文 献 综 述

1.1研究背景及意义

近年来，随着科学技术和工业生产的瞬猛发展，工业在国民经济中处于主导地位，是国民经济中一个十分重要的物质生产部门。而石油化工产业越来越来成为国民经济的支柱产业，虽然极大的提高了人们的生活水平，但潜在的风险却越来越大。工业生产力和生产水平的提高必然导致对石油化工原料需求的增加，由这些原料经过加工制造被用于各个部门乃至千家万户，因此化学品与人民生活的关系越来越密切。而危险化学品在生产、运输、储存和使用过程中存在隐患较多，事故频发，其中常见的事故为爆炸、火灾、泄气体扩散、毒害等。这些事故造成的危害越来越大，甚至危及人们的生命[1]。

为此，本课题以长管拖车为研究对象，从危险化学品及其事故类型入手，建立应急数据库，开展典型承压设备事故后果模拟，建立后果定量模型，为事故后的警戒区域划定、事故形态的确定和人员疏散的时间确定等提供技术支撑，对保障生产生活平稳运行及人民群众生命安全具有重要意义。

1.2国内外研究现状及发展趋势

1.2.1 国内外危化品标准

自上个世纪七十年代，世界各国接二连三的发生重大工业事故，其中基本都与危险化学品相关，例如1978年，西班牙液化石油气槽车发生爆炸，造成150被烧死，120人被烧伤，100多辆汽车和14座建筑物被烧毁；1984年印度中央邦首府博帕尔联碳公司农药厂异氰酸甲酯泄漏，致使4000多名居民中毒死亡，20万人深受其害；2015年8月，天津港”8-12”特别重大安全事故，由硝化棉积热自燃引起其他危险化学品燃烧爆炸，造成165人遇难，8人失踪，798人受伤以及巨大财产损失。

随着越来越多的事故发生，国际社会普遍开始重视这个问题，为了避免和降低事故带来的生命健康和财产损失，世界各国自20世纪70时代以来开始逐渐将预防重大工业事故作为重点研究对象之一[2]。建立重大危险源控制系统是预防重大工业事故的重要措施，英国是最早系统研究重大危险源控制技术的国家，1976年英国重大危险咨询委员会（ACMH）首次确定重大危险源标准，此后欧共体在1982年颁布了《工业活动中重大事故危险法令》；美国于1992年颁布了《高度危险化学品处理过程的安全管理》标准，标准中提出了130多种化学物质及其临界量；我国于1997年提出了国家标准GB 18218-2000《重大危险源辨识》[3]，2009年对该标准进行了修订，提出GB 18218-2009《危险化学品重大危险源辨识》国家标准[4]。

危险化学品是重大危险源的主要来源，可由MSDS (Material Safety Data Sheet)即化学品安全技术说明书获得，它提供化学品的理化参数、燃爆性能、对健康的危害、安全使用贮存、泄漏处置、急救措施以及有关的法律法规等十六项内容。我国出台GB/T16483-2008 《化学品安全技术说明书 内容和项目顺序》[5]规定了化学品安全技术说明书编写要求。2014年正式实施了GB30000《化学品分类和标签规范》[6]系列标准，是我国目前最新出台的关于危险化学品分类的系列标准。其他还有美国的ANSI Z400.1-2004标准，欧盟的EC NO. 1272/2008法规，ISO的《全球化学品统一分类和标签制度》均对MSDS作出规定[7]。

1.2.2 危化品泄漏及危害模拟

对危化品泄漏及爆炸燃烧的模拟主要有大规模现场试验、实验室研究和计算机数值模拟研究等[8]，由于危化品的特殊性，通常采用数值模拟的方法。不少学者采用计算数值方法模拟危化品泄漏及扩散问题，曾晓[9]等人对苯储罐泄漏的后果进行了模拟，结果包括毒气扩散的范围以及池火灾的热辐射范围。刘佳亮[10]等人对苯在大气中的扩散进行模拟, 得到泄漏气体扩散危害范围、泄漏速率及热辐射危害范围, 并对苯在不同大气温度、地面风速、地面粗糙度(地形、建筑因素)条件下的扩散进行了量化和讨论。黄斌[11]等用TNT当量法和TNO多能法对液化石油气储罐发生蒸气云爆炸的后果进行计算，分别得到死亡、重伤、轻伤和财产损失半径。

朱毅[12]和张禹海[13]等人对危险化学品泄漏扩散计算模型进行了总结，包括理论模型、经验模型和CFD模型。其中，理论模型包括：

1)连续液体泄漏模型

单位时间内的液体泄漏量计算公式为：

式中C_d为无量纲泄漏系数，当裂口形状为圆形时取0.65,三角形时取0.60，长方形时取O.55；ρ为液体密度，kg/m³ ；A为泄漏孔面积，m²；P为设备内物质的压强，Pa；P₀为大气压力，Pa；g为引力常数，9.8 m/s²；h为裂口之上液位高度，m。

2)液体蒸发模型

若泄漏的是过热液体，即液体沸点低于周围环境温度时，则泄漏后一部分液体将立即闪蒸为蒸汽。闪蒸后形成的蒸汽在空中形成蒸汽云。泄漏时直接蒸发的液体所占百分比F可按下式计算：

式中C_P为液体的定压比热容，J/(kg#183;K)；T为泄漏前液体的温度，K；T_d为液体在常压下的沸点，K; H为液体的蒸发热，J/kg。

3) 气体扩散模型

对于泄漏气体的密度与空气接近或经很短时间稀释后密度即与空气接近的情况，可以用非重气云模型。高斯模型是描述非重气云扩散行为的典型模型，可以模拟连续性泄漏和瞬时泄漏两种泄漏方式，并且模型简单，易于理解，运算量小，试验数据多，计算结果与试验值能较好吻合，因此应用广泛。

设风速为u，以风速方向为x轴的空间任意一点（x,y,z）处在时刻t的质量浓度为

式中C(x,y,z)为空间坐标系中一点(x,y,z)处的质量浓度，kg/m³ ; Q为液体蒸发后泄漏源强度，kg/s; u为环境风速，m/s；σ_x、σ_y、σ_z为大气扩散参数。

经验模型是数值模拟研究危化品泄漏的重要模型，有高斯模型、BM模型、SUTTON模型及FEM3模型等由于影响泄漏扩散的因素很多, 因此所有的这些经验模型都是建立在一定理想假设条件之上 ,也就限制了其适用范围。

利用 CFD 软件进行仿真模拟是近几年研究危化品泄漏扩散的热门方法，基于 CFD 软件可视化能力较强，计算方法比较成熟，但对于流体复杂的湍流作用，难以有很准确的物理模型相支持，因此对于研究者选择合适的模型很重要，且CFD 软件无法解决大气稳定度、大气湿度对其扩散的影响。

1.2.3 危化品泄漏后果预测系统

在危化品泄漏模型及扩散模型的基础上,不少机构或学者开发出危化品扩散泄露后果预测系统,张景钢[14]利用VB软件开发出危化品扩散泄露模拟软件,输入相应参数可以主管的获得危险区域；朱贞卫[15]利用Delphi软件编制了危化品泄漏扩散危险评估软件；游达[16]研制开发出一套火灾、爆炸重大危险源评价软件系统FEPRAS，能对项目(工程)中潜在的火灾、爆炸、毒物泄漏、扩散等灾害事故后果进行定量化的安全评估。这些软件为危化品泄漏后果预测做出了不少贡献，但在可靠度和精度上还需综合考量。

参考文献：

[1]李冬梅. 重大危险源分析、辨识与危险性评估的研究[D].天津理工大学,2009.

[2] 吴宗之，重大危险源辨识与控制[M]，北京：冶金工业出版社，2001

[3]GB 18218-2000, 重大危险源辨识[S].

[4]GB 18218-2009, 危险化学品重大危险源辨识[S].

[5]GB/T 16483-2008, 化学品安全技术说明书　内容和项目顺序[S].

[6]GB 30000 -2013, 化学品分类和标签规范[S].

[7]方震.解读MSDS[J].中国涂料,2010,25(05):62-64.

[8] 刘佳亮，司鹄，危险化学品泄漏的大气扩散数值模拟[J]，安全与环境学报， 2012 (3) :231-237

[9]曾晓,师喜林,陶刚,徐宝平.基于Fluent的危化品火灾中毒数值模拟[J].工业安全与环保,2013,39(05):43-45 7.

[10]刘佳亮,司鹄.危险化学品泄漏的大气扩散数值模拟[J].安全与环境学报,2012,12(03):229-235.

[11]黄斌,刘扬,魏立新.LPG储罐的蒸气云爆炸后果模拟[J].石油化工安全环保技术,2009,25(01):26-28 2.

[12]朱毅,刘小雨.危险化学品泄漏扩散数值模拟研究综述[J].消防技术与产品信息,2008(12):35-37.

[13]张禹海,李程,杨玉胜.危险化学品泄漏危害区域的数值模拟方法研究[J].安全与环境学报,2011,11(04):197-201.

[14]张景钢. 危险化学品泄漏扩散模拟的研究[D].山东科技大学,2006.

[15]朱贞卫,张素妍. 危险化学品泄漏的大气扩散数值模拟及软件开发[A]. 中国力学学会环境力学专业委员会.2014年全国环境力学学术研讨会论文摘要集[C].中国力学学会环境力学专业委员会:,2014:1

[16]游达. 火灾、爆炸安全评价技术分析与软件开发研究[D].中南大学,2004.