LNG儲(chǔ)罐泄漏事故類型與影響因素模擬分析

作者簡(jiǎn)介：

申恒龍（1988- ），男，漢族，山東臨沂人，研究方向：滅火救援。

摘要：通過使用ALOHA泄漏事故模擬軟件，我們可以模擬出不同的災(zāi)難環(huán)境，以便更好地識(shí)別和預(yù)防災(zāi)難發(fā)生。此外，為了更好地應(yīng)對(duì)災(zāi)難，我們還要結(jié)合當(dāng)前環(huán)境有效預(yù)防災(zāi)難發(fā)生。因此，我們可以通過精確的災(zāi)難預(yù)測(cè)和評(píng)估，為災(zāi)難發(fā)生后的人員提供更有效的安全保障，這些信息可以幫助消防指揮員采取明智的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：LNG；ALOHA；后果模擬

ALOHA（Areal Locations of Hazardous Atmospheres）是美國(guó)環(huán)保署、CEPPO等政府組織聯(lián)合推出的一款全新應(yīng)用，它可以幫助人們更有效地處置突發(fā)事件，并且可以通過CAMEO系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的處置[1]。通過使用ALOHA，我們不僅可以有效地控制毒性、可燃性、熱輻射、超壓等有害物質(zhì)的傳播，同時(shí)也可以準(zhǔn)確估算出有害物質(zhì)的濃度，并且可以精確定位到有害物質(zhì)的爆炸位置，從而有效防止有害物質(zhì)的污染，保護(hù)公眾安全[2]。此外，CAMEO、MARPLOT也都具有良好的實(shí)用價(jià)值，它們?nèi)呔哂辛己玫幕?dòng)功能，使得我們的工作更加高效[3]。

一、事故場(chǎng)景

如果在一個(gè)特定的時(shí)刻，一個(gè)化學(xué)品公司的LNG儲(chǔ)存槽發(fā)生了一次嚴(yán)重的泄漏，這個(gè)泄漏是由于一個(gè)圓柱狀的孔洞造成的，它離儲(chǔ)存槽的底部16cm，泄漏的當(dāng)量直徑是4cm。這個(gè)儲(chǔ)存槽的總?cè)莘e是52m3，在發(fā)生泄漏前，LNG的總存儲(chǔ)量是17000kg。此時(shí)，風(fēng)力是7.5m/s，風(fēng)向東南，記錄海拔是3.5m，藍(lán)天中的云量約占21%，溫度是37℃，相對(duì)濕度是85%，而且不是逆溫層。

二、相關(guān)參數(shù)的設(shè)置

LNG是液化狀態(tài)下的天然氣，即將天然氣冷卻到大約-162℃變成的無(wú)色無(wú)味的液體[4]。天然氣的主要成分為甲烷，同時(shí)含有少量的碳水化合物、水、二氧化碳、氮?dú)?、氧氣、硫等其他成分，天然氣在液化過程中大部分的雜質(zhì)被過濾去，最后只留下甲烷以及極少的碳水化合物[5]。根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1160的規(guī)定，LNG的甲烷含量應(yīng)高于75 % ，氮含量應(yīng)低于5%[6]。由于ALOHA軟件不適用于化學(xué)混合物的模擬分析，因此本文選取LNG的主要成分—甲烷來(lái)代替LNG進(jìn)行模擬分析。模擬計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如表1所示。

三、事故類型模擬及分析

（一）蒸氣云爆炸

LNG的體積會(huì)因溫度升高而增加600倍，如果出現(xiàn)泄漏，就會(huì)導(dǎo)致蒸汽云爆炸。通過TNT當(dāng)量法和超壓準(zhǔn)則[7]，我們能夠估算出這種情況的影響。根據(jù)圖1，我們可以看出，建筑物的損毀程度達(dá)到了74m，而造成的人員損失達(dá)到了106m，同時(shí)建筑的玻璃也會(huì)因此而損毀。

（二）噴射火

根據(jù)圖1和圖2，人們可能會(huì)面臨的最大危險(xiǎn)距離是42m，二度燒傷的危險(xiǎn)距離是58m，而輕度疼痛的危險(xiǎn)距離則是88m。

（三）閃火

根據(jù)圖3，人們?cè)谙嘛L(fēng)的情況下受到的最大傷害范圍為92m，而受到的最小傷害范圍則是306m。

（四） 沸騰液體擴(kuò)展蒸汽爆炸

根據(jù)圖4，當(dāng)泄漏源位于半徑307m處時(shí)，人員將面臨致命的傷害；而當(dāng)半徑超過433m時(shí)，人員將面臨二度燒傷的風(fēng)險(xiǎn)；而當(dāng)半徑小于674m時(shí)，人員將會(huì)感受到輕度的疼痛。

四、影響因素模擬與分析

（一）氣象條件

1.風(fēng)速影響

由圖5可知，在不同風(fēng)速條件下，蒸氣云爆炸和閃火危害區(qū)域隨著風(fēng)速的增大而減小，噴射火和沸騰液體擴(kuò)展蒸汽爆炸的危害區(qū)域受風(fēng)速影響很小。

2.云層覆蓋率影響

由圖6可知，云層覆蓋率對(duì)各爆炸事故的危害區(qū)域沒有影響。

3.溫度影響

由圖7可知，在溫度不同的條件下，蒸氣云爆炸、噴射火、閃火事故的危害區(qū)域隨著溫度的不斷升高逐漸增大，而沸騰液體擴(kuò)展蒸汽爆炸事故危害區(qū)域卻在逐漸減小。

（二）地表狀態(tài)

由圖8可知，在地表狀態(tài)不同的條件下，城郊或森林等周圍障礙物多的地帶，蒸氣云爆炸產(chǎn)生的沖擊波超壓和閃火云團(tuán)中LNG的濃度會(huì)受其影響，因而隨著地面粗糙度的增加，蒸氣云爆炸、閃火事故的危害區(qū)域越來(lái)越??；而沸騰液體擴(kuò)展蒸汽爆炸、噴射火事故是在泄漏源周圍發(fā)生的，其危害區(qū)域不受地面粗糙度的影響。

（三）泄漏源項(xiàng)

1.泄漏口直徑

根據(jù)圖9，當(dāng)泄漏口的尺寸改變時(shí)，蒸汽云爆炸、噴射火和閃光等安全隱患的范圍也會(huì)相應(yīng)地?cái)U(kuò)展。這是因?yàn)楫?dāng)泄漏口尺寸較大的情況出現(xiàn)時(shí)，每秒鐘會(huì)有更多的空氣流出，從而使得燃燒和爆炸的能量也更強(qiáng)。

2.泄漏口位置

根據(jù)圖10，當(dāng)泄漏口處于液相位置時(shí)，其危害程度明顯高于處于氣相位置時(shí)。因?yàn)槌序v液體擴(kuò)展蒸汽爆炸事故外，在其它各類火災(zāi)爆炸事故中，泄漏口在液相位置，內(nèi)壓下降速率慢，罐內(nèi)壓力強(qiáng)度高，氣體量大，單位時(shí)間LNG泄漏速率快。

結(jié)語(yǔ)

LNG火災(zāi)爆炸事故危害程度受爆炸類型、氣象條件等因素影響較大，因此指揮員要科學(xué)判斷事故類型，加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)，根據(jù)具體事故采取合理正確的戰(zhàn)術(shù)措施，劃分出不同的救援區(qū)域。在特殊情況下，為了確保救援人員安全，并盡可能降低被困者的傷亡，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況加強(qiáng)防護(hù)措施，佩戴適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)裝備[8]。

參考文獻(xiàn)

[1]EPA，NOAA.Aloha users manual.US，2006.

[2]梁虎.ALOHA軟件對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏區(qū)域分布的預(yù)測(cè)[J].安全，2007.

[3]孫啟月，修光利，張大年.CAMEO在突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急中的應(yīng)用[J].安全，2008.

[4]吳鋼，吳雋，閆茹.淺析天然氣儲(chǔ)配站消防安全及相關(guān)對(duì)策[J]，消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2007，19（02）：55-56.

[5]劉勇.液化天然氣的危險(xiǎn)性與安全防護(hù)[J].天然氣工業(yè)，2004，24（07）：105-108.

[6]GB/T 19204-2003液化天然氣的一般特性[S].2009.

[7]黃斌，劉揚(yáng)，傅程等.LPG儲(chǔ)罐的蒸氣云爆炸后果模擬[J].2008（19）：29-31.

[8]吳志強(qiáng)，張玉升，杜春發(fā).淺談消防員個(gè)人安全防護(hù)系統(tǒng)［J］.消防科學(xué)與技術(shù)，2010，29（04）：324-326.