【文章內(nèi)容簡介】 （%）～1h致死的濃度（%）～1h致重病的濃度（%）氫氟酸～若已知某種有毒物質(zhì)的危險濃度，則可求出其在危險濃度下的有毒空氣體積。%時，人吸入5～10min即致死，則（m3）的二氧化硫可以產(chǎn)生令人致死的有毒空氣體積為：（m3）假設(shè)這些有毒空氣以半球形向地面擴散，則可求出該有毒氣體擴散半徑為： （35）式中有毒氣體的半徑，m；有毒介質(zhì)的蒸氣體積，m3；有毒介質(zhì)在空氣中的危險濃度值，%[10]。 氟化氫鋼瓶泄漏中毒模型計算氟化氫以帶壓鋼瓶儲存，正常情況下為液態(tài)。鋼瓶內(nèi)氟化氫溫度約等于環(huán)境溫度，鋼瓶內(nèi)壓力隨環(huán)境溫度的升高而增加。假設(shè)氟化氫鋼瓶現(xiàn)場最高儲存量為8只鋼瓶，每只鋼瓶內(nèi)儲存氟化氫680kg。假設(shè)有一只鋼瓶發(fā)生破裂或附件損壞導致液態(tài)硫化氫泄漏，計算氟化氫吸熱揮發(fā)后形成的硫化氫氣團在空氣中飄移、擴散的范圍、濃度。氟化氫鋼瓶中的有毒液化硫化氫質(zhì)量W=680kg假定氟化氫泄漏時瓶內(nèi)液態(tài)氟化氫溫度t為30℃液態(tài)氟化氫比熱C= kJ /(kg℃)氟化氫的汽化熱q=975kJ / kg氟化氫的標準沸點t0=℃當容器破裂時，氟化氫氣化使剩余的液態(tài)氟化氫溫度迅速降至標準沸點，其總的汽化熱=WC(tt0)=680()kJ=氟化氫的蒸發(fā)量W′W′=Q/q=247。975kg=下面分別計算濃度為400mg/ m100mg/ m50mg/ m3時有毒空氣的體積和擴散半徑。1）濃度為400mg/m3時有毒空氣的體積和擴散半徑有毒空氣體積VV=106W′/400=106247。400=61925m3擴散半徑R2）濃度為100mg/m3時有毒空氣的體積和擴散半徑有毒空氣體積VV=106W′/100=106247。100 =247700m3擴散半徑R3）濃度為50mg/m3時有毒空氣的體積和擴散半徑有毒空氣體積VV=106W′/50=106擴散半徑R 中毒模型計算結(jié)果分析根據(jù)相關(guān)資料，空氣中氟化氫濃度為400～430mg/m3時，接觸人員會急性中毒致死；濃度達100mg/m3時，人僅能耐受1分多鐘；濃度50mg/m3時，人可感到皮膚刺痛、粘膜刺激。由上述計算可以看出，當氟化氫泄漏時，以泄漏點為圓心，，、粘膜刺激。經(jīng)現(xiàn)場統(tǒng)計，正常生產(chǎn)情況下，~4人，~7人，~20人。 物理爆炸模型 爆破能量的計算氟化氫儲罐這類壓力容器內(nèi)以氣、液兩態(tài)存在，工作介質(zhì)的壓力大于大氣壓，介質(zhì)溫度大于其在大氣壓下的沸點。當容器破裂時，氣體迅速膨脹，液體迅速沸騰，劇烈蒸發(fā)，產(chǎn)生暴沸。容器爆破所釋放出來的能量為氣體的能量和飽和液體的能量，由于前者量很小，往往可忽略不計，因為暴沸在瞬間完成，所以是一個絕熱過程，其爆破能量可用下式計算。 （36）式中EL過熱狀態(tài)下液體的爆破能量，kJ；i1爆破前液化氣體的焓，kJ/kg；i2在大氣壓力下飽和液體的焓，kJ/kg；S1爆破前飽和液體的熵，kJ/(kg﹒K)；S2在大氣壓力下飽和液體的熵，kJ/(kg﹒K)；m飽和液體的質(zhì)量，kg；Tb介質(zhì)在大氣壓力下的沸點，K[24]。 壓力容器爆破時沖擊波能量計算壓力容器破裂爆炸時，所釋放的能量除少量消耗于將容器撕裂并將其碎片拋出之外，大部分產(chǎn)生沖擊波。沖擊波是一種強擾動的傳播波。壓力容器破裂時，容器內(nèi)帶壓氣體突然大量噴出，周圍空氣受到?jīng)_擊而發(fā)生擾動，使其壓力、密度、溫度等產(chǎn)生突躍變化，這種擾動在空氣中傳播就成為沖擊波。沖擊波的破壞作用主要是由波面上的超壓引起的。在爆炸源附近某點沖擊波超壓的大小，首先與爆炸能量的大小直接相關(guān)，同時也與該點同爆炸源的距離有關(guān)。在爆炸源或爆炸中心，空氣沖擊波超壓可達幾百甚至幾千千帕；距爆炸源越遠，沖擊波超壓越小，逐漸衰減為零。炸藥爆炸時，沖擊波超壓是藥量及距離的函數(shù)，即：=。盡管目前尚未得出該函數(shù)的具體表達式，但已通過大量實驗獲得了所謂的“比例法則”?！氨壤▌t”確定，不同數(shù)量的同類炸藥產(chǎn)生相同沖擊波超壓的條件是：二者與爆炸中心距離之比等于其炸藥量之比的三次方根，用公式表示為：若，則。式中，稱作炸藥爆炸實驗的模擬比，也可寫作：。如果通過實驗，把標準炸藥量在不同距離處產(chǎn)生的沖擊波超壓測得，則即可依據(jù)“比例法則”，估算任意確定量同類炸藥在距爆炸中心不同距離處的沖擊波超壓。通過實驗測定的=1000kgTNT爆炸后在不同距離產(chǎn)生的沖擊波超壓如表35所示。表35 =1000kgTNT爆炸時的沖擊波超壓距離/m56789101214161820沖擊波超壓/MPa距離/m2530354045505560657075沖擊波超壓/MPa壓力容器破裂爆炸時所產(chǎn)生的沖擊波與炸藥爆炸沖擊波顯然是不同的，但目前對前者尚缺乏系統(tǒng)研究。在事故分析及危險評價中，可比照炸藥估算鍋爐壓力容器爆炸產(chǎn)生的沖擊波超壓。估算步驟是：第一步，根據(jù)容器盛裝介質(zhì)的種類、爆前壓力及容器容積，參照前面介紹的計算公式計算容器的爆炸能量；第二步，將爆炸能量換算成TNT當量（103kJ/kg）；第三步，按照比例法則計算模擬比：，為利用表35的數(shù)據(jù)，取=1000kg；第四步，欲求距容器爆炸中心為處的超壓，則先計算相當距離；第五步，在表54中根據(jù)查得相應(yīng)超壓，此即為該容器爆炸時，距其爆炸中心為處的沖擊波超壓值[24,25]。 氟化氫鋼瓶物理爆炸模型計算對照表35計算距鋼瓶1m、2m、5m、10m、20m、50m的沖擊波超壓值。680kg的液化氟化氫鋼瓶，壓力2MPa，充裝量為80%，介質(zhì)溫度為27℃，若破裂爆炸，介質(zhì)的相關(guān)參數(shù)：i1= kJ/kg，i2= kJ/kg，S1= kJ/(kgK)，S2= kJ/(kgK)，m=680=544 kg，Tb= K鋼瓶爆裂時的能量EL=[()()]544=84087 kJTNT當量WTNT=84087247。4520= kg與1000kgTNT的模擬比與模擬實驗中的相當距離（距鋼瓶1m處）同理可計算出距鋼瓶2m、5m、10m、20m、50m處的相當距離，再根據(jù)表35，由內(nèi)插法求得對應(yīng)的沖擊波超壓，見表36：表36 與模擬實驗中的相當距離與沖擊波超壓R/m125102050R0/mΔp0/MPa――― 物理爆炸模型計算結(jié)果分析沖擊波超壓能夠引起人員的死亡、重傷或輕傷，其臨界值分別為：100kPa、50kPa、30kPa。由表35和表36的計算結(jié)果可知，當人員距鋼瓶1m、2m、5m時，沖擊波超壓能導致人員死亡；當距鋼瓶10m時，沖擊波能導致人員重傷；當距鋼瓶20m、50m時，沖擊波對人員的傷害作用已不明顯。 泄漏模型 泄漏量的計算當發(fā)生泄漏的設(shè)備的裂口是規(guī)則的，而且裂口尺寸及泄漏物質(zhì)的有關(guān)熱力學、物理化學性質(zhì)及參數(shù)已知時，可根據(jù)流體力學中的有關(guān)方程式計算泄漏量。當裂口不規(guī)則時，可采取等效尺寸代替。當遇到泄漏過程中壓力變化等情況時，往往采用經(jīng)驗公式計算。（1）液體（如氫氟酸）泄漏量液體泄漏速度可用流體力學的伯努利方程計算。 （37）式中Q0液體泄漏速度，kg/s；Cd液體泄漏系數(shù)，按表37取；A裂口面積，m2；ρ泄漏液體的密度，kg/m3；p容器內(nèi)介質(zhì)壓力，Pa；p0環(huán)境壓力，Pa；g重力加速度，；h裂口之上液位高度，m。表37 液體泄漏系數(shù)Cd雷諾數(shù)Re圓形（多邊形）三角形長方形＞100≤100對于常壓下的液體泄漏速度，取決于裂口之上液位的高低；對于非常壓下的液體泄漏速度，主要取決于容器內(nèi)介質(zhì)壓力與環(huán)境壓力之差和液位高低。當容器內(nèi)液體是過熱液體，即液體的沸點低于環(huán)境的溫度，液體流過裂口時由于壓力減小而突然蒸發(fā)。蒸發(fā)所需的熱量取自于液體本身，而容器內(nèi)剩下液體的溫度將降至常壓沸點。在這種情況下泄漏時直接蒸發(fā)的液體所占百分比F可按下式計算。 （38）式中cp液體的定壓比熱容，J/(kgK)；T泄漏前液體的溫度，K；T0液體在常壓下的沸點，K；H液體的汽化熱，J/kg。按上式計算的結(jié)果，F(xiàn)幾乎總是在0~1之間。事實上，泄漏時直接蒸發(fā)的液體將以細小煙霧的形式形成云團與空氣相混合而吸收熱蒸發(fā)。如果空氣傳給液體煙霧的熱量不足以使其蒸發(fā)，有一些液體煙霧將凝結(jié)成液滴降落到地面，形成液池。根據(jù)經(jīng)驗，當F＞，一般不會形成液池；當F＜，F(xiàn)與帶走液體之間有線性關(guān)系，即當F=0時沒有液體被帶走（蒸發(fā)），當F=%的液體被帶走。（2）氣體泄漏量氣體從裂口泄漏的速度與其流動狀態(tài)有關(guān)。因此，計算泄漏量時首先要判斷泄漏時氣體的流動屬于聲速還是亞聲速流動，前者為臨界流，后者為次臨界流。當下式成立時，氣體流動屬于聲速流動。 （39）當下式成立時，氣體流動屬于亞聲速流動。 （310）式中p0，p符號意義同前；k氣體絕熱指數(shù)，即定壓比熱Cp與定容比熱Cv之比。氣體呈聲速流動時，其泄漏量Q0為 （311）氣體呈亞聲速流動時，其泄漏量Q0為 （312）上兩式中Cd氣體泄漏系數(shù)，，；M氣體摩爾質(zhì)量，kg/kmol；T氣體溫度，K；p0，p符號意義同前。當容器內(nèi)物質(zhì)隨泄漏而減少或壓力降低而影響泄漏速度時，泄漏速度的計算比較復雜。如果流速小或時間短，在后果計算中可采取最初排放速度，否則應(yīng)計算其等效泄漏速度。（3）兩相流動（如無水氟化氫）泄漏量在過熱液體發(fā)生泄漏時，有時會出現(xiàn)氣、液兩相流動。均勻兩相流動的泄漏速度可按下式計算。 （313）式中Q0兩相流動混合物泄漏速度，kg/s；Cd兩相流動混合物泄漏系數(shù)，；A裂口面積，m2；p兩相混合物的壓力，Pa；pc臨界壓力，Pa；ρ兩相混合物的平均密度，kg/m3， （314）ρ1液體蒸發(fā)的蒸氣密度，kg/m3；ρ2液體密度，kg/m3；Fv蒸發(fā)的液體占液體總量的比例， （315）cp兩相混合物的定壓比熱容，J/(kgK)；T兩相混合物的溫度，K；Tc臨界溫度，K；H液體的汽化熱，J/kg。當Fv＞1時，表明液體將全部蒸發(fā)成氣體，這時應(yīng)按氣體泄漏公式計算；如果Fv很小，則可近似按液體泄漏公式計算[24]。 氟化氫鋼瓶泄漏擴散模型計算、 m103kg/m3，鋼瓶內(nèi)壓力為2MPa，裂口成圓形，位于瓶底。液體為湍流運動，由表37可取Cd= m2時同理， m2時。 泄漏模型計算結(jié)果分析根據(jù)計算結(jié)果，分析泄漏1分鐘和5分鐘的泄漏量，如表38。表38 液體泄漏量 m2 m2 m21min189kg1890kg5min945kg9450kg由表38可知，如果不進行有效阻漏的話，即使裂口面積較小，短時間內(nèi)還是會造成相當數(shù)量的液體漏出，對人員和器材造成傷害。所以，一旦發(fā)生泄漏，要立即進行阻漏作業(yè)。第4章 廢棄氟化氫鋼瓶危險性分析評價根據(jù)危險有害因素分析可知，在廢棄氟化氫鋼瓶處置過程中具有腐蝕、灼傷等危險特性。因此，選用預(yù)先危險性分析法、危險度分析法、作業(yè)條件危險性分析法等方法進行分析評價。 預(yù)先危險性分析評價 方法介紹（1）預(yù)先危險性分析預(yù)先危險性分析是在進行某項工程活動（包括設(shè)計、施工、生產(chǎn)、維修等）之前，對系統(tǒng)存在的各種危險因素（類別、分布）出現(xiàn)條件和事故可能造成的后果進行宏觀、概略分析的系統(tǒng)安全分析方法。其目的是早期發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的潛在危險因素，確定系統(tǒng)的危險性等級，提出相應(yīng)的防范措施，防止這些危險因素發(fā)展成為事故，避免考慮不周造成的損失。（2）步驟1）對系統(tǒng)的生產(chǎn)目的、工藝過程以及操作條件和周圍環(huán)境進行充分的調(diào)查了解；2）收集以往的經(jīng)驗和同類生產(chǎn)中發(fā)生過的事故情況，分析危險、有害因素和觸發(fā)事件；3）推測可能導致的事故類型和危險或危害程度；4）確定危險、有害因素后果的危險等級；5）制定相應(yīng)安全措施。（3）危險性等級按危險、有害因素導致的事故、危險 （危害）程度，將危險有害因素劃分為四個危險等級。如表41所示。表41 危險性等級劃分級別危險程度可能導致的后果l級安全的可以忽略2級臨界的處于事故邊緣狀態(tài)，暫時不至于造成人員傷亡和財產(chǎn)損失，應(yīng)予排除或采取控制措施3級危險的會造成人員傷亡和系統(tǒng)損壞，要立即采取措施4級破壞性的會造成災(zāi)難性事故，必須立即排除 分析評價運用預(yù)先危險性分析對處置過程中存在的危險類別、出現(xiàn)危險狀態(tài)的條件、導致事故的后果等進行概率分析。目的是進行危險性分析，以發(fā)現(xiàn)潛在危險的類別，并判定其危險性等級。根據(jù)預(yù)先危險性分析表可以看出，處置廢棄氟化氫鋼瓶過程中存在著腐蝕、灼傷等危險、有害因素。其中：危險等級為Ⅱ~Ⅲ級（危險的）的是：腐蝕—后果是設(shè)備損壞與人體傷害；灼傷—后果是人體傷害[26]。表42 廢棄氟化氫鋼瓶處置預(yù)先危險性分析表（1）潛在事故①灼傷危