后果分析 (Consequence Analysis) 是重大事故危险源危险性评价的一部分, 其目的在于定量地描述重大事故后果的严重程度。它为企业或企业主管部门提供关于重大事故后果的信息和如何应付重大事故的信息; 为设计者提供如何采取措施减轻事故影响的信息; 使操作者和周围居民了解他们面临的潜在危险和企业已经采取的重大危险源控制措施。

　　后果分析的基本步骤包括:

　　① 了解系统;

　　② 设想重大事故危险源导致事故及其后果的情况;

　　③ 选择恰当的数学模型计算事故后果的有关参数;

　　④ 与相应参数的允许值相比较;

　　⑤ 讨论并得出分析结论。

　　重大事故的发生几乎都是由于作为重大事故危险源的易燃、易爆、有毒有害物质的泄漏引起的。因此, 后果分析往往是从对物质泄漏的分析开始的, 然后研究泄漏出的物质的流动、扩散, 以及发生火灾、爆炸、中毒事故, 造成人员伤亡和财产损失的情况。

　　1. 泄漏分析

　　泄漏分析包括泄漏设备情况、泄漏后果分析和泄漏量计算。

　　(1 ) 泄漏设备情况

　　化工生产过程中利用的设备种类繁多, 分析时根据泄漏情况把容易发生泄漏的设备归纳分类。 (例如, 世界银行国际信贷公司 ( IFC) 编写的 《工业污染事故评价技术手册》 中,把化工生产过程中的设备归纳为管道、挠性联结器、过滤器、阀门、压力容器或反应罐、泵、压缩机、储罐、加压或冷冻气体容器, 以及火炬燃烧器或放散管共 10 类)。然后, 研究各类设备典型损坏情况及相应的裂口尺寸, 供后面的分析参考。

　　(2 ) 泄漏后果分析

　　泄漏后果与泄漏物质的相态、压力、温度、燃烧性、毒性等性质有关。

　　重大事故后果分析中考虑的泄漏物质主要有常压液体、加压液化气体、低温液化气体、加压气体四种。

　　泄漏物质的危险性质不同, 泄漏后果也不同。重大事故后果分析中主要考虑可燃气体泄漏、有毒气体泄漏和液体泄漏三种情况。

　　① 可燃气体泄漏。可燃气体泄漏后与空气混合, 达到燃烧界限遇到引火源就会发生燃烧或爆炸。可燃气体泄漏后可能立即发火也可能滞后发火。泄漏后立即发火的场合, 发生扩散燃烧, 产生喷射性火焰或火球, 影响范围较小。泄漏后滞后发火的场合, 泄漏的可燃气体与周围空气混合形成可燃气云团, 遇到引火源发生爆燃或爆炸, 影响范围较大。

　　② 有毒气体泄漏。有毒气体泄漏后形成云团在空气中扩散, 有毒气体浓度较大的浓密云团笼罩很大范围, 影响范围较大。

　　③ 液体泄漏。一般情况下, 泄漏的液体在空气中蒸发生成气体, 泄漏后果取决于液体蒸发生成的气体量。常温常压液体泄漏后聚集在防液堤内或地势低洼处形成液池, 液体表面缓慢蒸发; 加压液化气体泄漏后瞬间迅速气化, 没来得及蒸发的液体形成液池, 吸收周围热量继续蒸发; 低温液体泄漏后形成液池, 吸收周围热量蒸发, 液体蒸发速度低于泄漏速度。

　　(3 ) 泄漏量计算

　　准确计算泄漏量是研究泄漏物质扩散的基础。

　　当发生泄漏的设备裂口规则、裂口尺寸已知, 泄漏物质的热力学、物理化学性质及参数已知时, 可以根据流体力学中的有关公式计算泄漏量。当裂口不规则时, 采用等效尺寸计算; 考虑泄漏过程中压力变化等情况时, 往往采用经验公式计算泄漏量。

　　2. 扩散

　　危险物质从设备中泄漏出来后, 将向周围扩散。液体泄漏后形成液池; 液体蒸发形成的蒸汽、泄漏的气体将在大气中形成弥散的气团 (或称蒸汽云) 逐渐扩散。

　　(1 ) 泄漏后的扩散

　　液体危险物质离开设备后沿地面流动直到低洼处或人工边界 (如防液堤) , 形成液池。

　　液体离开裂口后就不断蒸发, 当蒸发速度与泄漏速度相等时, 液池中的液体量将维持不变。如果泄漏液体是挥发性液体或低沸点液体, 则大量蒸汽在液池上面形成蒸汽云。

　　液体蒸发分为闪蒸、热量蒸发、质量蒸发三种情况。根据液体蒸发的具体情况选择相应的公式计算液池液体蒸发量。

　　气体从裂口连续泄漏时形成气体射流, 根据射流公式可以计算距裂口某一距离处的气体浓度值。液体闪蒸或加压气体瞬时泄漏的场合, 气体扩散属于绝热扩散过程, 可以根据绝热扩散公式计算气团各处的气体浓度。

　　(2 ) 气团在大气中的扩散

　　液体、气体泄漏后在泄漏源附近扩散, 在工厂上方形成气团, 气团将进一步扩散, 影响厂外广大区域。

　　气团在大气中的扩散情况与气团自身性质有关。当气团密度大于空气密度时, 气团将沿地面扩散, 危害很大。在后果分析中应主要考虑密度接近或大于空气密度的气团。

　　气团的扩散还受大气稳定度、风速、风向、地表粗糙度等因素影响, 呈现十分复杂的函数关系。利用高斯气羽模型可以计算气羽状气团中任一点处的气体浓度; 利用高斯气团模型可以计算瞬时泄漏形成的气团中任一点处的气体浓度。

　　3. 估计事故后果

　　在气团扩散计算的基础上估计火灾、爆炸、中毒事故造成人员伤亡、财产损失情况。

　　(1 ) 火灾

　　泄漏的易燃液体、气体遇到引火源后会被点燃而发火燃烧, 其燃烧方式有池火 ( Poolfire )、喷射火 ( Jet fire )、火球 ( Fire ball) 和突发火 ( Flash fire ) 四种。火灾通过热辐射的方式影响周围环境。当火灾产生的热辐射强度足够大时, 可以使周围的物体燃烧或变形; 强烈的热辐射可能烧死、烧伤人员, 烧毁、烤毁设备。

　　对于池火、喷射火和火球, 可以计算人员或设备处热辐射通量来估计火灾事故后果。突发火的后果分析主要是确定可燃混合气体燃烧下限随气团扩散达到的范围, 一般认为在此范围内的人员将全部死亡。

　　(2 ) 爆炸

　　爆炸时瞬间释放出巨大的能量, 造成伤亡和破坏。爆炸的破坏性取决于爆炸产生的冲击波和碎片的情况。

　　在计算出物理爆炸或化学爆炸释放的爆炸能的基础上, 可以根据经验公式计算爆炸冲击波的影响半径、碎片的飞散速度和打击深度, 估计爆炸事故的后果。

　　(3 ) 中毒

　　在有毒物质大量泄漏的场合, 根据有毒气团的扩散范围、浓度分布和接触毒物的人数等估计中毒事故的后果。由于毒物对人员的危害程度取决于毒物的性质、毒物的浓度和人员接触毒物时间等因素, 有些因素在事故发生前很难搞清楚, 所以估计中毒事故的后果比较困难。《工业污染事故评价技术手册》 建议用有毒物质在人群中造成死亡的概率来估计中毒事故后果。

　　重大事故后果分析涉及一系列数学物理模型的选择、大量有关数据的收集和复杂的数学计算, 是一项十分繁重的工作。目前国内外已经开发出了许多后果分析计算机软件, 推动了后果分析工作的广泛开展。

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