石化液氨儲(chǔ)罐泄漏風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)急處置研究

魏傳深，張燕良，李 寧

(1.中國石油大學(xué)(華東)，山東 青島 266580；2.中國石油化工股份有限公司洛陽分公司，河南 洛陽 471001；3.中國化工正和集團(tuán)股份有限公司，山東 東營 257342)

化工廠液氨泄漏事故的關(guān)注度高，并且已經(jīng)成為日常生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)中的敏感問題。在化工生產(chǎn)中，液氨泄漏事故時(shí)有發(fā)生。2018年3月22日河南某公司制冷機(jī)房液氨儲(chǔ)罐發(fā)生泄漏，造成1人死亡[1]。液氨泄漏容易引發(fā)中毒事故和火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生，造成大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，并且還會(huì)引發(fā)不良的負(fù)面輿情效應(yīng)。田濤[2]采用ALOHA模型，分析和預(yù)測液氨泄露后的擴(kuò)散、閃火、蒸汽云爆炸等場景。黃兆杰等[3]利用ALOHA和Google earth軟件在液氨泄露事故圖像化顯示風(fēng)險(xiǎn)距離，為泄漏后應(yīng)急救援提供技術(shù)支持。郭家秀[4]通過對液氨儲(chǔ)罐泄漏后的中毒、火災(zāi)、爆炸等不同事故后果進(jìn)行危害分析，給出了對策和建議。李寧等[5]通過ALOHA研究了儲(chǔ)罐泄露后環(huán)境條件變化對后果嚴(yán)重程度的影響。本文通過模擬石化液氨儲(chǔ)罐泄漏后的事故場景，擬對ALOHA模擬了泄漏高度和泄漏孔徑對泄漏后果場景的影響，并對泄漏后應(yīng)急處置措施提出了建議措施，為做好石化企業(yè)液氨儲(chǔ)罐泄露應(yīng)急管理奠定基礎(chǔ)，對企業(yè)安全管理工作具有重要的意義。

1 研究對象

研究對象為所在公司的液氨儲(chǔ)罐，400m3球罐。儲(chǔ)存介質(zhì)為液氨，液氨參數(shù)由ALOHA軟件數(shù)據(jù)庫得到，如表1所示。根據(jù)有毒氣體擴(kuò)大的不同危害影響程度劃分三個(gè)等級AEGL-1、AEGL-2、AEGL-3。當(dāng)有毒氣體濃度達(dá)到1級時(shí)，暴露在有毒氣體60分鐘人體會(huì)明顯感覺刺激和不適；2級時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響人體健康，3級時(shí)會(huì)造成生命危險(xiǎn)或?qū)е滤劳?。?中給出了相應(yīng)級別的濃度臨界值。

表1 液氨技術(shù)參數(shù)Table 1 the technical parameter of ammonia

2 泄露風(fēng)險(xiǎn)模擬

通過ALOHA軟件輸入本文研究的相關(guān)項(xiàng)目和輸入?yún)?shù)，具體設(shè)置見表2。球罐內(nèi)儲(chǔ)存液體占罐體容積的80%。根據(jù)不同泄露高度和泄漏孔徑研究泄露后果不同場景的影響，通過泄漏后擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)距離大小表示影響的后果嚴(yán)重程度。

表2 ALOHA軟件參數(shù)Table 2 the technical parameter of ALOHA

圖1為泄露孔徑D為0.5cm、泄露高度H為1m泄露后的場景，三級濃度危險(xiǎn)距離123m，二級濃度危險(xiǎn)距離338m，一級濃度危險(xiǎn)距離813m。圖2為泄露孔徑為1cm、泄露高度為1m泄露后的場景，三級濃度危險(xiǎn)距離251m，二級濃度危險(xiǎn)距離699m，一級濃度危險(xiǎn)距離1700m。由圖1和圖2比較，當(dāng)泄露孔徑增大時(shí)，危險(xiǎn)距離明顯增加。

圖1 孔徑為0.5cm高1m時(shí)模擬結(jié)果Fig.1 Simulation result when D=0.5cm，H=1m

圖2 孔徑為1cm高1m時(shí)模擬結(jié)果Fig.2 Simulation result when D=1cm，H=1m

圖3為泄露孔徑為0.5cm、泄露高度為3m泄露后的場景，三級濃度危險(xiǎn)距離123m，二級濃度危險(xiǎn)距離337m，一級濃度危險(xiǎn)距離808m。由圖1和圖3比較，泄露高度增加時(shí)，因儲(chǔ)罐內(nèi)部溫度、壓力等工藝參數(shù)未發(fā)生變化，對泄漏后擴(kuò)散的危險(xiǎn)距離影響變化不大。

圖3 孔徑為0.5cm高3m時(shí)模擬結(jié)果Fig.3 Simulation result when D=0.5cm，H=3m

圖4 孔徑為1cm高3m時(shí)模擬結(jié)果Fig.4 Simulation result when D=1cm，H=3m

圖4為泄露孔徑為1cm、泄露高度為3m泄露后的場景，三級濃度危險(xiǎn)距離251m，二級濃度危險(xiǎn)距離697m，一級濃度危險(xiǎn)距離1700m。圖4進(jìn)一步驗(yàn)證了上述得出的結(jié)果。

由四個(gè)圖比較，泄漏后果與泄漏的位置高度相差不大，但與泄漏孔徑有明顯關(guān)系。數(shù)值模擬結(jié)果可為我們處理泄漏后的事故應(yīng)急提供了技術(shù)支持。

3 液氨儲(chǔ)罐泄漏的應(yīng)急措施

在液氨儲(chǔ)罐發(fā)生泄漏事故時(shí)，具體的應(yīng)急措施有如下三點(diǎn)。

3.1 工藝堵漏的可行性

采用堵漏的方法制止液氨泄漏具有極大的危險(xiǎn)性。尤其在儲(chǔ)罐的泄漏孔直徑大于1cm，堵漏比較困難，建議首要考慮的是通過估計(jì)或遠(yuǎn)距離監(jiān)測泄露孔徑，分析工藝堵漏的可行性，做到第一時(shí)間人員疏散。實(shí)施帶壓堵漏操作的人員須做好防護(hù)措施，戴上正壓式空氣呼吸器、穿好防護(hù)服等。在進(jìn)行帶壓堵漏時(shí)，需配合用消防霧狀水噴淋，且在儲(chǔ)罐區(qū)外部有醫(yī)護(hù)人員及時(shí)待命。做好進(jìn)行帶壓堵漏的工作人員及時(shí)撤退的有效措施，且?guī)憾侣┕ぷ魅藛T進(jìn)行作業(yè)的時(shí)間不宜過長。

3.2 環(huán)保應(yīng)急工作

液氨在空氣中會(huì)迅速氣化，變成易燃?xì)怏w，氨氣在空氣中會(huì)隨空氣擴(kuò)散，不僅會(huì)污染自然環(huán)境，且當(dāng)人體吸入氨后，會(huì)造成中毒。考慮氨氣溶于水會(huì)變成呈堿性的氨水溶液，故可用霧狀消防水噴淋，以阻止氨氣的擴(kuò)散。為順利堵截、流稀釋后的氨水，需關(guān)閉罐區(qū)雨水排放閥，阻止稀氨水流向罐區(qū)外污染自然環(huán)境。當(dāng)泄漏情況嚴(yán)重時(shí)，需在儲(chǔ)罐區(qū)外圍筑堤壩，修建管線將氨水排入污水緩沖區(qū)，切莫將氨水流入明溝，造成外部環(huán)境勿擾。企業(yè)負(fù)責(zé)人需將情況及時(shí)上報(bào)政府環(huán)保部門，服從進(jìn)行污水處理和事故應(yīng)急工作。

3.3 人員疏散和消防滅火

液氨泄漏事故發(fā)生時(shí)，儲(chǔ)罐區(qū)負(fù)責(zé)人需及時(shí)派出偵察隊(duì)偵查儲(chǔ)罐區(qū)內(nèi)部的情況，以便提出合理的解決措施。在偵查前，需重點(diǎn)觀察儲(chǔ)罐區(qū)周圍的環(huán)境，注意風(fēng)向，選擇合適地點(diǎn)偵查泄漏情況，搜索受傷或者受困的工作人員，迅速檢測罐區(qū)泄漏氨氣的濃度，并將情況及時(shí)反映給救援指揮小組。人員疏散時(shí)，根據(jù)泄露情況模擬計(jì)算大致危險(xiǎn)距離，結(jié)合環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、風(fēng)速、風(fēng)向、地理環(huán)境等劃分三級防中毒、防火和防爆警戒區(qū)。一級警戒區(qū)，需要及時(shí)撤離周圍的全部人員；二級警戒區(qū)只能有防護(hù)措施完善的防護(hù)搶救人員；三級警戒區(qū)只能有防護(hù)救援人員、作業(yè)部操作工作人員等。還需考慮對周邊社區(qū)的影響，向當(dāng)?shù)卣块T協(xié)助組織疏散。

消防滅火要點(diǎn)。當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)事故時(shí)，消防局及時(shí)派出消防車進(jìn)行滅火。儲(chǔ)罐區(qū)所在地區(qū)的市政府應(yīng)該在液氨儲(chǔ)罐發(fā)生泄漏事故的同時(shí)，及時(shí)成立疏散應(yīng)急救援指揮小組，設(shè)置人員疏散通道，在儲(chǔ)罐區(qū)周圍使用擴(kuò)音設(shè)備組織附近的人員進(jìn)行有序疏散。在儲(chǔ)罐區(qū)指揮疏散的人員需要攜帶濕毛巾進(jìn)行簡單的自我防護(hù)，疏散人員在疏散人群的過程中需將情況及時(shí)反饋給指揮部。指揮部按事先規(guī)定疏散路線，安排交警大隊(duì)車輛道路引導(dǎo)和道路管制，做好人員疏散。險(xiǎn)情處理好做好輿情和媒體發(fā)布。

4 結(jié)論

通過對液氨泄漏后果模式研究，得出如下結(jié)論：

(1)采用ALOHA模擬了泄漏后果場景的影響，泄漏后果與泄漏的位置高度相差不大，但與泄漏孔徑有明顯關(guān)系。

(2)從工藝堵漏、環(huán)保、人員疏散、消防滅火等方面為液氨泄漏應(yīng)急管理提供了建議措施，對石化企業(yè)液氨泄露應(yīng)急管理具有指導(dǎo)意義。