徐超 儲(chǔ)振華

摘要：本文以甲醇儲(chǔ)罐為例，采用風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算軟件PHAST 對(duì)甲醇儲(chǔ)罐泄漏事故后果進(jìn)行模擬計(jì)算，得出發(fā)生火災(zāi)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(xiǎn)化學(xué)品擴(kuò)散、火災(zāi)和爆炸等事故的后果。最后采取措施預(yù)防危化品儲(chǔ)罐泄漏，阻礙或者削弱危化品泄漏導(dǎo)致的危害傳播，從而為更加有效的預(yù)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(xiǎn)化學(xué)品，儲(chǔ)罐，泄漏，擴(kuò)散

一、概況及參數(shù)確定

1.PHAST簡(jiǎn)介

PHAST（Process Hazard Analysis Software Tool）軟件是挪威船級(jí)社（DNV） 推出的石化廠過程危害后果分析工具，它是國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為普遍的定量風(fēng)險(xiǎn)分析軟件。PHAST能夠應(yīng)用于物料泄漏速率、氣體＼液體及氣液兩相流的大氣擴(kuò)散、計(jì)算火災(zāi)后果、毒氣泄漏后果等的后果評(píng)估。我國(guó)《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》的編制組也曾用該軟件對(duì)火災(zāi)后果進(jìn)行模擬分析，確定了油罐的安全設(shè)置距離。

2.介質(zhì)危險(xiǎn)性分析

本文以甲醇儲(chǔ)罐為例進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算和分析。其中甲醇為常壓儲(chǔ)罐，體積為50m3，高4.5m，直徑3.6m，有獨(dú)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(diǎn)為11℃，自燃點(diǎn)為464℃，相對(duì)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(zāi)、爆炸事故，另外甲醇有毒，誤食或吸入體內(nèi)可能導(dǎo)致失明甚至死亡。

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

二、儲(chǔ)罐點(diǎn)源泄漏擴(kuò)散過程及結(jié)果分析

在日常的使用過程中，儲(chǔ)罐泄漏事故往往是由于儲(chǔ)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(shè)置為25mm，溫度為25℃，泄漏點(diǎn)高度1m，壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

1.泄漏源下風(fēng)向中心線濃度分布

根據(jù)PHAST軟件測(cè)算：

（1）當(dāng)風(fēng)速達(dá)3米/秒時(shí)，下風(fēng)向4米處迅速擴(kuò)散，濃度急劇下降，12米以外濃度將為0ppm。

（2）當(dāng)風(fēng)速達(dá)1.5米/秒時(shí)，下風(fēng)向4米處迅速擴(kuò)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(jì)算結(jié)果，下風(fēng)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(xiǎn)。

2.濃度隨時(shí)間變化

設(shè)定順風(fēng)距離10m為參考值，在風(fēng)速1.5米/秒情況下，泄漏1000秒（17分鐘）時(shí)，甲醇濃度達(dá)61000ppm，達(dá)到甲醇爆炸下限濃度。

3.小結(jié)

通過軟件分析，應(yīng)急救援人員可從罐區(qū)平面布置圖上獲取甲醇泄漏擴(kuò)散的相關(guān)信息，并采取相應(yīng)控制措施。如甲醇泄漏后，蒸汽云團(tuán)會(huì)對(duì)南面兩個(gè)MIBK儲(chǔ)罐和一個(gè)95%乙醇儲(chǔ)罐影響較大，此區(qū)域內(nèi)應(yīng)關(guān)注明火、靜電等能量的產(chǎn)生，否則會(huì)發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故。

三、儲(chǔ)罐泄漏池火過程及結(jié)果分析

1.火災(zāi)傷害分區(qū)依據(jù)

危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏擴(kuò)散模型必須確定預(yù)警的具體參量，掌握參量的變化規(guī)律， 設(shè)置合理的閾值，才能對(duì)事故威脅進(jìn)行正確的預(yù)警報(bào)告。

在有火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)的工廠，要確定人員和財(cái)產(chǎn)是否受到傷害，制定防護(hù)措施時(shí)，常需要知道可能的故事對(duì)他們的破壞程度。根據(jù)人員與財(cái)產(chǎn)可能遭受傷害、破壞的程度不同，將危險(xiǎn)源周圍劃分成幾個(gè)不同等級(jí)的傷害、破壞區(qū)域，是達(dá)到這一目的的一個(gè)簡(jiǎn)單而有效的方法。

火災(zāi)通過熱輻射的方式影響周圍環(huán)境。當(dāng)火災(zāi)產(chǎn)生足夠大的熱輻射強(qiáng)度時(shí)， 強(qiáng)熱輻射可導(dǎo)致火災(zāi)周圍的物體燃燒或變形，強(qiáng)烈的熱輻射可能會(huì)對(duì)設(shè)備和人員的生命造成傷害等。

2.火災(zāi)模擬結(jié)果分析

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

通過計(jì)算，發(fā)生池火后，下風(fēng)向3米范圍內(nèi)輻射強(qiáng)度最強(qiáng)，達(dá)到27.5kw/m2，設(shè)備基本損壞，100%死亡（1min）。12.5kw/m2輻射強(qiáng)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(qiáng)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(jì)算，，4kw/m2輻射強(qiáng)度對(duì)南面的MIBK儲(chǔ)罐、東面的無水乙醇儲(chǔ)罐、西面的95%乙醇儲(chǔ)罐影響較大，一旦發(fā)生池火，應(yīng)急救援人員需重點(diǎn)對(duì)以上三個(gè)儲(chǔ)罐進(jìn)行降溫處理，以防擴(kuò)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(chǔ)罐的安全水平，建議從防止儲(chǔ)罐泄漏及能量控制兩方面加以落實(shí)，嚴(yán)格控制甲醇儲(chǔ)罐與其周邊設(shè)備的距離，防止二次事故及連帶風(fēng)險(xiǎn)影響。

1.罐區(qū)與周圍設(shè)施保持足夠的安全距離

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

2.嚴(yán)格控制儲(chǔ)罐的泄漏

（1）對(duì)設(shè)備、儀表、管線、機(jī)泵進(jìn)行定期檢查和保養(yǎng);

（2）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置可燃?xì)怏w報(bào)警器，并定期檢測(cè)維護(hù)，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(qiáng)安全管理，嚴(yán)格控制點(diǎn)火源

罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格控制能量源，加強(qiáng)安全監(jiān)管及日常檢查;嚴(yán)格動(dòng)火作業(yè)管理，按要求辦理動(dòng)火證，并落實(shí)各項(xiàng)安全防范措施;罐區(qū)采用防爆電氣并定期維護(hù)、保養(yǎng);操作過程采用不發(fā)火花工具，嚴(yán)禁使用鋼制工具敲打設(shè)備或相互撞擊、拋擲等其他操作;防雷、防靜電設(shè)施應(yīng)定期檢查、檢測(cè)，確保完好可靠。罐車、叉車等機(jī)動(dòng)車輛加強(qiáng)管理，進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)及庫(kù)區(qū)必須戴好阻火器。

五、結(jié)論

通過PHAST軟件對(duì)甲醇儲(chǔ)罐泄漏在大氣空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散進(jìn)行數(shù)值模擬，得出危險(xiǎn)氣體的分布范圍、危害半徑，從而為現(xiàn)場(chǎng)戒嚴(yán)、人員緊急疏散、滅火隔離冷卻等提供了科學(xué)的依據(jù)，準(zhǔn)確地確定危險(xiǎn)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(yīng)急措施而導(dǎo)致的社會(huì)穩(wěn)定的不良影響。有效的提高了應(yīng)急演練和救援的可靠性。

作者簡(jiǎn)介：徐超;性別：男;出生年月：1983.07;籍貫：浙江紹興;民族;漢;最高學(xué)歷：本科;目前職稱：工程師;研究方向：安全管理

儲(chǔ)振華 性別：男;出身年月：1982.04;籍貫：浙江建德;民族漢;學(xué)歷碩士;職稱工程師;研究方向安全管理。