福州大学：《安全评价》课程教学课件（PPT讲稿）量化风险分析

LOGO 第四章量化风险分析

LOGO 第四章 量化风险分析

量化风险分析是安全评价中的定量部分，其主要内 容包括：事故后果分析（简称为后果分析)，即估计重大 灾害发生后会产生哪些不良的影响，以及这些不良影响 所造成的伤亡和损害的严重性；估某一事件发生的概率 或频率；估计个人风险（IR)和社区风险(SR),并以 图、表显示出来。 本章着重讨论事故后果分析，并简要说明估计个 人风险和社区风险的估计及其图示方式

量化风险分析是安全评价中的定量部分，其主要内 容包括:事故后果分析（简称为后果分析）,即估计重大 灾害发生后会产生哪些不良的影响，以及这些不良影响 所造成的伤亡和损害的严重性；估某一事件发生的概率 或频率；估计个人风险（IR）和社区风险（SR），并以 图、表显示出来。 本章着重讨论事故后果分析，并简要说明估计个 人风险和社区风险的估计及其图示方式

第一节后果分析 重大灾害的事故后果分析包括两大部分： 重大灾害的 事故 效应模型 损伤模型

第一节 后果分析 效应模型 重大灾害的 事故 损伤模型 重大灾害的事故后果分析包括两大部分：

后果分析 (1)效应模型(effect mode|s):效应模型是发生灾害 时呈现的物理现象，所造成的物理效应，可以用某些数学 模型来计算。这些物理现象包括泄漏、汽化和扩散。 (2)损伤模型(vulnerability models):损伤模型是 描述火灾、爆炸、毒性物质对人或设备的伤害或损毁情况

后果分析 （1）效应模型（effect models）：效应模型是发生灾害 时呈现的物理现象，所造成的物理效应，可以用某些数学 模型来计算。这些物理现象包括泄漏、汽化和扩散。 （2）损伤模型（vulnerability models）：损伤模型是 描述火灾、爆炸、毒性物质对人或设备的伤害或损毁情况

效应模型 危险物质 易燃易悸物质或 毒性物质从容器、管路、 阀门、法兰等泄出后， 可能呈现气态（气体或 蒸气)、液态和气-液 气体 两相 液体 两态三种型态。液态物 质泄漏出的液体常在地 上形成油池或者因为液 体大量汽化而形成气云： 气-液两相泄漏是过热 液体从泄漏口骤然喷到 大气中，蒸气与液体混 喷射口 蒸腾 合，液体中较细小的颗 粒可能悬浮在空中形成 乱流分 气体 雾滴，较大的颗粒则下 落，然后蒸发汽化。气 态泄漏的气体或蒸气由 于密度与比重不同，呈 气体 液体（雨） 现上升或沉降两种扩散 形式。 中性浮力 沉重气体 喷射可 乱流分 汽 图5-1危险物质泄漏与扩散模型

危险物质 气体 两相 液体 喷射口 乱流分 气体 中性浮力 沉重气体 蒸腾 气体 液体（雨） 喷射口 乱流分 汽 图5-1 危险物质泄漏与扩散模型 易燃易爆物质或 毒性物质从容器、管路、 阀门、法兰等泄出后， 可能呈现气态（气体或 蒸气）、液态和气-液 两态三种型态。液态物 质泄漏出的液体常在地 上形成油池或者因为液 体大量汽化而形成气云； 气-液两相泄漏是过热 液体从泄漏口骤然喷到 大气中，蒸气与液体混 合，液体中较细小的颗 粒可能悬浮在空中形成 雾滴，较大的颗粒则下 落，然后蒸发汽化。气 态泄漏的气体或蒸气由 于密度与比重不同，呈 现上升或沉降两种扩散 形式。 一 、效应模型

1、泄漏模型 危险物质的泄漏有两种情况： 一种是从安全角度考虑而设计的，当发生紧急状况时， 设备上的安全装置就会自行泄漏，如安全阀跳脱的泄漏等； 另一种则是设备故障时的意外泄漏，如储槽破裂等。 后者才是重大危害管理的重点，但也要防范前者扩大成灾 害。在估计泄漏量时，最主要的问题是泄漏口大小的估计。 若是安全设备的泄漏，可直接取阀径或管径；若是其他意 外事故的大量泄漏，要根据实际情况估计

1、泄漏模型 危险物质的泄漏有两种情况： 一种是从安全角度考虑而设计的，当发生紧急状况时， 设备上的安全装置就会自行泄漏，如安全阀跳脱的泄漏等； 另一种则是设备故障时的意外泄漏,如储槽破裂等。 后者才是重大危害管理的重点，但也要防范前者扩大成灾 害。在估计泄漏量时，最主要的问题是泄漏口大小的估计。 若是安全设备的泄漏，可直接取阀径或管径；若是其他意 外事故的大量泄漏，要根据实际情况估计

G。一气体泄漏速度，即单位时间的泄漏物质的质量，kg/s; C。一气体的泄漏系数（圆形取1，三角形取0.9，长方形取0.85）； A一泄漏口面积，m2; 的释 ψ一流量系数，无量纲； 体 T一气体温度，K; 公式 R-理想气体普适比例常数，R=8.3145J/(mo1K); M一气体的分子质量，kg/mo1。 T专平八e-CLHAJ 7 M G。=Ca4py RT (公式1)

(1)气态物质（气体与蒸气）泄漏 气态泄漏发生在加压气体的容器或长管道、加压储槽槽顶的释 压阀、液体油池的沸腾或蒸发、可燃性物质受热分解等情况。气体 或蒸气的泄漏公式原理可由伯努利定律、连续性公式和气体状态公式 等导出。 计算从泄出口流出的气体泄漏速度可根据下式计算: RT M Gp = Cd Ap (公式1） Gp—气体泄漏速度，即单位时间的泄漏物质的质量,kg/s； Cd—气体的泄漏系数（圆形取1，三角形取0.9，长方形取0.85）； A— 泄漏口面积,m2； ψ—流量系数,无量纲； T—气体温度,K； R—理想气体普适比例常数,R=8.3145 J/（mol•K）； M—气体的分子质量,kg/mol

流量系数ψ由物质泄漏时的强度而定： ①亚音速 即当片=() - (公式2) ②音速 即当君=() (k+1)/2(k-1) (公式3) 式中， P一容器内介质压力，Pa; P。一外界环境压力，； Cp/ k一气体绝热指数（，），常在1.1~1.67

流量系数ψ由物质泄漏时的强度而定： ①亚音速 即当 ②音速 即当 式中， P—容器内介质压力,Pa； Po—外界环境压力,； k—气体绝热指数（ ），常在1.1~1.67。 1 0 2 1 −       +  k k k P P ( )                        −      − = k k− k P P P P k k 1 0 2 0 2 1 1 2  (公式2） 1 0 2 1 −       +  k k k P P ( 1) 2( 1) 1 2 + −       + = k k k  k (公式3) r p c c

当气体从释压阀泄出时，其气体的泄漏率可用下式计算： (公式4) 式中， Gvy一释压阀泄出的气体泄漏速度，kg/s; Qe一热通量，J/s; hfg一在释放压力时的汽化潜热，J/kg。 热通量是危险物质储存容器发生火灾时所接受的热。气态 物质的泄漏还要考虑它是绝热还是等温状况，并分辨是否有紧急 泄漏状况发生

当气体从释压阀泄出时，其气体的泄漏率可用下式计算： 式中， Grv—释压阀泄出的气体泄漏速度,kg/s； Qf —热通量,J/s； hfg —在释放压力时的汽化潜热,J/kg。 热通量是危险物质储存容器发生火灾时所接受的热。气态 物质的泄漏还要考虑它是绝热还是等温状况，并分辨是否有紧急 泄漏状况发生。 fg f rv h Q G = (公式4）

GL一液体泄漏速度，kg/s; C一泄漏系数，无单位 A一泄漏▣面积，m; p一液体密度，kg/m; P一液体储存压力，Pa; 度 P。一外界环境压力，Pa; g-重力加速度；9.8m/s2 h一泄漏口上方液体的高度 液体泄漏速度可用下式计算： (公式5)

(2) 液体泄漏 以大气压力储存的液体容器或管路破裂，或加压的液体在正常沸点 下的泄漏，都属纯液体泄漏。计算这种泄漏，常利用伯努利方程和连续 性公式。容器内是等温状态时，计算方法较简单，可导出泄漏液体的强度 值（作为时间的函数），从原先的强度值呈直线退减。如果容器内是绝热 状态时，计算方法比较复杂，因为在泄漏时，有一些液体会汽化。如果考 虑这些蒸发的液体，必需进一步计算绝热泄漏物的强度。 液体泄漏速度可用下式计算： 2 1 0 2( )         + − = 2gh   P P GL Cd A (公式5) GL —液体泄漏速度,kg/s； Cd —泄漏系数,无单位； A —泄漏口面积,m2； ρ—液体密度,kg/m3； P—液体储存压力,Pa； Po—外界环境压力,Pa； g —重力加速度；9.8m/s2 h —泄漏口上方液体的高度