2012级系统安全基础课设正文要点.pdf
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1、沈阳航空航天大学 课程设计 (系 统 安 全 基 础 课 程 设 计 - 说 明 书 ) 题目对方护额你 班级 学号 学 生 姓 名 指 导 教 师 负 责 教 师 沈阳航空航天大学 课 程 设 计 任 务 书 课 程 名 称系统安全基础 学院安全工程专业安全工程 班级24050101 学号姓名 课程设计题目 课程设计时间:2015 年 7 月 6 日至2015 年 7 月 17 日 课程设计的内容及要求: 内容包括: 1. 选择资料相对齐全的某一危险化学品生产或储存企业、民用爆炸 物品生产企业、金属冶炼企业、非煤矿山,或者危险性较大的机械加工 企业、木业加工企业等,利用1-2 种系统安全相关
2、方法( PHA、FMEA 、 SCL、RM、FTA、数据统计分析、专家经验分析等)进行危险源辨识与 分析; 2. 进行安全预评价;或编写安全设施设计专篇;或利用PHAST 对 于可能产生的重大火灾、爆炸、毒气泄漏事故后果进行计算与仿真模拟。 3. 安全预评价和安全设施设计专篇类型,辨识、分析、评价/设计应 全面,严格按照相关导则要求进行;事故后果模拟分析类型,应科学应 用模拟仿真计算结果进行风险分析。 4. 针对分析、评价结果, 提出安全技术和管理措施,要求依据充分、 有针对性。 5. 按指定格式写出一份说明书。 要求: 综合运用所学的系统安全相关知识,针对所选企业进行安全预评价 或编写安全设
3、施设计专篇或利用PHAST 进行计算与仿真模拟, 独立写出 一份论文。 1. 查阅相关资料,熟悉和使用有关的参考文献、手册、国家法规、 标准等。 2. 危险源辨识应全面、详细,分析准确、合理,评价选用的方法科 学,提出的安全技术和管理措施依据充分、有针对性。 3.需一组人完成的题目,应指定组长,且应有明确、合理分工。 4. 语句通顺、文字简洁、图表清晰完整。 指导教师2015 年 7 月 6 日 学生签字2015 年 7 月 6 日 目 录 摘要 本次课程设计是汽油储罐泄漏事故后果的定量分析,根据汽油的理 化性质和汽油的主要危险特性,通过事件树分析法对汽油泄漏可能存在 的事故后果进行危险源辨识
4、与分析,通过对泄漏量、泄漏扩散、池火灾 和喷射火、爆炸及对事故伤害等方面进行定量计算, 关键词:汽油储罐;池火;喷射火;爆炸;伤害 目录 1、储罐的情况简介 . 错误!未定义书签。 1.1 储罐的基本情况 错误!未定义书签。 1.2 储存物料的主要危险特性 错误!未定义书签。 2、储罐的事故类型分析. 错误!未定义书签。 2.1 液体泄漏的事件树分析. 错误!未定义书签。 3、储罐事故后果的定量计算. 10 3.1 泄漏模型计算 10 3.1.1 液体泄漏模型计算. 错误!未定义书签。 3.2 火灾模型的计算 . 错误!未定义书签。 3.2.1 池火灾计算 . 错误!未定义书签。 3.2.2
5、喷射火计算 . 错误!未定义书签。 3.2.2.1水平方向喷射火计算 .错 误!未定义书签。 3.2.2.2垂直方向喷射火计算 .错误! 未定义书签。 3.3 爆炸模型的计算 错误!未定义书签。 3.3.1 沸腾液体扩展为蒸气云爆炸(BLEVE )计算错误!未定义书签。 3.3.2 蒸气云爆炸( TNT当量法)计算 错误!未定义书签。 3.4 事故伤害的计算 19 3.4.1 火灾热辐射伤害计算. 19 3.4.2 火灾爆炸伤害计算. 错误!未定义书签。 4、结论 . 21 5、参考文献 . 22 1.储罐的情况简介 1.1 储罐的基本情况 某矿区储油罐区距离高速公路25m,东侧距离站房5m,
6、西侧距离围 墙 20m,北侧距离公共厕所60m。油罐区共 5 个埋地油罐,油罐与油罐 之间的距离为 0.5m, 油罐距离罐区墙壁为0.5m。 其中,3 个 30m3汽油罐, 2 个 30m3柴油罐,总容积120m 3(柴油容积折半计算)。由于汽油罐与 柴油罐位置距离较远,相互间的影响可忽略不计,所以仅以汽油罐为例 进行危险分析,则总量为90m 3,汽油罐区面积为 7*9.2=64.4m 2。储罐型 号为 HG5-1580-85 卧式储罐,其容积30m 3,筒体的直径为 2400mm,长 度 6000mm,厚度 8mm。 1.2 储存物料的主要危险特性 汽油 无色到浅黄色的透明液体。依据车用无铅
7、汽油(GB17930) 生产的车用无铅汽油, 按研究法辛烷值 (RON)分为 90 号、93 号和 95 号三 个牌号,相对密度(水 =1)0.70 0.80,相对蒸气密度(空气 =1)34, 闪点-46 ,爆炸极限 1.3 6% (体积比),自燃温度415530,最大 爆炸压力 0.813MPa ,高度易燃液体;不得使用直流水扑救(用水灭火无 效)。 燃烧和爆炸危险性 高度易燃,蒸气与空气能形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃 烧爆炸。高速冲击、流动、激荡后可因产生静电火花放电引起燃烧爆炸。 蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源会着火回燃和 爆炸。 健康危害 汽油为麻醉性毒物
8、,高浓度吸入出现中毒性脑病,极高浓度吸入引起 意识突然丧失、反射性呼吸停止。误将汽油吸入呼吸道可引起吸入性肺 炎。 职业接触限值:PC-TWA( 时间加权平均容许浓度 )(mg/m3):300(汽油)。 表 1.1 汽油的理化性质 理化性质熔点沸点密度爆炸极限自燃温度 数据-6040-200 0.73 g/L 1.3%-6.0% 415-530 2.储罐的事故类型分析 2.1 汽油泄漏的事故树分析 初始事件是否立即点火是否延迟点火是否爆炸系统状态 是 池火(+喷射火) 汽油泄漏是 爆炸 是 否 否闪火( +晚期池火) 无影响 否 3、储罐事故后果的定量计算 3.1 泄漏模型计算 3.1.1 液
9、体泄漏模型计算 汽油泄漏瞬时质量流率为: Lm gh PP ACQ 0 0 2 ( 3.1) 式中: Qm质量流率,单位为kg/s ; P储罐内液体压力,单位为Pa; P0环境压力,单位为Pa; C0液体泄漏系数; g重力加速度, 9.8 m/s 2; A泄漏孔面积,单位为m 2; 液体密度,单位为kg/m 3; hL泄漏孔上方液体高度,单位为m 。 液体泄漏系数 Co=0.61 假设底部泄漏,泄漏孔上方液体高度hL:2.4m 汽油密度为 730kg/m3;储罐内液体绝对压力P=2.5106Pa;环境压 力 P=1.013105Pa。 (1)泄漏场景为小孔泄漏,孔径为5mm. Q1=730 (
10、2.510-3) 20.612 ( (2.5106-1.013105) /730+9.8 2.4) 1/2=0.71kg/s (2)泄漏场景为中孔泄漏时,孔径为25mm. Q? =17.75kg/s (3)泄漏场景为大孔泄漏时,孔径为100mm. Q? =284kg/s (4)泄漏场景为完全破裂时,孔径为150mm. Q4=639kg/s 泄漏场景、泄漏孔径和质量流率的具体数据如下表3.1。 表3.1质量流率 泄漏场景泄漏孔径( mm)质量流率 (Kg/S) 小孔泄漏5 0.71 中孔泄漏25 17.75 大孔泄漏100 284 完全破裂150 639 3.2 火灾模型的计算 3.2.1 池火
11、灾计算 a)计算液池直径 当危险单元为油罐或油罐区时,可根据防护堤所围池面积S 计算液 池直径 D: 21 4S D 式中: S液池面积,单位为m 2; D液池直径,单位为m。 防火池尺寸为长 20 m 、宽 20 m 、高 0.5m,防火池面积S = 400 , 防火池容量为200m 3。假设油罐完全盛装汽油,且全部泄漏,90200 所 以无论油罐发生何种泄漏,汽油均不会溢出围堤。汽油泄漏均积聚在防 火堤内。 液池直径 m57.22 14. 3 400*44 2121 S D b)确定火焰高度 计算池火焰高度的经验公式如下: 61. 0 0 )/(42gDm D L f (E.37) 式中:
12、 L火焰高度,单位为m; D池直径,单位为m; mf燃烧速率,单位为kg/(m2 s); 0空气密度,单位为kg/m3; g重力加速度,单位为m/s 2。 查油罐区泄漏及火灾危险评价可知燃烧速率为0.05kg/(m2 s), 25.15m57. 22)57.228.929.1/(05. 042D)/(42L 61.061.0 0 gDmf c)计算火焰表面热通量 假定能量由圆柱形火焰侧面和顶部向周围均匀辐射,用下式计算火焰 表面的热通量: DLD fmHD q fc 2 h 2 0 25. 0 25. 0 (E.38) 式中: q0火焰表面的热通量,单位为kW/m 2; HC燃烧热,单位为 k
13、J/kg; h f热辐射系数,可取0.15; f m燃烧速率,单位为kg/(m 2 s); 查油罐区泄漏及火灾危险评价可知燃烧热为438.9*103kJ/kg,燃 烧速率为 0.05kg/(m 2 s)。 72.71 57.2215.2514. 315.2515.2514. 325. 0 15. 005. 0100089.4315.2515.2514. 325. 0 25. 0 25. 0 2 h 2 0 DLD fmHD q fc kW/m 2 目标接收到的热通量q(r)的计算公式为: Vrqrq)ln058.01()(0 (E.39) 式中: q(r)目标接收到的热通量,单位为kW/m 2
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