0引言氯气是我国化学事故发生率最多的危险化学品之一，氯气泄漏事故往往会导致众多人员中毒或死亡，不仅给公众的生命健康和环境造成非常严重的影响，给人民的生命财产造成了损失，而且也为抢险救援工作带来极大的困难.其重要原因之一就是人们对氯气泄漏扩散规律不甚了解，尤其是氯气泄漏扩散后中毒伤害范围的变化，安全警戒疏散距离的确定等信息不能及时获得，从而延误了中毒区域内人员的最佳救援时机.本文对氯气泄漏扩散规律进行风险分析，选用高斯模型，根据Matlab编程对氯气泄漏扩散进行数值模拟，估算出泄漏气体扩散浓度的分布及危害范围，从而为现场警戒、人员紧急疏散以及采取必要的补救措施提供科学的依据，将有助于指导企业在发生氯气泄漏事故后，及时了解氯气泄漏的扩散范围和浓度分布，指导遇险人员正确逃生，避免因吸入氯气而中毒或窒息，达到“本质安全化”，保证企业的安全生产.1氯气的危害氯气在室温下为黄绿色气体,属于2.3类有毒气体，其理化性质见表1［1］.由于氯气的物质特性，氯气的危害主要表现为毒性危害、腐蚀性危害、燃爆性危害和环境危害.氯气易造成人员中毒，具有强刺激性.吸入5～10 min氯气的致死浓度为0.09%，吸入0.5～1 h致死的氯气浓度为0003 5%～0.005%，吸入0.5～1 h致重病的氯气浓度为0.001 4%～0.002 1%［23］.表1氯气的理化性质
Table 1The physical and chemical properties of chlorine
相对
分子量液体平均比热容/
（kJ·(kg·℃)-1）沸点/
℃相对密度液体气体汽化热/
（kJ·kg-1）710.96-341.472.482.89×1022氯气泄漏风险分析模型2.1氯气泄漏原因分析根据对氯气发生的事故统计，一般情况下，以泄漏型事故较为常见，泄漏事故主要有以下四种类型［4］：设计失误、设备原因、安全管理原因和人为失误.
2.2风险预测模型的选择本文选择高斯模型对氯气泄漏进行模拟分析，高斯模型对气体泄漏计算具有一定的普遍性和通用性.高斯模型计算公式见公式（1）［5］.
C(x,y,z)=Q2πuσyσzexp-y22σ2y×
exp-(z-H)2σ2Z+exp-(z+H)2σ2Z
(1)
式(1)中：C(x,y,z)—气体泄漏在空间任意一点的浓度，mg/m3；
Q—单位时间排放量，mg/s；
y—泄漏点的垂直距离，m；
z—泄漏点的铅直距离，m；
u—平均风速，m/s；
σy、σz—横向和铅直向的扩散参数，m；
H—泄漏点高度，m.2.3基于Matlab模拟氯气泄漏扩散流程本文将通过Matlab编程对于氯气泄漏扩散进行数值模拟［6］.根据氯气理化特性、泄漏方式、环境参数及扩散参数，对氯气泄漏过程进行可视化模拟，模拟流程见图1.
图1基于Matlab模拟氯气泄漏扩散流程图
Fig.1Simulation and analysis flow chart
about the chlorine leakage第6期周德红，等：氯气泄漏扩散风险分析
武汉工程大学学报第33卷
3实例—氯气储罐泄漏风险分析本文以氯气储罐为例，假设风速方向为x轴方向，则扩散符合高斯模式.设该储罐最大可储存液氯40 t，储罐尺寸为直径3.0 m，高度为6 m，首先计算泄漏速率.假定液氯储罐距离地面高3.0 m处发生泄漏，氯气在储罐中是液态形式存在，预测液氯泄漏可能的影响范围，泄漏速率采用公式（1），参数的设定和计算结果见表2.
表2设定事故条件下液氯泄漏速率计算表
Table 2The calculation of chlorine leakage rate
under premise accident condition
泄漏口当
量孔径/cm泄漏口之上
液位高度/m大气压
力/MPa液体密度/
（kg/m3）液氯排放
速率/（kg/s）液氯储
存量/t230.101 468.522.70403.1氯气泄漏风险分析与模拟准备根据高斯模式，使用Matlab编写程序模拟氯气泄漏扩散情况，预测氯气泄漏风险.3.2氯气泄漏扩散风险影响分析　　根据Matlab编写程序计算氯气泄漏后分别在A、C、D、F大气稳定度下浓度变化情况见图2～9（模拟平均风速为2 m/s未列出B和E大气稳定度下浓度变化图，因其变化不明显）.
图2大气稳定度为A、风速2 m/s时氯气泄漏
浓度沿风速方向变化曲线图（y＝0）
Fig.2The change curve of chlorine dispersion concentration under A atmospheric stability, 2 m/s wind speed(y=0)图3大气稳定度为C、风速2 m/s时氯气泄漏
浓度沿风速方向变化曲线图（y＝0）
Fig.3The change curve of chlorine dispersion concentration under C atmospheric stability, 2 m/s wind speed (y=0)图4大气稳定度为D、风速2 m/s时氯气泄漏
浓度沿风速方向变化曲线图（y＝0）
Fig.4The change curve of chlorine dispersion concentration under D atmospheric stability, 2 m/s wind speed (y=0)图5大气稳定度为F、风速2 m/s时氯气泄漏
浓度沿风速方向变化曲线图（y＝0）
Fig.5The change curve of chlorine dispersion concentration under F atmospheric stability, 2 m/s wind speed (y=0)图6大气稳定度为A、风速2 m/s时
氯气泄漏扩散模拟图（z＝0）
Fig.6The simulation figure of chlorine leakage dispersion under A atmospheric stability, 2 m/s wind speed (z=0) 图7大气稳定度为C、风速2 m/s时
氯气泄漏扩散模拟图（z＝0）
Fig.7The simulation figure of chlorine leakage dispersion under C atmospheric stability, 2 m/s wind speed (z=0)

图8大气稳定度为D、风速2 m/s时
氯气泄漏扩散模拟图（z＝0）
Fig.8The simulation figure of chlorine leakage dispersion under D atmospheric stability, 2 m/s wind speed (z=0)图9大气稳定度为F、风速2 m/s时
氯气泄漏扩散模拟图（z＝0）
Fig.9The simulation figure of chlorine leakage dispersion under F atmospheric stability, 2 m/s wind speed (z=0)

3.3氯气泄漏扩散风险模拟结果从风险分析结果可以看出，在大气稳定度为A时，浓度最高值约为170 g/m3,出现在25 m处；在大气稳定度为C时，浓度最高值约为44 g/m3,出现在60 m处；在大气稳定度为D时，浓度最高值约为28 g/m3，出现在90 m处；在大气稳定度为F时，浓度最高值约为10 g/m3.出现在130 m处.氯气泄漏后，出现浓度最高点的距离随大气稳定度A至F呈现减小趋势，氯气泄漏影响区域范围随大气稳定度A到F的变化而增大.4结语氯气属于剧毒品，一旦发生泄漏将产生重大恶性事故.本文通过对氯气泄漏扩散规律进行风险分析，选用高斯扩散模型，通过Matlab进行数值模拟.风险分析结论如下：a.能够更好地了解氯气泄漏后的浓度分布及泄漏扩散后浓度随距离的变化规律；b.风险分析结果可以确定人员疏散的安全警戒距离、人员中毒及伤害范围；c.可以模拟出不同大气稳定度下氯气泄漏扩散的浓度变化规律.