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世界杯买球:液化石油气储罐泄漏火灾爆炸事故后果模拟分析
发布时间:2022-08-27 10:18 浏览:[]次

世界杯买球世界杯买球:液化石油气储罐泄漏火灾爆炸事故后果模拟分析 陶莉玲 ( 广州安准职业安全事务有限公司,广东 广州 510600 ) 摘 要: 液化石油气具有易燃 、 易爆 、破坏力强的特点,在储存和使用过程中存在泄漏的危险 。 本文对液化石油气储罐泄漏后 发生火灾爆炸模拟分析,并提出了一系列加强液化石油气储罐预防泄漏的对策措施,以确保液化石油气站的安全稳定运行 。 关键词: 液化石油气储罐; 泄漏; 火灾爆炸; 模拟分析 中图分类号: X928 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 9677 ( 2012 ) 13 - 0208 - 03 T h e S i m u l a t i o n A n a l y s i s of LPG T a n k s L e a k a g e E x p l o s i o n A cc i d e n t TAO L i - li ng ( Guangzhou Anzhun P r o f e ss i o n a l Safety A ff a i r C o . , L t d . ,Guangdong Guangzhou 510600 , C h i n a ) A b s t r a c t : LPG had c h a r a c t e r i s t i c s of f l a mm a b l e , e x p l os i v e and h i g h l y d e s t r u c t i o n , a n d there were p o t e n t i a l r i s k s in the s t o r a g e and t r a n s p o r t a t i o n p r o c e ss . The f i r e and e x p l os i o n s i m u l a t i o n after LPG tank l ea k occurred was a n a l y z e d , a n d as e r i e s of countermeasures were p r o p os e d to strengthen the LPG tank l ea k d i s a s t e r p r e v e n t i o n to ensure safe and s t a b l e o p -e r a t i o n of the l i q u e f i e d p e t r o l e u m gas s t a t i o n . K e y w o r d s : l i q u e f i e d p e t r o l e u m gas s t o r a g e tanks ; l ea k a g e ; f i r e and e x p l os i o n ; s i m u l a t i o n a n a l y s i s 液化石油气不仅是化工的基本原料,而且是一种高质量高 热值的燃料 。

液化石油气又是一种易燃 、 易爆物质,在储存和使 用过程中存在着火灾爆炸的危险 。 因操作和管理不慎而发生的 液化石油气泄漏发生火灾爆炸事故屡见不鲜 。 如 1998 年 3 月 5 日液化石油气罐,西安煤气公司一台 400 m 3 的球罐,排污阀上法兰处泄漏,引 起爆炸及大火,致使 13 人 死 亡,30 多 人 受 伤 。 这起事故造成的 人身伤亡及财产损失等都极为严重 。 因 此,对 液化石油气储罐 泄漏火灾爆炸事故后果模拟分析,提出相应的对策措施,对预防 重大事故的发生具有重要意义 。 p 0 ———大气压力,取 0 . 1 M P a g ——— 重力加速度,取 9 . 8 m / s 2 h——— 裂口之上液位的高度,取 2 . 8 m 根据式 1 计算 5 mm、20 mm、100 mm 泄漏孔和罐体破裂而 造成泄漏的泄漏速度见表 1。 表 1 不同泄漏口径与泄漏速度计算结果表 A / ( × 10 - 6 Q 0 / ( k g / s ) 泄漏 泄漏情况 火灾模式 口径 / mm m 2 ) 5 19 . 6 0 . 4 连续泄漏 喷射火灾 喷射火灾 、 火球或 蒸气云爆炸 1 液化石油气储罐泄漏火灾爆炸 事 故 后 果 模 拟分析 根据某公司液化石油气站的实际情 况和罐体的实际构造, 泄漏事故可能发生为因管线系统密闭不良造成的泄漏 、 安 全 阀 保护性泄漏 、 管线损坏泄漏和罐体整体破裂泄漏,所以本事故模 型选择孔径为 5 mm、20 mm、100 mm 泄漏孔和罐体破裂而造成 的泄漏 。

以某气站单个罐体储量为 100 m3 卧式、常温 ( 50 ℃ ) 、 压力( 1 . 6 MPa ) 的液化石油气为例进行分析 。 1 . 1 液化石油气的泄漏量的计算 [1 ] 当储罐发生泄漏 时,液化石油气的泄 漏速度用流体力学的 柏努利方程计算,其泄漏速度为 : 20 314 6 . 4 连续泄漏 喷射火灾 、 火球或 蒸气云爆炸 火球 100 7850 163 . 5 连续泄漏 4 破裂 破裂 2 . 5 × 10 × 50% 突发性全部泄露 1 . 2 事故模式 当液化石油气一旦泄漏可能会形成如下模式 : ① 中毒事故 。 泄漏的液化石油气在没有遇到明火或热源以 前就消散掉不会形成火灾爆炸危险; 而泄漏的液化石 油 气 将 在 短时内急剧蒸发并散布于周围空间,形成大面积的毒气区,有可 能产生恶性液化石油气中毒 。 ②喷射火灾。泄漏 的 液 化石油气在喷口,因摩擦静电点火 或人为点火会形成喷射火焰,一般情况只引起喷射火灾 。 ③ 蒸气云爆炸 。 泄漏的液化石油气扩散至较大的空间范围 沉降,形成接近地层的高浓度液化石油气积聚层蒸气云,与空气 混合达到爆炸浓度时,如遇明火或热源会造成蒸气云爆炸,蒸气 Q 0 = C d Aρ槡 2 ( p - p 0 ) / ρ + 2gh ( k g / s ) ( 1) 式中: Q 0 ——— 液体泄漏速度,k g / s C d ——— 液体泄漏系数,本泄漏模型假设裂口为圆形或 多边形,故选 0 . 65 A ——— 裂口面积, m 2 ρ ——— 液化石油气密度,取 513 k g / m 3 p——— 储罐内压力,取最大压力 1 . 6 M P a 安全与管理第 40 卷第 13 期 陶莉玲: DA 世界杯买球:液化石油气储罐泄漏火灾爆炸事故后果模拟分析 209 云爆炸发生后的破坏作用有爆炸冲击波和火球幅射热对周围人 员 、 建筑物 、 储罐 、 设备的伤害和破坏作用 。

世界杯买球 ④ 扩展蒸气爆炸 。 当罐体破裂泄漏的石油气与空气充分混 合,遇明火或热源会发生扩 展 蒸 气 爆 炸 ( BLEVE) 产 生 强 大 的 火 球 。 其危害主要是强 大 的 热 幅 射,同 时 爆 炸 产 生的碎片和冲击 波超压也有一定程度的危害 。 从以上分析可知,在本气站中主要火灾爆炸为喷射火灾 、 扩 展蒸气爆炸 - 火球( BLEVE) 、蒸气云爆炸( VCE) 等,以下将对这 些事故模型进行分析 。 表 3 热幅射的不同入射通量所造成的损失 入射通量 / ( k w / m 2 ) 目标距离 / m 对设备的损害 对人的危害 1% 死亡 / 10 s 100% 死亡 /1 m i n 37 . 5 153 . 8 操作设备全部损坏 在无火焰 、 长时间辐射下, 重大损伤 / 10 s 25 . 0 188 . 3 木材燃烧的最小能量 有火焰时,木材燃烧, 塑料熔化的最低能量 100% 死亡 /1 m i n 1 度烧伤 / 10 s 1% 死亡 /1 m i n 20 s 以上感觉 疼痛,未必起泡 长时间辐射 无不舒服感 12 . 5 266 . 3 喷射火灾[ 3 ] 1 . 2 . 1 4 . 0 470 . 8 - 当液化石油气在泄漏时,如遇火源 、 热源则会出现喷射火而 造成 喷 射 火 灾,对于液化石油气的喷射火,采 用 Cook B a h r a m i W h i t e h o u s e 模型来计算火焰的长度,计算方法如下 : 1 . 6 744 . 4 - 0 . 44 ( - ΔHC × m) 1 . 2 . 3 蒸气云爆炸 当大量液化石油气泄漏后,如没有立即点燃,泄漏的液化石 油气将急剧蒸发并迅速散布于周围空间,形 成 低 温 高 浓 度 雾 状 蒸气云,与空气混合达到爆炸浓度时,遇 火 源即可发生爆炸,蒸 气云爆炸发生后的破坏作用有爆炸冲击波和火球辐射热对周围 人员 、 建筑物 、 储罐 、 设 备 的 伤 害 和 破 坏 作 用 。

为方便对泄漏引 致的爆炸危害程 度 进 行 分 析,考虑一般情况下液化石油气罐,消 防 队 在 5 min 能赶到,最迟在 10 m i n 也可到达 。 所以按泄漏孔径 20 mm,延迟 点火 5 m i n 、 10 m i n 的情况进行危害程度估算 。 ①TNT 当量计算 [ 2 ] 根据刘诗飞、詹 予 忠 编 著 《 重大危险源辨识及危害后 果 分 析 》P94 页蒸汽云爆炸伤害模型计算公式 : ( 2) L = 161 . 66 式中: L ——— 火焰长度, m - △ H C ———燃烧热,取 46 . 5 M J / k g m ——— 单位时间泄漏量, k g / s 根据式( 2) 计算结果见表 2。 表 2 不同泄漏口径火焰长度计算结果表 Q 0 / ( k g / s ) 泄漏口径 / mm A / ( × 10 - 6 m 2 ) 火焰长度 / m 火灾模式 喷射火灾 喷射火灾 喷射火灾 5 20 100 19 . 6 314 7850 0 . 4 6 . 4 163 . 5 10 . 4 36 . 1 150 . 8 W TNT = 1 . 8aW f Q f / Q TNT 式中: a ——— 蒸汽云爆炸的效率因子,取 0 . 03 W f ——— 液化石油气最大储存量 Q f ——— 液化石油气的爆热,取 46 . 5 M J / k g Q TNT ———TNT 的爆热,取 4 . 52 M J / k g ② 根据伤害的超压计算伤害半径 ( 7) 火球[ 1 ] 1 . 2 . 2 储罐在外部热源或邻区着火等诱发 因 素,罐内液体膨胀气 化,使储罐 超 压 破 裂,引 发 沸 腾 液 体膨胀气化爆炸 ( BLEVE 爆 炸)液化石油气罐,液化石油气释放并被点燃,发 生 剧 烈 燃 烧,产 生 强 大 的 火 球,形成强烈的热辐射可能造成严重的人员伤亡 和 财 产 损 失 。

本评价部分只考虑单个储罐发生破裂的可能性 。 ① 火球半径 1 / 3 2 R = 0 . 396W TNT e x p [ 3 . 5031 - 0 . 724 l n △ P + 0 . 0398 ( l n △ P ) ] 式中: R——— 距离, m △ P ——— 超压, p s i ( 1 p s i = 6 . 9 k P a ) 冲击波超压对人体的伤害作用见表 4 ,冲击波超压对建筑物 的破坏作用见表 5。 R = 2 . 665 M 0. 327 式中: R——— 火球半径, m M ——— 急剧蒸发的可燃物质的质量, k g ( 3) 该气站 100 m 3 单罐储存量为 100: m 3 × 513 k g / m 3 × 0 . 85 × 50% ,计算得出火球半径为 R = 69 . 88 m。 ② 火球持续时间 表 4 冲击波超压对人体的伤害作用 △ P / M P a 伤害作用 0 . 02 ~ 0 . 03 0 . 03 ~ 0 . 05 0 . 05 ~ 0 . 10 > 0 . 10 轻微损伤 听觉器官损伤或骨折 内脏严重损伤或死亡 大部分人员死亡 t = 1 . 089 M 0. 327 式中: t ——— 火球持续时间, s 计算得出火球持续时间为 t = 28 . 56 s 。

世界杯买球 ③ 火球燃烧时释放出的幅射热通量 Q = η H c M / t 式中: Q ——— 火球燃烧时辐射热通量,W H c ——— 燃烧热, J / k g ( 4) ( 5) 表 5 冲击波超压对建筑物的破坏作用 △ P / M P a 伤害作用 0 . 005 ~ 0 . 006 0 . 006 ~ 0 . 015 0 . 015 ~ 0 . 02 0 . 02 ~ 0 . 03 0 . 04 ~ 0 . 05 0 . 06 ~ 0 . 07 0 . 07 ~ 0 . 10 0 . 10 ~ 0 . 20 0 . 20 ~ 0 . 30 门 、 窗玻璃部份破碎 受压面的门窗玻璃大部分破碎 窗框损坏 墙裂缝 墙大裂缝,屋瓦掉下 木建厂房房柱折断,房架松动 砖墙倒塌 防震钢筋混凝土破坏,小房屋倒塌 大型钢架结构破坏 η ——— 效率因子,取决于容器内可燃物质的饱和蒸气 压 p,η = 0 . 27 p 0. 32 计算 得 出 火 球 燃 烧 时 释 放 出 的 幅 射 热 通 量 为 Q = 11140083650 W。

④ 目标接受到的入射热幅射强度 I = Q T c / 4 π x 2 式中: T c ——— 传导系数,保守取值为 1 x ———目标距火球中心的水平距离, m ( 6)210 广 州 化 工 2012 年 7 月 的 。 采取的措施,在投用前必须对此处垫片进行严格检查,要选 用优质可靠的法兰垫片 。 建议选用柔性膨胀石墨垫片 。 ( 4) 在储罐区和控制室安装可燃气检测报警器系统,对罐区 混合气体进行监控,一旦接近危险爆炸极限可立即报警,管理人 员可以立即采取措施 。 ( 5) 在储罐的外壁进行防火涂料处理,一旦着火时防止火源 烧烤储体,发生储罐爆炸 。 ( 6) 液化石油气储罐在设计过程中,根据介质危险特性合理 造材; 在制造过程中严格控制材料质量 、焊 后 热 处 理、严 格 焊 缝 检测,降低储罐壳体焊缝及其附近产生裂纹的机会,同时降低液 化石油气介质中的 H 2 S 含量,都是防止应力腐蚀的重要措施 。 ④死亡半径 R 1 根据计算公式 R 1 = 13 . 6 × ( W TNT / 1000 ) ⑤重伤半径 R 2 根据计算公式 0 . 37 1 / 3 2 R 2 = 0 . 3967W TNT e x p [ 3 . 5031 - 0 . 724 l n △ P + 0 . 0398 ( l n △ P ) ⑥轻伤半径 R 3 根据计算公式 ] 1 / 3 2 R 3 = 0 . 3967W TNT e x p [ 3 . 5031 - 0 . 724 l n △ P + 0 . 0398 ( l n △ P ) 将计算结果列于表 6。

] 蒸气云爆炸危害情况表( TNT 法计算 ) 表 6 2 . 2 管理措施 ( 1) 凡与液化石油气相关的站区和环境要杜绝明火 、 电火花 危害半径 人员伤亡 泄漏孔径 20 mm 和静电火花的产 生,罐区内严禁明火液化石油气罐,同 时 注 意防止静电产生,严格执行动火审批制度; 罐区应具有良好的通风条件液化石油气罐,不得有使 液化气聚集 、 积存的地方 。 ( 2) 加强安全管理,制定相应的定期检查制度 。 定期检查储 罐各密封点 、 焊缝及罐体有无渗漏; 检 查 储 罐 进 出 口 阀 门、阀 体 及连接部位是否完好; 检查罐底 、 底板 、 圈板腐蚀情况; 检查储罐 基础及外形有无变形,罐底是否凹陷和倾斜 。 ( 3) 制定严格的作业 管 理 制 度 。 操作人员应严格遵守操作 规程和安全管理 规 定,杜 绝 野 蛮 作 业,加 强 责 任 心,防 止 设 备 损 坏 。 ( 4) 必须按规定对储气罐及安全附件进行定期检验检测,确 保安全有效,防止事故发生 。 ( 5) 非岗位人员禁止 进 入 罐 区; 外来人员进入罐区应登记, 并有罐区专职人员指引 。

世界杯买球 ( 6) 严禁穿易产生静电的服装进入液化石油气站内 。 ( 7) 严禁穿带铁钉的鞋进入液化石油气站内 。 ( 8) 严格执行事故应急救援预案,定期组织相关人员进行演 练,提高人员对事故的处理能力 。 5 min 10 min 死亡 重伤 轻伤 13 . 9 33 . 6 50 . 0 18 . 0 42 . 3 63...

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