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化工企业地震次生毒气泄漏扩散规律及风险评估研究

谢红梅  
【摘要】: 近些年来,地震频繁发生,给人们的生命财产造成了巨大的损失,生态环境亦严重恶化。为了减轻地震给人们带来的各种灾难,国内外学者在地震方面的研究已越来越多,研究的方向主要是建(构)筑物的工程结构抗震,对由于地震造成结构破坏后的毒气泄漏与扩散方面的次生灾害的研究也不少,但将次生毒气泄漏与危化项目选址决策相结合的研究还不多。随着化学工业的蓬勃发展,以生产连续性强、生产条件恶劣、有毒有害物质多等特点的化工企业越来越多,而且规模越来越大,发生事故后果越来越严重,地震时所引发的次生灾害也越来越多。地震往往引发化工原料,辅料,产品,中间产物以及生产过程中产生的废水,废渣等受影响而造成一系列灾害,如爆炸,火灾,毒害,环境污染等。其中地震次生有毒气体泄漏扩散对人们生命财产及生态环境的影响是区域性的。本文主要对化工企业地震次生有毒气体泄漏扩散规律进行了研究,并且提出了相应的风险评估模型,为化工项目的选址决策提供了理论支持。主要研究内容及结果如下: 1.运用FLUENT流体仿真模拟软件,以震时液氯储罐泄漏扩散为例,根据泄漏源泄漏时间的长短,分连续泄漏(模拟30min内的泄漏扩散过程)和有限时间泄漏(模拟10min泄漏及整个扩散过程)两种情况进行泄漏扩散过程的仿真模拟。模拟结果发现: (1)30min内连续泄漏时,毒气扩散至观测点浓度达到最高浓度值后,该点的浓度不再随时间而变化,而是保持恒定,因而其高浓度值的持续时间长,对人体危害时间长,且影响范围广。但随着观测点距离越来越远,其浓度也越来越小 (2)有限时间泄漏时,观测点的浓度随时间的变化先增大后减小,其高浓度值的持续时间短,对人体危害时间短,且影响范围小。 另外,在连续泄漏模拟的基础上,对影响泄漏扩散的因素进行了分析。本文针对裂口尺寸、环境风速以及障碍物三种影响因素进行了模拟分析,模拟结果表明,随着裂口尺寸的增大,氯气到达同一点处所用的时间越来越短,且浓度越来越大;随着外界风速的增大,氯气到达同一点处的时间随之越来越短,浓度降低的幅度越来越大;在低矮的围墙的作用下,气体扩散的流场变化发生了改变,氯气的扩散浓度降低了。变化障碍物的距离,对气体扩散流场的影响很小。 3.将改进的区域风险定量评价模型应用于地震毒气泄漏的风险评估中,以次生毒气泄漏事故发生的概率和次生毒气泄漏事故在某点处引起个体死亡的概率作为因子来计算该点处的个人风险。并将FLUENT软件在某点处浓度随时间变化的模拟数据引入毒物泄漏后果的概率函数法,进行浓度与时间的积分得到某点处引起个体死亡的概率。并通过实例对其进行了验证,结果表明该方法是可行的。


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