安全评价师一级专业能力危险与危害程度定量评价课件.ppt
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1、国家安全评价师职业技能鉴定安全评价师一级专业能力,讲师:,第1章 区域危险和有害因素辨识与分析 第2章 危险与危害程度定性评价 第3章 危险与危害程度定量评价 第4章 风险控制第5章 技术管理第6章 培训和指导,第3章 危险与危害程度定量评价,第1节 事故后果预测第2节 事故概率分析与评价第3节 定量风险评价第4节 事故损失预测,学习目标知识要求 能力要求,第1节 事故后果预测,掌握化工企业易发生泄漏的设备及其裂口参数的估算能够对泄漏后果进行定性分析掌握常见泄漏的5种计算模型掌握物质泄漏后扩散危害的计算模型掌握工业过程中典型火灾爆炸参数的计算模型以及火灾爆炸的毁伤准则,学习目标,第1节 事故后
2、果预测,学习目标知识要求 能力要求,第1节 事故后果预测,一、工业泄漏的主要设备 二、泄漏后果初步分析,知识要求,第1节 事故后果预测,一、工业泄漏的主要设备,知识要求,第1节 事故后果预测,知识要求,泄漏的原因,设计失误,设备原因,管理原因,人为失误,第1节 事故后果预测,知识要求,一、工业泄漏的主要设备二、泄漏后果初步分析,知识要求,第1节 事故后果预测,知识要求,二、泄漏后果初步分析,1.泄漏形式泄漏一旦出现,其后果不单与物质的数量、易燃易爆性、反应性、毒性有关,而且与泄漏物质的相态、压力、温度等状态有关。这些状态可有多种不同的结合,在后果分析中,常见的可能结合有4种:常压气体、加压液化
3、气体、低温液化气体、加压气体。,第1节 事故后果预测,知识要求,二、泄漏后果初步分析,2.泄漏后果 泄漏物质的物性不同,其泄漏后果也不同。(1)可燃气体泄漏 可燃气体泄漏后与空气混合达到燃烧极限时,遇到引火源就会发生燃烧或爆炸。泄漏后起火的时间不同,泄漏后果也不同。立即起火。滞后起火。(2)有毒气体泄漏 有毒气体泄漏后形成云团在空气中扩散,有毒气体的浓密云团将笼罩很大的空间,影响范围大。,第1节 事故后果预测,知识要求,二、泄漏后果初步分析,2.泄漏后果(3)液体泄漏 一般情况下,泄漏的液体在空气中蒸发而生成气体,泄漏后果与液体的性质和储存条件(温度、压力)有关。常温常压下液体泄漏。这种液体泄
4、漏后聚集在防液堤内或地势低洼处形成液池,液体由于池表面风的对流而缓慢蒸发,若遇引火源就会发生池火灾。加压液化气体泄漏。一些液体泄漏时将瞬时蒸发,剩下的液体将形成一个液池,吸收周围的热量继续蒸发。液体瞬时蒸发的比例决定于物质的性质及环境温度。,第1节 事故后果预测,知识要求,二、泄漏后果初步分析,2.泄漏后果(3)液体泄漏低温液体泄漏。这类液体泄漏时将形成液池,吸收周围热量后蒸发,蒸发量低于加压液化气体的泄漏量,高于常温常压下液体的泄漏量。无论是气体泄漏还是液体泄漏,泄漏量的多少都是决定泄漏后果严重程度的主要因素,而泄漏量又与泄漏时间长短等因素有关。,第1节 事故后果预测,知识要求,学习目标知识
5、要求 能力要求,第1节 事故后果预测,一、典型的泄漏计算模型二、物质泄漏后扩散危害的计算模型 三、典型的工业火灾爆炸参数计算模型 四、火灾爆炸的毁伤准则 五、模拟案例,能力要求,第1节 事故后果预测,一、典型的泄漏计算模型,泄漏物质按相态来分有气相、液相、固相、气液两相、固液两相等。泄漏的形式还与裂口面积的大小和泄漏持续时间长短有关,通常将泄漏分为两种情况。一是小孔泄漏,此种情况通常为物料经较小的孔洞长时间持续泄漏,如反应器、储罐、管道上小孔,或是阀门、法兰、机泵、转动设备等密封失效;二是大面积泄漏,是指经较大孔洞在很短时间内泄漏出大量物料,如大管径管线断裂、爆破片爆裂、反应器因超压爆炸等瞬间
6、泄漏出大量物料。,第1节 事故后果预测,能力要求,一、典型的泄漏计算模型,1.气体或蒸气经小孔泄漏模型2.液体经管道泄漏模型3.液体经管道上小孔泄漏模型4.储罐中的液体经小孔泄漏模型5.两相流泄漏模型,第1节 事故后果预测,能力要求,(公式3-1),(公式3-2),1 气体或蒸气经小孔泄漏模型工业生产中涉及大量的易燃易爆、有毒的气体,如压缩天然气、煤制气、氯气等,一旦输送、储存这些气体的管道、储罐或其他设备发生破裂,气体从裂口泄漏出去,并且和空气混合形成可燃气云,就有发生火灾、爆炸的危险;若泄漏出的气体有毒性,则后果更为严重。因此,要预测或评价气体泄漏后造成事故的严重程度,必须对气体泄漏量进行
7、定量计算。计算泄漏前,首先应判断泄漏气体的流动性质:,第1节 事故后果预测,能力要求,当(公式3-1)成立时,为声速流动;当(公式3-2)成立时,属于亚声速流动。对于声速流动,气体泄漏量可以如下式表示:,(公式3-3),1 气体或蒸气经小孔泄漏模型,对于亚声速流动,气体泄漏量可以如下式表示:(公式34)(公式35),第1节 事故后果预测,能力要求,2 液体经管道泄漏模型,第1节 事故后果预测,能力要求,2 液体经管道泄漏模型,第1节 事故后果预测,能力要求,2 液体经管道泄漏模型,第1节 事故后果预测,能力要求,2 液体经管道泄漏模型,第1节 事故后果预测,能力要求,3 液体经管道上小孔泄漏模
8、型,第1节 事故后果预测,能力要求,3 液体经管道上小孔泄漏模型,第1节 事故后果预测,能力要求,4 储罐中的液体经小孔泄漏模型,第1节 事故后果预测,能力要求,5 两相流泄漏,第1节 事故后果预测,能力要求,一、典型的泄漏计算模型二、物质泄漏后扩散危害的计算模型 三、典型的工业火灾爆炸参数计算模型 四、火灾爆炸的毁伤准则 五、模拟案例,第1节 事故后果预测,能力要求,二、物质泄漏后扩散危害的计算模型1.泄漏物质在大气中扩散的计算模型2.泄漏物质在水中的扩散模型,第1节 事故后果预测,能力要求,二、物质泄漏后扩散危害的计算模型1.泄漏物质在大气中扩散的计算模型如果化学危险物质只是具有易燃易爆性
9、,则发生泄漏后虽然可能产生极为严重的火灾、爆炸事故,但是影响的范围不大,局限于厂区内部或临近的区域。但是,若该物质具有毒性,泄漏后能在大气中扩散,则将造成大范围内的人员中毒事故。,第1节 事故后果预测,能力要求,对于毒物在大气中扩散的计算,可以根据下列情形进行计算。,1.泄漏物质在大气中扩散的计算模型,第1节 事故后果预测,能力要求,1.泄漏物质在大气中扩散的计算模型,第1节 事故后果预测,能力要求,1.泄漏物质在大气中扩散的计算模型,第1节 事故后果预测,能力要求,1.泄漏物质在大气中扩散的计算模型案例,第1节 事故后果预测,能力要求,1.泄漏物质在大气中扩散的计算模型,第1节 事故后果预测
10、,能力要求,2.泄漏物质在水中的扩散模型,第1节 事故后果预测,能力要求,一、典型的泄漏计算模型二、物质泄漏后扩散危害的计算模型 三、典型的工业火灾爆炸参数计算模型 四、火灾爆炸的毁伤准则 五、模拟案例,第1节 事故后果预测,能力要求,三、典型的工业火灾爆炸参数计算模型 1.压力容器物理爆炸的计算模型 2.点源化学爆炸的计算模型 3.蒸气云爆炸(UVCE)计算模型 4.沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE)计算模型 5.池火灾的计算模型 6.喷射火计算模型,第1节 事故后果预测,能力要求,1.压力容器物理爆炸的计算模型 物理爆炸如压力容器破裂时,气体膨胀所释放的能量(即爆炸能量,也称爆破能量)不仅
11、与气体压力和容器的体积有关,而且与介质在容器内的物理性质有关。有的介质以气态存在,如空气、氧气、氢气等;有的以液态存在,如液氨、液氯等液化气体以及高温饱和水等。容积与压力相同而相态不同的介质,在容器破裂时产生的爆炸能量和爆炸过程不完全相同,其能量计算公式也不同。,第1节 事故后果预测,能力要求,压力容器爆炸时,能量向外释放时以冲击波能量、破片能量和容器残余变形能三种形式表现出来,但后两者所消耗的能量只占释放总能量的3%15%,即绝大部分的能量以冲击波的形式释放,故压力容器物理爆炸的危险性计算的关键在于确定爆炸能量。容器的爆炸能量一旦确定,即可将其折算成标准TNT炸药的能量,然后可以套用点源TN
12、T爆炸时爆炸场参数计算公式或模型计算,并进行毁伤效应的评估。,1.压力容器物理爆炸的计算模型,第1节 事故后果预测,能力要求,(1)压缩气体与水蒸气容器爆炸能量,1.压力容器物理爆炸的计算模型,(公式3-27),(2)介质全部为液体时爆炸能量,(公式3-32),(3)液化气体与高温饱和水的爆炸能量,(公式3-33),第1节 事故后果预测,能力要求,2.点源化学爆炸的计算模型(1)爆炸类型:爆炸现象可分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。(2)化学爆炸的基本特征 在一般工厂中经常发生的爆炸事故多为压力容器的物理爆炸及物质的化学爆炸。从统计的结果来看,化学爆炸事故的数量更多,造成的危害也更大,因此,这里
13、主要讨论化学爆炸问题。炸药的化学爆炸过程有如下三个基本特征:极快的反应速度,反应的放热性,生成气体产物。这构成了爆炸反应的“三要素”。,第1节 事故后果预测,能力要求,空气冲击波包括正压区、负压区。对应地,就有正向比冲量与负向比冲量;正向作用时间(正压作用时间)与负向作用时间(负压作用时间)等。目前,人们主要用冲击波超压(冲击波最大压力与外界空气压力之差)、正向比冲量及正压作用时间三项参数来描述凝聚态物质爆炸后的空气冲击波。,2.点源化学爆炸的计算模型(3)凝聚态化学物质爆炸 凝聚态化学物质(如固、液态炸药)爆炸时,首先在炸药内部发生爆轰。爆轰的过程可以采用等容瞬时假设和接近实际的C-J爆轰模
14、型进行描述。当炸药内部爆轰完成后,将在炸药周围的空气中形成爆炸冲击波。,第1节 事故后果预测,能力要求,2.点源化学爆炸的计算模型(3)凝聚态化学物质爆炸1)爆炸相似律,第1节 事故后果预测,能力要求,(3)凝聚态化学物质爆炸冲击波超压,第1节 事故后果预测,能力要求,利用上述方法,同样可以处理下述几种情形的爆炸冲击波的超压:炸药在刚性地面爆炸(如岩石、混凝土等)时的情形。普通地面(如沙土、黏土等)爆炸的情形。炸药在坑道里爆炸的情形。直列装药的情形。,(3)凝聚态化学物质爆炸2)冲击波超压,第1节 事故后果预测,能力要求,3)爆炸冲击波正压作用时间,(3)凝聚态化学物质爆炸,第1节 事故后果预
15、测,能力要求,4)爆炸冲击波比冲量,(3)凝聚态化学物质爆炸,第1节 事故后果预测,能力要求,5)爆炸地震波爆炸地震波破坏的相关数据及国家标准,(3)凝聚态化学物质爆炸,第1节 事故后果预测,能力要求,爆炸地震波的计算,第1节 事故后果预测,能力要求,6)爆炸破片7)爆炸噪声8)凝聚态爆炸物爆炸现场标志物的计算及反设计(P111)通常可以用作标志物的有建筑物的门窗玻璃、墙、梁、柱以及炸坑等。所谓标志物反设计,就是通过对爆炸事故后现场留下的标志物受破坏情况的观察、分析,对爆源的性质、位置及爆炸药量等作出判断,从而为事故原因的调查、分析提供参考依据。炸坑标志物的计算及反设计。玻璃标志物的计算及反设
16、计。墙标志物的计算及反设计。,第1节 事故后果预测,能力要求,3.蒸气云爆炸(UVCE)计算模型1)蒸气云爆炸的火球效应,第1节 事故后果预测,能力要求,3.蒸气云爆炸(UVCE)计算模型(1)蒸气云爆炸的火球效应,P114例,q=,第1节 事故后果预测,能力要求,(2)蒸气云爆炸的冲击波效应,对于大多数燃料与空气混合的蒸气云而言,直接爆轰需要一定的起爆能量,因此蒸气云一般不会发生直接爆轰。然而,评估由蒸气云爆轰而产生的冲击波仍然具有实际的重要性,主要有两个主要原因:1)通过火焰加速和爆燃转爆轰的转变,或泄爆产生的灼热湍流射流,可能实现爆轰。2)发生爆轰是给出最坏情况下的估计,这在进行保守性的
17、耐爆结构设计或选择安全距离时十分必要。对蒸气云爆轰,Baker和汤明钧给出下面的计算冲击波参数的公式:,3.蒸气云爆炸(UVCE)计算模型,第1节 事故后果预测,能力要求,(2)蒸气云爆炸的冲击波效应,3.蒸气云爆炸(UVCE)计算模型,第1节 事故后果预测,能力要求,(3)蒸气云爆炸的TNT收率,3.蒸气云爆炸(UVCE)计算模型,第1节 事故后果预测,能力要求,(3)蒸气云爆炸的TNT收率,3.蒸气云爆炸(UVCE)计算模型,第1节 事故后果预测,能力要求,4.沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE)计算模型沸腾液体扩展蒸气爆炸是指液化气容器在外部火焰的烘烤下突然发生延性破裂,压力平衡被破坏,液
18、体急剧气化,并随即被火焰点燃而产生爆炸。准确地说,沸腾液体扩展蒸气爆炸并非爆炸,而属于火灾。例如,LPG贮罐破裂时,绝大部分液体以雾状散落在空气中,与周围的空气混合而着火燃烧。虽然,沸腾液体扩展蒸气爆炸产生的破片和冲击波超压有一定的危害,但与爆炸产生的火球辐射危害相比,其的危害可以忽略,远场尤其如此。,第1节 事故后果预测,能力要求,国际劳工组织(ILO)火球半径模型,火球持续时间模型,对单罐,W取罐容量的50%;对双罐,W取罐容量的70%;对多罐,W取罐容量的90%;,P117例,第1节 事故后果预测,能力要求,火球热辐射通量,适用条件:r2R,第1节 事故后果预测,能力要求,5.池火灾的计
19、算模型,(1)火焰高度,(2)燃烧速度,沸点高于环境温度,沸点低于环境温度,第1节 事故后果预测,能力要求,5.池火灾的计算模型,(3)表面辐射通量E,(4)目标热辐射通量,圆柱形火焰,第1节 事故后果预测,能力要求,6.喷射火计算模型,(1)点源热辐射功率,(2)热辐射强度,第1节 事故后果预测,能力要求,一、典型的泄漏计算模型二、物质泄漏后扩散危害的计算模型 三、典型的工业火灾爆炸参数计算模型 四、火灾爆炸的毁伤准则 五、模拟案例,第1节 事故后果预测,能力要求,四、火灾爆炸的毁伤准则1.热辐射伤害准则目前常见的热辐射伤害准则有:热通量准则 热剂量准则 热量-时间准则 热通量-时间准则 热
20、通量-热剂量准则,第1节 事故后果预测,能力要求,(1)热通量准则 热通量准则以热通量作为衡量目标是否被伤害的指标,当目标受到的热通量大于或等于引起目标伤害所需的临界热通量时,目标被伤害。其适用范围为:热通量作用时间比目标达到热平衡所需要的时间长。,1.热辐射伤害准则,第1节 事故后果预测,能力要求,1.热辐射伤害准则,第1节 事故后果预测,能力要求,(2)热剂量准则 热剂量准则以热剂量作为衡量目标是否被伤害的指标,当目标受到的热剂量大于或等于引起目标伤害所需的临界热剂量时,目标被伤害。其适用范围为:热通量作用于目标的时间非常短,以至于接收到的热量来不及散失掉。,1.热辐射伤害准则,第1节 事
21、故后果预测,能力要求,(3)热通量-时间准则 当热通量准则或热剂量准则均不适用时,应该使用热通量 时间准则。,1.热辐射伤害准则,人员伤害,木材引燃,一度烧伤:,二度烧伤:,死亡:,第1节 事故后果预测,能力要求,2.冲击波毁伤准则(1)超压准则当冲击波正压作用时间大于10倍建筑物的自振周期时,冲击波对物体的作用相当于静压,采用超压准则。(大药量和核爆炸时采用)(2)冲量准则当冲击波正压作用时间小于0.25倍建筑物的自振周期时,冲击波对物体的作用时间相当短,须采用冲量准则。(3)超压冲量准则。在两者之间,采用压力-冲量准则。,四、火灾爆炸的毁伤准则,第1节 事故后果预测,能力要求,一、典型的泄
22、漏计算模型二、物质泄漏后扩散危害的计算模型 三、典型的工业火灾爆炸参数计算模型 四、火灾爆炸的毁伤准则 五、模拟案例,第1节 事故后果预测,能力要求,第3章 危险与危害程度定量评价,第1节 事故后果预测第2节 事故概率分析与评价第3节 定量风险评价第4节 事故损失预测,第2节 事故概率分析与评价 学习目标,掌握事故概率常用的分析与评价方法能够针对评价单元、评价要素进行事故发生概率的定量计算,概率风险分析(Probabilistic risk analysis,PRA)有时也称为概率安全分析(Probabilistic safety analysis,PSA)方法问世于20世纪60年代末,起初主
23、要应用在航空航天领域,而后随着该领域重大计划(如著名的阿波罗登月计划)的巨大成功,逐步受到人们的重视并被推广到其他领域。现今,PRA方法已被广泛应用于运输、建筑、能源、化工、航空、军事等各行业中,甚至在项目计划和财务管理等专业领域也有着大量的应用。目前,PRA技术已被有关部门作为在各领域中制定行业法律法规框架的技术依据。,第2节 事故概率分析与评价 学习目标,PRA方法是安全评价中最典型、应用最广的一种定量风险评价方法。该方法是建立在大量试验数据和事故统计分析之上,依据事故的基本致因因素的发生概率,应用数理统计中的概率分析方法,求取事故基本致因因素的关联度(或重要度)或整个评价系统的事故发生概
24、率。定量风险评价(Quantitative Risk AssessmentQRA)是一种对某一设施或作业活动中事故发生频率和后果进行定量分析,并与风险可接受标准进行比较的系统方法。,第2节 事故概率分析与评价 学习目标,一、事故频率分析,二、事故概率的分析与评价,三、事故概率分析与评价普遍存在的问题,第2节 事故概率分析与评价 学习目标,概率统计定义的基础是随机试验中频率的稳定性,清楚频率与概率的关系,对理解概率论与客观实践的联系十分重要的。古典概型是概率论发展初期研究的主要对象,它在概率论中占有相当重要的地位,由于它较直观,可以利用它来帮助加深对各种概念的理解。当附加一种条件时,在此基础上讨
25、论某些事件的概率就引出了条件概率的概念,其概型仍为古典概型,只是附加了条件,即所谓在减缩的样本空间上去讨论。,一、事故频率分析,第2节 事故概率分析与评价 学习目标,1样本空间与随机事件(1)随机现象 随机现象表面上是以偶然性为特征,但实际上却存在着统计规律性的一类现象。它广泛存在于自然现象和社会现象中。如抛一枚硬币,在相同的条件下,哪一面朝上是不确定的,但正面朝上的次数大约占到一半却是确定的。(2)随机试验随机试验是指对随机现象进行观察,它具有下列三个特征:1)其试验可以在相同的条件下重复进行。2)每次试验的可能结果不止一个(至少两个),且在试验之前能明确知道发生的所有可能的结果。3)在每次
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