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液氯鋼瓶泄漏事故后果預(yù)測分析

文檔作者：王長征１郭小芳１王興峰１張玲２文檔來源：１．西北礦冶研究院２．白銀市環(huán)保局		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月27日
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第３８ 卷第３ 期
２０１６ 年６ 月
甘　肅　冶　金
ＧＡＮＳＵ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．３
Ｊｕｎ．，２０１６
文章編號：１６７２-４４６１（２０１６）０３-０１４７-０５
液氯鋼瓶泄漏事故后果預(yù)測分析
王長征１，郭小芳１ ，王興峰１，張　玲２
（１．西北礦冶研究院，甘肅　白銀?。罚常埃梗埃?；２．白銀市環(huán)保局，甘肅　白銀?。罚常埃梗埃埃?
摘　要：采用重氣云模型、多煙團(tuán)模型及中毒事故后果危險性分析法對液氯鋼瓶泄漏事故產(chǎn)生的后果進(jìn)行預(yù)測分
析。中毒事故后果危險性分析法可迅速確定事故中毒危險區(qū)域以及作業(yè)人員疏散范圍；高斯煙團(tuán)模型沒有考慮重
氣體擴(kuò)散中的重力影響，只適用于氣體密度和空氣差不多中性氣體的被動擴(kuò)散。用重氣云團(tuán)箱模型計算的氯氣擴(kuò)
散濃度和影響范圍均大于用非重氣擴(kuò)散高斯模型計算的氯氣擴(kuò)散濃度；在實際預(yù)測中將氯氣泄漏在初期階段應(yīng)作
為重氣泄漏擴(kuò)散，采用重氣云團(tuán)箱模型計算。
關(guān)鍵詞：液氯；鋼瓶；泄漏；后果
中圖分類號：Ｘ８２０．６　　　　　　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ｂ　
Prediction and Analysis of Leakage Consequence
of Liquid Chlorine Cylinder
ＷＡＮＧ Ｃｈａｎｇ-ｚｈｅｎｇ１， ＧＵＯ Ｘｉａｏ-ｆａｎｇ１， ＷＡＮＧ Ｘｉｎｇ-ｆｅｎｇ１， ＺＨＡＮＧ Ｌｉｎｇ２
（１．Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ＆ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ， Ｂａｉｙｉｎ ７３０９００，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｂａｉｙｉｎ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｂｕｒｅａｕ， Ｂａｉｙｉｎ ７３０９００，Ｃｈｉｎａ）
Abstract：Ｈｅａｖｙ ｇａｓ ｃｌｏｕｄ ｍｏｄｅｌ， ｍｕｌｔｉ-ｐｕｆｆ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｐｏｉｓｏｎｉｎｇ ｈａｚａｒｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｗｅｒｅ ａｄｏｐｔｅｄ
ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ａｎｄ ｐｒｅｄｉｃｔ ｔｈｅ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌｉｑｕｉｄ ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｌｅａｋａｇｅ ａｃｃｉｄｅｎｔ ．Ｔｈｅ ｈａｚａｒｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐｏｉｓｏｎｉｎｇ
ｉｎｃｉｄｅｎｔｓ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｃａｎ ｑｕｉｃｋｌｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｐｏｉｓｏｎｉｎｇ ｉｎｃｉｄｅｎｔｓ ｄａｎｇｅｒ ｚｏｎｅ ａｎｄ ｅｖａｃｕａｔｅ ｒａｎｇｅ ｆｏｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｐｅｒ -
ｓｏｎｎｅｌ．Ｇａｕｓｓｉａｎ ｐｕｆｆ ｍｏｄｅｌ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｇｒａｖｉｔｙ ｔｏ ｈｅａｖｙ ｇａｓ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ， ｉｓ ｏｎｌｙ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｔｏ ｐａｓｓｉｖｅ
ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｏｆ ｎｅｕｔｒａｌ ｇａｓ ｏｆ ｓｉｍｉｌａｒ ｇａｓ ｄｅｎｓｉｔｙ ｔｏ ｔｈｅ ａｉｒ ．Ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｔｅｎｔ ｏｆ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｏｆ ｇａｓ
ｃｌｏｕｄｓ， ｄｅｒｉｖｅｄ ｂｙ ｈｅａｖｙ ｇａｓ ｃｌｏｕｄ ｂｏｘ ｍｏｄｅｌ， ａｒｅ ｌａｒｇｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｄｅｒｉｖｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｎｏｎ-ｈｅａｖｙ ｇａｓ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｇａｕｓｓｉａｎ ｍｏｄｅｌ．
Ｉｎ ａｃｔｕａｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｇａｓ ｌｅａｋ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｓｔａｇｅｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｔｒｅａｔｅｄ ａｓ ｈｅａｖｙ ｇａｓ ｌｅａｋａｇｅ ａｎｄ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ， ａｎｄ ａｄｏｐｔ
ｈｅａｖｙ ｇａｓ ｃｌｏｕｄ ｂｏｘ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ．
Key Words： ｌｉｑｕｉｄ ｃｈｌｏｒｉｎｅ；ｓｔｅｅｌ ｃｙｌｉｎｄｅｒ；ｌｅａｋａｇｅ；ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅ
1　引言
液氯以液態(tài)存儲，泄漏模式多種多樣，既有瞬間
泄漏，又有連續(xù)泄漏。瞬間泄漏源的特點是泄漏在
瞬間完成，瞬間泄漏源如鋼瓶破裂、壓力容器安全閥
異常啟動、放空閥門的瞬間錯誤開啟等；連續(xù)泄漏源
如連接在大型儲罐上的管道穿孔、法蘭泄漏等。液
氯泄漏造成最壞污染事故的情況主要為短時間內(nèi)泄
漏大量氯氣，且沒有防范和應(yīng)急措施，氯氣吸入后，
主要作用于氣管、支氣管、細(xì)支氣管和肺泡，導(dǎo)致相
應(yīng)的病變，部分氯氣又可由呼吸道呼出。而氯氣又
易與水或水蒸氣反應(yīng)生成強(qiáng)腐蝕性產(chǎn)物鹽酸和次氯
酸，腐蝕物品和動植物，所以一旦發(fā)生事故，其對社
會的影響程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般的工業(yè)生產(chǎn)事故，液氯
泄漏事故除了危及現(xiàn)場人員外，還會影響到周邊地
區(qū)的群眾生活和生態(tài)環(huán)境。
文章通過重氣云模型、多煙團(tuán)模型及中毒事故
后果危險性分析法三種預(yù)測方法進(jìn)行對比，分析各
種預(yù)測模式的應(yīng)用。
2　氯氣的危險性分析
氯氣為黃綠色氣體，有刺激性、窒息性氣味，加
壓液化或冷凍液化后為黃綠色油狀液體。氯氣不可
燃燒，但可助燃，在日光下與易燃?xì)怏w混合時會發(fā)生
燃燒爆炸，與許多物質(zhì)反應(yīng)可引起燃燒和爆炸。氯
氣為ＧＢ２．３ 類有毒氣體，屬劇毒品。氯通常是低壓
液化密閉儲運(yùn)和使用，在液氯的灌裝、運(yùn)輸、貯存過
程中，以及因鋼瓶口密封不嚴(yán)等原因造成氯氣大量
逸散時常接觸高濃度氯。氯氣的理化特性見表１。
　　氯氣對人體的毒害程度與質(zhì)量濃度的對應(yīng)關(guān)系
見表２［１］ 。
表１　氯氣理化特性
物化特征分子量
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)沸點
／℃
液體平均比熱
（ｋＪ／ｋｇ· ℃）
氣化熱
（ｋＪ／ｋｇ）
７１ -３４．６ ０．９６ ２８９ 氣態(tài)密度液態(tài)密度蒸汽壓（ｋＰａ）
２．４９ １．４７ ６３８．４（２０℃） 儲存狀態(tài) 儲罐內(nèi)溫度（℃） ２５ 儲罐內(nèi)壓力（ＭＰａ） ０．７２９ 表２　氯氣對人體的毒害程度與質(zhì)量濃度關(guān)系
氯氣質(zhì)量濃度／（ｍｇ／ｍ３） 對人體毒性效應(yīng)程度氯氣質(zhì)量濃度／（ｍｇ／ｍ３ ） 對人體毒性效應(yīng)程度
０．０６ 嗅覺閾值 １２０～１８０ ３０～６０ ｍｉｎ 可引起嚴(yán)重?fù)p害（中毒性肺炎和肺水腫） １ 我國車間空氣允許量 ３００ 可造成致命性損害 ３～９ 有明顯氣味，刺激眼、鼻或咽喉引起劇咳 ８５０［２］ ＬＣ５０，１ 小時（大鼠吸入） ９０ 引起劇咳 ２ ５００ 吸入后立即死亡 3　預(yù)測模式［3］
液氯鋼瓶發(fā)生泄漏，氣團(tuán)起初貼地運(yùn)動為重力
擴(kuò)散，隨著空氣進(jìn)入和溫度升高，紊流擴(kuò)散開始起主
要作用時，即重氣擴(kuò)散轉(zhuǎn)變?yōu)榉侵貧鈹U(kuò)散。常見的
重氣和非重氣模型的特性比較見表３。
表３　幾種常見的重氣和非重氣模型的比較
模型名稱適用對象適用范圍計算量
高斯煙羽模型中性氣體連續(xù)源的擴(kuò)散少
高斯煙團(tuán)模型中性氣體短時間泄漏的擴(kuò)散少
軌跡煙云模型中性和重性氣體復(fù)雜地形和需要考慮到大氣情況不均勻和不穩(wěn)定以及風(fēng)速影響的場合少
Ｓｕｔｔｏｎ 模型中性氣體連續(xù)穩(wěn)定泄漏少
ＦＥＭ３ 模型重性氣體連續(xù)源泄放和有限時間內(nèi)的泄放大
ＢＭ 模型重性氣體連續(xù)泄放和瞬時泄放少
箱模型重性氣體瞬時釋放和穩(wěn)態(tài)連續(xù)釋放大
　　高斯模型用統(tǒng)計的方法，考察擴(kuò)散物質(zhì)濃度的
分布，適用于中性氣體點源的擴(kuò)散，模型簡單，運(yùn)算
量小。箱模型的前提假設(shè)是理想化的，事實上重氣
擴(kuò)散氣云形狀不會是圓筒形，橫截面也不會是矩形，
它的局限性使其不適于復(fù)雜地形條件下的模擬，但
箱模型概念清晰，求解方便，計算量相對較小，對非
復(fù)雜條件下的擴(kuò)散預(yù)測結(jié)果和實驗結(jié)果的一致性，
并不比復(fù)雜的三維模型差，此類模型在重氣云的擴(kuò)
散分析中廣泛應(yīng)用于危險評價，作為應(yīng)急咨詢和安
全設(shè)計的重要依據(jù)［４］ 。
4　液氯鋼瓶泄漏事故不同預(yù)測模型后
果分析
4．1　中毒事故后果危險性分析法
液氯在鋼瓶破裂時會發(fā)生氯氣泄漏，造成大面
積的毒害區(qū)域。氯氣泄漏擴(kuò)散體積與擴(kuò)散半徑計算
公式如下［５］ ：
Ｖ＝２２．４ＷＣ（ｔ１ｔ０）
Ｍｑ ×（２７３＋ｔ０ ）
２７３
式中：Ｖ 為蒸氣體積，Ｖ 除以毒物致死濃度為中
毒傷亡區(qū)，ｍ３；Ｗ 為液氯質(zhì)量，ｋｇ；Ｃ 為液體比熱容，
ｋＪ／（ｋｇ· ℃）；ｔ 為室溫，?。常啊?；ｔ０ 為液體沸點，℃；
Ｍ 為相對分子量；ｑ 為介質(zhì)汽化熱，ｋＪ／ｋｇ。
氯氣泄漏蒸氣擴(kuò)散半徑計算公式：
Ｖ＝２２．４ＷＣ（ｔ－ｔ０ ）
Ｍｑ ×（２７３＋ｔ０ ）
２７３
Ｒ＝
３ Ｖ／Ｃ
（１／２）×（４／３）π
　　式中：Ｒ 為氯氣擴(kuò)散半徑，ｍ；Ｖ 為氯氣的蒸氣
體積，ｍ３ ；Ｃ 為氯氣在空氣中的危險質(zhì)量分?jǐn)?shù)值，％；
（氯氣在人吸入５～１０ ｍｉｎ 的致死濃度為０．０９％，吸
入０．５～１ ｈ 的致死濃度為０．００３５％，在吸入０．５～１ ｈ
致重病濃度為０．００１４％）。
以１ ｔ 液氯鋼瓶為例，鋼瓶破裂致氯氣全部泄
漏，經(jīng)計算氯氣泄漏后擴(kuò)散蒸氣體積為５８．７２ ｍ３ ；氯
氣密度比空氣大，容易像水一樣向低洼處流動，且積
存在低洼處不易被風(fēng)吹散或沿地面隨風(fēng)任意漂流，
以氯氣泄漏呈近似半球形向地面擴(kuò)散來計算其擴(kuò)散
半徑。不考慮地形、建筑物、風(fēng)向、風(fēng)速、溫度等影
響，利用靜風(fēng)狀態(tài)下的理想模型計算擴(kuò)散半徑為：氯
氣吸入５～１０ ｍｉｎ 致死濃度半徑為３１．４７ ｍ，吸入０．５
～１ ｈ 的致死濃度半徑為８７．０５ ｍ；在吸入０．５～１ ｈ
１４８ 　　　　　　　　　甘　肅　冶　金　　　　　　　　　　　　　　　　第３８ 卷
致重病濃度半徑為１１７．０１ ｍ。由于液氯比空氣重，
而且受地形、建構(gòu)筑物、風(fēng)向、風(fēng)速等自然條件的變
化，事故造成的影響區(qū)域會有一定的變化，泄漏點下
風(fēng)向氯氣的擴(kuò)散范圍會大面積擴(kuò)大，中毒事故造成
的傷害人員會顯著增加。4．2　重氣體模型法
液氯泄漏后形成氣體的密度比空氣大，屬于重
氣體擴(kuò)散，由于密度大于周圍空氣而受負(fù)浮力作用，
塌陷下沉，沿地表拓展，出現(xiàn)強(qiáng)烈分層現(xiàn)象；在地面
的濃度最大，沿地表移動長距離后濃度也不會降低，
極易造成人員中毒甚至引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。常用重
氣體擴(kuò)散模型有盒子模型和平板模型兩類。泄漏物
質(zhì)分子量較大且濃度很高時，容易形成貼地重氣團(tuán)，
這時的擴(kuò)散主要是空氣從頂部和側(cè)面進(jìn)入、污染物
從側(cè)面擠出導(dǎo)致氣團(tuán)體積擴(kuò)大從而稀釋濃度的過
程，稱為坍塌擴(kuò)散，以區(qū)別于高斯模式的湍流擴(kuò)散。
只有當(dāng)濃度稀釋到一定的程度后，湍流擴(kuò)散重新占
主導(dǎo)，這時仍可用高斯煙團(tuán)模型模擬。對坍塌稀釋
過程的模擬，如果是瞬時泄漏重氣云團(tuán)，可用盒子模
型；如果是連續(xù)泄漏形成的穩(wěn)定重氣云羽，用平板模
型。這兩類模型的核心是因空氣進(jìn)入而引起的氣云
質(zhì)量增加速率方程。液氯鋼瓶破裂導(dǎo)致氯氣瞬時泄
漏選用盒子模型進(jìn)行預(yù)測。重氣擴(kuò)散的盒子模型示
意如圖１［６］ 。
圖１　重氣云團(tuán)盒子模型
　　以１ ｔ 液氯鋼瓶為例，鋼瓶破裂致氯氣全部泄
漏，采用ＥＩＡＰｒｏＡ２００８ 軟件中的重氣云擴(kuò)散估算模
式，選用盒子模型進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)預(yù)測結(jié)果，重氣坍
塌引起的擴(kuò)散讓位于環(huán)境湍流引起的擴(kuò)散的位置為
２７１３．８８ ｍ，此后的位置用非重云氣體煙團(tuán)模型計
算。重氣云團(tuán)半徑隨擴(kuò)散時間的變化見圖２。重氣
云團(tuán)質(zhì)量濃度隨擴(kuò)散時間的變化見圖３。
圖２　重氣云團(tuán)半徑隨擴(kuò)散時間的變化
圖３　重氣云團(tuán)質(zhì)量濃度隨擴(kuò)散時間的變化
　　由圖２ 可知，云團(tuán)半徑在擴(kuò)散前段比后段變化
快，隨著擴(kuò)散的進(jìn)行，卷入空氣質(zhì)量迅速增加，使重
氣密度接近空氣密度，重氣泄漏擴(kuò)散過程結(jié)束。由
圖３ 可知，隨擴(kuò)散時間延長，云團(tuán)濃度迅速下降。重
氣云團(tuán)從產(chǎn)生到向下風(fēng)向移動，中心向下風(fēng)向移動，
同時其尺寸不斷擴(kuò)大，濃度不斷稀釋。
不同氯氣濃度（不同損害劑量）下的下風(fēng)向距
離、重氣云團(tuán)半徑的預(yù)測結(jié)果見表４。
表４　液氯鋼瓶泄漏影響范圍預(yù)測
氯氣濃度／（ｍｇ／ｍ３） ９０ １２０～１８０ ３００ ８５０ ２ ５００ 對人體的危害程度 引起劇烈咳嗽 ０．５～１ ｈ 可引起嚴(yán)重?fù)p害 可造成致命性損害 ＬＣ５０，１ 小時（大鼠吸入） 吸入后立即死亡濃度 下風(fēng)向距離／ｍ ２ ９０６．２０ ２ ４００～１ ８３０．４ １ ３０２．４０ ６５１．２ ３１６．８０ 重氣云團(tuán)半徑／ｍ ３１７．３８ ２８８．５～２５２．０３ ２１２．７３ １５０．７６ １０５．６４ 　　由表４ 可知，在沒有任何防范措施的情況下，液
氯鋼瓶泄漏事故影響范圍較大，以液氯庫房為中心
３１６．８０ ｍ 范圍以內(nèi)濃度超過２ ５００ ｍｇ／ｍ３ ，為吸入
后立即死亡濃度范圍；６５１．２ ｍ 范圍內(nèi)濃度超過８５０
ｍｇ／ｍ３，為半致死濃度范圍；１ ３０２．４ ｍ 范圍內(nèi)濃度
超過３００ ｍｇ／ｍ３，為具有致命性損害范圍；２ ４００～１
８３０．４ ｍ 范圍內(nèi)人吸入氯氣０．５～１ ｈ 可引起嚴(yán)重
損害。4．3　多煙團(tuán)模型法
液氯鋼瓶發(fā)生泄漏，對處于地面附近，近似于地
面源，擴(kuò)散到大氣中形成煙團(tuán)，由于氯氣密度大于空
氣，因此氣團(tuán)起初貼地運(yùn)動為重力擴(kuò)散，氣團(tuán)隨空氣
運(yùn)動，空氣從氣團(tuán)頂部和邊緣進(jìn)入，使其密度和濃度
逐漸下降。隨著空氣進(jìn)入和溫度升高，氣團(tuán)密度逐
第３ 期　　　　　　　　　　　　　王長征，等：液氯鋼瓶泄漏事故后果預(yù)測分析　　　 １４９
漸下降，密度接近空氣密度，紊流擴(kuò)散開始起主要作
用時，重力驅(qū)動擴(kuò)散將轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)境湍流驅(qū)動擴(kuò)散，即
重氣擴(kuò)散轉(zhuǎn)變?yōu)榉侵貧鈹U(kuò)散，轉(zhuǎn)為高斯模式。
４．３．１　源強(qiáng)計算
根據(jù)相關(guān)資料及鋼瓶溫度、壓力等參數(shù)，估算氯
氣最大泄漏量。氣體的泄漏根據(jù)枟建設(shè)項目環(huán)境風(fēng)
險評價技術(shù)導(dǎo)則枠（ＨＪ／Ｔ１６９-２００４）按下式計算：
Ｐ０
Ｐ ≤ ２
Ｋ＋１
Ｋ
Ｋ＋１
式中：Ｐ－容器內(nèi)介質(zhì)壓力，０．７２９ ＭＰａ；Ｐ０ －環(huán)境
壓力，１０１３２５ Ｐａ；Ｋ－氣體的絕熱指數(shù)（熱容比），取
１．４。
假定氣體特性是理想氣體，氣體泄漏速度計算
公式：
ＱＧ ＝ＹＣｄ Ａｐ ＭＫ
ＲＴＧ
２
Ｋ＋１
Ｋ＋１
Ｋ-１
式中：ＱＧ －氣體泄漏速度（ｋｇ／ｓ）；Ｐ－容器壓力；
Ｃｄ －氣體泄漏系數(shù)，當(dāng)裂口形狀為圓形時取１，三角
形取０．９５，長方形取０．９；Ａ－裂口面積（ｍ２）；Ｍ－分子
量；Ｒ－氣體常數(shù)（Ｊ／（ｍｏｌ· Ｋ））；ＴＧ －氣體溫度，Ｋ；Ｙ
－流出系數(shù)，對于臨界流Ｙ＝１。假設(shè)裂口為圓形，裂
口面積為１×１０-４ ｍ２ ，溫度約２５ ℃，根據(jù)上式計算的
氣體泄漏量為０．２６７ ｋｇ／ｓ。
４．３．２　預(yù)測模式
預(yù)測模式采用多煙團(tuán)擴(kuò)散模式，運(yùn)用環(huán)境風(fēng)險
評價軟件（Ｒｉｓｋ Ｓｙｓｔｅｍ）計算事故發(fā)生后釋放的氣體
擴(kuò)散。在事故后果評價中采用下列煙團(tuán)公式：
　?。茫ǎ?，０） ＝ ２Ｑ
（２π）３／２σｘσｙσｚ ｅｘｐ - （ ｘ-ｘ０）２
２σ２ｘ
ｅｘｐ
- （
ｙ-ｙ０ ）２
２σ２ｙ
ｅｘｐ -ｚ２０
２σ２ｚ
式中：Ｃ（ｘ，ｙ，０）－下風(fēng)向地面坐標(biāo)處的空氣中
污染物濃度（ｍｇ／ｍ３ ）；ｘ０ ，ｙ０ ，ｚ０ －煙團(tuán)中心坐標(biāo)；Ｑ－
事故期間煙團(tuán)的排放量；σＸ、σｙ 、σｚ －Ｘ、Ｙ、Ｚ 方向的
擴(kuò)散參數(shù)（ｍ）。常取σＸ ＝σｙ
４．３．３　預(yù)測結(jié)果
風(fēng)速２．２ ｍ／ｓ、穩(wěn)定度為Ｆ 氣象條件，假設(shè)泄漏
時間為１０ ｍｉｎ，預(yù)測結(jié)果見圖４。
圖４　氯氣擴(kuò)散濃度和距離關(guān)系圖
　　考慮評價區(qū)的特點，選擇靜風(fēng)（０．５ ｍ／ｓ）、風(fēng)速
（２．２ ｍ／ｓ）和大風(fēng)（５．０ ｍ／ｓ），穩(wěn)定度為Ｆ 氣象條件，
假設(shè)泄漏時間為１０ ｍｉｎ，預(yù)測結(jié)果見表５。
表５　不同風(fēng)速條件下Ｆ 穩(wěn)定度、不同預(yù)測時間預(yù)測結(jié)果
風(fēng)速
／（ｍ／ｓ）
預(yù)測時刻
／ｍｉｎ
最大落地
濃度
／（ｍｇ／ｍ３ ）
出現(xiàn)距離
／ｍ
嗅覺閾值
濃度范圍
／ｍ
車間空氣容許
濃度范圍
／ｍ
刺激眼鼻喉
濃度范圍
／ｍ
引起劇咳
濃度范圍
／ｍ
嚴(yán)重?fù)p害
濃度范圍
／ｍ
致命性
損害
濃度范圍／ｍ
半致死
濃度范圍
／ｍ
吸入后立即
死亡濃度范圍
／ｍ
０．５ ５ ９ ８１４．２９ ３．８ ３５７．３ ２７８．７ ２０２．４ １０８．４ ８２．２ ６５．５ ３９．４ ２１．８ １０ ９ ８３０．７４ ３．８ ６３７．４ ４６２．５ ２９２ １２１．４ ８７．４ ６８ ３９．９ ２１．９ １５ ２９．１９ １１１．８ ８８５ ６０３．７ ３３６ ２０ ６．３５ ２１２．７ １ １０９．８０ ７１２．７ ２．２ ５ １１６ ６４４．６３ １２．３ ４８６．３ ４５５．３ ４２７．５ ３８８ ３６８．１ ３３５．１ １７７．９ ８８．３ １０ １１６ ６４４．６３ １２．３ ９２９．８ ８６９．３ ８１１．１ ６８２ ４６３．２ ３３９．６ １７７．９ ８８．３ １５ １９６．８２ ４２３．８ １ ３６２．００ １ ２７２．３０ １ １７９．８０ ７０２．８ ４６２．４ ２０ ６３．５３ ８３７．４ １ ７８７．６０ １ ６６８．７０ １ ５３８．７０ ５．０ ５ ２４ ３３０．３０ ２７．９ １ ０３７．３０ ９６４．５ ８８６．４ ４２８．７ ２８０．８ ２０４．６ １１７．４ ６１．６ １０ ２４ ３３０．３０ ２７．９ １ ９８９．５０ １ ８４２．２０ １ ６２３．２０ ４２８．７ ２８０．８ ２０４．６ １１７．４ ６１．６ １５ ２２．３２ ９５８．１ ２ ９１９．５０ ２ ６９１．８０ １ ８５１．９０ ２０ ８．３０ １ ９０２．４０ ３ ８３５．６０ ３ ５１９．９０ 　　由表５ 可知，發(fā)生氯泄漏后，氯氣可向四周擴(kuò)
散，同一泄漏源，在靜風(fēng)和有風(fēng)條件下，靜風(fēng)條件氯
氣擴(kuò)散較慢，近距離危害更為嚴(yán)重；在有風(fēng)條件下，
毒物危害面積雖相對較大，但危害時間較短。
平均風(fēng)速Ｆ 穩(wěn)定度下１０ ｍｉｎ 時氯氣影響范圍
示意見圖５。
１５０ 　　　　　　　　　甘　肅　冶　金　　　　　　　　　　　　　　　　第３８ 卷
圖５　平均風(fēng)速Ｆ 穩(wěn)定度下１０ 分鐘時影響范圍
　　采用高斯擴(kuò)散模型估算氯氣泄漏在下風(fēng)向的濃
度分布，在實際應(yīng)用中，風(fēng)速、風(fēng)向會隨當(dāng)?shù)貧庀髼l
件變化，若風(fēng)速、風(fēng)向有顯著變化，不同的時間間隔
內(nèi)，軸線方向就會發(fā)生變化。當(dāng)以此作為應(yīng)急救援
的參考時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)夭煌竟?jié)、氣象條件及周邊環(huán)
境的改變等實際情況來判斷、調(diào)整可能受影響的
區(qū)域。
5　結(jié)語
⑴太復(fù)雜的模型在實際處理事故中并不實用。
實際工作中，一旦遇到氯氣泄漏，比較有用的數(shù)據(jù)是
確定隔離半徑和疏散范圍。中毒事故后果危險性分
析法其計算結(jié)果可為事故現(xiàn)場救援人員在確定事故
中毒危險區(qū)域以及作業(yè)人員疏散范圍時提供一定的
參考依據(jù)，迅速及時處置事故。
⑵用重氣云團(tuán)箱模型計算的氯氣擴(kuò)散濃度高于
用非重氣擴(kuò)散高斯模型計算的氯氣擴(kuò)散濃度；重氣
云團(tuán)箱模型計算的氯氣濃度影響范圍比非重氣擴(kuò)散
高斯模型計算的范圍大。在對涉及氯氣的項目進(jìn)行
環(huán)境風(fēng)險評價時應(yīng)將氯氣泄漏在初期階段作為重氣
泄漏擴(kuò)散，采用重氣云團(tuán)箱模型計算。
⑶高斯模型為解析模式，模型簡單，計算方便，
提出時間早，實驗數(shù)據(jù)多，較為成熟。但是高斯煙羽
和煙團(tuán)模型沒有考慮冷重氣體擴(kuò)散中的重力影響，
只適用于氣體密度和空氣差不多中性或正浮性氣體
的被動擴(kuò)散。
⑷由于氯氣泄漏擴(kuò)散過程存在諸多的不確定
性，模型的建立是基于諸多假設(shè)且經(jīng)過不同程度的
近似及簡化完成的，實際應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合實際情況和
快速分析，做適當(dāng)修正。
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家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局司函，協(xié)調(diào)函［２００］７ 號．
收稿日期：２０１５-０９-２３
作者簡介：王長征（１９７９-），男，本科，環(huán)保工程師。主要從事環(huán)境影
響評價、清潔生產(chǎn)審核與污染治理等方面的研究。
第３ 期　　　　　　　　　　　　　王長征，等：液氯鋼瓶泄漏事故后果預(yù)測分析　　　 １５１

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