關(guān)于LNG儲(chǔ)罐連續(xù)型泄漏的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析

楊凌鵬 杜勝男 王衛(wèi)強(qiáng) 王博 耿孝恒

1.遼寧石油化工大學(xué)石油天然氣工程學(xué)院 2.濱州學(xué)院化工與安全學(xué)院

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年中國(guó)LNG凈進(jìn)口增量為1 600×104t，占到全球增量的59.26%，位居世界第一。中國(guó)目前已建成投產(chǎn)20座LNG接收站， LNG儲(chǔ)罐最大容積可達(dá)20×104m3。但由于LNG具有易燃、易爆及低溫的高危特性，一旦發(fā)生儲(chǔ)罐泄漏事故，將導(dǎo)致極其嚴(yán)重的后果，且其泄漏概率會(huì)隨著環(huán)境和時(shí)間等因素不斷發(fā)生變化。因此，分析LNG儲(chǔ)罐失效原因和動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)其風(fēng)險(xiǎn)水平，保障儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行就顯得極為重要。

為提高LNG儲(chǔ)罐安全水平，國(guó)內(nèi)外學(xué)者不斷探索，王大慶等[1]和Kim等[2]針對(duì)LNG儲(chǔ)罐泄漏問(wèn)題建立事故樹模型，分析了基本事件的結(jié)構(gòu)重要度，探索了導(dǎo)致儲(chǔ)罐泄漏的基本影響因素。劉芳等[3]結(jié)合事故樹與事件樹建立了LNG的蝴蝶結(jié)模型，定性分析了LNG儲(chǔ)罐泄漏從基本影響因素到事故后果的因果關(guān)系，為新方法的運(yùn)用奠定了基礎(chǔ)。近兩年，貝葉斯模型因其靈活的結(jié)構(gòu)，得到了越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注，Mohammad Yazdi等[4]和Xinhong Li等[5]利用此方法對(duì)乙烯運(yùn)輸線單元和海底管道的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題進(jìn)行了分析；戴夢(mèng)等[6]和馬欣等[7]也使用該方法初步對(duì)LNG接收站和儲(chǔ)罐進(jìn)行了安全評(píng)價(jià)。

目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)LNG儲(chǔ)罐安全評(píng)價(jià)工作整體上仍處于初步研究階段，不可避免地具有一定的局限性，即：①結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，影響因素分析未趨于完善；②分析缺少針對(duì)性，與其余介質(zhì)儲(chǔ)罐安全分析的區(qū)別不明顯?；诖?，為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作的3個(gè)目標(biāo)：①識(shí)別項(xiàng)目或工作面臨的主要風(fēng)險(xiǎn)及其可能性與范圍；②識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)的影響因素并確定優(yōu)先等級(jí)；③推薦風(fēng)險(xiǎn)消減對(duì)策,利用貝葉斯模型和事故情景模擬來(lái)進(jìn)行LNG儲(chǔ)罐連續(xù)型泄漏的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作，并在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)消減對(duì)策。

1 蝴蝶結(jié)模型應(yīng)用

遼寧省某LNG接收站中1號(hào)儲(chǔ)罐建成投產(chǎn)于2012年，其容積為16×104m3，操作溫度和壓力為-161.9～-158.7 ℃和18 kPa。

LNG儲(chǔ)罐連續(xù)型泄漏主要由5個(gè)原因造成，即罐體自身破裂、附屬管線及配件失效、第三方破壞，維護(hù)管理不當(dāng)和設(shè)計(jì)缺陷造成。在此基礎(chǔ)上，推理得出導(dǎo)致LNG儲(chǔ)罐連續(xù)型泄漏的73個(gè)基本事件(Xi)和46個(gè)中間事件(IEi)。且該儲(chǔ)罐共配有5套安全防護(hù)系統(tǒng)，分別為報(bào)警及自動(dòng)停車系統(tǒng)(SB1)、立即點(diǎn)燃防護(hù)系統(tǒng)(SB2)、應(yīng)急處理系統(tǒng)(SB3)，延遲點(diǎn)燃防護(hù)系統(tǒng)(SB4)和消防滅火系統(tǒng)(SB5)[8-11]，對(duì)應(yīng)的失效概率分別為2.18×10-2、1.50×10-1、1.00×10-2、3.07×10-2和3.20×10-2。

表1 節(jié)點(diǎn)概率代號(hào)名稱先驗(yàn)概率后驗(yàn)概率(修正前)后驗(yàn)概率(修正后)代號(hào)名稱先驗(yàn)概率后驗(yàn)概率(修正前)后驗(yàn)概率(修正后)X1軸向?qū)Я髌魇?.44×10-32.44×10-32.44×10-3X38臺(tái)風(fēng)5.35×10-36.35×10-15.77×10-1X2軸向擴(kuò)壓器阻塞6.52×10-36.52×10-36.52×10-3X39海嘯7.24×10-68.59×10-47.80×10-5X3平衡裝置失效4.65×10-44.65×10-44.65×10-4X40地震8.52×10-71.01×10-49.18×10-6X4進(jìn)液閥失效6.36×10-26.36×10-26.36×10-2X41雷擊9.36×10-61.11×10-31.01×10-4X5電氣連接處密封差8.78×10-38.78×10-38.78×10-3X42山體滑坡1.59×10-51.89×10-31.71×10-4X6電機(jī)停運(yùn)3.94×10-33.94×10-33.94×10-3X43液位控制器失靈3.04×10-25.57×10-23.11×10-2X7振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)失效2.72×10-42.72×10-42.72×10-4X44液位計(jì)失靈1.87×10-21.87×10-21.87×10-2X8法蘭腐蝕1.01×10-21.01×10-21.01×10-2X45誤讀液位計(jì)指數(shù)1.00×10-31.00×10-31.00×10-3X9法蘭質(zhì)量不合格6.16×10-36.16×10-36.16×10-3X46高位報(bào)警器失效4.00×10-34.00×10-34.00×10-3X10法蘭未及時(shí)更換1.20×10-41.20×10-41.20×10-4X47培訓(xùn)規(guī)章不完善4.47×10-42.04×10-34.47×10-4X11排氣安全閥失靈1.67×10-41.67×10-41.67×10-4X48未按規(guī)章培訓(xùn)6.29×10-32.87×10-26.85×10-3X12補(bǔ)焊造成的裂紋3.06×10-43.06×10-43.06×10-4X49非專業(yè)人員操作5.52×10-42.51×10-37.16×10-4X13管道材料抗腐蝕性差1.44×10-31.44×10-31.45×10-3X50罐體材料抗腐蝕性差1.56×10-31.56×10-31.56×10-3X14應(yīng)力腐蝕6.72×10-36.72×10-31.05×10-2X51內(nèi)涂層變薄1.80×10-31.80×10-31.80×10-3X15不當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)方式1.98×10-21.98×10-21.98×10-2X52緩蝕劑失效8.92×10-48.92×10-48.92×10-4X16檢修違章操作5.23×10-35.23×10-35.23×10-3X53陰極保護(hù)失效1.26×10-21.32×10-21.29×10-2X17儀器保養(yǎng)不到位3.47×10-23.47×10-23.47×10-2X54防腐絕緣層失效7.74×10-38.35×10-37.95×10-3X18安全管理?xiàng)l例不完善1.84×10-31.84×10-31.84×10-3X55土壤大氣腐蝕性強(qiáng)5.35×10-25.41×10-25.38×10-2X19管理不規(guī)范4.61×10-24.61×10-24.61×10-2X56罐體吸熱2.75×10-32.75×10-32.75×10-3X20安全措施未落實(shí)5.82×10-25.82×10-25.82×10-2X57火炬系統(tǒng)失效2.69×10-22.69×10-22.69×10-2X21選材不合理2.40×10-42.40×10-42.40×10-4X58控制儀表失靈7.42×10-57.42×10-57.42×10-5X22施工人員水平不達(dá)標(biāo)4.72×10-34.72×10-34.72×10-3X59未嚴(yán)格履行操作規(guī)范要求3.23×10-33.23×10-33.23×10-3X23焊接缺陷5.16×10-65.16×10-65.16×10-6X60高壓報(bào)警器失效2.18×10-32.18×10-32.18×10-3X24未嚴(yán)格驗(yàn)收6.30×10-46.30×10-46.30×10-4X61壓力計(jì)失效2.39×10-32.39×10-32.39×10-3X25工藝布局不合理3.30×10-23.30×10-23.30×10-2X62大氣壓驟降1.00×10-21.00×10-21.00×10-2X26地基設(shè)計(jì)不合理4.53×10-34.53×10-34.53×10-3X63泄壓閥失效關(guān)閉4.86×10-34.86×10-34.86×10-3X27選型不合理3.23×10-33.23×10-33.23×10-3X64回收壓縮機(jī)失效6.92×10-66.92×10-66.92×10-6X28閥體閥蓋接觸不良8.50×10-38.50×10-39.16×10-2X65安全呼吸閥失效2.49×10-42.49×10-42.49×10-4X29閥桿加工粗糙5.68×10-55.68×10-55.68×10-5X66氣源不同3.24×10-23.24×10-23.24×10-2X30閥桿磨損1.76×10-41.76×10-41.76×10-4X67循環(huán)泵失效3.55×10-33.55×10-33.55×10-3X31閥桿彎曲2.35×10-32.35×10-32.35×10-3X68管路堵塞7.61×10-37.61×10-37.61×10-3X32填料老化4.17×10-34.17×10-34.17×10-3X69真空調(diào)節(jié)閥失效2.12×10-52.12×10-52.12×10-5X33填料填充不合理6.24×10-56.24×10-56.24×10-5X70大氣壓驟升1.00×10-21.00×10-21.00×10-2X34閥體嚴(yán)重腐蝕3.83×10-32.04×10-25.20×10-3X71低壓報(bào)警器失效2.50×10-42.50×10-42.50×10-4X35閥體應(yīng)力腐蝕開裂3.68×10-25.28×10-23.81×10-2X72未及時(shí)開啟電動(dòng)球閥1.24×10-21.24×10-21.24×10-2X36外部超壓沖擊2.69×10-33.19×10-12.90×10-2X73電動(dòng)球閥失效2.22×10-32.22×10-32.22×10-3X37外部熱輻射沖擊7.20×10-78.55×10-57.76×10-6

根據(jù)失效原因和不同安全屏障失效的組合類型得到如圖1所示的LNG儲(chǔ)罐連續(xù)型泄漏蝴蝶結(jié)模型(圖中VCE代表蒸氣云爆炸，此圖僅展示基本結(jié)構(gòu)，詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)貝葉斯模型)。基本事件和上述安全屏障的失效先驗(yàn)概率數(shù)據(jù)主要來(lái)自相關(guān)文獻(xiàn)資料[1,3,6,12]，以及OREDA、CCPS等失效數(shù)據(jù)庫(kù)[13-16]，少數(shù)無(wú)法獲得精確數(shù)據(jù)來(lái)源的基本事件的先驗(yàn)概率根據(jù)專業(yè)知識(shí)由專家評(píng)分確定，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

2 貝葉斯模型應(yīng)用

基于前人提到的映射方法[17-18]，建立如圖2所示的LNG儲(chǔ)罐失效泄漏貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型。

2.1 聯(lián)合概率的修改

由工程實(shí)際和參閱文獻(xiàn)資料可知[6-7,18]，有部分事件如腐蝕等具有多重狀態(tài)，因此傳統(tǒng)蝴蝶結(jié)模型中將事件均定義為二態(tài)性，即成功或者失效是不合理的。通過(guò)修改部分原因和子節(jié)點(diǎn)的CPT(聯(lián)合概率表)，用多態(tài)性取代二態(tài)性，以更貼切地代表實(shí)際情況。例如，在原因事件員工培訓(xùn)不合格問(wèn)題上，大多數(shù)情況下還是由于未完全嚴(yán)格遵守培訓(xùn)規(guī)章。因此，未按規(guī)章培訓(xùn)(X48)可分為3個(gè)狀態(tài)，即在按照和完全未按照規(guī)章培訓(xùn)之間增加中間狀態(tài)-未嚴(yán)格按規(guī)章培訓(xùn)。

節(jié)點(diǎn)多態(tài)性的修正會(huì)形成更多類型的組合，其關(guān)聯(lián)的子節(jié)點(diǎn)CPT不再適用，須進(jìn)一步修正。例如，在相同的陰極保護(hù)系統(tǒng)(X53)和絕緣防腐層質(zhì)量(X54)的組合下，當(dāng)土壤與大氣腐蝕性愈變愈強(qiáng)時(shí)，儲(chǔ)罐外腐蝕(IE27)的情況也會(huì)逐漸變差，直到前兩者的組合發(fā)展為最差情況時(shí)，外腐蝕也會(huì)變得很嚴(yán)重，這是一個(gè)緩變的過(guò)程。修正后的各CPT見(jiàn)表2。表2中S、M和F分別代表合格、輕微或中等失效、嚴(yán)重或完全失效，其中修正值是根據(jù)LNG儲(chǔ)罐特點(diǎn)和專家賦值確定的。

2.2 預(yù)測(cè)與診斷分析

2.2.1預(yù)測(cè)分析

利用貝葉斯軟件得到的LNG儲(chǔ)罐失效各主要事件概率見(jiàn)表3。

由表3可知，儲(chǔ)罐泄漏的初始概率遠(yuǎn)大于各類事故發(fā)生概率，其中在各類事故中，接近安全C1發(fā)生概率遠(yuǎn)大于其余類型事故，為8.24×10-3(C1是由于泄漏造成的輕微事故，將其視作危害性事件)。在高危事故中，閃火和噴射火發(fā)生概率最高，是需重點(diǎn)防范的類型。

調(diào)整CPT會(huì)導(dǎo)致失效路徑增加，故而各主要事件的發(fā)生概率相比修正前均有所增加，且增長(zhǎng)倍數(shù)均為10.01。

表2 CPT修正表IE9IE23SFIE24SFSFS0.97000F0.03111IE26X50SFIE34SFSFS100.2770M010.7230.143F0000.857IE24X13SFX14SMFSMFS10.8830.34410.2650F00.1170.65600.7351IE40X47SFX48SMFSMFS10.6680.79110.6680F00.3320.20900.3321IE11IE26SMFIE27SMFSMFSMFS110.5110.1760.50.1760F000.5000.8240.50.8241IE17X22SFX23SFSFX24SFSFSFSFS0.9160.25710.13110.13110F0.0840.74300.86900.86901IE12X56SFIE28SFSFIE29SFSFSFSFX68SFSFSFSFSFSFSFSFS1111110.5190.2641111110.3470F0000000.4810.7360000000.6531IE27X53SFX54SFSFX55SMFSMFSMFSMFS110.8870.96100.0970.9860.2050.1210.35600M000.1130.03910.6380.0140.7950.5720.4810.3670F000000.265000.3070.1630.6331

表3 主要事件發(fā)生概率事件初始概率修正概率事件初始概率修正概率T8.42×10-39.28×10-2C51.51×10-61.67×10-5C18.24×10-39.07×10-2C64.64×10-85.11×10-7C21.50×10-41.65×10-3C71.53×10-91.69×10-8C34.59×10-65.06×10-5C82.75×10-53.03×10-4C41.52×10-71.67×10-6安全9.92×10-19.07×10-1

2.2.2關(guān)鍵因素識(shí)別

識(shí)別關(guān)鍵因素就是確定出和頂事件有關(guān)的基本事件的優(yōu)先級(jí)，這個(gè)分析過(guò)程稱為敏感性分析。

CPT修正后將頂事件設(shè)為失效，經(jīng)診斷分析發(fā)現(xiàn)修正后各基本事件的后驗(yàn)概率(對(duì)于多態(tài)節(jié)點(diǎn)將M和F的后驗(yàn)概率合并記錄)比修改前的稍小，詳見(jiàn)表1修正前和修正后的后驗(yàn)概率數(shù)據(jù)。這里使用修正后的后驗(yàn)概率進(jìn)行敏感性分析，選擇比例變化法(RoV，即后驗(yàn)概率相對(duì)先驗(yàn)概率的變化比例)來(lái)進(jìn)行敏感性分析。概率變化率越大，表明其對(duì)失效泄漏的貢獻(xiàn)值越大。

得到各基本事件RoV值(部分無(wú)變化節(jié)點(diǎn)和變化過(guò)高節(jié)點(diǎn)X38(10 685.05)未展示)，如圖3所示。

由圖3可知，事件X14、X28、X34、X36～X42、X49具有較大的變化率，事件X35、X43、X48和X53～X55也存在變化。再結(jié)合各基本影響因素的先驗(yàn)和后驗(yàn)概率得知：在儲(chǔ)罐系統(tǒng)自身中，附屬管道應(yīng)力腐蝕(X14)、閥體與閥蓋接觸不良(X28)、閥體腐蝕(X34)、陰極保護(hù)失效(X53)和防腐絕緣層質(zhì)量差(X54)；在人為管理因素里，未按規(guī)章培訓(xùn)(X48)和非專業(yè)人員操作(X49)；第三方破壞中的外部超壓沖擊(X36)和臺(tái)風(fēng)(X38)等是需重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。對(duì)于儲(chǔ)罐系統(tǒng)類原因應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)維護(hù)與檢修，對(duì)于人為管理類原因應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)培訓(xùn)和管理，提高工作人員的業(yè)務(wù)能力和素養(yǎng)，對(duì)于第三方破壞類原因應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)預(yù)防。

2.2.3失效動(dòng)態(tài)分析

1號(hào)罐投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)6年來(lái)(2013-2018年)部分關(guān)鍵因素的失效數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

最終，基于基本概率改變法[18]，得到的各主要事件發(fā)生概率的動(dòng)態(tài)變化情況如圖4和圖5所示。其中，頂事件T及事故C1、C2和C8見(jiàn)圖4，事故C3～C7見(jiàn)圖5。

從圖4和圖5可以看出，隨著不斷有失效事件的出現(xiàn)，整個(gè)LNG儲(chǔ)罐安全狀況愈加嚴(yán)峻，由于其泄漏概率的增加，各類事故的發(fā)生概率也逐年提高，最終增加幅度均為111.06%，增幅一致。可知整個(gè)LNG儲(chǔ)罐工藝體系較為統(tǒng)一和均衡，任何異常事件的發(fā)生都將起到警醒作用，應(yīng)當(dāng)積極檢查和預(yù)防其他類型事故。相應(yīng)地，儲(chǔ)罐單元的整體安全水平也從9.92×10-1降至9.82×10-1，降低了10.08%。

表4 失效數(shù)據(jù)歷史記錄事件第1年第2年第3年第4年第5年第6年X8102103X23000110X31210012X32000012X35011221X36200010X37000010X38112101X43100020X49002131

3 事故情景分析

由事故類型特點(diǎn)結(jié)合第2.2.1節(jié)可知，高頻率事故為接近安全、泄漏擴(kuò)散，閃火和噴射火，但前二者涉及范圍僅在內(nèi)外罐體及附近，影響極小，故主要計(jì)算閃火，噴射火和VCE的影響范圍。

3.1 風(fēng)速修正

由于大型儲(chǔ)罐的存在會(huì)在局部對(duì)流動(dòng)的空氣形成一定的阻滯作用，故罐體周圍的風(fēng)速和應(yīng)急救援人員利用風(fēng)速儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的風(fēng)速會(huì)有所不同。因此，將來(lái)流視作均勻流，利用無(wú)環(huán)量圓柱體繞流模型來(lái)矯正風(fēng)速會(huì)使火災(zāi)爆炸處的風(fēng)速更加貼合實(shí)際。該模型是由均勻直線流和偶極子流模型組合而成的平面流動(dòng)，其勢(shì)函數(shù)如式(1)：

(1)

式中:φ為流體勢(shì)函數(shù)；ν∞為流體來(lái)速，m/s；r0為圓柱體半徑，m；r為所求點(diǎn)到原點(diǎn)的距離，m；cosθ為選取點(diǎn)與圓柱體中點(diǎn)連線和x軸所圍成的角度的余弦值。

在流場(chǎng)中任一點(diǎn)P(r，θ)的速度分量計(jì)算如式(2)和式(3)：

(2)

(3)

式中:vr為流體徑向速度，m/s；vθ為流體切向速度，m/s；sinθ為選取點(diǎn)與圓柱體中點(diǎn)連線與x軸所圍成的角度的正弦值。

根據(jù)氣象資料，此LNG儲(chǔ)罐所處地區(qū)秋季風(fēng)速為4～5級(jí)，即6～9 m/s；儲(chǔ)罐外徑r0為41 m，模型示意見(jiàn)圖6。設(shè)燃燒源在罐體表面，位置坐標(biāo)為(36.13,19.38)，此時(shí)vr=0;vθ=-2ν∞sinθ;θ=arctan(y/x)=28.21°。來(lái)速為6 m/s時(shí)，vθ=-5.67 m/s；

來(lái)速為9 m/s時(shí),vθ=-8.51 m/s。再由坐標(biāo)系速度轉(zhuǎn)化公式得出：來(lái)速為6 m/s時(shí),vx=2.68 m/s，vy=-5.00 m/s，v= 5.67 m/s ;來(lái)速為9 m/s時(shí),vx=4.02 m/s，vy=-7.50 m/s，v=8.51 m/s。

由此也可印證上述觀點(diǎn)，風(fēng)作為流體經(jīng)過(guò)儲(chǔ)罐時(shí)，罐體會(huì)在局部對(duì)風(fēng)速有一定的阻滯作用，使得罐體周圍，尤其是罐前和罐后風(fēng)速不同，后者稍低。

3.2 事故后果計(jì)算

基于計(jì)算模型[19-23]，運(yùn)用應(yīng)急救援軟件ALOHA模擬儲(chǔ)罐的連續(xù)泄漏情景；取小孔和中孔泄漏進(jìn)行研究，小孔泄漏孔徑分別為0.010 m和0.016 m，中孔分別為0.050 m和0.085 m。已知儲(chǔ)罐充注水平為100%，大氣平均溫度約為21 ℃，大氣穩(wěn)定度為D(中性)；操作溫度為-161 ℃，操作壓力為18 kPa。

3.2.1噴射火

噴射火主要傷害形式為熱輻射，當(dāng)暴露時(shí)間為 60 s，對(duì)比閾值為2 kW/m2、5 kW/m2、10 kW/m2時(shí)，會(huì)造成皮膚疼痛(輕傷)、二度燒傷(重傷)和死亡。設(shè)泄漏點(diǎn)位于罐體表面距內(nèi)底1.75 m處(下同)，噴射火事故后果見(jiàn)圖7。

由圖7可看出，當(dāng)儲(chǔ)罐泄漏孔徑既定時(shí)，隨著風(fēng)力級(jí)別的增加，噴射火事故傷害半徑略有增加；當(dāng)儲(chǔ)罐周圍風(fēng)力級(jí)別既定時(shí)，隨著泄漏孔徑的增加，噴射火事故傷害半徑明顯增加；當(dāng)儲(chǔ)罐泄漏孔徑為中孔，風(fēng)力級(jí)別為5級(jí)時(shí)，噴射火最大影響半徑達(dá)93.7 m。

3.2.2閃火

閃火即氣云燃燒，且以爆炸下限(LEL)、60% LEL、10% LEL作為劃分危險(xiǎn)區(qū)域的3個(gè)界限。閃火事故后果見(jiàn)圖8。

由圖8可看出，閃火事故影響半徑遠(yuǎn)大于噴射火事故影響半徑，但其與噴射火不同的是風(fēng)速的增加導(dǎo)致空氣流動(dòng)加劇，從而使得空氣中危險(xiǎn)氣體的濃度被加速稀釋。因此，當(dāng)泄漏孔徑既定時(shí)，隨著風(fēng)速的增加，閃火的影響范圍反而越小。

3.2.3VCE

VCE主要危害是其超壓破壞，以建筑物毀壞、人員重傷和玻璃破碎，即0.055 MPa、0.024 MPa和0.007 MPa為劃分影響區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)，分別在泄漏后1 min、3 min和5 min時(shí)被點(diǎn)燃。點(diǎn)燃時(shí)其在空氣中混合物濃度雖達(dá)到其LEL,即5%，但由于泄漏量過(guò)小，在設(shè)定場(chǎng)景下其超壓強(qiáng)度很低，均未達(dá)到最低影響標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，且在風(fēng)的影響下加速稀釋，整個(gè)爆炸過(guò)程的持續(xù)時(shí)間也會(huì)變短，從而進(jìn)一步降低其危險(xiǎn)性。這也說(shuō)明VCE相比上述兩種類型事故需要更大的泄漏量、足夠長(zhǎng)的點(diǎn)燃時(shí)間等待期和較低的風(fēng)速，觸發(fā)條件更加嚴(yán)格，發(fā)生概率更低。

綜上分析可知，LNG儲(chǔ)罐泄漏所導(dǎo)致的事故會(huì)在一定范圍內(nèi)造成影響，有可能會(huì)影響到旁罐和其他設(shè)備，形成多米諾事故，進(jìn)一步擴(kuò)大事故的影響范圍，造成更大的損失。因此，應(yīng)合理設(shè)置各設(shè)備與LNG儲(chǔ)罐間的安全距離；增設(shè)或補(bǔ)設(shè)微型消防站；定期對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)和演練，及時(shí)檢查并更新消防裝備，并基于多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)進(jìn)行微型消防站選址作業(yè)，從而完善園區(qū)內(nèi)的消防安全體系。

4 結(jié)論

(1) 通過(guò)分析LNG儲(chǔ)罐連續(xù)型泄漏的因果鏈，構(gòu)建蝴蝶結(jié)模型發(fā)現(xiàn)，有73個(gè)基本元素會(huì)以不同組合方式，不同程度地造成儲(chǔ)罐泄漏。其中，在儲(chǔ)罐系統(tǒng)自身中，附屬管道應(yīng)力腐蝕、閥體與閥蓋接觸不良、閥體腐蝕、陰極保護(hù)失效和防腐絕緣層質(zhì)量差；在人為管理因素里，未按規(guī)章培訓(xùn)和非專業(yè)人員操作；第三方破壞中的外部超壓沖擊和臺(tái)風(fēng)等是造成儲(chǔ)罐泄漏的關(guān)鍵因素，須重點(diǎn)關(guān)注。

(2) 儲(chǔ)罐泄漏在不同安全屏障失效組合狀態(tài)下形成噴射火、閃火、VCE，凍傷及窒息等危險(xiǎn)事故。針對(duì)LNG儲(chǔ)罐失效特點(diǎn)進(jìn)行CPT修正后發(fā)現(xiàn)：儲(chǔ)罐失效連續(xù)泄漏概率相較于CPT修正前有明顯增加，從8.42×10-3增至9.28×10-2；在各類型事故中，接近安全、小范圍泄漏擴(kuò)散發(fā)生的概率最高，可達(dá)8.24×10-3和1.50×10-4；噴射火和閃火次之，概率最高可至2.75×10-5和4.74×10-6；凍傷及窒息危險(xiǎn)和VCE最低，可能性最高僅為1.51×10-6和4.79×10-8。

(3) 通過(guò)將歷史失效數(shù)據(jù)代入計(jì)算得出，各主要事件的發(fā)生概率呈逐年增加的趨勢(shì)，截至2018年，均增加了111.06%左右，隨之整個(gè)儲(chǔ)罐系統(tǒng)的安全水平由9.92×10-1降至9.82×10-1，降幅達(dá)10.08%。若忽視失效所帶來(lái)的影響，儲(chǔ)罐有可能會(huì)從偶然失效期提前進(jìn)入耗損失效期，從而導(dǎo)致設(shè)備失效率大幅度增加。

(4) 基于風(fēng)速矯正模型對(duì)高頻、影響范圍較大事故噴射火、閃火和VCE進(jìn)行危害范圍分析可知，VCE的觸發(fā)條件相對(duì)較高，發(fā)生概率較低；閃火事故影響區(qū)域遠(yuǎn)大于噴射火事故，且由于風(fēng)速的增加會(huì)加快混合氣體的濃度稀釋速率，因此風(fēng)速越大，閃火影響范圍反而越?。划?dāng)監(jiān)測(cè)風(fēng)速為6 m/s時(shí)，噴射火和閃火最大危害范圍分別為90.6 m和436.0 m，當(dāng)監(jiān)測(cè)風(fēng)速為9 m/s時(shí)，兩者最大危害范圍分別為93.7 m和412.0 m。