PHAST軟件在安全管理中的應用

徐超 儲振華

摘要：本文以甲醇儲罐為例，采用風險計算軟件PHAST 對甲醇儲罐泄漏事故后果進行模擬計算，得出發(fā)生火災和爆炸的模擬結(jié)果。由此結(jié)合廠區(qū)平面布局及其地理位置特征，分析危險化學品擴散、火災和爆炸等事故的后果。最后采取措施預防危化品儲罐泄漏，阻礙或者削弱?；沸孤е碌奈：鞑?，從而為更加有效的預防和控制此類事故提供理論依據(jù)和參考。

關(guān)鍵詞：PHAST，危險化學品，儲罐，泄漏，擴散

一、概況及參數(shù)確定

1.PHAST簡介

PHAST（Process Hazard Analysis Software Tool）軟件是挪威船級社（DNV） 推出的石化廠過程危害后果分析工具，它是國內(nèi)應用最為普遍的定量風險分析軟件。PHAST能夠應用于物料泄漏速率、氣體＼液體及氣液兩相流的大氣擴散、計算火災后果、毒氣泄漏后果等的后果評估。我國《石油庫設計規(guī)范》的編制組也曾用該軟件對火災后果進行模擬分析，確定了油罐的安全設置距離。

2.介質(zhì)危險性分析

本文以甲醇儲罐為例進行數(shù)值模擬計算和分析。其中甲醇為常壓儲罐，體積為50m3，高4.5m，直徑3.6m，有獨立圍堰，圍堰高1m，直徑6m。甲醇為甲類液態(tài)易燃易爆有毒物質(zhì)，閃點為11℃，自燃點為464℃，相對密度為0.792（20/4℃），燃燒熱725.76KJ/mol，蒸汽密度1.11，蒸氣壓13.33KPa，爆炸極限范圍為6.0%～36.5%（體積比）。甲醇爆炸下限較低，范圍廣，與空氣形成爆炸性混合物，一旦遇火源和高熱就有可能發(fā)生火災、爆炸事故，另外甲醇有毒，誤食或吸入體內(nèi)可能導致失明甚至死亡。

假定甲醇儲罐發(fā)生泄漏，輸入數(shù)據(jù)后應用不同的模型進行計算，得出火災、爆炸及毒性事故的影響范圍。

二、儲罐點源泄漏擴散過程及結(jié)果分析

在日常的使用過程中，儲罐泄漏事故往往是由于儲罐出現(xiàn)裂縫或者小孔而引發(fā)的，屬于持續(xù)性泄漏類型。利用PHAST軟件中的泄漏模型能較好地模擬這種泄漏事故的特性。本次模擬將泄漏孔徑設置為25mm，溫度為25℃，泄漏點高度1m，壓力為標準大氣壓。

1.泄漏源下風向中心線濃度分布

根據(jù)PHAST軟件測算：

（1）當風速達3米/秒時，下風向4米處迅速擴散，濃度急劇下降，12米以外濃度將為0ppm。

（2）當風速達1.5米/秒時，下風向4米處迅速擴散，濃度急劇下降，23米以外濃度將為0ppm。

甲醇爆炸極限為6.0%-36.5%，根據(jù)計算結(jié)果，下風向3.6米—7.1米區(qū)域處于甲醇爆炸極限范圍內(nèi)遇火源有爆炸的危險。

2.濃度隨時間變化

設定順風距離10m為參考值，在風速1.5米/秒情況下，泄漏1000秒（17分鐘）時，甲醇濃度達61000ppm，達到甲醇爆炸下限濃度。

3.小結(jié)

通過軟件分析，應急救援人員可從罐區(qū)平面布置圖上獲取甲醇泄漏擴散的相關(guān)信息，并采取相應控制措施。如甲醇泄漏后，蒸汽云團會對南面兩個MIBK儲罐和一個95%乙醇儲罐影響較大，此區(qū)域內(nèi)應關(guān)注明火、靜電等能量的產(chǎn)生，否則會發(fā)生火災或爆炸事故。

三、儲罐泄漏池火過程及結(jié)果分析

1.火災傷害分區(qū)依據(jù)

危險化學品泄漏擴散模型必須確定預警的具體參量，掌握參量的變化規(guī)律， 設置合理的閾值，才能對事故威脅進行正確的預警報告。

在有火災、爆炸危險的工廠，要確定人員和財產(chǎn)是否受到傷害，制定防護措施時，常需要知道可能的故事對他們的破壞程度。根據(jù)人員與財產(chǎn)可能遭受傷害、破壞的程度不同，將危險源周圍劃分成幾個不同等級的傷害、破壞區(qū)域，是達到這一目的的一個簡單而有效的方法。

火災通過熱輻射的方式影響周圍環(huán)境。當火災產(chǎn)生足夠大的熱輻射強度時， 強熱輻射可導致火災周圍的物體燃燒或變形，強烈的熱輻射可能會對設備和人員的生命造成傷害等。

2.火災模擬結(jié)果分析

甲醇泄漏后，在圍堰內(nèi)會蓄積成池，遇到能量后有可能發(fā)生池火。模型針對甲醇泄漏發(fā)生池火進行結(jié)果分析，分別以37.5kw/m2、12.5kw/m2、4kw/m2的熱輻射強度進行計算。

通過計算，發(fā)生池火后，下風向3米范圍內(nèi)輻射強度最強，達到27.5kw/m2，設備基本損壞，100%死亡（1min）。12.5kw/m2輻射強度范圍約為3-5米，此范圍內(nèi)人員重大燒傷（10s），100%死亡（1min）。4kw/m2輻射強度范圍約為5-9.5米，范圍內(nèi)人員安全或 1 度燒傷（10s）、1%死亡（1min）。

3.小結(jié)

通過軟件計算，，4kw/m2輻射強度對南面的MIBK儲罐、東面的無水乙醇儲罐、西面的95%乙醇儲罐影響較大，一旦發(fā)生池火，應急救援人員需重點對以上三個儲罐進行降溫處理，以防擴大事故影響范圍。

四、防火、防爆控制措施

根據(jù)以上分析及模擬后果，要保證儲罐的安全水平，建議從防止儲罐泄漏及能量控制兩方面加以落實，嚴格控制甲醇儲罐與其周邊設備的距離，防止二次事故及連帶風險影響。

1.罐區(qū)與周圍設施保持足夠的安全距離

儲罐與其周邊設備或裝置的距離必須嚴格按照國家的法律、法規(guī)的要求設置，除此之外還應充分考慮發(fā)生火災、爆炸的模擬結(jié)果，保證足夠的安全距離。

2.嚴格控制儲罐的泄漏

（1）對設備、儀表、管線、機泵進行定期檢查和保養(yǎng);

（2）現(xiàn)場設置可燃氣體報警器，并定期檢測維護，保證好用;

（3）定期檢查罐體狀況，防止因腐蝕等原因造成罐體開裂、穿孔。

3.加強安全管理，嚴格控制點火源

罐區(qū)現(xiàn)場嚴格控制能量源，加強安全監(jiān)管及日常檢查;嚴格動火作業(yè)管理，按要求辦理動火證，并落實各項安全防范措施;罐區(qū)采用防爆電氣并定期維護、保養(yǎng);操作過程采用不發(fā)火花工具，嚴禁使用鋼制工具敲打設備或相互撞擊、拋擲等其他操作;防雷、防靜電設施應定期檢查、檢測，確保完好可靠。罐車、叉車等機動車輛加強管理，進入生產(chǎn)區(qū)及庫區(qū)必須戴好阻火器。

五、結(jié)論

通過PHAST軟件對甲醇儲罐泄漏在大氣空間內(nèi)運動、擴散進行數(shù)值模擬，得出危險氣體的分布范圍、危害半徑，從而為現(xiàn)場戒嚴、人員緊急疏散、滅火隔離冷卻等提供了科學的依據(jù)，準確地確定危險區(qū)域和選擇最佳疏散路徑，避免和減少了人員傷亡，防止了盲目的采取應急措施而導致的社會穩(wěn)定的不良影響。有效的提高了應急演練和救援的可靠性。

作者簡介：徐超;性別：男;出生年月：1983.07;籍貫：浙江紹興;民族;漢;最高學歷：本科;目前職稱：工程師;研究方向：安全管理

儲振華 性別：男;出身年月：1982.04;籍貫：浙江建德;民族漢;學歷碩士;職稱工程師;研究方向安全管理。