4-化工事故多米诺效应

©2013DepartmentofSafetyEngineering第4章事故多米诺效应主讲：颜峻所谓多米诺事故，也称连锁事故、多米诺事件，是指在危险品储存区、装运区或者含有危险设备的生产区，一个设备或者危险单元发生事故而影响到临近设备或单元，从而导致事故蔓延，引发次生事故发生的事故。一、什么多米诺事故行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering初始事件，也称为导火索事件（向良云，2011），是最开始发生的事故或事件，即所谓的触发事件。二次事件是由初始事件通过某种能量作用方式引发的现场和邻近设备发生的事故或事件。多米诺场景是指二次事件发生的可能情况。术语解析案例1案例2案例31984年11月19日墨西哥首都墨西哥城国家石油公司液化气管道泄漏发生蒸气云爆炸，接连大约15次爆炸。1997年6月27日北京东方化工厂由于操作工误操作导致大量石油冒顶外溢，挥发成可燃性气体，遇到明火引起火灾，火灾引发邻近的乙烯罐爆炸。1997年9月14日，印度HPCL炼油厂一个球罐发生泄漏，着火并爆炸，引发25球罐爆炸。案例42005年11月13日，吉林石化公司双苯厂因T-102塔发生堵塞，导致循环不畅，因处理不当，在几个小时内相续4次爆炸。1、化工多米诺事故苯胺工艺流程简图P：0.07－0.074MPaP：0.075－0.10MPa200m蒸汽阀爆炸预热器进料泵行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering2、多米诺事故特征一般认为，多米诺事故/事件有4要素：一个能引发多米诺效应的初始事故场景；由初始事件对二次目标引发的扩大因素而导致了后果的连锁效应。由于初始事件的传播使得在相同和不同的单元中产生1个或多个多米诺事故场景。由于二次事件的发生而导致总体后果扩大。行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering3、引发多米诺事故的物料调查低严重度初始事件（LowSeverityInitiatingEvent，LSIE）的传播。这种事件的传播主要是由一些平时不太容易注意到的较小事件所引发。例如直径很小的管道、阀门处发生的小型喷射火；事大重事故（MaiorAccidentEvents，MAE）的相互作用。由较严重的初始事故的作用导致二次事故发生。由于MAE破坏距离大，经常会导致临近设备和单元发生较为严重的二次事故。国内外学者给出了其不同定义，一般认为多米诺效应是一个连锁性事件、初始事故的后果因为空间和时间上引发其他次生事故而扩大，导致一个大的事故。简单而言知，多米诺效应，是指在一个相互联系的系统中，一个很小的初始能量就可能产生一连串的连锁反应。多米诺事故的产生就是由多米诺效应所引发，一般认为多米诺效应是一种事故的连锁和扩大效应。二、多米诺效应产生机理1、多米诺效应触发因素火灾--热负荷池火(Poolfire)闪火(Flashfire)火球(Fireball)喷射火(Jetfire)1、多米诺效应触发因素爆炸—冲击波、热负荷、抛射破片受限空间蒸汽云爆炸(CvCE)沸腾液体扩展蒸汽云爆炸(BLEVE)蒸汽云爆炸(UVCE)粉尘爆炸行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering2、多米诺效应引发过程①危险源产生初级事故；②初级事故作用在附近的危险源上；③附近危险源产生二级事故；④二级事故再次传播，引起三级事故，依次类推。行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering在发生火灾或爆炸的单元的损害范围内存在其它危险单元,火灾爆炸产生的能量足以导致邻近单元发生故障3、多米诺效应发生的必要条件行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering单元--重大危险源重大危险源场所分为7类易燃、易爆、有毒物质的储罐区(储罐)易燃、易爆、有毒物质的库区(库)具有火灾、爆炸、中毒危险的生产场所企业危险建(构)筑物压力管道锅炉压力容器行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering热辐射的损害半径损害范围—能量热辐射的不同入射通量所造成的损失入射通量/（kW•m-2）对设备的损害对人的伤害37.5操作设备全部损坏1%死亡10s100%死亡/1min25在无火焰、长时间辐射下，木材燃烧的最小能量重大烧伤/10s100%死亡/1min12.5有火焰时，木材燃烧，塑料熔化的最地能量1度烧伤/10s1%死亡/1min4.020s以上感觉疼痛，未必起泡1.6长期辐射无不舒服感行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering爆炸的损害半径损害范围—能量1000kgTNT爆炸时的冲击波超压∆距离R0/m56789101214超压/MPa2.942.061.671.270.950.760.500.33距离R0/m1618202530354045超压/MPa0.2350.170.1260.0790.0570.0430.0330.027距离R0/m505560657075超压/MPa0.02350.02050.0180.0160.01430.013∆∆∆行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering爆炸的损害半径损害范围—能量冲击波超压对人体的伤害作用超压/MPa伤害作用0.02~0.03轻微损伤0.03~0.05听觉器官损伤或骨折0.05~0.10内脏严重损伤或死亡0.10大部分人员死亡∆行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering爆炸的损害半径损害范围—能量冲击波超压对建筑物的破坏作用∆超压/MPa破坏作用超压/MPa破坏作用0.005~0.006门、窗玻璃部分破碎0.06~0.07木建筑厂房房柱折断，房架松动0.006~0.015受压面的门窗玻璃大部分破碎0.07~0.10砖墙倒塌0.015~0.02窗框损坏0.10~0.20防震钢筋混凝土破坏，小房屋倒塌0.02~0.03墙裂缝0.04~0.05墙大裂缝，屋瓦掉下0.20~0.30大型钢架结构破坏∆∆行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering4、多米诺效应事故顺序统计表明,并非所有的重大事故都会触发多米诺效应,只有当火灾和爆炸产生的能量足够大,其危害波及范围内存在其他危险单元时,才可能发生重大事故的多米诺效应。其中火灾主要靠强烈的热辐射作用对人和设备产生危害,常用热负荷表征；爆炸则主要是靠冲击波、抛射碎片及热负荷的作用。行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering由泄漏事故引发多米诺效应事故顺序分析行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering气体和两相泄漏事故框图行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering液体泄漏事故框图行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering5、基于多米诺效应的定量风险评价过程化工事故多米诺效应主要是由火灾热辐射、爆炸冲击波以及爆炸碎片引发的（为什么不考虑中毒事故？）必须要对化工厂或园区进行事故风险分析：选择工艺设施→事故情景分析→后果分析→计算阈值距离→选择附近设施→计算传播概率→计算事故情景频率→风险计算、判断风险是否可接受→结束。行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering后果分析的一般程序选定危险单元计算单元中有害物质存量找出设备的典型故障计算泄漏量分析事故可能造成的瞬时或连续的泄漏,计算泄漏量或泄漏流量计算后果分析泄漏可能造成的火灾!爆炸等后果,选择合适的模型计算事故对生产现场内或现场外的影响整理结果将计算结果整理成表格,并在单元平面图上划出其影响范围行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering后果分析所需参数例题事故风险分析方法风险的表征基本概念§2-2事故风险分析方法一、风险的定义根据美国化学工程师学会（InstituteofChemistryEngineers，简称ICE）的定义，风险是某一事件在一个特定的时段或情境中产生人们所不希望的后果的可能性，也即不幸事件发生的概率。()后果概率风险,F=什么是事故风险从定性上说，事故风险指某系统内现存的或潜在的可能导致事故的妆态，在一定条件下，它可以发展成为事故。从量上说，事故风险指由危险转化为事故的可能性，常以概率表示。总之，事故风险通常被用来描述未来事件可能造成的损失，就是说它总涉及不可靠性和不能肯定的事件。问：什么样的风险是人们可接受的？什么是风险的可接受水平接受风险是指一个人在特定情况下的行为，此时他估计收益高于（或低于）付出，而决定参与（或不参与）某个行动。这种行为过程可能极快，甚至还没有达到有意识地做出决定的水平；也可能属于另一种极端情况，即可能很慢，经过了深思熟虑及讨论，才做出决定。一般说来，工作任务、风险的特性、个体差异、文化因素等都是影响接受风险的重要因素。在风险的可接受方面，合理可接受水平（AsLowAsReasonablePracticable，ALARP）的概念被越来越多地提及。在确定风险的合理可接受水平时，不仅考虑到人们的心理因素和当前社会的技术可行性，还考虑到经济上的可行性和降低风险的效益问题等诸多方面。依据这种定义可把风险分为三个区域：不可接受区、合理可接受区（ALARP区）和可忽略区。ALARP原则aslowasreasonablypractice在当前的技术条件和合理的费用下，对风险的控制要做到“尽可能得低”。二、风险的表征由于社会、文化、个性等因素的影响，人们对于风险的态度和看法是大相径庭的。也就是说，风险是一个主观性很强的概念。对风险的表征，根据所考虑的后果不同，主要从个体风险和社会风险两个方面着手。风险计算个体风险可表现为个人风险等高线，社会风险可表现为F-N曲线和潜在生命损失（PLL）。个体风险和社会风险结果应满足：个体风险应在标准比例尺地理图上以等高线的形式给出，宜表示出频率大于10-8/年的个体风险等高线。社会风险应绘制F-N曲线。行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering1、个人风险个人风险（IndividualRisk，简称可IR）是指假设个体100%处于某一危险场所且无保护，由于发生事故而导致的死亡频率，单位为次/年。由以上定义可知：个人风险只表示某一位置的风险水平，而与人的存在与否无关。个人风险的大小与距风险源的远近有关，距风险源越近，个人风险越大，反之亦然。个人风险在图上通常用风险等值线直观表示。危险设施（点）和运输路线（直线）的风险等值线行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering2、单位时间死亡率法单位时间死亡率是指参与某一具体活动时单位时间内的死亡人数。一般情况下，个人风险可以表示为：P-单位时间死亡率具体可用事故死亡率和年死亡率来表方便表示。PP×=个体风险个体风险βPP×=社会风险社会风险β行业安全特色课程©2013DepartmentofSafetyEngineering死亡概率修正因子β取值场景个体风险β社会风险β室外室外室内爆炸爆炸超压≥0.03MPa111爆炸超压0.01~0.03MPa另见《化工企业定量风险评价导则》爆炸超压≤0.01MPa000闪火范围内111闪火范围外000热辐射通量37.5KW/h火球10.140喷射火10.140池火10.140热辐射通量≥37.5KW/h火球111喷射火111池火111个体风险β社会风险β行业安全特色课程©2013