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(diǎn)，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(yùn)輸主要依托公路和鐵路，其中依托公路運(yùn)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(xiǎn)。因此開展汽車LNG氣瓶泄漏火災(zāi)爆炸計(jì)算分析對于風(fēng)險(xiǎn)防范具有重要的意義。

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

1 DNV Phast軟件介紹

DNV Phast是挪威船級(jí)社開發(fā)專門用于石油化工及天然氣領(lǐng)域危險(xiǎn)性分析和安全計(jì)算軟件。DNV Phast是用于設(shè)計(jì)和操作各個(gè)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?chǔ)罐信息(包括：儲(chǔ)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。

危化品儲(chǔ)罐周邊的環(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(jì)算實(shí)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(jì)算選取450L氣瓶作為模擬示例。450L液化天然氣約158kg左右。

圖1 危化品儲(chǔ)罐參數(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(tuán)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(dòng)人口約5000人。

2.3 模擬結(jié)果

發(fā)生爆炸時(shí)，爆破能量在向外釋放時(shí)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(jì)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(xiǎn)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。