DNV Phast 對車載LNG氣瓶火災(zāi)爆炸范圍計算分析

楊志國,彭 貴

(新疆維吾爾自治區(qū)安全科學(xué)技術(shù)研究院，新疆 烏魯木齊市 830000)

天然氣的主要成分是烷烴中的輕組分，主要由甲烷組成，其中甲烷占到天然氣成分的82%～98%，液化天然氣既具有天然氣易燃易爆的特點，又具有低溫液體所特有的低溫特性引起的安全問題。

新疆地域遼闊，疆內(nèi)貨物運輸主要依托公路和鐵路，其中依托公路運輸?shù)目ㄜ嚹壳按蟛糠忠揽恳夯烊粴庾鳛槿剂?，汽車液化氣瓶一旦泄漏發(fā)生火災(zāi)爆炸對公路造成可能造成安全風(fēng)險。因此開展汽車LNG氣瓶泄漏火災(zāi)爆炸計算分析對于風(fēng)險防范具有重要的意義。

目前火災(zāi)爆炸分析計算模型包括池火災(zāi)模型、噴射火計算模型、液體沸騰擴展為蒸汽爆炸模型(BLEVE)、蒸汽云爆炸模型等。目前可以實現(xiàn)以上計算模型的軟件包括：南京安全評價風(fēng)險分析軟件，中國安科院開發(fā)的QRA重大危險源區(qū)域定量風(fēng)險分析評價軟件V2.0，挪威船級社開發(fā)的DNV Phast軟件。本次計算模擬選用DNV Phast軟件。

1 DNV Phast軟件介紹

DNV Phast是挪威船級社開發(fā)專門用于石油化工及天然氣領(lǐng)域危險性分析和安全計算軟件。DNV Phast是用于設(shè)計和操作各個階段的過程安全管理的最全面的過程危害分析軟件系統(tǒng)。

DNV Phast軟件建立了?；肺锪闲畔?shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)中包括國內(nèi)常見的甲類?；窋?shù)據(jù)信息，例如：甲烷、乙烯、烷烴等。

?；穬扌畔?包括：儲罐大小、壓力、溫度等)、氣象信息(包括：氣溫、風(fēng)速等)，需要用戶采集相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后錄入到軟件中。

?；穬拗苓叺沫h(huán)境依托電子地圖錄入到軟件中。電子地圖可以是CAD城市規(guī)劃圖、衛(wèi)星云圖、ArcGIS圖元等。

2 車載液化天然氣泄漏火災(zāi)爆炸計算實例

2.1 參數(shù)的選擇

車載用LNG氣瓶容量主要有兩種450L和375L。車載LNG氣瓶是雙層罐，瓶內(nèi)液化天然氣的溫度在-120℃左右，壓力為1.6MPa。本次計算選取450L氣瓶作為模擬示例。450L液化天然氣約158kg左右。

圖1 ?；穬迏?shù)錄入窗口

圖2 氣象信息選擇窗口

2.2 區(qū)域選擇

本次模擬區(qū)域選擇在昌吉回族自治州108團國道，該道路液化天然氣卡車來往頻率較高，且道路兩邊存在大量商鋪和居民住宅區(qū)，沿路房屋均在4層以上。該區(qū)域常住人口及流動人口約5000人。

2.3 模擬結(jié)果

發(fā)生爆炸時，爆破能量在向外釋放時以沖擊波、碎片和容器殘余變形能量3種形式表現(xiàn)出來，其中空氣沖擊波占絕大部分，是爆炸的主要危害因素。沖擊波的傷害和破壞作用在多數(shù)情況下都是由超壓所引起的，表1列出了爆炸超壓對人體和建筑物的危害。

表1 爆炸超壓對人的傷害

若車載液化氣氣瓶在該路段發(fā)生爆炸。通過DNV Phast軟件模擬計算后得出結(jié)果如圖3、圖4、圖5所示。輕傷半徑在220米左右。重傷半徑在60米左右，死亡半徑在45米左右。根據(jù)圖3可以發(fā)現(xiàn)，爆炸傷害范圍已經(jīng)覆蓋到道路兩邊，沿路建筑物玻璃發(fā)生破裂。

圖3 車載LNG氣瓶爆炸模擬衛(wèi)星影像圖

圖4 車載LNG氣瓶爆炸模擬(壓力-距離)曲線

圖5 車載LNG氣瓶爆炸范圍模擬區(qū)域

3 結(jié)論

正常情況下車載LNG氣瓶設(shè)有安全閥、壓力表且氣瓶為雙層材質(zhì)，安全在可控范圍內(nèi)，車載LNG氣瓶掛在卡車外側(cè)。但危險化學(xué)品是客觀存在的，且氣瓶懸掛在外側(cè)，若遇到非正常情況造成車載LNG氣瓶泄漏且發(fā)生爆炸(例如：其他車輛沖撞、外界飛濺碎片打擊等)，造成的火災(zāi)爆炸傷害范圍區(qū)域可覆蓋到道路兩邊居民區(qū)及商鋪。