这个工具算什么
输入泄漏了什么物质、多少量、什么工况,算出多远范围内会受到多大伤害, 并把范围画在地图上。
| 后果类型 | 算出什么 | 分级依据 |
|---|---|---|
| 火灾(池火、喷射火、火球) | 各级热辐射强度对应的距离 | AQ/T 3046 表 H.2(6 档,37.5~1.58 kW/m²) |
| 爆炸(蒸气云、容器爆裂) | 各级超压对应的距离 | GB/T 37243 6.6.7.4.2 + AQ/T 3046 表 H.3 |
| 毒气扩散 | 各级毒性阈值对应的下风向距离 | AQ/T 3046 表 H.1(ERPG-1/2/3)+ NIOSH IDLH; 另可附 GBZ 2.1 职业接触限值与自定义浓度 |
| 闪火 | 爆炸下限(LFL)包络范围 | GB/T 37243 6.6.7.4.1(区内死亡率 100%、区外 0) |
操作流程:选物质 → 看危险特性 → 选事故场景 → 填气象条件 → 核对参数 → 点「计算」。共六步,下面逐步说明。
1选物质,看它有什么危险
在①输入名称、别名或 CAS 号;搜索框会显示物质库的实际条数。
选定后②会自动列出该物质的危险特性及判定依据 —— 优先用 GHS 分类,缺 GHS 时按物性推断并标注「可靠性较低」。
③随即给出可能的事故场景,按推荐度排序,每条都写明判定理由。
2填气象条件
扩散计算离不开气象条件。这些参数原先散落在各模型的输入里(风速要按六个稳定度分别填六遍), 现在收在一处,各模型共用。
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 周边地貌 | 5 档,对应 SH/T 3226 表 G.6.2-2 的地面粗糙度 z₀ = 0.03 / 0.1 / 0.3 / 1.0 / 3.0 m |
| 全年平均风速、气温 | 直接进扩散模型;气温同时供池火、喷射火使用 |
| 16 方位风速与风频 | 见下方说明,两者作用完全不同 |
| 静风频率 | 与 16 方位风频合计应为 100% |
| 大气稳定度频率 | A~F 合计应为 100%;出现频率最高者作为计算稳定度 |
· 风速决定该方位的影响距离 —— 风大稀释快、距离近
· 风频只决定该方位被吹到的概率,不改变距离, 要等做个人风险(LSIR)时才作方向加权
所以填完风频看不到距离变化,这是对的。
一个尚未接入的部分
地貌(粗糙度)目前只影响显示,还没进主计算。粗糙度修正系数已按 SH/T 3226 附录 G.6 实现,但扩散模型 EX-13 用的是 CCPS 的 Pasquill-Gifford 系数,两套系数体系不同, 直接混用会算错。要接入需先决定是整体改用国标系数还是并行给出对照。
3核对参数,然后点「计算」
三种底色代表参数来源:
- 绿底 ◆ —— 按所选物质自动填入(分子量、密度、燃烧热等), 鼠标悬停可看换算来源
- 黄底 —— 你手工改过的值
- 白底 —— 模型默认的建议值,最需要核对
带 * 的是必填项。
改动任何参数,结果会立即收回、地图清空,必须重新点「计算」。 这是刻意设计的 —— 避免你看着旧结果、以为对应的是新参数。
各场景需要填的「量」不一样
| 场景 | 要填的量 | 说明 |
|---|---|---|
| 蒸气云爆炸 | 参与爆炸的物料质量 kg | 指进入可燃云团并参与爆炸的部分,通常远小于储存总量。 自动按燃烧热换算成爆炸能量与云团体积 |
| BLEVE 火球 | 初始可燃物质量 kg | 容器内参与形成火球的物料总量 |
| 闪火 | 释放总量 kg | 瞬时释放形成云团的总量 |
| 毒气扩散 | 储存总量 kg | 只填泄漏单元内可释放的总量(钢瓶、储罐存量)。 泄漏速率与持续时间不在这里填 —— 由孔径与压力自动算出, 见下方「源项:速率与时间怎么来的」 |
| 喷射火 | 不需要 | 持续泄漏,流率由孔径与气体压力决定 —— 请调孔径、压力 |
| 池火 | 不需要 | 液池尺寸由泄漏源项算出 —— 请调孔径、液位、密度 |
| 容器物理爆炸 | 不需要 | 能量来自压缩气体膨胀功,与物料燃烧热无关 —— 请调容积、爆破压力 |
源项:泄漏速率与持续时间怎么来的
| 量 | 怎么算出来的 | 什么时候该改 |
|---|---|---|
| 泄漏速率 kg/s | 孔径与压力 → EX-1 质量流率 → EX-10 液池蒸发
→ EX-13 释放速率。改孔径或液面上方压力就会改变它 |
一般不用改。若已有实测或 DNV 等软件的推算值,可直接覆盖 |
| 人员暴露时长 min | 默认=泄漏全程,即假定人员留在原地不撤离(保守) | 有疏散预案时要改。它只影响致死档 —— ERPG/IDLH 是固定浓度阈值,不随暴露时间变。 例:氯泄漏 12.4 min,若 3 min 内撤离,半数致死半径由 177 m 降到 135 m |
| 泄漏持续时间 s | min(切断系统动作时间, 存量 ÷ 速率)切断时间按 SH/T 3226 9.3.2 取:自动 60 s、半自动 300 s、 手动 1200 s、装卸现场切断 120 s |
经常要改。自动值是「无人干预」的结果, 而现场往往有人处置 —— 报警后关阀、堵漏、倒罐, 这类时间算不出来,只能按预案与演练情况填 |
例:1000 kg 氯钢瓶、10 mm 孔,算出速率 1.349 kg/s,
无切断时放空需 741 s,全部 1000 kg 都会漏光。
若现场报警后 5 分钟堵漏成功,在持续时间填 300,
释放量即降为 404.8 kg(存量的 40%)。
t_d ≤ 0.6·x/u 时该档改按瞬时烟团计算,
模型把释放量当作一瞬间集中放出,峰值浓度高于同样质量拉长成的连续羽流。
上例中 741 s 时 ERPG-3 为 1128 m,改成 300 s 后变成 4247.7 m。
结果表每行都标出了实际所用模型,并给出另一模型的对照值,作结论时请说明所取口径。4读结果
每一档给出该伤害等级对应的距离,前面的勾选框控制它是否画在地图上。
标「未达到」表示当前工况下辐射/超压达不到该档阈值,属正常结果。
标「超出模型范围」表示参数越出了模型的适用区间, 此时不给数值 —— 给一个越界外推的数比不给更危险。
毒气扩散:四类浓度档位,分工不同
热辐射与超压的分级是固定表,浓度不是 —— 它随物质而变,工具会同时给出下面几类:
| 档位 | 出处 | 性质 | severity | 默认上图 |
|---|---|---|---|---|
| 1% / 50% 致死 | GB/T 37243 6.6.7.2 式(6),常数取 AQ/T 3046 表 I.2(22 种) | 按剂量算,随泄漏持续时间变化(见下) | 致死 | 是 |
| ERPG-3 / ERPG-2 | AQ/T 3046—2013 表 H.1(144 种) | 急性,按接触 1 h。3 级危及生命,2 级不可逆损害 | 伤害 | 是 |
| IDLH | 美国 NIOSH(403 种,可匹配本库 297 种) | 急性,按30 min 逃生。与 ERPG 来源独立,可互相印证 | 伤害 | 是 |
| LFL | 物质的爆炸下限 | 闪火火焰区边界(GB/T 37243 6.6.7.4.1 阶跃判据) | 伤害 | 是 |
| ERPG-1 | 同上 | 「仅有轻微短暂不适或可察觉异味」 | 提示 | 是(虚线) |
| ½LFL | 爆炸下限的一半 | 可燃气体检测报警常用设定值,不是伤害判据 | 提示 | 是(虚线) |
| MAC PC-TWA PC-STEL | GBZ 2.1—2019 表 1(358 种,可匹配本库 264 种) | 职业接触限值,非事故判据 —— 针对 8 h 工作日的慢性接触 | 提示 | 否 |
| 自定义 | 你自己填(ppm 或 mg/m³,可多档) | 无标准出处,想看任意浓度到多远时用 | — | 是 |
结果按「伤害等级」标注
图上标签、结果表与计算书都以伤害等级打头,物理量放在括号里 —— 读的人关心的是死亡/重伤/轻伤半径,而不是 37.5 kW/m² 本身。
| 后果类型 | 死亡半径 | 重伤/伤害半径 | 依据 |
|---|---|---|---|
| 热辐射 | 37.5 kW/m² | 25 kW/m²(重伤) 12.5 kW/m²(轻伤) |
AQ/T 3046 表 H.2 |
| 冲击波超压 | 30 kPa | 10 kPa | GB/T 37243 6.6.7.4.2:≥30 kPa 死亡概率 100%、≤10 kPa 为 0 |
| 闪火 | LFL 边界 | — | GB/T 37243 6.6.7.4.1 阶跃判据:区内 100% 死亡、区外 0 |
| 毒气 | 50% / 1% 致死浓度 | ERPG-2(不可逆损害) | GB/T 37243 6.6.7.2 式(6) 剂量反解 |
超压和闪火没有这个问题,国标给的是无条件判据。
「提示档」与「伤害档」:图上最容易误读的地方
所以这类档位在地图上降级为虚线细线、淡填充,标签带「(提示档)」, 与实线的伤害档一眼可分。数据仍然保留,勾选框照常可用。
实例(氨 2000 kg,人工把泄漏时间改为 10 s,实际只漏出 3.9 kg):
| 档位 | 距离 | 它到底是什么 |
|---|---|---|
| 50% 致死 | 13.1 m | 真正的伤害范围 |
| 1% 致死 | 23.6 m | |
| ERPG-3 1000 ppm | 257.3 m | 危及生命 |
| IDLH 300 ppm | 413.3 m | 30 min 内应能逃离 |
| ERPG-2 200 ppm | 484.9 m | 不可逆损害 |
| ERPG-1 25 ppm | 1099.5 m | 只是能闻到味 —— 图上那个最大的圈 |
3.9 kg 氨的气味飘到 1 km 外,物理上并不离谱(手算与模型吻合到 0.07%)。 但若把这个圈当作事故影响范围,就会得出与事实相差近百倍的结论 —— 真正需要防护的是十几米。
为什么改了泄漏时间,多数距离却不变
连续羽流的稳态浓度是 C(x) = Q / (2π·u·σy·σz),
分子只有释放速率 Q,没有时间。物理含义是:只要泄漏还在持续且已建立稳态,
下风向某点的浓度就是那个值 —— 放 20 分钟和放 42 分钟,那一点的浓度一样。
所以按 ERPG/IDLH/LFL 这类固定浓度阈值反解出的距离,不随泄漏时间变化。
Pr = a + b·ln(Cn·t),
时间 t 在对数里面。工具由此反解出「暴露 t 分钟造成 x% 死亡所需的浓度」:
C = [ exp((Pr − a)/b) / t ] 1/n
时间短 → 致死所需浓度高 → 距离近。这组档位才会随泄漏时长变化。
例(氨 1000 kg、10 mm 孔):
| 泄漏持续时间 | 50% 致死 | 1% 致死 | ERPG-3(对照) |
|---|---|---|---|
| 2 min | 24.5 m | 44.2 m | 140.5 m (始终不变) |
| 5 min | 30.9 m | 55.8 m | |
| 10 min | 36.8 m | 66.6 m | |
| 20 min | 43.9 m | 79.6 m | |
| 30 min | 48.7 m | 88.4 m | |
| 60 min | 48.7 m | 88.4 m |
三个出口(地图版、完整版、导出的计算书)用的是同一套档位,结果一致。
另需注意:该档位假定人员在泄漏全过程留在原地不撤离,是保守取法; 实际有疏散时,暴露时间应短于泄漏时间。
毒性常数表只有 22 种物质(AQ/T 3046 表 I.2),不在表内的不出这两档。
没有值的档不显示。氯只有 MAC,就只出 MAC 一行; 氨没有 MAC 而有 PC-TWA 与 PC-STEL,就出那两行。不会留空占位。
5看地图:不同后果画法不同
后果场的几何形态本就不同,一律画同心圆会失真。本工具按场景分别绘制:
| 场景 | 图形 | 为什么 |
|---|---|---|
| 蒸气云爆炸、容器爆炸 | 同心圆 | 超压各向同性 |
| 池火 | 液池实心圆 + 热辐射圈 | 有燃烧本体 |
| BLEVE | 火球实心圆 + 热辐射圈 | 有火球本体 |
| 喷射火 | 热辐射圈 + 文字标注火焰高度 | 本模型是垂直喷射火,俯视投影就是泄漏点本身, 画水平火舌是编造 |
| 毒气扩散、闪火 | 舌形羽流,可转风向 | 下风向扩散场 |
扩散场有三种呈现方式
结果区可切换,各有用途:
| 方式 | 形状 | 用途 |
|---|---|---|
| 单一风向(默认) | 舌形羽流,按填入的风向旋转 | 事故推演、判断疏散方向 |
| 全风向包络 | 圆,半径取下风向轴线距离 | 外部安全防护距离论证应取此范围(最保守) |
| 风玫瑰 | 按 16 方位各自风速分别求距离,连成多边形 | 反映常年风况的方向性差异 |
实测 2000 kg @ 1 kg/s:ERPG-3 走连续模型,风速 1 m/s 的方位影响 1484 m, 风速 8 m/s 的方位只有 433 m。
重气物质可切换模型
相对蒸气密度大于 1.2 的物质(氯、液化石油气等)会多出一个 「用重气模型」开关,切换到 Britter-McQuaid(SH/T 3226 附录 G.7.2)。
0.002~0.1。ERPG 多在 ppm 量级(换算后约 1e-6),
远低于下界,此时各档会被钳制到同一条曲线 ——
本工具会直接标「超出模型范围」并提示改用高斯模型。
重气模型适用于 LFL 这类高浓度阈值的近场评价。6定位与底图
- 三种定位方式:顶栏直接填经纬度后点「定位」;输入地址搜索;或直接点击地图取点
- 卫星图:顶栏可切换,便于对照厂区实际布局
- 隐藏面板:让出全屏看图,右上角可再唤出
已知局限
以下是工具当前做不到或不够准的地方,评价时须留意:
- 喷射火只有垂直释放。SH/T 3226 G.8.3 区分垂直/水平/倾斜三种, 本工具只实现垂直那种,且用的是点源模型, 对拥塞(欠膨胀)射流火焰长度可能严重偏短,近场评价宜改用固体火焰模型。
- 羽流未做重气下沉修正。高斯模型下重气会低估横向铺展, 重气工况请切换 B-M 模型对照。
- 未实现:储罐过度充装瀑流、两相泄漏、Quest 动态火球、 BLEVE 冲击波、含阻力碎片曲线。
- 个人风险与社会风险(LSIR、F-N 曲线)尚未提供, 需配合泄漏频率与点火概率另行计算。
- 地面粗糙度不进主计算,但会并行给出对照。距离仍按 CCPS 的 Briggs 曲线算, 结果区的「扩散系数体系对照」会同时列出按 SH/T 3226 G.6.2-3(随粗糙度变化) 算得的 σ 与浓度比值,两者相差超出 0.7~1.4 倍时高亮告警。 不直接替换,是因为两套系数互有大小、并非单向保守, 且替换后「42 个模型逐格复现 CCPS 原表」这句话将不再成立。
- 浓度阈值的覆盖面有限:ERPG 144 种、IDLH 可匹配本库 297 种、 GBZ 2.1 可匹配 264 种。查不到的物质需自行给定阈值,可用「自定义关注浓度」填入。
发现的数据问题也照实标出,不擅自修改原始数据:例如 NIOSH 的 Hydrogen Iodide 一条,官方文件写「45 ppm 或 70 mg/m³」, 而按其分子量 45 ppm 应为 235 mg/m³,两者相差 3.4 倍 —— 此类条目在结果中附「数据存疑」说明。