2)，包括頂部和底部、噴嘴的垂直距離不應(yīng)超過(guò) 水平結(jié)構(gòu)鋼：表面0.10gal /(min.ft2)。如果鋼被絕緣或設(shè)計(jì)為能抵擋最壞的情況，則不需要這些。垂直結(jié)構(gòu)鋼：表面0.25 /(min.ft2)。如果鋼被絕緣或設(shè)計(jì)為能抵擋最壞的情況，則不需要這些。金屬管道、管道系統(tǒng)和導(dǎo)管：表面不少于0.15 gal/(min.ft2)，指向下側(cè)。電纜架：投影平面面積（水平或垂直）不少于0.30 gal /(m

56、in.ft2)。組合系統(tǒng)：NFPA標(biāo)準(zhǔn)制定了組合以上的需求的可接受的方法0.5in 孔洞噴嘴的名義流出速率為Gal/min 18 25 34 50 58 Psi 10 20 35 75 100v4.特殊系統(tǒng)特殊系統(tǒng)v1）某些特殊條件下容器需要專門的水保護(hù)系統(tǒng)，以使容器在火災(zāi)期間保持冷卻。高的表面溫度能夠?qū)е庐?dāng)壓力遠(yuǎn)低于容器的最大與允許工作壓力（MAWP）時(shí)金屬失效，具有潛在的災(zāi)難性后果。在烴類溢出火災(zāi)中，未受到保護(hù)的容器（無(wú)絕熱或噴水）能在幾分鐘內(nèi)失效。 建議：利用容器周圍的噴水保護(hù)系統(tǒng)，以防止這種類型的失效。這些噴水保護(hù)系統(tǒng)通常稱為淹沒(méi)噴淋系統(tǒng)，設(shè)計(jì)用于保持容器冷卻，沖洗潛在的危險(xiǎn)性溢出、幫

57、助稀釋泄漏后形成的蒸氣云。淹沒(méi)噴淋系統(tǒng)，也能夠提供足夠的時(shí)間以便將物質(zhì)從貯罐中轉(zhuǎn)移到另一個(gè)安全的地方。 容器淹沒(méi)噴淋系統(tǒng)通常被設(shè)計(jì)為開端系統(tǒng)，當(dāng)檢測(cè)到火災(zāi)和（或）可燃?xì)怏w混合物時(shí)，該系統(tǒng)啟動(dòng)。當(dāng)可燃?xì)怏w濃度為L(zhǎng)FL的幾分之一（約為25%）時(shí)，或當(dāng)通過(guò)熱而檢測(cè)到火災(zāi)時(shí)，淹沒(méi)噴淋系統(tǒng)將會(huì)被打開。v2）安裝要求： 監(jiān)視器安裝在帶有噴射槍的固定的消防栓上，也可安裝在生產(chǎn)區(qū)域和貯罐區(qū)。消防栓和監(jiān)視器布置在過(guò)程單元周圍，且互相之間的間距為150250ft，這樣布置能使工廠內(nèi)的所有區(qū)域被兩條水流覆蓋。監(jiān)視器通常位于距離受保護(hù)設(shè)備50ft遠(yuǎn)的地方?；馂?zāi)控制器的噴水速度為5002000 gal/minv例7-1

58、2：設(shè)計(jì)噴水系統(tǒng)，區(qū)域100ft30ft 所需全部水量 噴頭的數(shù)量 選泵（100%） 確定泵（泵效率4070%）7.7綜合設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)化工廠中，成功的防火防爆需要組合應(yīng)用多種技術(shù)。表7-8 防火防爆綜合設(shè)計(jì)技術(shù)措施說(shuō)明維護(hù)計(jì)劃防火 控制室供水系統(tǒng)淹沒(méi)噴淋控制閥手工消防分離單元公用工程防火防爆的最好方法是阻止可燃物質(zhì)的泄漏。設(shè)計(jì)預(yù)防性的維護(hù)計(jì)劃，可使系統(tǒng)在失效發(fā)生之前得到改善。絕熱容器、管道和結(jié)構(gòu)能夠減少火災(zāi)導(dǎo)致的破壞。設(shè)計(jì)并增加淹沒(méi)噴淋系統(tǒng)，抵擋火災(zāi)爆炸造成的破壞，如使用具有單獨(dú)關(guān)閉裝置的多重淹沒(méi)噴淋系統(tǒng)?？刂剖以O(shè)計(jì)成能夠防護(hù)爆炸、熱、過(guò)程流體的直接沖擊。按最大需要供給。考慮同時(shí)運(yùn)行的多種淹沒(méi)

59、噴淋系統(tǒng)。建議使用柴油發(fā)動(dòng)泵。將關(guān)閉裝置設(shè)計(jì)于遠(yuǎn)離生產(chǎn)區(qū)域的地方。安裝消防栓、控制器和淹沒(méi)噴淋系統(tǒng)。添加良好的排水裝置。分割工廠，劃分單元。從單元和過(guò)程設(shè)備兩邊提供通道。設(shè)計(jì)蒸氣、水、電和空氣供給系統(tǒng)，以便在緊急情況下使用。使變電站遠(yuǎn)離生產(chǎn)區(qū)域。表7-8 防火防爆綜合設(shè)計(jì)技術(shù)（續(xù)表）措施說(shuō)明人員區(qū)單元分組隔離閥鐵路和火炬壓縮機(jī)堤防隔斷閥在線分析器失效安全設(shè)計(jì)使人員區(qū)遠(yuǎn)離危險(xiǎn)性生產(chǎn)區(qū)域和貯存區(qū)域?qū)卧M(jìn)行分組布置、安全操作和維護(hù)設(shè)計(jì)。通過(guò)將危險(xiǎn)的過(guò)程單元集中在一個(gè)區(qū)域來(lái)建立風(fēng)險(xiǎn)島。單元之間留有間距，以便在對(duì)一組單元進(jìn)行高溫作業(yè)時(shí)，另一個(gè)單元仍能運(yùn)轉(zhuǎn)。安裝隔離閥，進(jìn)行安全關(guān)閉。安裝在單元或組的安全

60、且統(tǒng)容易到達(dá)的邊緣處。過(guò)程設(shè)備應(yīng)與鐵路和火炬隔離開。將氣體壓縮機(jī)置于下風(fēng)向處，并同明火加熱器隔離。將可燃的貯罐置于單元外圍。堤防容納并移走溢出的液體。應(yīng)設(shè)置自動(dòng)隔斷閥，以便在緊急情況下停止和/或控制流動(dòng)。應(yīng)該考慮將危險(xiǎn)性物質(zhì)從一個(gè)區(qū)域轉(zhuǎn)移至另一個(gè)區(qū)域的能力。增設(shè)適合的在線分析器：監(jiān)視過(guò)程狀態(tài)；在初始階段檢測(cè)問(wèn)題；當(dāng)問(wèn)題仍處于發(fā)展的初始階段時(shí)，應(yīng)采取正確的措施使其影響最小化所有的控制措施都需要進(jìn)行失效安全設(shè)計(jì)。增加安全裝置，以便在緊急情況下自動(dòng)地安全關(guān)閉作業(yè)：7-3，7-6，7-12，7-21第第8章章 泄壓系統(tǒng)泄壓系統(tǒng)v 引言：現(xiàn)有化工廠都有很多壓力安全的預(yù)防措施，如測(cè)溫測(cè)壓器、自控系統(tǒng)等。但