淺談LPG儲罐火災爆炸危險性

劉華勝?王帥

摘 要：系統(tǒng)分析了LPG的火災爆炸危險性，總結了LPG儲罐泄漏后可能發(fā)生的事故類型，比較了LPG儲罐池火、沸騰液體擴展蒸氣爆炸和蒸氣云爆炸事故后果模擬方法，提出了預防LPG儲罐區(qū)火災爆炸事故的技術措施。

關鍵詞：LPG儲罐；火災爆炸；事故后果模擬方法

1.前言

液化石油氣（Liquefied Petroleum Gas，LPG）是來源于煉油廠石油氣和油田伴生氣的低碳數(shù)烴類混合物，主要成分是含有三個碳原子和四個碳原子的碳氫化合物，即丙烷、丁烷、丙烯和丁烯。LPG是重要的燃料和化工原料，廣泛應用于工業(yè)和民用的各個領域。由于 LPG是易燃易爆危險物質(zhì)，在其生產(chǎn)、運輸、儲存和使用過程中發(fā)生的火災爆炸事故屢見不鮮。1984年11月19日，墨西哥城近郊國家石油公司液化石油氣站發(fā)生爆炸事故，造成 650 人死亡，6000 人受傷。1998年3月5日，西安市煤氣公司液化石油氣管理所發(fā)生爆炸事故，造成 13 人死亡，30多人受傷，直接財產(chǎn)損失達到 477 萬元。LPG儲罐一旦發(fā)生火災爆炸事故，將造成嚴重的人員傷亡和巨大的財產(chǎn)損失，因此，對 LPG 儲罐火災爆炸事故后果進行分析，提出相應的技術措施，對預防重特大事故發(fā)生具有重要意義。

2.LPG的火災爆炸危險性

LPG主要成分的燃燒爆炸特性。LPG的火災危險性類別為甲 A類，其閃點低，最小引燃能量小，爆炸下限低，爆炸范圍大。液化石油氣在常溫常壓下極易氣化，氣化后體積迅速擴大 250～350 倍，而且其比空氣重，容易在低洼處積聚，或沿地表面擴散，遇點火源極易發(fā)生燃燒爆炸。LPG的火焰溫度達 2000℃，熱值遠比其它燃料高，爆炸速度為 2000～3000m/s ，燃燒爆炸形成強烈的熱輻射和巨大的沖擊波超壓，傷害破壞作用強，易造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。LPG 具有較高的膨脹系數(shù)，在密閉容器內(nèi)，溫度升高會引起壓力顯著增大，從而發(fā)生物理性爆炸。

3.LPG儲罐區(qū)火災爆炸事故后果分析

LPG通常在常溫高壓條件下儲存。如果操作錯誤導致儲罐充裝過量，儲罐設計或施工存在缺陷，儲罐材料腐蝕或疲勞，儲罐處于機械碰撞作用下或處于火災環(huán)境中時，其可能發(fā)生破裂或引起管道、閥門損壞造成泄漏，帶有壓力的LPG從容器內(nèi)泄漏流出至大氣中時，液體溫度遠高于LPG大氣壓下的沸點，泄漏出的LPG立即劇烈氣化，發(fā)生閃蒸。對于儲罐破裂的情況，LPG大量泄漏、閃蒸，如果立即被點燃，在火焰烘烤儲罐的情況下發(fā)生沸騰液體擴展蒸氣爆炸（Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion，BLEVE）；如果沒有立即被點燃，氣相擴散與空氣混合形成蒸氣云，延遲或遠處點燃則發(fā)生閃火（Flash Fires，F(xiàn)F）或蒸氣云爆炸（Vapor Cloud Explosion，VCE）；液相積聚形成液池，延遲或遠處點燃則發(fā)生池火（Pool Fires）；對于儲罐管道、閥門損壞的情況，LPG液相連續(xù)噴射泄漏、閃蒸，如果立即被點燃，則發(fā)生噴射火（Jet Flames，JF），如果沒有立即被點燃，與上述儲罐破裂 LPG 大量泄漏的情況相同，氣相擴散與空氣混合形成蒸氣云，延遲或遠處點燃則發(fā)生 FF 或 VCE，液相積聚形成液池，延遲或遠處點燃則發(fā)生PF。

4.LPG罐區(qū)火災爆炸事故預防技術措施

為防止發(fā)生池火災時，由于液池面積擴大而導致災害擴大，應根據(jù)儲罐容積設計事故狀態(tài)下防護堤的半徑和高度。在泄壓裝置設計方面應考慮事故狀態(tài)下泄壓裝置的動作時間，避免動作時間延遲而由于超壓導致儲罐破裂；在確定泄壓量時，應考慮對儲罐內(nèi)氣液平衡的破壞影響。為防止發(fā)生事故時，高溫火焰燒烤環(huán)境下儲罐由于罐內(nèi)LPG升溫劇烈氣化導致罐內(nèi)超壓破裂而引起二次災害，應采取消防水噴淋冷卻周圍儲罐，降低儲罐內(nèi)溫度。

為減少在儲罐區(qū)內(nèi)形成有限空間為蒸氣云爆炸創(chuàng)造條件，儲罐布局時除滿足防火防爆間距要求外，還應適當減小儲罐分布密度；同時盡量避免儲罐區(qū)設計在山谷等窩風地帶。點火源是引起火災爆炸的重要因素，應采取措施消除和控制點火源：儲罐區(qū)內(nèi)嚴禁明火，同時注意防止靜電；進入儲罐區(qū)的車輛必須使用火星熄滅器，裝卸過程中車輛必須熄火；嚴格執(zhí)行儲罐區(qū)內(nèi)動火程序；儲罐區(qū)內(nèi)應使用防爆電器設施。設計儲罐區(qū)與周圍辦公、住宅等建筑物距離時，除滿足防火防爆間距要求外，還應考慮根據(jù)儲罐區(qū)儲量計算的火焰熱輻射或爆炸沖擊波導致的各種傷害破壞半徑大小，以減小突發(fā)事故對儲罐區(qū)外人員和建筑物的傷害破壞。

5.結束語

本文分析了LPG的火災爆炸危險性，針對LPG傷害破壞作用嚴重的池火災、沸騰液體擴展蒸氣爆炸和蒸氣云爆炸事故，結合國內(nèi)外對火災爆炸事故的研究，綜合分析比較一些成熟先進的模型，建立了LPG儲罐火災爆炸事故后果分析模型，為預防LPG儲罐火災爆炸事故發(fā)生，降低風險，減少人員傷亡和財產(chǎn)損失提供了技術支持。

參考文獻：

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